高含硫氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的硫沉積機理及防治方法

袁志紅

（中石化中原油田普光分公司采氣廠，河南濮陽 635000）

高含硫氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的硫沉積機理及防治方法

袁志紅

（中石化中原油田普光分公司采氣廠，河南濮陽 635000）

地面生產(chǎn)系統(tǒng)中的硫沉積問題不單單影響含硫天然氣的安全生產(chǎn)，且對地面上的設備以及管線的運行穩(wěn)定性具也一定的影響。

高含硫氣田生產(chǎn)系統(tǒng)；硫沉積機理；防治方法

含硫較高的天然氣天在被開采出來之后，帶有硫的天然氣會經(jīng)過井口進入到采集系統(tǒng)中，而在開發(fā)過程中所析出來得到的單質(zhì)硫，會在天然氣的帶動下，進入到收集系統(tǒng)中，并被沉積下來，隨著時間的推移，會使得地面中收集天然氣的管道和系統(tǒng)設備等被嚴重堵塞，所以硫的沉積問題是天然氣在生產(chǎn)中所遇到的十分關鍵且急需解決和處理的問題。

1 硫在天然氣以及硫化氫中的溶解度問題

硫的溶解度問題受到多方面的影響，其中包含氣體的組成部分、周邊的環(huán)境問題以及壓力值等等。通過對元素硫在硫化氫以及天然氣中的溶解度問題的研究發(fā)現(xiàn)，當周邊的壓力在25MPa時，其溶解度在硫化氫中是隨著溫度的升高成反比下降的，若周邊額壓力在40MPa時，溶解度則會隨著溫度的變化而呈現(xiàn)出正比例上升。而硫在天然氣中的溶解度則是和溫度和壓力成正比例關系，也就是溫度和壓力升高時，硫的溶解度也會逐漸增大。而當溫度和壓力一定的情況下，硫化氫的含量愈大，硫的溶解度也會逐漸增大。

2 沉積的原理

2.1 硫的化學沉積

以前人們對于硫的溶解度問題研究的較少，認為其和鹽融入水中一樣的簡單，隨著對該問題研究的逐漸深入，人們對于多硫化氫以及硫化氫、硫的認識更多，得到了酸性天然氣中的化學平衡和硫的溶解度之間的微妙關系，從而得出酸性天然氣是控制硫的溶解度以及沉積的主要因素。在地層的環(huán)境中，硫元素和硫化氫將生成多硫化物。這個反應是一個可逆的反應，其反應方程式為：H2S+SX←→H2SX+1，該方程式的左邊是一個吸熱反應，當反應的溫度或者壓力升高時，其反應的方向?qū)⒀刂疫呥M行，從而使得地層中的硫含量變小，此時在天然氣中的硫含量也隨之增大，若硫化氫的含量升高時，氣體中的硫的溶解程度也得到增強。

2.2 物理沉積分析

在較為稠密的流體中的硫的容解問題也值得研究，若在天然氣中的有機物質(zhì)的含量在0.5%以下時，很容易導致硫沉積的問題發(fā)生。當天然氣較為稠密，且處于高壓縮狀態(tài)時，其流動會導致周邊的硫顆粒也隨之變化，硫顆粒會在天然氣的作用下一起流動。當溫度和壓力值一定時，氣體會作用在元素硫上，從而使得其內(nèi)部的化學鍵出現(xiàn)破裂，形成開建狀態(tài)的分子，最終使得元素硫的熔點進一步降低，最終使得硫沉積的現(xiàn)像發(fā)生。

一般來說，硫化氫的含量較低時，硫的熔點也將處于較低水平，而在氣體中懸浮的硫?qū)霈F(xiàn)固化，使得硫沉積的速度加快。

3 硫在沉積過程中的主要因素分析

硫的沉積影響因素是多方面的。首先，天然氣的組成成分對于硫沉積的影響。硫沉積和天然氣的組成成分有很大的關系，其中包含天然氣中的甲烷的含量，若在天然氣中的甲烷含量相同時，則硫的沉積所出現(xiàn)的概率往往較為相同。且當天然氣中的乙烷含量較低時也很容易出現(xiàn)硫的沉積問題。一般來說，硫化氫的含量較大時，沉積的現(xiàn)象更容易發(fā)生，當然硫化氫的存在也不是唯一影響沉積的因素，據(jù)統(tǒng)計說明，當硫化氫的含量占氣體含量的30%以上時，硫的沉積現(xiàn)象更容易發(fā)生。

其次，在氣體的流速方面。在氣流中會存在硫元素，所以當氣流在地面設備中的流動速度過大時很容易導致硫元素的沉積，這是因為氣體的流速過大，則氣流中的硫元素的含量和傳輸?shù)男室矔岣撸瑒t流速和硫元素的沉積有很大的聯(lián)系，若減少氣體的流速將減少沉積現(xiàn)象的發(fā)生。

此外，溫度環(huán)境和壓力環(huán)境方面。硫的沉積問題和周邊的溫度以及壓力有很大的聯(lián)系，一般在井口的溫度較低且壓力較大的環(huán)境和井口的溫度較高而壓力較小的環(huán)境相互比較，硫的沉積概率更加小。

4 主要的防治方法

為了更好地防治硫的沉積問題，需要從硫的沉積原理出發(fā)，從以下兩個方面入手。首先，天然氣在進入到收集的生產(chǎn)系統(tǒng)之前，需要對高含硫的天然氣進行一定的處理，此外，在天然氣的生產(chǎn)中，要實現(xiàn)對生產(chǎn)系統(tǒng)的處理，從而減少硫沉積的問題發(fā)生。一般來說，我們可以在天然氣進入到生產(chǎn)系統(tǒng)之前，對其利用化學反應以及溶劑的溶解反應和加熱融化作用三個方面進行處理。而對天然氣的生產(chǎn)系統(tǒng)處理則可以使用溶劑來對其中的硫進行溶解，若在生產(chǎn)的過程中，發(fā)現(xiàn)硫的沉積容量較大，則可以使用溶解能力更高的溶劑對其進行溶解，從而減少設備中出現(xiàn)硫堵塞的概率。

5 結束語

對高含硫氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的硫沉積機理進行分析，從而得到防治硫在系統(tǒng)中沉積的主要防治方法。為了使得生產(chǎn)系統(tǒng)中的硫沉積問題得到解決和處理，需要從生成硫的主要原理出發(fā)，從硫沉積的源頭進行遏制，這樣才能提高系統(tǒng)中對于硫沉積問題的處理。為了解決沉積問題，一方面可以對進入系統(tǒng)中的天然氣進行硫的清洗，另一方面需要對沉積硫的設備進行清洗，從而達到減少硫沉積，堵塞系統(tǒng)的管道和設備等問題，提高天然氣的采集效率，保證生產(chǎn)的順利進行。

[1] 楊樂，王磊，王冬梅.高含硫氣田生產(chǎn)系統(tǒng)的硫沉積機理及防治方法初探[J].石油天然氣學報，2009，（2）：376-377.

Mechanism of Sulfur Deposition in High Sulfur Gas Production System and Its Control

Yuan Zhi-hong

The problem of sulfur deposition in ground production system not only affects the safe production of sulfur-containing natural gas，but also plays a certain role in the stability of the equipment and pipelines on the ground.

high sulfur gas fi eld production system；sulfur deposition mechanism；control method

TE977

：A

：1003–6490（2017）04–0138–01

2017–03–15

袁志紅（1984—），女，河南濮陽人，助理工程師，主要研究方向為集輸。