?從油氣田中開采出的天然氣,其成分主要是以甲烷為主的碳?xì)浠衔锏幕旌衔?油田伴生氣的甲烷含量一般占80%~90%,氣田氣的甲烷含量一般占90%以上),還含有少量的CO2、H2、N2、H2O等組分,有些氣田采出的天然氣還含有H2S和有機(jī)硫(硫醚、硫醇)等組分。當(dāng)天然氣從地層流人氣井井底,沿井筒流至地面時(shí),常常帶有地層水、泥沙、巖屑等雜質(zhì),有些氣田還產(chǎn)輕質(zhì)凝析油。因此,天然氣在生產(chǎn)過程中必須經(jīng)過一系列處理。天然氣生產(chǎn)及處理一般包括以下工藝內(nèi)容:注入緩蝕劑、降壓、加熱、分離、計(jì)量、調(diào)壓、增壓等。對(duì)于含硫氣田,采出的天然氣要進(jìn)行脫硫、脫水處理。經(jīng)過處理的天然氣達(dá)到管輸標(biāo)準(zhǔn),才能輸入管網(wǎng)供廠礦和城鎮(zhèn)居民使用。
1.注入緩蝕劑。對(duì)于含硫氣井,為了抑制和減緩硫化氫氣體對(duì)井內(nèi)油管套管的腐蝕,要定期向井內(nèi)加注一定量的緩蝕劑。緩蝕劑流經(jīng)井內(nèi)油管和套管時(shí),附著在鋼管的內(nèi)壁、外壁上,形成一層保護(hù)膜,將H2S、CO2等腐蝕性氣體與鋼管隔開,起到防腐作用。
2.降壓。高壓天然氣必須經(jīng)過降壓處理,達(dá)到設(shè)備和管道允許的壓力才能流人設(shè)備和管道中。通常所用的降壓裝置為角式節(jié)流閥。
3.加熱。高壓天然氣在降壓過程中會(huì)產(chǎn)生“節(jié)流效應(yīng)”,膨脹吸熱,溫度降低。當(dāng)溫度下降到一定程度,甲烷與天然氣中的水分結(jié)合,就會(huì)生成一種類似冰雪一樣的白色結(jié)晶物質(zhì),通常人們把它叫做水合物。水合物堆積在采氣設(shè)備和管道中,會(huì)引起堵塞,壓力上升,氣井生產(chǎn)出現(xiàn)異常,嚴(yán)重時(shí),將造成設(shè)備或管道憋壓爆破。為了防治水合物的生成,一般可以采用水套加熱爐提高天然氣溫度或向天然氣中加入甲醇、乙二醇等防凍劑,破壞水合物生成的條件,以保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。
4.分離。經(jīng)過加熱后的天然氣流人分離器,除去油水和固體雜質(zhì),油放人儲(chǔ)油罐儲(chǔ)存待運(yùn),水和固體雜質(zhì)排人污水池進(jìn)行處理,地層水回注入廢井中。
5.計(jì)量。為了了解氣井的產(chǎn)能和儲(chǔ)量,對(duì)分離后的油氣水要分別進(jìn)行計(jì)量。目前,國內(nèi)外用得最多的天然氣計(jì)量裝置是標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置。
6.調(diào)壓。天然氣經(jīng)過調(diào)壓裝置調(diào)壓達(dá)到管網(wǎng)或用戶所需要的壓力后輸出。
7.增壓。油氣田開發(fā)后期,天然氣壓力衰竭或鉆探獲得的淺層低壓氣,其壓力低于管網(wǎng)輸氣壓力時(shí),可以利用增壓壓縮機(jī)開采,以提高油氣田天然氣的采收率。
8.脫硫脫水。為了保護(hù)采氣設(shè)備管道免受H2S的腐蝕,確保供給廠礦和城鎮(zhèn)的天然氣H2S含量達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)含硫天然氣必須進(jìn)行脫硫脫水處理。脫硫方法分干法、濕法兩類。低含硫氣采用干法處理,高含硫氣采用濕法處理。
職業(yè)危害 天然氣生產(chǎn)及處理中常見的危害有爆炸、火災(zāi)、中毒三類。產(chǎn)生的原因主要是腐蝕、超壓、泄漏、違反操作規(guī)程等。如果天然氣中H2S超過一定的濃度,且在有水的環(huán)境中,就會(huì)對(duì)設(shè)備和管道產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。H2S溶于水形成弱酸,對(duì)金屬造成電化學(xué)失重腐蝕、氫脆和硫化物應(yīng)力腐蝕開裂,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起管線和設(shè)備爆炸。H2S是一種無色、劇毒、酸性氣體。低濃度的H2S氣體有臭雞蛋味,其相對(duì)密度為1.176,較空氣重,與空氣混合濃度達(dá)4.3%~46%時(shí)形成一種易爆炸混合物,H2S燃燒時(shí)呈藍(lán)色火焰,產(chǎn)生有毒的SO2。
1.爆炸。輸氣設(shè)備(儀表)和管道長(zhǎng)期處于受壓狀態(tài),這些設(shè)備和管道都有額定的工作壓力,其生產(chǎn)運(yùn)行壓力必須低于額定工作壓力。當(dāng)出現(xiàn)以下幾種情況時(shí),很可能會(huì)產(chǎn)生爆炸:
(1)操作人員違反操作規(guī)程造成設(shè)備或管道超壓運(yùn)行;
(2)設(shè)備或管道因腐蝕減??;
(3)設(shè)備或管道發(fā)生泄漏,漏出的天然氣與空氣混合至一定比例并與明火接觸時(shí);
(4)用空氣壓縮機(jī)實(shí)施氣井排液時(shí),空氣與天然氣混合在高溫高壓下流動(dòng);
2.火災(zāi)。引起天然氣火災(zāi)的主要原因有:
(1)設(shè)備和管道由于制造缺陷、腐蝕磨損、年久老化等泄漏天然氣,遇明火點(diǎn)燃;
(2)放噴天然氣被雷擊點(diǎn)燃;
(3)維修設(shè)備和管道時(shí)違反操作規(guī)程引燃;
3.中毒。最常見的是H2S和CO引起的中毒,但H2S的毒性較CO大5~6倍。
造成硫化氫中毒的主要原因有:
(1)當(dāng)含硫天然氣排放或大量泄漏在空氣中時(shí),人、畜不慎呼吸后中毒,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成死亡;
(2)當(dāng)天然氣作燃料用于燒飯、取暖、淋浴時(shí),若燃燒不完全或通風(fēng)不良,會(huì)引起人中毒或窒息,嚴(yán)重時(shí)也會(huì)造成死亡。