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硫沉積腐蝕的抑制

    硫沉積問題是油氣田中急需解決的關(guān)鍵性問題，給氣田帶來了巨大危害：（1）容易堵塞管道及管線，導(dǎo)致天然氣井生產(chǎn)減慢甚至停產(chǎn)，降低氣井的性能；（2）腐蝕性嚴(yán)重，元素硫的存在對耐蝕鋼的抗腐蝕開裂能力有著不利的影響；（3）降低地層滲透率，其原因是元素硫沉積在管道內(nèi)，造成地層滲透率的降低，容易導(dǎo)致管道堵塞，嚴(yán)重影響氣井的產(chǎn)能。目前，國內(nèi)外學(xué)者對于硫沉積的防治措施已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，其中多種防護(hù)技術(shù)在實際的生產(chǎn)中已得到了應(yīng)用。目前國內(nèi)外對于元素硫沉積腐蝕及防護(hù)方法的研究已經(jīng)有不少，一般通過化學(xué)反應(yīng)方法、加熱熔化方法、控制采氣速度、向井口內(nèi)加注溶硫劑、改進(jìn)工藝流程等方法加以預(yù)防。
1加注溶硫劑
表1-1 溶硫劑的溶解能力

    國外關(guān)于硫沉積的主要解決方法有化學(xué)和物理除硫法，常用的硫溶劑包括胺類、CS、DMBS（含催化劑）及柴油。管線和設(shè)備的防腐采用加注緩蝕劑和建立一套完整的腐蝕監(jiān)測體系，包括監(jiān)測點的分布、監(jiān)測方法等等。元素硫沉積量小時，一般采用物理法除硫，例如二硫化碳，溶解硫的能力很強，但其有毒又易然，所以在實際的油田除硫中應(yīng)用有所限制；而在硫沉積量很多時，應(yīng)利用化學(xué)法除硫，因為溶硫劑對元素硫有較強的溶解度，工業(yè)上采用較多的化學(xué)溶劑有胺類和二硫化物，它們反應(yīng)的機理是先與天然氣中的H2S反應(yīng)生成HS-，而后再和元素硫發(fā)生反應(yīng)從而使之溶解，加注硫溶劑的效果是非常明顯的。表1-1給出了各種溶硫劑的溶解能力。
李寧等對于普光氣田的集輸系統(tǒng)硫沉積的原因及防護(hù)措施進(jìn)行了分析研究，確定普光氣田對于硫溶劑的加注工藝。其一是采用間歇性加注的方法，在分酸分離器設(shè)置加注口，采用該方法可進(jìn)行溶硫劑的加注工作。通過觀察現(xiàn)場溶硫劑加注情況，分析發(fā)現(xiàn)加注溶硫劑可有效降低分酸分離器內(nèi)的壓差，從而降低天然氣中硫顆粒和成分的含量，進(jìn)一步緩解硫沉積所導(dǎo)致的堵塞情況，降低硫沉積的幾率。此外，他們還對分酸分離器中堵塞物的成分進(jìn)行了組分化驗分析，表1-2給出了堵塞物中各組分的百分含量，由表中可以看出，與其它化合物相比，堵塞物中的元素硫含量最高，高達(dá)80%，因此可判斷硫在分酸分離器中占有主要地位。
表1-2 堵塞物中各個組分百分?jǐn)?shù)

2設(shè)備鋼材的改進(jìn)
    首先，管道內(nèi)壁設(shè)置抗硫腐蝕涂層可有效抵抗高溫硫腐蝕。其次采用抗腐蝕性較高的鋼材，例如：在碳鋼材料中摻雜少量Si元素或是采用高Cr含Al稀土合金和具有抗氫質(zhì)開裂性能的鋼材（內(nèi)含較低成分的P、S），可改善鋼材的抗蝕性能。
2.1有關(guān)工藝的優(yōu)化和改進(jìn)
    首先從引起硫沉積的主要原因溫度和壓力著手，溫差和壓差的改善能夠有效降低硫沉積的幾率。設(shè)置兩級壓降，能夠同時起到改善壓力和溫度對硫沉積的影響，從而降低冷凝、固化和沉積的速率。
2.2加注緩蝕劑
    40年代初，國外油氣田開采過程中已有效地使用緩蝕劑。隨著我國石油天然氣的飛躍開展，緩蝕劑的研究及實際應(yīng)用工作也逐步得以開發(fā)，并在生產(chǎn)中獲得了比較好的緩蝕效果。由于應(yīng)用緩蝕劑具有較好的減慢金屬腐蝕的作用和突出的經(jīng)濟(jì)效益，緩蝕技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于石油天然氣的生產(chǎn)、儀器的清洗、工業(yè)水處理等領(lǐng)域中，此技術(shù)己成為應(yīng)用最廣泛最主要的防腐技術(shù)之一。
    關(guān)于元素硫沉積會對緩蝕劑性能造成影響的研究較少。段宏偉等通過高壓掛片失重方法對有硫顆粒接觸于試片表面時腐蝕以及其對咪唑啉類緩蝕劑的性能評價，并采用掃描探針研究硫腐蝕后的產(chǎn)物組成成分和厚度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)硫加入導(dǎo)致腐蝕加速，有硫附著的區(qū)域以局部腐蝕為主，點蝕較嚴(yán)重，腐蝕產(chǎn)物較厚，而遠(yuǎn)離硫的區(qū)域腐蝕相對較輕；當(dāng)只有緩蝕劑存在時，其對鋼基體的保護(hù)性較好，能夠明顯降低腐蝕速率，但當(dāng)硫加入時，卻引起咪唑啉類緩蝕劑性能失效。

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2014年03月14日

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