元壩氣田批處理作業緩蝕劑加注口臨時泄放裝置研制及應用

＊盧克超 李卓彥 李長春

（1.中石化西南油氣分公司 四川 610000 2.四川中澤油田技術服務有限責任公司 四川 610000）

引言

元壩高含硫天然氣田開采出的原料氣中的氣體主要含有飽和水蒸氣、2.7%-8.44%硫化氫、3.12%-15.51%二氧化碳等組分，加之管道采用“改良的濕氣加熱保溫”的輸送方式，使得含水、飽和水蒸氣、二氧化碳和硫化氫的酸性氣體在管道流動過程中，會對鋼質管道造成嚴重腐蝕。為盡量減小對管線設備可能造成腐蝕破壞，添加緩蝕劑是應用最普遍且經濟有效的腐蝕抑制措施[1]。

1.研究背景

(1)批處理作業介紹

批處理作業時先通過緩蝕劑加注撬向管道中兩只清管球之間加注一定量的緩蝕劑，通過高壓酸氣推動清管器和鍍膜清管器進行工作[2]，前導向球負責在運行過程中的方向引導并清理部分積水，后成膜球負責將柴油緩蝕劑混合液均勻涂抹在管壁上，并利用前后球的壓力差排除段塞中的氣體，為管道內壁附加一層0.1mm厚緩蝕劑油膜，對連續加注緩蝕劑的保護效果起到了增強作用（見圖1）。元壩氣田批處理作業是一種30-45天/次的周期性作業，每月作業次數高達20-30次左右。

圖1 批處理作業原理

(2)緩蝕劑成分及危害

元壩氣田使用的緩蝕劑為通用電氣水處理技術（無錫）有限公司生產的油基成膜型的腐蝕抑制劑，主要成分為溶劑石腦油+重芳烴（＞60%）、取代環胺（10%-30%）、氨基醇（＜10%）、萘（＜10%），pH為10.1，屬于易燃有毒的危險化學品，接觸皮膚有害，可嚴重灼傷皮膚和損傷眼睛，皮膚接觸會引發過敏，懷疑致癌物，每1桶（200L）緩蝕劑約存在8000元的經濟成本。因緩蝕劑的特殊物理化學性質，緩蝕劑的防泄漏、防直接接觸一直以來都是在氣田生產中的安全工作重點。

(3)存在問題

發球筒和清管三通之間的主管線設置有兩個球閥，常規批處理作業時鍍膜清管器和導向清管器的位置就在這兩個球閥之間[3]，批處理緩蝕劑經過緩蝕劑撬經緩蝕劑涂抹加注口加注至管線內（圖2）。

圖2 典型發球工藝流程

在目前緩蝕劑加注撬與直管段上緩蝕劑加注口之間的連接，只是通過一根簡易的PN11MPa的高壓加注軟管進行連接和加注（圖3）。

圖3 原緩蝕劑加注口裝置圖

該加注裝置無過渡段，單純的高壓加注軟管加注裝置作用單一，缺少超壓前就地手動泄放閥門，未實現實時壓力監測、計量、減震、過濾等輔助功能，在元壩氣田實際應用中突出存在以下幾個問題：

①現有的緩蝕劑加注管道缺少超壓前及時人工泄放的機構，后路堵塞流程不同的情況下，可能會出現超壓，軟管管線爆管的危險情況；

②在對站外管道進行緩蝕劑批處理作業過程中，在向場站橫向加注管內加注緩蝕劑，制作涂膜段塞時，緩蝕劑加注口往往會因為缺少壓力檢測點，無法達到對加注管線進行實時壓力監測，從而存在管線超壓爆管的風險；

③現有的緩蝕劑加注管道結構單一，無法對緩蝕劑加注量進行測量，同時在使用過程中管道容易產生振動，對裝置造成不利影響；

④現有的緩蝕劑加注裝置在加注完畢后，管線拆除時可能會因為管道內存在余壓而使緩蝕劑溢出，污染環境，并浪費許多緩蝕劑。

2.泄放裝置的研制

(1)裝置結構

含硫氣田批處理作業緩蝕劑加注口臨時泄放裝置，包括了Y型過濾器、流量計、壓力表、脈沖阻尼器、臨時泄放球閥等部件。臨時泄放裝置特征如下（如圖4）：

圖4 裝置結構示意圖

①基于發球筒直管段緩蝕劑加注口公稱通徑為DN50，裝置采用2段不銹鋼無縫鋼管焊接加工制作，橫向不銹鋼加注無縫鋼管DN50，PN9.6，設計長度為800mm，與部件壁厚為5.3mm，材質為316L，縱向臨時排污圓管DN25，PN9.6，設計長度為400mm，與部件壁厚為4.4mm，材質為316L。

②裝置上游進液口采用DN50快裝接頭進行連接，可以靈活的組裝及拆卸，密封材質選擇氫化丁腈橡膠（HNBR）；裝置下游出液口采用8孔法蘭盤進行連接，法蘭選用ASTM A350 LF6 Class1（抗硫碳鋼，并進行抗硫限定），密封材質選擇，聚四氟乙烯（PTFE）+316L的金屬纏繞墊片，密封的同時，具備耐酸、耐堿等特點。

(2)工作原理

緩蝕劑經過緩蝕劑撬裝加壓后經過高壓加注軟管進入鋼制橫向加注管線內，經脈沖阻尼器和流量計后通過緩蝕劑涂抹加注口，最終進入集輸管線干線內。加注過程中可通過壓力表、流量計對參數進行監控。加注完成后停緩蝕劑撬裝加注泵，關閉緩蝕劑涂抹加注口的手閥，打開泄放裝置的球閥，將殘余的緩蝕劑經過Y型過濾器過濾后回收至容器中。

3.現場應用及效果

(1)現場應用

裝置研制后在元壩氣田101-1H單井、103-1H單井、272H集氣站等33個場站現場推廣使用，效果良好，通過本設計對發球筒直管段加壓，做前后涂膜清管器之間的液柱段塞時，實時壓力冗余監測的功能，并且還添加了人工手動泄放的執行機構，避免了超壓風險，有效避免了管線爆管等危害因素。緩蝕劑加注結束后管線中的緩蝕劑泄壓，避免了危險化學品外溢，解決了環境污染問題，并大幅度減少了經濟成本。

(2)應用效果

①裝置在元壩氣田應用有效實現了存管緩蝕劑的回收利用，每次可回收約2L緩蝕劑再利用，緩蝕劑市場價約為40元/L，按照批處理頻次25次/月計算，每年可以節約緩蝕劑采購的經濟成本約2.4萬元。

②裝置的應用實現了解決了加注后緩蝕劑落地引發污染，員工直接接觸的問題，降低了安全風險。裝置在元壩氣田應用后未出現過一起緩蝕劑加注軟管爆管超壓事故，緩蝕劑泄露引發的職業健康危害事件0起，環保污染事件0起。

③該裝置具備計量、減震、過濾等輔助功能，增加了該設備運行的穩定性。

4.結論

本設計提出的含硫氣田批處理作業緩蝕劑加注口臨時泄放裝置，實現了緩蝕劑加注管線在運行中冗余的壓力實時監測，并且還添加了人工手動泄放的執行機構，降低了超壓風險。目前主要用于元壩高含硫氣田批處理作業緩蝕劑加注口臨時泄壓和緩蝕劑收集，其效果好，可推廣用于其他含硫氣田場所內的緩蝕劑批處理作業，具有較高的推廣價值。