高含硫氣田集氣站檢維修技術(shù)

王紅賓 吳明畏 高強

摘 要：普光氣田是國內(nèi)首次大規(guī)模開發(fā)的高含硫氣田。集氣站是氣田開發(fā)的關(guān)鍵部位，是保障氣田安全高效生產(chǎn)的重要裝置。天然氣中高含H2S和CO2，隨著氣田生產(chǎn)運行，集氣站場設(shè)備裝置需要定期進(jìn)行檢維修，確保集氣站場安全平穩(wěn)運行。該文詳細(xì)研究了高含硫集氣站場檢維修的關(guān)鍵技術(shù)和方法，確保了集氣站場檢維修工作的順利開展，對高含硫氣田檢維修提供技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：高含硫氣田 檢維修 清洗 檢測 系統(tǒng)檢修

中圖分類號：TE863 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（a）-0105-02

普光氣田高含H2S和CO2，是國內(nèi)首次大規(guī)模開發(fā)的高含硫氣田。隨著氣田的開發(fā)，設(shè)備管道硫沉積情況嚴(yán)重，需要對集輸流程進(jìn)行全面清洗，以保障集輸效率。地面集輸系統(tǒng)采用了“全濕氣加熱保溫混輸”工藝，天然氣中含有飽和水和游離水，在H2S、CO2的環(huán)境下極易對管材形成腐蝕，需要對集輸系統(tǒng)進(jìn)行全面檢測，開展集氣站檢維修技術(shù)的研究，包括全面清洗技術(shù)、全面檢驗技術(shù)、專業(yè)系統(tǒng)檢修技術(shù)及檢維修安全技術(shù)的研究，形成完整的集氣站檢維修工序及技術(shù)方法，掌握系統(tǒng)腐蝕狀況，以保障系統(tǒng)的連續(xù)平穩(wěn)運行。

1 集氣站檢維修程序研究

高含硫集氣站全面檢維修主要包括三個階段工作，共分“九步程序”。第一階段為準(zhǔn)備階段主要進(jìn)行停井放空、置換、隔離；第二階段為實施階段主要進(jìn)行全面清洗、全面檢測、專業(yè)系統(tǒng)檢修；第三階段為復(fù)產(chǎn)階段主要進(jìn)行流程恢復(fù)、氣密聯(lián)調(diào)、開井生產(chǎn)。

2 集氣站全面清洗技術(shù)

2.1 清洗工藝流程的確定

普光氣田的地面集輸系統(tǒng)從投產(chǎn)以來，集氣站儀器儀表、分離器捕霧網(wǎng)、生產(chǎn)計量分支管排液管線、計量分離器排液管線、放空閘閥、火炬分液罐排污管線等頻繁出現(xiàn)硫堵塞，為確保清洗效果，采取分段分部位進(jìn)行清洗：（1）井口～分支管；（2）分支管～外輸；（3）放空系統(tǒng)～火炬分液罐；（4）排污系統(tǒng)～火炬分液罐；（5）單體設(shè)備清洗：如計量分離器、酸液緩沖罐、火炬分液罐等。

2.2 化學(xué)清洗

化學(xué)清洗主要是用化學(xué)方法使被清洗物體表面污垢去除，恢復(fù)原表面狀態(tài)。普光氣田集氣站內(nèi)的雜質(zhì)主要為單質(zhì)硫（S8）的沉積物，同時還含有少量（Fe）CaS、CaSiO3、CaSO4和CaCO3等其他無機(jī)鹽垢和少量有機(jī)雜質(zhì)，L360管道有硫化亞鐵與NaFeS2的混合物。通過對雜質(zhì)進(jìn)行取樣，開展溶解試驗，優(yōu)選化學(xué)藥劑，并進(jìn)行設(shè)備管材的腐蝕試驗，確保清洗藥劑的適用性，選用DMDS溶劑進(jìn)行化學(xué)清洗，將溶硫清洗劑與水加熱到一定溫度，清洗劑與沉積垢進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，管道內(nèi)壁的沉積垢溶解后利用循環(huán)清洗泵排至污水罐內(nèi)。其溶硫能力可達(dá)到100%。同時，摸索出了溶硫以清洗劑為主劑，絡(luò)合劑、活性劑、緩蝕劑、滲透劑、懸浮劑等六種組合藥劑為一體的化學(xué)清洗藥劑。經(jīng)過試驗，該藥劑對鎳基825管材平均腐蝕速率為0.0521 mm/a；對L360QCS管材平均腐蝕速率為0.0536 mm/a，符合腐蝕需求。

2.3 物理清洗

物理清洗是集輸管道設(shè)備在化學(xué)清洗完成后，利用高壓水射流泵產(chǎn)生高壓水流對局部管道盲端和設(shè)備底部沉積物進(jìn)行沖刷清洗。主要是對火炬分液罐、計量分離器、放空總管、分支管盲端、計量分離器排污匯管，及對計量分離器、火炬分液罐、酸液緩沖罐內(nèi)部的雜質(zhì)進(jìn)行人工清理。

2.4 清洗技術(shù)要點

流程連接完成后清水試壓0.5MPa，清洗液溫度控制在70°～80°，清洗時間控制在3～6 h，溶解完成后污水pH 9.2～9.75。

2.5 清洗效果評定方法

（1）人工目測。清洗前先對開口的部位進(jìn)行拍照，查看沉積物情況，清洗完成后對開口部位進(jìn)行目測檢查，拍照留底，無沉積物為合格。

（2）內(nèi)窺鏡檢測。管道內(nèi)部的清洗情況采用內(nèi)窺鏡伸入觀察內(nèi)表面無沉積物為合格。

（3）返回污水取樣觀察。原清洗劑為澄亮，無懸浮物，清洗后污水混濁顏色變深，為暗黃色，通過取樣觀察清洗出水顏色和水中雜質(zhì)含量確定清洗效果。

（4）pH值測定。對循環(huán)的清洗液進(jìn)行3次取樣測試，每次間隔10 min，pH值為9.2～9.75時，雜質(zhì)基本溶解完成。

3 集氣站檢維修全面檢測技術(shù)

現(xiàn)場采用多種無損檢測的方法對各涉酸設(shè)備進(jìn)行檢測，對站內(nèi)涉酸設(shè)備管線進(jìn)行有針對性的檢驗及安全評定，掌握涉酸設(shè)備的腐蝕情況。

3.1 集氣站全面檢驗對象

集氣站檢測的主要對象為：（1）井口至加熱爐鎳基管線；（2）加熱爐盤管；（3）加熱爐至外輸管線；（4）放空管線和排污管線；（5）甲醇緩蝕劑加注管線；（6）火炬分液罐；（7）計量分離器；（8）計量分支管；（9）生產(chǎn)分支管；（10）收（發(fā)）球筒：（11）酸液緩沖罐等。

3.2 檢驗項目

（1）宏觀目視檢查：①檢查所有對接焊縫焊縫有無咬邊，錯邊量、棱角度有無超標(biāo)現(xiàn)象等。②檢查焊縫表面是否有氣孔、弧坑、未填滿和目視可見夾渣等。③檢查母材是否有飛濺、焊疤、表面機(jī)械損傷、工卡具焊跡、電弧擦傷等。（2）內(nèi)窺鏡檢測開口管線內(nèi)壁腐蝕。（3）磁粉檢測焊縫表面。（4）滲透檢測接焊和角焊縫。（5）超聲檢測設(shè)備焊縫埋藏缺陷。（6）TOFD檢測分離器和分支管的直焊縫。（7）C掃描管道內(nèi)壁腐蝕精確測定。（8）導(dǎo)波檢測排污及放空管線內(nèi)壁腐蝕。（9）硬度測定設(shè)備焊縫及本體硬度測定。（10）金相檢測焊縫及設(shè)備本體金相組織測定。

4 集氣站專業(yè)系統(tǒng)檢修技術(shù)

集氣站專業(yè)系統(tǒng)包括采氣樹及地面控制系統(tǒng)、電氣設(shè)備、儀器儀表、低壓電力、火氣系統(tǒng)、工業(yè)電視、通信系統(tǒng)和氣象系統(tǒng)、工業(yè)以太網(wǎng)、腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、動設(shè)備、靜設(shè)備。

4.1 檢修程序

集氣站停井后，按照先電力、通信等輔助系統(tǒng)，后動、靜設(shè)備、自控系統(tǒng)等主要系統(tǒng)，最后全站聯(lián)調(diào)的順序?qū)Σ蓺鈽浼熬诳刂葡到y(tǒng)等系統(tǒng)進(jìn)行全面檢修。

4.2 檢修方法

（1）宏觀目視檢查；（2）儀表檢定；（3）信號測試；（4）數(shù)據(jù)比對；（5）單體功能測試；（6）密封件組件檢查；（7）硬件檢查；（8）軟件測試；（9）接地電阻測試；（10）放電測試；（11）服務(wù)器系統(tǒng)清理；（12）數(shù)據(jù)備份；（13）邏輯關(guān)斷測試；（14）閥門活動注脂保養(yǎng)等。

4.3 檢修內(nèi)容

4.3.1 采氣樹及井口控制柜檢修

主要包括地面控制系統(tǒng)檢修、PLC及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳檢查測試、遠(yuǎn)程關(guān)斷測試、采氣樹井口裝置維護(hù)保養(yǎng)等。

4.3.2 電氣設(shè)備檢修

主要包括低壓配電柜檢修、UPS裝置檢修、直流屏檢修、室內(nèi)配電箱檢修、站場配電箱檢修、接地系統(tǒng)檢測、絕緣電阻檢測、照明系統(tǒng)檢修和其它電氣設(shè)備檢修。

4.3.3 儀器儀表系統(tǒng)檢修

主要包括溫度變送器、壓力變送器、液位變送器、流量計、自控閥門進(jìn)行外觀檢查、常規(guī)檢查、變送器輸出測試、測溫元件檢查、閥門測試、關(guān)斷測試、以及對機(jī)柜接線進(jìn)行緊固。

4.3.4 動設(shè)備檢修

主要包括各橇塊泵和燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的管件、管路連接件、儀表、電器設(shè)備進(jìn)行檢修保養(yǎng)，對泵頭管路進(jìn)行拆卸、清洗、保養(yǎng)，對油品外觀進(jìn)行檢測并按質(zhì)進(jìn)行更換，對電器部分接線端子排進(jìn)行檢測與更換等。

4.3.5 火氣系統(tǒng)檢修

主要包括對固定式有毒氣體檢測儀、固定式可燃?xì)怏w檢測儀、感煙探測器、火焰探測器、火災(zāi)報警按鈕，火氣探頭檢測維修工作，進(jìn)行信號測試，外觀檢查，接地電阻測試，標(biāo)定比對等。

4.3.6 視頻監(jiān)控系統(tǒng)檢修

主要包括視頻監(jiān)控工作站、視頻服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、攝像機(jī)、RS485共享器、防浪涌保護(hù)器及攝像機(jī)電源電纜、控制電纜和設(shè)備接地線及其相關(guān)防爆接線箱進(jìn)行檢查維護(hù)，監(jiān)控設(shè)備的外觀檢查、硬件檢查、軟件檢查及系統(tǒng)性能檢測，防爆攝像機(jī)性能檢測維護(hù)，視頻服務(wù)器參數(shù)檢查等。

4.3.7 通信系統(tǒng)檢修

主要包括機(jī)柜檢查、硬件及線纜檢查，軟件配置及系統(tǒng)功能測試等。

4.3.8 工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)檢修

主要包括工業(yè)以太網(wǎng)機(jī)柜及設(shè)備的外觀檢查，內(nèi)部設(shè)備供電系統(tǒng)的檢查，防雷接地檢查，冗余電源的冗余性測試，交換機(jī)、工業(yè)信息安全模塊的性能測試，浪涌保護(hù)器、機(jī)柜燈管、機(jī)柜風(fēng)扇、斷路器（設(shè)備電源控制開關(guān)），光纜尾纖、網(wǎng)線、電源線、接線端子完好性檢查等。

4.3.9 自控系統(tǒng)

主要包括服務(wù)器檢查，機(jī)柜檢查，站場關(guān)斷測試，單體功能測試等。

4.3.10 靜設(shè)備檢修

主要包括各撬塊和閥門的維護(hù)保養(yǎng)，加熱爐的關(guān)斷測試，計量分離器輪換計量測試，分酸分離器、計量分離器、火炬分液罐的液位調(diào)節(jié)閥測試，自控閥門開關(guān)測試等。

5 檢維修過程中的安全控制技術(shù)

集氣站檢維修過程中的安全技術(shù)主要包括控制系統(tǒng)邏輯屏蔽技術(shù)、工藝隔離技術(shù)和防止硫化亞鐵自燃技術(shù)。

5.1 控制系統(tǒng)邏輯屏蔽技術(shù)

集氣站邏輯關(guān)斷有一級泄壓關(guān)斷（ESD-1），二級保壓關(guān)斷（ESD-2），三級單元關(guān)斷（ESD-3）和井口控制系統(tǒng)自身的單元關(guān)斷，集氣站檢維修過程中需屏蔽以下邏輯控制點：

（1）將井口控制系統(tǒng)各氣井的地面安全閥屏蔽閥關(guān)閉。

（2）將SCADA系統(tǒng)界面ESD-2集氣站出站壓力高高低低報警打超馳。

（3）將SCADA系統(tǒng)界面ESD-3各井井口壓力高高低低報警打超馳。

5.2 工藝隔離技術(shù)

通過工藝隔離檢修區(qū)域、生產(chǎn)區(qū)域和氣井井口裝置，防止檢維修時輸系統(tǒng)內(nèi)酸氣竄入，確保檢維修過程中安全施工和生產(chǎn)區(qū)域正常生產(chǎn)。

5.2.1 過站生產(chǎn)的集氣站隔斷部位

井口隔斷是關(guān)閉井口鎳基閘閥和籠套式節(jié)流閥，掛禁止操作牌。拆卸井口鎳基短節(jié)，在采氣樹端安裝盲板，掛禁止操作牌。

燃料氣隔斷是將進(jìn)站燃料氣管道用盲板隔斷。

外輸隔斷是關(guān)閉出站ESDV后，將ESDV和出口球閥手輪鎖定，掛禁止操作牌。拆卸高級孔板閥上游短節(jié)及旁通閘閥，下游流程安裝盲板并掛禁止操作牌。

過站放空隔離是關(guān)閉過站ESDV閥前后放空閘閥和截止閥，拆卸截止閥下法蘭并安裝盲板隔離；關(guān)閉收（發(fā)）球筒安全閥上下游閘閥和旁通閘閥，拆卸收（發(fā)）球筒安全閥下游閘閥和旁通閘閥下法蘭并安裝盲板；關(guān)閉收（發(fā)）球筒放空手動球閥和截止閥，拆卸手動放空球閥下法蘭并安裝盲板；關(guān)閉集氣站出站放空閘閥和截止閥，拆卸截止閥下法蘭并安裝盲板隔離。

排污隔離是關(guān)閉收（發(fā)）球筒至火炬分液罐排污截止閥，拆卸截止閥下法蘭并安裝盲板隔離；關(guān)閉火炬分液罐至外輸球閥，拆卸球閥下法蘭，并安裝盲板隔離；關(guān)閉計量分離器至外輸管線單流閥后球閥，并安裝盲板隔離。

5.2.2 末端集氣站隔斷部位

井口隔斷是關(guān)閉井口鎳基閘閥和龍?zhí)资焦?jié)流閥，掛禁止操作牌，拆卸井口鎳基短節(jié)，在采氣樹端安裝盲板，井口放空處于打開狀態(tài)。

外輸隔斷是關(guān)閉出站ESDV后，關(guān)閉出口球閥并鎖定手輪，掛禁止操作牌，下游集氣站進(jìn)站ESDV下游放空閥處于生產(chǎn)運行狀態(tài)。

燃料氣隔斷是將進(jìn)站燃料氣管道用盲板隔斷。

5.3 防止硫化亞鐵自燃技術(shù)

5.3.1 鈍化法

在打開含有硫化亞鐵的容器、管道前，采用了氧化法、酸洗法、螯合法等化學(xué)處理技術(shù)，消除硫化亞鐵，從根本上消除危害源。

5.3.2 潤濕法

因工藝條件限制，無法采用鈍化法和隔氧法的措施，在作業(yè)、檢修過程中，硫化亞鐵會與氧氣接觸，如分支管和分離器開孔，采用潤濕法。在打開含硫化亞鐵容器后，立即向內(nèi)壁噴淋清水或向容器內(nèi)注水，保證容器內(nèi)壁上附著的硫化亞鐵被水完全潤濕。

5.3.3 隔氧法

對于高含H2S的集輸管道，在檢修過程中，如更換拆卸流程，難以采用鈍化法和潤濕法，可采用隔氧法。在打開管道前，使用惰性氣體（N2）置換打開段的可燃?xì)怏w，并保持微正壓。打開管道后，在敞口段上下游通入惰性氣體，進(jìn)行微正壓隔氧，防止硫化亞鐵發(fā)生氧化反應(yīng) 。

6 結(jié)語

該文通過對高含硫氣田集氣站檢維修技術(shù)研究，總結(jié)出了高含硫集氣站場全面清洗技術(shù)、全面檢測技術(shù)、專業(yè)系統(tǒng)檢修技術(shù)和安全控制技術(shù)。系統(tǒng)全面的研究了高含硫集氣站檢維修的關(guān)鍵技術(shù)，對高含硫氣田檢維修提供理論指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國石油天然氣集團(tuán)公司職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.采氣工[M].北京，石油工業(yè)出版社，2009，6.

[2] 何生厚，曹耀峰，等.普光高酸性氣田開發(fā)[M].北京：中國石化出版社，2010，6.

[3] 楊發(fā)平.高含硫氣田采氣工[M].北京：中國石化出版社，2013，10.