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微含硫氣田集輸管線硫化鐵形成原因分析及防護(hù)對(duì)策

文檔作者：黃雪萍井向輝武立王娜等文檔來(lái)源： (中石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠等		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年01月23日
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石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)) 2010年1o月第32卷第5期
Journal of Oil and Gas Technology(J．JPI) Oct．2010 Vo1．32 No．5
微含硫氣田集輸管線硫化鐵形成原因分析
及防護(hù)對(duì)策
黃雪萍
井向輝
武立
王 娜，
(中石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林71 9000)
(中石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采油廠，甘肅慶陽(yáng)71 2000)
(q3石油長(zhǎng)慶油田分公司總經(jīng)理(黨委)辦公室，陜西西安71 0021)
薛剛計(jì)，徐 勇 (中石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林71 9000)
[摘要]分析了微含硫氣田集輸管線出現(xiàn)硫化鐵的直接與間接原因，有針對(duì)性地提出了防止硫化鐵生成的
對(duì)策(建議在集氣站外輸前加換熱器或加脫水撬)和防止硫化鐵自燃的對(duì)策。
[關(guān)鍵詞]集輸管道；硫化鐵； 自燃
[中圖分類號(hào)]TE988 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1000—9752(2010)05—0374—03
硫化鐵屬于易燃物質(zhì)，具有一定的刺激性，當(dāng)與空氣中的氧接觸時(shí)會(huì)發(fā)生自燃，若處理不當(dāng)會(huì)發(fā)生
爆炸，引起人員中毒并污染環(huán)境。特別是對(duì)于石化行業(yè)，國(guó)內(nèi)外發(fā)生多起石化裝置的火災(zāi)和爆炸事故，
且多發(fā)生在檢修期，多由硫腐蝕產(chǎn)物的自燃氧化引起，給石化行業(yè)帶來(lái)了巨大的人員和經(jīng)濟(jì)損失口 。
下面以長(zhǎng)慶榆林氣田為例，探討微含硫氣田集輸管線硫化鐵的形成及防護(hù)。
1 微含硫氣田硫化鐵形成原因分析
1．1 直接原因
1)腐蝕產(chǎn)物榆林氣田南區(qū)近年通過(guò)掛片試驗(yàn)、不壓井腐蝕檢測(cè)、起出油管腐蝕調(diào)研及地面腐蝕
在線監(jiān)測(cè)等多種手段研究得知：微含硫氣田主要為CO。腐蝕，腐蝕產(chǎn)物主要為FeCO。和氧化類型的
鐵。當(dāng)井筒內(nèi)有溶解水存在時(shí)，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，生成FeS，并且會(huì)隨著氣流帶出井筒。
H S在水中離解：
H2 S — H + HS一，HS一一H + S。一
FeCO。在水中離解：
FeCO3一Fe + CO；一
FeS的形成：
Fe + S 一—}FeS
2)游離的鐵離子 經(jīng)過(guò)對(duì)氣井水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)分析得知，氣井產(chǎn)出水在不同程度上含有Fe 和
Fe” ，其中以Fe抖居多， 當(dāng)氣井中含有H S時(shí)會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)生成硫化鐵。
H：S在水中離解：
H，S — H + HS— HS一一H。-+ S。一 Fe + S 一— FeS Fe抖+ S。一— Fe?S3
1．2 間接原因
1)H。S含量榆林氣田南區(qū)屬微含硫、中低含CO 級(jí)別，氣井腐蝕屬CO 腐蝕。H S含量較高
[收稿日期]2010—05—18
[作者簡(jiǎn)介]黃雪萍(1982一)，女，2006年長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)主要從事氣田腐蝕防護(hù)相關(guān)工作。
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第32卷第5期 黃雪萍等：微含硫氣田集輸管線硫化鐵形成原因分析及防護(hù)對(duì)策
井集中在L站(HzS平均含量為84．44mg／cm。)及E站(H。S平均含量為73．46mg／cm。)，作業(yè)區(qū)檢
修期間發(fā)現(xiàn)L支線與E支線分別出現(xiàn)不明黑色固體粉末自燃現(xiàn)象，經(jīng)分析判斷為硫化鐵復(fù)合物自燃。
2)凝析液量濕氣輸送運(yùn)行后榆林氣田一直運(yùn)行良好，但E站外輸溫度一直偏高，加之E站有幾
口H。S含量較高的氣井，導(dǎo)致管線產(chǎn)生硫化鐵固體顆粒。2009年E站外輸溫度遠(yuǎn)高于控制指標(biāo)(詳見(jiàn)
表1)，HzS平均含量為73．46 mg／m。，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于榆林氣田南區(qū)平均含量12．71mg／m。。集氣站外輸溫度
普遍偏高，導(dǎo)致部分集輸支線積液，輸氣效率降低，運(yùn)行壓力升高，危及安全平穩(wěn)生產(chǎn)。
當(dāng)集輸支線積液后，天然氣中的H。S和管線發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。
H S在水中離解：
H2S — H1‘+ HS一，HS一一H + S 一
陽(yáng)極反應(yīng)：
Fe— Fe ++ 2e
陰極反應(yīng)：
3H + 3e— 3H吸附一H吸附+ H2十
FeS的形成：
Fe。 + S 一— FeS
表1 2009年E站外輸溫度統(tǒng)計(jì)表
2 防護(hù)對(duì)策研究
2．1 防止硫化鐵生成
防止硫化鐵生成的對(duì)策如下：①對(duì)氣井采用耐腐蝕油管，集輸支干線采用耐腐蝕鋼材。②在易腐蝕
設(shè)備內(nèi)表面采用噴鍍耐腐蝕金屬或涂鍍耐腐蝕材料等技術(shù)實(shí)現(xiàn)隔離防腐目的。③ 對(duì)于長(zhǎng)期停工的裝置，
應(yīng)采用加盲板密閉，注入氮?dú)庵脫Q空氣等措施，防止大氣腐蝕。④ 確定微含硫氣田H。S含量較高氣井
合理的緩蝕劑加注周期及加注量。⑤ 進(jìn)行工藝改造，確保微含硫氣田集氣站外輸溫度控制在工藝指標(biāo)
內(nèi)。
建議1：在集氣站外輸前加換熱器，具體工藝流程見(jiàn)圖1。
圈1 加換熱器后工藝流程圖
建議2：在集氣站外輸前加脫水撬，具體工藝流程見(jiàn)圖2。
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石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)) 2010年10月
圖2 加脫水撬后工藝流程圖
2．2 防止硫化鐵自燃
防止硫化鐵自燃采取的對(duì)策有：①增加過(guò)濾器的過(guò)濾能力，將硫化鐵粉末除去，不帶到集氣站下
游。②設(shè)備吹掃清洗時(shí)，對(duì)于彎頭、拐角等死區(qū)要特別處理，并注意低點(diǎn)排凝，確保吹掃質(zhì)量，防止殘
油及剩余油氣的存在，從而避免硫化亞鐵自燃引發(fā)爆炸和火災(zāi)擴(kuò)大。③設(shè)備降至常溫方可打開(kāi)，進(jìn)入前
用清水沖洗，保證內(nèi)部構(gòu)件濕潤(rùn)，清除的硫化亞鐵應(yīng)裝入袋中澆濕后運(yùn)出設(shè)備外，并盡快采取深埋處
理。④ 停車前根據(jù)裝置自身特點(diǎn)及以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，做好硫化鐵自燃預(yù)案，一旦發(fā)生自燃事故，立即采
取措施，防止事故范圍擴(kuò)大，減小經(jīng)濟(jì)損失。
3 結(jié)論及建議
1)微含硫氣田硫化鐵主要是通過(guò)H。S和腐蝕產(chǎn)物FeCO。、Fe。一、Fe。 在有介質(zhì)水的情況下發(fā)生電
化學(xué)反應(yīng)生成的。
2)部分集氣站硫化氫含量偏高，及集氣站外輸溫度偏高導(dǎo)致管線積液增加，都是導(dǎo)致硫化鐵生成
的重要原因。
3) 硫化鐵自燃主要由內(nèi)因和外因共同作用，并且受粒徑、水分含量、暴露面積以及空氣流速的影
響。
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4)加強(qiáng)腐蝕監(jiān)測(cè)。利用掛片法進(jìn)行重量損失檢測(cè)，利用超聲波法用于管線、有效點(diǎn)或低點(diǎn)檢測(cè)管
壁厚度，利用氫探針、電阻和極化探針等在線腐蝕監(jiān)測(cè)儀動(dòng)態(tài)檢測(cè)管線腐蝕情況等。
5)加注專屬性緩蝕劑。對(duì)集氣支干線進(jìn)行緩蝕劑加注，剛開(kāi)始加注的時(shí)候采取連續(xù)加注，后期可
以改為間歇加注。
[參考文獻(xiàn)]
[1]劉洪金，李萍，張振華，等．鐵氧化物硫化后的自燃性[J]．遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29(1)：l～3．
[2]趙雪娥，蔣軍成．自燃環(huán)境中硫化鐵的自燃機(jī)理及影響因素[刀．燃燒科學(xué)與技術(shù)，2007，13(5)：443～447．
[3]王金宏，韓紹賀．淺析檢修過(guò)程中硫化亞鐵自燃事故及對(duì)策[J]．石油化工安全技術(shù)，2004，20(6)：15～17．
[4]王慧欣，謝傳欣，黃飛，等．FeS自燃特性的分析[J]．大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，31(6)：81～83．
[5]李萍，張振華，趙杉林，等．硫化亞鐵自燃氧化傾向性的研究[J]．燃燒科學(xué)與技術(shù)，2004，10(2)：168-170．
[編輯] 蕭雨

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