高含硫化氫原油集輸管線加藥處理工藝及應(yīng)用效果

劉為民

(中國(guó)石化勝利油田分公司地面工程維修中心，山東 東營(yíng) 257231)

注蒸汽熱采是孤島稠油的主要開(kāi)發(fā)方式，熱采過(guò)程中，原油中的含硫有機(jī)成分分解生成硫化氫氣體[1]，增加了油田生產(chǎn)的安全隱患。中二北館5區(qū)塊稠油自2012年開(kāi)始注蒸汽井組試驗(yàn)，隨著熱蒸汽不斷注入，采出液含硫化氫井?dāng)?shù)增多，含硫化氫濃度不斷升高，越靠近注蒸汽中心井，含硫化氫濃度越高。截至2016年6月，有350余口井檢測(cè)到硫化氫，孤島采油廠有134條集油支干線輸送介質(zhì)中含有硫化氫，其中中二北熱采2-2號(hào)計(jì)量站至中二北熱采閥組集油支干線輸送介質(zhì)中硫化氫濃度最高達(dá)到了5 500 mg·m-3，孤三聯(lián)、孤六聯(lián)入站硫化氫濃度超過(guò)2 000 mg·m-3，嚴(yán)重超出了聯(lián)合站脫硫塔處理要求(≤700 mg·m-3)，脫硫塔運(yùn)行效率較低。

為了降低聯(lián)合站硫化氫處理壓力，2016年6月試驗(yàn)選取4個(gè)不同計(jì)量站的5口含硫化氫井，通過(guò)井口的輸送管線投加脫硫劑，實(shí)現(xiàn)加藥井口計(jì)量站、聯(lián)合站沿程采出液硫化氫氣體的部分去除，降低了聯(lián)合站硫化氫處理壓力，取得了較好的效果。作者在此對(duì)中二北高含硫化氫井實(shí)施集輸管線加藥處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)估。

1 脫硫劑優(yōu)選

要求脫硫劑及反應(yīng)產(chǎn)物不會(huì)對(duì)集輸管線產(chǎn)生腐蝕；反應(yīng)不產(chǎn)生沉淀，不會(huì)對(duì)集輸管線造成堵塞。室內(nèi)對(duì)多種脫硫劑進(jìn)行優(yōu)化評(píng)價(jià)，優(yōu)選出水溶性三嗪類脫硫劑，其主要由三嗪類衍生物及其它助劑組成。三嗪屬于一種環(huán)狀胺[2]，在一定條件下，三嗪環(huán)上氮原子與硫化氫中的S2-發(fā)生親核取代反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)硫化氫的去除，如圖1所示。

圖1 三嗪類脫硫劑吸收硫化氫的脫硫過(guò)程Fig.1 Desulfurization process of triazine desulfurizer absorbing hydrogen sulfide

三嗪類脫硫劑的硫容量高(160 mg·g-1)，反應(yīng)溫度40～120 ℃,成本低，是一種良好的直接注入型液體脫硫劑，脫硫效果好。其投加量(kg·d-1)按下式計(jì)算：

脫硫劑投加量=V×c×0.25×η

式中：V為采出液流量，m3·d-1；c為硫化氫濃度，1 000 mg·m-3；0.25為中和硫化氫所需的藥劑用量，kg·mg-1；η為調(diào)整系數(shù)，根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果得到。

2 加藥處理工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝原理

該工藝主要是利用加藥裝置，從井口地面集輸管線中連續(xù)投加專用脫硫劑，脫硫劑隨集輸管線流經(jīng)計(jì)量站直至聯(lián)合站，實(shí)現(xiàn)沿程采出液中硫化氫的去除。工藝實(shí)施簡(jiǎn)便，脫硫劑與采出液充分混合，反應(yīng)時(shí)間充分，能夠保障脫硫劑的充分利用，受油井液量波動(dòng)影響小。

2.2 加藥裝置(圖2)

圖2 集輸管線連續(xù)加藥去除硫化氫示意圖Fig.2 Schematic diagram of continuous dosing by gathering pipeline to remove hydrogen sulfide

藥劑儲(chǔ)存罐容積360 L。加藥計(jì)量泵適用于單一液體，密封性好，可向加壓或常壓容器及管道內(nèi)輸送不含固體顆粒的腐蝕性或非腐蝕性液體介質(zhì)，流量可以在0～100%范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 加藥計(jì)量泵的技術(shù)參數(shù)

2.3 實(shí)施過(guò)程

按圖2安裝加藥裝置。檢查各部分的密封性，安全接電，調(diào)試加藥裝置。

(1)試驗(yàn)前硫化氫濃度檢測(cè)：現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)前，用醋酸鉛硫化氫檢測(cè)管從井口、計(jì)量站及聯(lián)合站不同節(jié)點(diǎn)取樣口取樣，檢測(cè)硫化氫濃度。

(2)裝置安裝及啟動(dòng)：根據(jù)要求將加藥裝置與井口管線連接。啟動(dòng)裝置前先檢查各傳動(dòng)部位是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，保證線路完好；啟動(dòng)后應(yīng)讓電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，根據(jù)需要投入使用。

(3)藥劑投加：預(yù)先計(jì)算好脫硫劑投加量，手動(dòng)調(diào)節(jié)出口需用流量。脫硫劑24 h投加后觀察藥劑儲(chǔ)存罐液位變化，根據(jù)液位變化判斷脫硫劑投加量是否與預(yù)先計(jì)算相符并進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)施過(guò)程中及時(shí)向藥劑儲(chǔ)存罐中補(bǔ)充脫硫劑，保證脫硫劑連續(xù)投加。

(4)各節(jié)點(diǎn)硫化氫濃度跟蹤監(jiān)測(cè)：實(shí)施過(guò)程中每2～3 d檢測(cè)一次各節(jié)點(diǎn)及聯(lián)合站入站硫化氫濃度，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果適當(dāng)調(diào)整脫硫劑投加量。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

3.1 加藥點(diǎn)位置及加藥量設(shè)計(jì)

5口試驗(yàn)井分屬4個(gè)計(jì)量站涉及含硫化氫井14口，井口硫化氫濃度最高達(dá)到5 500 mg·m-3。設(shè)計(jì)加藥量410 kg·d-1，通過(guò)井口的輸送管線連續(xù)投加脫硫劑，實(shí)現(xiàn)從井口至聯(lián)合站沿程采出液硫化氫的去除，降低聯(lián)合站入站硫化氫濃度。加藥點(diǎn)位置及加藥量設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 中二北含硫化氫井地面管線加藥示意圖Fig.3 Schematic diagram of dosing of hydrogen sulfide-contained wells by gathering pipeline of Zhong′erbei

3.2 應(yīng)用效果

投加脫硫劑前后，4個(gè)計(jì)量站及聯(lián)合站入站硫化氫濃度對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 投加脫硫劑前后，4個(gè)計(jì)量站及聯(lián)合站入站硫化氫濃度對(duì)比

由表2可知，由于單井來(lái)液進(jìn)站時(shí)間不同、計(jì)量站含硫化氫井?dāng)?shù)不同，對(duì)脫硫劑的作用效率都有一定影響，計(jì)量站硫化氫濃度降低程度也就不同，最高降幅達(dá)85%。投加脫硫劑前，聯(lián)合站入站硫化氫濃度高達(dá)2 100 mg·m-3；投加脫硫劑后，入站硫化氫濃度降至500 mg·m-3，降幅達(dá)76%，入站濃度達(dá)到聯(lián)合站脫硫塔處理要求(≤700 mg·m-3)，應(yīng)用效果較好。

4 結(jié)論

對(duì)中二北高含硫化氫井實(shí)施集輸管線加藥處理工藝改進(jìn)，通過(guò)井口的輸送管線投加三嗪類脫硫劑，實(shí)現(xiàn)集輸沿程硫化氫的去除。選取的三嗪類脫硫劑利用率高，受液量波動(dòng)影響小，且脫硫劑對(duì)管線無(wú)不利影響，反應(yīng)不產(chǎn)生沉淀，用于沿程管線硫化氫處理效果較好，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。