小洼油田硫化氫井筒消除技術(shù)研究與試驗

張學(xué)欽

摘 要：小洼油田屬特稠油油藏，采用蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)開發(fā)方式。目前已進(jìn)入開發(fā)中后期，蒸汽驅(qū)井組伴生氣中硫化氫含量逐漸增多，嚴(yán)重影響生產(chǎn)和作業(yè)安全。2011年以來，開展了硫化氫生成機(jī)理和防治技術(shù)的研究，并進(jìn)行了硫化氫井筒消除技術(shù)試驗，取得了較好效果，保障了含硫井生產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：硫化氫 生成機(jī)理 井筒消除

引言

小洼油田構(gòu)造上位于遼河斷陷中央隆起的南部傾沒帶北端，為三面被斷層遮擋的斷鼻構(gòu)造，開發(fā)目的層自下而上分別為下第三系沙三段、東三段和東二段。1990年投入開發(fā)，以蒸汽吞吐及局部蒸汽驅(qū)方式開發(fā)。

隨著沙三、東三蒸汽驅(qū)開發(fā)的深入，蒸汽驅(qū)井組伴生氣中硫化氫氣體逐漸增多。截止2013年底含硫化氫油井84口，超標(biāo)76口，單井硫化氫最高含量12.6×104mg/m3。

針對硫化氫含量高危害大、治理難度大、脫硫設(shè)備負(fù)荷增加等困擾安全生產(chǎn)的難題，開展硫化氫井筒消除技術(shù)研究與試驗，力求從根本上解決小洼油田的安全生產(chǎn)問題。

一、脫硫技術(shù)現(xiàn)狀分析

目前脫硫方法基本上可分為干法和濕法兩類：

2.1干法脫硫

干法脫硫通常適用于低含硫氣體的處理，特別是用于氣體精細(xì)脫硫，脫硫效率較高，需間歇再生或更換，其硫容量相對較低，脫硫劑大多不能再生，需要廢棄，大部分干法脫硫工藝由于需要更換脫硫劑而不能連續(xù)操作，如錳礦法、氧化鋅法等，脫硫劑均不能再生，脫硫飽和后要廢棄，這樣一方面會造成環(huán)境問題，另一方面給會增加脫硫成本。

2.2濕法脫硫

濕法脫硫主要根據(jù)硫化氫能充分溶解在水中的特性，以稀堿液或強(qiáng)氧化性溶液與硫化氫反應(yīng)形成化合物，是傳質(zhì)與反應(yīng)同時進(jìn)行的過程。

濕法工藝主要包括堿式吸收法和濕式氧化法等。有機(jī)堿類是開發(fā)中最常用的除硫劑，常以含胺類的有機(jī)物為主。胺是比氫氧根離子或乙氧基離子較弱的堿，但比醇，醚，酯要強(qiáng)的多，它們是比水強(qiáng)的堿；它們與無機(jī)酸的水溶液反應(yīng)很易變?yōu)榘返柠}，氫氧根離子又很容易把胺鹽變回游離胺。胺基之所以有堿性，是因為胺的氮原子上有一弧的電子，易于質(zhì)子相結(jié)合：RNH2+H+ —— R - N+H3 。目前針對稠油開采中產(chǎn)生的次生H2S，比較常用的還是有機(jī)堿類脫除劑。

二、脫硫劑適應(yīng)性評價

1.1技術(shù)性能

理想的熱采環(huán)境下的脫硫劑應(yīng)具有下列性能：一是同H2S的反應(yīng)完全、迅速且不可逆；二是與原油能充分溶解；三是對注汽井油管、套管無腐蝕性；四是反應(yīng)物不污染環(huán)境，不堵塞地層；五是貨源充足，售價合理；六是注入工藝簡單。

1.2注入方式選擇

脫硫劑注入途徑有兩種。一種是在油井出口加入脫除劑，這是常用辦法，此時溫度低于150℃，此溫度下脫除劑中的有機(jī)物都能以穩(wěn)定狀態(tài)存在。另一種是注蒸汽時在蒸汽中加入脫硫劑，使其在井下與H2S反應(yīng)，此過程是在地層里面完成，但由于水蒸汽溫度較高（高達(dá)300℃）在此溫度下，注入脫硫劑中的有機(jī)物易分解，脫硫效果不佳。所以應(yīng)采用井口點滴時加入，有利于與硫化氫氣體迅速反應(yīng)以消除其危害。

1.3脫除劑效果評價

通過對國內(nèi)石油行業(yè)常用的五種類型脫除劑在不同溫度、時間、硫化氫濃度和PH值下進(jìn)行評價，各個脫除劑的脫除效率依次為1#>2#>3#>4#，各個脫除劑的成分見表。

由上表可以看出1～4#脫除劑均屬于有機(jī)堿類化合物，由于1#脫除劑中含有胺基較多，因此，其脫除效率相應(yīng)較高。

三、現(xiàn)場試驗與效果分析

洼16-12井為小洼油田的一口采油井，對應(yīng)注汽井段為d3， 1384.4-1401.9m，15.4m/3層，日產(chǎn)液37.8，日產(chǎn)油1.5t。

藥劑采用ETC-03硫化氫去除劑。注入方式采用泵注點滴進(jìn)行。藥劑用計量泵由加藥箱從16-12井摻稀油管線入口加入，2014年11月28日開始每天注入藥劑量為160L，然后每天對該井硫化氫進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果適當(dāng)調(diào)整注入脫除劑量（初始160L，3天后減為80L以此類推）。所用施工設(shè)備主要為撬裝加藥設(shè)備一套；配電箱一臺；色譜儀一套。注入流程見下圖。

由檢測結(jié)果顯示，試驗開展前的2014年11月14日至2014年11月27日該井硫化氫氣體濃度在7000 mg/ m3左右，試驗開始后經(jīng)過檢測硫化氫氣體濃度始終保持在0 mg/ m3。

4、結(jié)束語

通過試驗說明，改性硫化氫消除劑除氫效果非常好，解決了高含硫井生產(chǎn)中遇到的問題，降低了干式脫硫中藥劑使用量，具備進(jìn)一步大規(guī)模應(yīng)用的前景。