高含硫气田集输工程设计的关键技术
高含硫气田安全环保控制技术
高含硫气田安全环保控制技术
张华;杨毅
【期刊名称】《油气田地面工程》
【年(卷),期】2011(30)12
【摘要】高含硫天然气井口一般应设置两套安全阀.一套是地面安全阀,用于一般事故状态下的紧急切断；一套是井下安全阀,位于井口以下约200 m处,用于极端危机情况(如井口发生火灾爆炸事故)下的紧急切断.此外,井口还应设置高低压传感器、易熔塞、井口压力温度传感器、硫化氢和可燃气体泄漏监测仪等.在钻井过程中,应采用录井监测技术为作业施工提供安全预警手段；在地面集输管网中应设计配置高效的天然气泄漏监测技术及气田生产紧急关断联锁控制技术.钻井、作业废液废渣处理技术及装置适宜处理高含硫酸性气田深井钻井和作业废液废渣的无害化处理,更适宜于处理常规气田的钻井和作业废液废渣.在产能测试中,含硫天然气不能直接排放处理,应采用热解焚烧技术,使硫化氢在高温下转换成低污染的硫氧化物.
【总页数】2页(P77-78)
【作者】张华;杨毅
【作者单位】中国石化江汉石油管理局油田建设工程公司;中国石油北京油气调控中心
【正文语种】中文
【相关文献】
1.高含硫气田丛式井场安全控制技术及管理对策
2.普光高含硫气田湿气集输与安全环保配套技术
3.普光高含硫气田安全环保管理
4.高含硫气田腐蚀特征及腐蚀控制技术
5.高含硫气田安全环保控制技术
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元坝气田超深高含硫生物礁气藏高效开发技术与实践
元坝气田超深高含硫生物礁气藏高效开发技术与实践刘成川 柯光明 李 毓中国石化西南油气分公司勘探开发研究院摘 要 四川盆地元坝气田上二叠统长兴组气藏具有埋藏超深、高温高压高含硫及地形地貌复杂等特点，天然气开发工作面临着直井产能偏低与如何有效提高单井产能、开发方案抗风险能力弱与如何实现降本增效、地面工程条件复杂与如何绿色安全开发等突出矛盾。
为此，从积极开展先导试验、积极组织技术调研、创新管理运行机制、精心组织科研攻关、科学编制开发设计、精心组织工程施工、强化严细管理等6个方面推进元坝气田开发建设，攻关形成了超深层小礁体气藏精细描述、小礁体底水气藏水平井部署优化、超深高含硫气藏水井平钻完井、高含硫气藏天然气深度净化及高含硫气田安全生产控制等技术，建成了全球首个埋深近7000 m 、年产40×108 m 3混合气的超深层高含硫生物礁大气田和具有中石化自主知识产权的天然气净化厂，实现了元坝气田的安全生产和效益开发。
结论认为，元坝气田的高效安全开发为盘活更多的超深高含硫天然气资源开辟出一条成功的路径，所形成的先进管理理念和技术创新成果可为同类型气田的开发提供有益的借鉴。
关键词 高效 开发 超深 高含硫 生物礁 四川盆地 元坝气田 晚二叠世DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2019.S1.025基金项目：中国石化“十条龙”科技攻关项目“高含硫气藏提高采收率技术”课题二“礁滩相气藏剩余气分布规律研究”（编号：P18062-2）、“十三五”国家科技重大专项“超深层复杂生物礁底水气藏高效开发技术”（编号：2016ZX05017-005）。
作者简介：刘成川，1966年生，教授级高级工程师；主要从事气田开发综合研究工作。
地址：（610041）四川省成都市高新区吉泰路688号。
E-mail:******************************0 引言四川盆地元坝气田构造位置位于川北坳陷北东向构造带与仪陇—平昌平缓构造带之间，是国内外已建成开发的、埋藏最深的超深层高含硫生物礁气藏[1-6]。
高温高压高含硫气田采气工艺方案设计汇报课件
UNS NUMBER
N10276
SM2535
SM2035
ALLOY-G-3
SM2550
ALLOY-G-276
Fe 35.40
Mn 1.00
Ni 32.75
Co
0.00
Cr 25.50
Mo 3.25
W 0.00
Cb
0.00
N
0.00
Fe
Mn
Ni
Co
Cr
Mo
W
Cb
N
36.50
1.00
35.50
0.00
22.00
密度1.0-1.30g/cm3范围可调；
pH值≥ 9 . 5 ;
耐温130℃以上;
低表界面张力
-3 N/m
δ
表<22×10
高温高压高含硫气田采气工艺方案
-3N/m
δ 界<0.1设
×计1汇0报
18
七、射孔工艺方案
射孔参数
选用127型射孔枪弹、孔密10、14、
16孔/m、射孔相位角以60度为主。
高温高压高含硫气田采气工艺方案
油管，在方案配
产的条件下，井
筒压降15MPa。
3 ½〃油管不同流压下井口温度曲线
采用 3 ½〃
油管，在方案配
产的条件下，井
口温度在60℃以
上。
高温高压高含硫气田采气工艺方案
设计汇报
31
生产气井冲蚀临界流量计算
井口油压
MPa
不同尺寸油管气体冲蚀临界流量，104m3/d
气体相对密度
73mm
88.9mm
高温高压高含硫气田采气工艺方案
达到在高温高压下密封性要求。设计汇报
高含硫气田集输工程设计的关键技术
三、高含气田集输系统腐蚀控制
缓蚀剂预膜量的估算 SY/T 0611推荐公式 V=2.4DL
V—预膜量（L）； D—管径（cm）；
L—管长（km）。
缓 蚀 剂 的 应 用
该公式已被国外管道防腐所使用， 在国内的应用也较为普遍。
26
三、高含气田集输系统腐蚀控制
缓蚀剂预膜量的估算 法国拉克气田预膜公式 V=20×10-3×S×T
33
三、高含气田集输系统腐蚀控制
缓蚀剂加注工艺
缓 蚀 剂 的 应 用
清管器预膜加注工艺
34
三、高含气田集输系统腐蚀控制
缓 蚀 剂 的 应 用
35
三、高含气田集输系统腐蚀控制
智 能 清 管 装 置
智能清管装置
智能清管器
36
三、高含气田集输系统腐蚀控制
清管装置
普通清管器 普通清管装置
37
三、高含气田集输系统腐蚀控制
腐 蚀 控 制 要 求
根据国外资料调研显示，在造成新建管线 泄露、断裂等事故中，内腐蚀、外腐蚀、 工程焊接、管线制造这四种因素占事故率 的88.69%，其中内腐蚀占50%以上， 因此加强内腐蚀监控是极其重要的。 加拿大石油公司，通常要求酸性气田管道 内腐蚀控制在0.0254mm/a，并且无 点蚀。
19
三、高含气田集输系统腐蚀控制
集 输 系 统 腐 蚀 的 影 响 因 素
Cl-： Cl-影响腐蚀的一个重要因素， 如果气田水中Cl-含量超过104ppm， 容易产生局部腐蚀，为点蚀。
元素硫：在高酸性环境下，元素硫 具有很强的腐蚀性，与管材接触后 会加速接触点材料的腐蚀。
20
三、高含气田集输系统腐蚀控制
QSH 0245-2009高含硫化氢气田天然气集输系统设计规范
一层持续实现缓蚀性能的膜。 3.9
潜在硫化氢释放量 volume of potential H2S release 除气井外的地面设施在最高操作压力下可能释放出的硫化氢体积。为便于计算，假定自动截断阀在 管道出现故障时能够瞬时自动截断所释放出的硫化氢体积，单位为标准立方米。
gb150钢制压力容器gb5749生活饮用水卫生标准gb6479高压化肥设备用无缝钢管gb14554恶臭污染物排放标准gbt19672管线阀门技术条件gb50019采暖通风与空气调节设计规范gb50046工业建筑防腐蚀设计规范gb50052供配电系统设计规范gb50057建筑物防雷设计规范gb50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范gb50140建筑灭火器配置设计规范gb50183石油天然气工程设计防火规范gb50251输气管道工程设计规范gb50343建筑物电子信息系统防雷技术规范gb50350油气集输设计规范gb50391油田注水工程设计规范gb50423油气输送管道穿越工程设计规范gbj22厂矿道路设计规范jbt47302承压设备无损检测部分
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。 3.1
气田集气系统 gas field gathering system 天然气从气井井口至净化厂之间的集输管道、矿场预处理的全部工程内容的统称。 3.2 高含硫化氢天然气 high H2S natural gas 含量大于等于 5%（V）的含硫化氢天然气。 3.3 站场 stations 各类井场和各种功能站的总称，包括其占有的场地、设施等。 3.4 集气站 gas gathering stations 对气井产物进行收集、调压、分离、计量等作业的场站。 3.5 湿含硫化氢天然气 wet H2S natural gas 操作条件在水露点和水露点以下的含硫化氢天然气。
高含硫气田地面集输工程试运投产技术
油气 田地 面工 程 （ ｈ ｔ
： ｔ ｐ ： ／ ／ ｗｗｗ ． ｙ ｑ ｔ ： ｄ ｍｇ ｃ ． ｃ ｏ ｎ） ｒ
１ 集输 系统工 艺
地 面集输 系统 主 艺采 用 的全 湿气 加热 保温 混
输 Ｔ艺 。采 用抗 硫 管材 ＋缓蚀 剂 加 注＋ 缓 蚀 剂批 处
氯丁橡Ｉ
胶 器 清 管 — ｌ ・ 妊器 ｌ
磕
阐刷
理 ＋阴极 保 护 ＋外 防腐 的防腐 丁 艺 ，腐 蚀 挂 片＋ 电
： ｛ ２ 巷 ７ ｊ Ｊ ｆ ｊ（ ２ ０ １ ‘ ｛ ． （ ） ７ ）（ 试验 研 究）
高含硫气 田地面集输工程试运投产技术
张广 晶 吴 明畏 陈 纯 见 贾厚 田 中 原油田 普光分公司采气厂
摘要 ：普 光 气 型整装 海相 气 田 ， Ｈ ｓ 含量 １ ５ ％
含量 １ Ｏ ％ 。此 类 高 含 硫 气 田 的开 发 在 国 内 尚属 首 测 量 ，管 道 内的 清 洁 程 度 达 到 缓蚀 剂 预涂 膜 要 求
次 ，本文以普光气 田调试投产为例 ，说明高含硫气 （ ３ ～ ６ｍ ｍ）为止 。 清管 作业 流程 如 图 １ 所示 。 田地 面集输 系统 调试 投产 方法 。
普 光气 田是 我 国迄今 为止规 模 最大 、丰度 最高 硬 质 碎 片 ；皮 碗 测 径 板 清 管 器 通球 ，测 量 管 道 内
的特 大 型整 装海 相 气 田 ， Ｈ Ｓ 含量 １ ５ ％～ １ ８ ％ ，Ｃ Ｏ 。 径 ；海绵 清管 器通 球 。对 最后 一个海 绵球 进行 切割
合格 后 ，继 续 升压 至 气 密试 验 压 力 ，稳 压 ３ ０ ａｉ ｒ ｎ ， 检查 压 力无 下 降 ，各 动 、静 密 封点 无 泄漏 为 合 格 。 氮气 联动 调试 为模拟 正 常开井顺 序 ，从井 口临时 吹 扫 口注入 氮气 升压 ，采用 控制 进入 放空 火炬氮 气 流 量 的方式 进行 放空 ，模 拟外输 丁况 ，对 控制及 辅 助 动 ，达 到检查 系统 的运 行 ，测试 集气 站场 Ｅ Ｓ 【 ） ＿ 一 ｌ 、
普光高含硫气田湿气集输与安全环保配套技术
普光高含硫气田湿气集输与安全环保配套技术龚金海;刘德绪【摘要】@@%普光气田采用湿气加热保温输送工艺,通过控制集输工艺参数,再辅以合理地选择管材,使用高效缓蚀剂和腐蚀监测设备,定期清管排液等技术措施,有效控制腐蚀和安全风险.泄漏监测、联锁关断等安全控制技术的综合应用,实现了普光高含硫气田的安全平稳生产.产能测试采用热解焚烧技术,使硫化氢在高温下转换成低污染的硫氧化物.热解焚烧炉内温度＞1350 ℃,含硫天然气燃烧效率≥99.99％.监测分析表明,试气过程中井口附近大气中SO2浓度为0.007～0.465 mg/m3.采用气提—氧化—沉淀三级除硫工艺和地层回注技术实现了污水零排放,有效保护了气田环境.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2012(031)011【总页数】2页(P6-7)【关键词】高含硫;湿气集输;安全控制;水合物;防腐;污水处理【作者】龚金海;刘德绪【作者单位】中国石化集团中原石油勘探局勘察设计研究院;中国石化集团中原石油勘探局勘察设计研究院【正文语种】中文1 湿气集输工艺1.1 工艺流程常用的天然气集输工艺分为干气输送和湿气输送两种[1]。
干气输送是指原料气先经脱水处理后再集输，其优点是不需采用伴热保温输送，清管频率低，不需加注缓蚀剂和醇；其缺点是投资大，需要在集气站增建脱水装置和污水处理回注设施，同时增加了废水、废气的排放点，不利于环保。
湿气输送是指原料气仅在井口降压分离掉液相水分后即进入集气管线，其优点是节约投资，沿途无废水、废气排放，有利于环保；其缺点是可能出现腐蚀或水合物堵塞等安全问题。
普光气田采用湿气加热保温输送工艺，通过控制集输工艺参数，再辅以合理地选择管材，使用高效缓蚀剂和腐蚀监测设备，定期清管排液等技术措施，有效控制腐蚀和安全风险，在节约投资的同时，也使安全生产得到保障。
普光气田湿气集输工艺流程见图1。
图1 普光气田湿气集输工艺流程示意1.2 水合物防治技术普光气田天然气H2S 含量为15%左右，CO2含量为8%～10%，其余组分主要为甲烷。
高含硫天然气埋地集输管道的安全管理
高含硫天然气埋地集输管道的安全管理发布时间：2022-10-24T04:05:45.807Z 来源：《新型城镇化》2022年20期作者：张瑛茵黄丹廉琪谭红何军罗中山[导读] 不同的技术有着不同的优缺点，只有将两种技术混合使用，才能够提高天然气集输管道的安全性能，从而减少安全事故的发生。
中国石油西南油气田分公司重庆气矿重庆市 400000摘要：随着高含硫气藏的开发，天然气集输管道中大量输送高压高含硫气体，在将其从井场开采出来后，输送到天然气净化厂处理。
而其中使用的集输管道具有高风险，由于其长期埋设在潮湿土壤环境，外部容易受到腐蚀.而高含硫天然气集输管道发生泄漏、断裂后，释放出有毒有害气体，不仅会造成严重人员伤亡，且会产生巨大经济损失、环境危害。
因此，在含硫气田生产中，保障天然气集输管道安全是安全生产的重要举措。
文章分析了天然气集输管道危害有害因素，探讨对集输管道安全管理的举措，为安全生产提供参考。
关键词：高含硫天然气；埋地集输管道；腐蚀因素；安全管理；腐蚀监测引言随着我国天然气集输管道的不断发展，所铺设的管道越来越密，部分天然气集输管道会埋于潮湿的土壤环境中，管道外壁会因为受到土壤中的化学物质的影响产生电化学腐蚀，常规的预防方法是对管道外壁涂抹环氧涂层。
目前所采用的预防措施为三层聚乙烯涂层，由于管道输送的介质种类比较多，对于输送高含硫的物质时，由于其介质属性有较高的腐蚀性，需要对管道内壁进行防腐处理，最常用的方法为涂镀层技术和药剂防腐技术等。
在管道监测方面主要有两种方法：一种为管道内壁检测技术，另一种为管道外检测技术。
不同的技术有着不同的优缺点，只有将两种技术混合使用，才能够提高天然气集输管道的安全性能，从而减少安全事故的发生。
1.中国高含硫气藏开发概况中国的高含硫气藏储层主要以海相碳酸盐岩储层为主，具有埋藏深、地质条件复杂、高温高压、高含 H2S、高含 CO2 等特点。
在开发初期，缺乏成熟的集输和处理技术，安全生产和应急处置面临一系列难题：①由于天然气中 H2S（有剧毒）含量高且开采压力高，致使开采风险大；②气田集输系统具有点多线长、高差大、建设难度大等特点；③含硫天然气净化处理工艺无成熟工艺包可用，关键脱硫药剂依赖进口；④高含硫天然气管道建设缺少管材选择、腐蚀控制与监测等方面的针对性技术，难以应对高含硫天然气强腐蚀性特点；⑤高含硫天然气泄漏监测技术不成熟；⑥高含硫气藏所在地具有地形复杂、人口密集的特点，使得应急处置、紧急疏散等工作的开展难度较大；⑦高含硫气藏的集输系统、净化系统、外输系统之间管容量小，缓冲余地小，生产控制相对独立，增加了联锁控制难度。
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干 脱水工艺：低温分离法、三甘醇脱水、
气
分子筛脱水；
集
输 国外应用分子筛脱水较多，采用抗酸
工
性分子筛，需引进，可湿气再生；
艺 水露点控制：比输送条件下最低环境
温度低5℃。
11
二、高含硫气田集输工艺方案
干 气 集 输 工 艺
原料气预冷器
干气聚结器
低温分离器 至输气干线
甲醇或乙二醇贫液 自注入泵来
升高时，钢的均匀腐蚀速率增大。
16
三、高含气田集输系统腐蚀控制
集 高含硫气田地面集输系统内可能产
输
生的腐蚀有电化学腐蚀、硫化物应
系 统
力开裂（SSC）以及氢诱发裂纹
的
（HIC）。
腐 蚀
பைடு நூலகம்SC、HIC主要通过选材和制作工
类
艺来解决，电化学腐蚀主要通过加
型
注缓蚀剂来解决。
17
三、高含气田集输系统腐蚀控制
响 因 素
垢下腐蚀等，导致局部腐蚀破坏。一般流速应控 制在3～6m/s。
18
三、高含气田集输系统腐蚀控制
集 Cl-： Cl-影响腐蚀的一个重要因素，
输
如果气田水中Cl-含量超过104ppm，
系 统
容易产生局部腐蚀，为点蚀。
腐 蚀
元素硫：在高酸性环境下，元素硫
的
具有很强的腐蚀性，与管材接触后
影
会加速接触点材料的腐蚀。
备注：
图中虚线表示在气田开发的中后期，井口压力降低后， 采用氨制冷冷却原料气。
氨压缩 制冷系统
至乙二醇回收装置 至站场污水处理系统
12
二、高含硫气田集输工艺方案
干 气 集 输 工 艺
13
二、高含硫气田集输工艺方案
干 气 集 输 工 艺
14
二、高含硫气田集输工艺方案
简化集气工艺，采用有效的腐蚀防护、
集 输
温度：对电化学腐蚀而言，50～80℃这是一个 敏感的温度范围，但对SSC和HIC，常温为其
系
敏感区。
统
流速：流速过高，一方面会对阀门等设备造成冲
腐
刷腐蚀；另一方面，管道内壁表面上的硫化铁腐
蚀
蚀产物受到冲刷而被破坏或粘附不牢固，使管道
的
内壁一直以初始的腐蚀速率高速腐蚀。流速过低，
影
会造成管道、设备底部积液，而发生水线腐蚀、
响
因
素
19
三、高含气田集输系统腐蚀控制
根据国外资料调研显示，在造成新建管线
泄露、断裂等事故中，内腐蚀、外腐蚀、
腐 蚀
工程焊接、管线制造这四种因素占事故率
强腐蚀性：高含硫天然气的硫化氢分压高，还可 能存在CO2、Cl-、S、有机硫等，在有游离水 的条件下极易发生腐蚀。
易冰堵：含硫天然气水合物形成温度较高。 单质硫沉积：高含硫气田在生产过程中可能出现
单质硫沉积。单质硫沉积在井筒及管道或设备中 会造成堵塞，不仅影响气井正常生产，还会加剧 腐蚀，危及安全。
主讲: 蒋洪
h
内容提要
高含硫气田的特殊性 高含硫气田集输工艺方案 高含气田集输系统腐蚀控制 高含硫气田水合物预测与防止技术 高含硫气田硫沉积与硫溶剂应用
2
一、高含硫气田的特殊性
剧毒及强污染性：硫化氢是一种无色、有刺激性 和腐蚀性的剧毒气体，高含硫天然气一旦泄漏扩 散，极易引起人畜中毒和环境污染。
中产生的水/凝液，由天然气直接 夹带至末站，需要定期清管；
集 井场设加热炉、水合物抑制剂/缓
输
蚀剂以及硫溶剂加注系统；
工 艺
湿气混输系统应进行段塞流分析， 末站分离器应能够承受段塞流的
冲击。
6
二、高含硫气田集输工艺方案
湿气分输工艺
井场设气液分离器、污水罐及污水泵，
湿
集输管道需保温和定期清管；
集 输 工
无废气、废气排放，安全风险较大， 气液混输压力损失较大，适用于集输 距离较近的气田。
艺 干气集输工艺：设置脱水装置，增加
方
集输系统的安全性，正常生产时集气
案
干线不需注缓蚀剂和水合物抑制剂，
增加废水、废气的排放点。
5
二、高含硫气田集输工艺方案
湿气混输工艺
井场不设气液分离器，管道系统
湿 气
8
二、高含硫气田集输工艺方案
湿气来自管道
ESDV
切换阀
备用燃料 气
去高低压 火炬.吹扫.
燃料气撬 块
两相分离器
8
8
湿气去净化厂
流量计
污水处理
燃料气去清管站 燃料气去其它站
燃料气来自净化厂
➢集气末站设有ESDV 、两相生产分离器、流量计、高低压放空火炬 ➢来自净化厂燃料气经调节后，分别去高低压放空火炬、吹扫、集气站 和清管站
气 井场设加热炉、水合物抑制剂/缓蚀剂
集
以及硫溶剂加注系统；
输 污水可车载或管道输送至污水处理站；
工 艺
污水处理工艺与污水回注、排放有关。
7
二、高含硫气田集输工艺方案
井口加热炉
减压阀
ESDV
8
返输燃料气
8
甲醇 缓蚀剂
ESDV 节流阀
计量分离器
8
湿气去净化厂 流量计
➢湿气输送工艺，设有井口加热炉、调压阀、流量计、两相计量分离器； ➢各集气站设有高压放空系统，井口及出站口均设有ESDV； ➢甲醇和缓蚀剂均在井口及出站口加注。
3
一、高含硫气田的特殊性
加拿大、美国等国家
➢ H2S含量大于5%为高含H2S 气藏
1995年 我国制定了气藏分类标准 （ SY/T 6168）
➢ H2S含量为2%～10%（30～＜ 150g/m3)为高含H2S 气藏
4
二、高含硫气田集输工艺方案
湿气集输工艺：采气管线和集气管线
需采用伴热保温输送，节约脱水费用，
9
二、高含硫气田集输工艺方案
气田生产污水
闪
蒸 LC 罐
输水泵
ESDV
闪蒸气去净化厂 的低压酸气系统
去低压放空
注水泵
ESDV
调压阀
净化厂来污水 过滤器
污水罐 污水罐
污水罐
去污水回注井
污水集中－闪蒸－过滤－加压－回注；
10
二、高含硫气田集输工艺方案
干气集输的关键是采用脱水工艺解决 腐蚀和水合物的问题；
硫 前苏联专家对苏联奥伦堡酸性气田管道工作条件进
气
行了综合分析，明确指出：腐蚀过程发展的最主要
田
因素是介质的化学组成。其次的腐蚀过程发展因素
腐
是酸性组分含量及其分压、所输送介质的温度。
蚀 机 理
根据系统中酸性组分的分压比例，腐蚀过程特性会
有实质性变化：当H2S分压升高时，渗入钢的氢量 会增加，均匀腐蚀速率亦将增大；当二氧化碳分压
水合物防止措施；减少废气、废水排
集
放，保护环境。
输 工 艺
应对气质、气井产量、压力和温度、 产液量、气井布置等基础资料综合分
方
析，集输距离长，地形起伏大、人口
案
密度较大，宜采用干气集输；反之，
可采用湿气集输工艺。
矿场集输脱水：多采用分子筛脱水。
15
三、高含气田集输系统腐蚀控制
高 含
H2S与C02和碳钢相互作用的机理非常复杂。这方 面研究资料也很有限。