普光气田地面集输系统腐蚀监测及控制体系

为了对普光高酸性气田实施有效的内腐蚀控制及监测,针对普光集输系统湿气混输工艺的特点,结合质量法、电阻法、线性极化法、FSM电子纹法等多种在线腐蚀监测技术,采用缓蚀剂预涂膜、连续加注、批处理等腐蚀控制工艺,辅以管道内腐蚀检测及化验分析技术,合理选择腐蚀监测点、缓蚀剂加注点及化验分析取样点,利用综合分析的方法,对普光气田地面集输系统实施了综合的内腐蚀监测及控制,建立起了完善的腐蚀监测及控制体系。该体系运行1年多来,已累计更换腐蚀挂片6次,进行了2次全管网的管道内腐蚀监测（智能清管）。实测数据显示：普光气田地面集输系统年腐蚀速率有效地控制在0.076 4 mm/a以下,确保了集输系统的安全平稳运行。     

普光气田地面集输系统硫沉积问题探讨

天然气集输系统出现硫沉积会引起操作难度加大、系统腐蚀加剧等问题,更会严重影响生产设备、设施的正常功效及生产进度。形成硫沉积的原因及其影响因素复杂多样,具有不确定性,目前还难以给出量化的判断法则。为此,探讨了硫沉积的影响因素,总结了硫沉积规律：H₂S含量越高,硫沉积倾向越大;单质硫多产生于温度（压力）骤降的工艺过程;硫沉积多发生在流速变低和流体转向处。针对四川盆地东北部普光气田天然气高含H₂S和CO₂的特点,分析了气田集输系统硫沉积可能发生的重点部位,提出了有效的硫沉积防治措施：加注硫溶剂、定期清管和加热流化。该项成果对高含硫气田的安全运行具有指导意义。     

高含硫气田腐蚀特征及腐蚀控制技术

我国高含硫气藏H₂S、CO₂含量高,还伴随有大量的气田水,开发过程中腐蚀问题非常突出。为此,分析了高含硫气田的腐蚀特征,展示了该类气田开发在材料选择与评价、缓蚀剂防腐技术、腐蚀监测与检测技术等方面的进展：①提出了镍基合金评价方法、双金属复合管及其焊缝抗环境应力开裂试验方法和耐蚀性能评价程序、缓蚀剂筛选评价程序;②研发的专利缓蚀剂CT2- 4水溶性环空保护液体系能实现对套管内壁和油管外壁的有效保护,CT2-19缓蚀剂、地面管线清管器预膜技术和缓蚀剂连续加注技术较好地控制了湿气密闭输送系统内的腐蚀;③FSM、氢探针技术、电化学噪声技术等腐蚀监测新技术在研究点蚀、缝隙腐蚀和氢致开裂等方面具有独特的优势。最后提出在高含硫气田开发设计时,就应全面引入腐蚀控制设计和腐蚀监测体系,从腐蚀控制技术的集成与优化入手,形成高含硫气田整体防腐方案,建立数字化腐蚀数据管理系统和数据库,全面跟踪评价缓蚀剂效果,从而实现腐蚀控制的整体设计和完整性管理。     

高含硫天然气净化新工艺技术在普光气田的应用

普光气田的天然气具有高含H₂S和含CO^₂及有机硫的特点,天然气净化难度大。为满足高含硫天然气净化的要求,普光天然气净化厂采用了MDEA法脱硫脱碳、TEG法脱水、常规Claus硫磺回收、加氢还原吸收尾气处理的天然气净化工艺路线。同时,在国内首次应用了气相固定床水解脱除羰基硫（COS）、中间胺液冷却、MAG^R液硫脱气等国际先进的天然气净化新工艺和专利技术,通过不断地摸索及优化工艺参数,解决了原料气脱除有机硫、CO₂选择性吸收、液硫深度脱除H₂S等技术难题;还应用了溶剂串级吸收和联合再生工艺、能量回收利用等多项技术,通过优化调整胺液循环量、降低能耗等手段,降低了操作费用。高含硫天然气净化新工艺技术应用于普光气田后,净化装置运行稳定,净化气质量超过设计要求,达到了国家标准一类气的指标。     

雅克拉气田地面系统腐蚀控制技术

为了延长设备和管线的使用寿命,减少维修次数,提高生产运行的安全性,针对雅克拉气田集输工艺流程,以及设备、管道输送介质和安装方式,制定了相应的内、外防腐措施;根据介质的温度、含水、沿流程变化以及药剂投加等情况设置在线监测装置.     

普光气田集输系统硫沉积现状及防治技术研究

针对普光气田集输系统出现的硫沉积现象,开展了硫沉积检测分析和试验研究。分析表明,硫沉积主要以S8的形式存在,且多发生在集输系统节流阀前后、仪表引压管、分离器及汇管等处;通过分析硫沉积机理,建立了普光气田井筒硫沉积预测模型,计算出天然气饱和溶硫量为400～480mg／m^3,临界携硫速度为0．17m／s;溶硫剂研发及现场试验表明,溶硫剂溶硫效果明显;电伴热解堵等试验表明,当电伴热温度控制在50℃以上时,可以有效控制硫沉积引发的堵塞,节流控制可在一定程度上抑制硫沉积的发生;研究结果可为类似油田提供借鉴.     

高含硫气田元素硫沉积及其腐蚀

高含硫气田在开发和维护过程中容易出现硫沉积并引发严重硫腐蚀,由此造成的管道堵塞、管道腐蚀穿孔、设备损毁失效都会严重影响油气田的正常生产。为此,分析了高含硫气田中元素硫的来源：①烃类硫酸盐的热化学反应;②高温高压下H₂S的缩聚反应;③硫烷的分解;④离子多硫化物的分解;⑤氧气对H₂S的氧化;⑥溶解在液态烃中的元素硫。阐述了硫沉积的发生机理：元素硫能溶解在酸性气体中,主要是溶解在硫化氢中。剖析了硫腐蚀机理：包括以元素硫的水解为基础的催化机理、水解机理、电化学机理和直接反应机理。探讨了硫腐蚀的影响因素：温度、压力、氯离子、硫的存在形式和流速等。最后建议：针对硫沉积区的特殊环境,开展多介质多相混合流体中管线的硫腐蚀机理研究,并建立其腐蚀模型。该研究成果可为高含硫油气田的安全有效开发提供参考。     

高含硫气田钻具腐蚀研究进展

介绍了高含硫气田钻井过程中H2S对钻井的危害特点及应力腐蚀机理,探讨了钻具硫化氢腐蚀的影响因素,提出预防钻柱失效的四条措施即正确选材,改善工作环境,降低服役载荷或应力以及加强管理。指出含硫气田钻具腐蚀与防护研究的热点及发展发向是:开展高温高压、H2S CO2 Cl-共存、以及高矿化度地层水等恶劣环境腐蚀研究;加强对H2S CO2共存环境中的腐蚀基础理论研究;开发经济性抗硫钻杆及制定相关标准,为我国高含硫气的开发提供指导的借鉴。     

高含硫气田电化学腐蚀现场试验研究

针对高含硫气田开发的腐蚀问题,开展了现场和室内腐蚀评价研究。研究结果表明,在目前试验井争件下,介质的电化学腐蚀性不强,材料的平均腐蚀速率小于0．1mm／a,腐蚀以局部点蚀为主。室内研究表明,水中Cr含量对腐蚀影响严重。高含硫气田在生产过程中,可能会产出含Cl^-的地层水或出现元素硫沉积的问题,其对腐蚀的影响及防护措施应引起高度重视。     

川渝含硫气田腐蚀控制方法

川渝含硫气田H2S、CO2含量高,同时伴有气田水,生产过程中腐蚀问题非常突出。分析了川渝气田金属材料的主要腐蚀行为,并根据川渝含硫气田井下管线、站内采气管线、站外集气管线及净化厂的不同工况,在腐蚀控制、腐蚀检测及腐蚀数据管理方面开展了针对性研究。     

普光高含硫气田完井工艺技术研究与应用

普光气田属于高含H2S和CO2的碳酸盐岩酸性气田。由于H2S气体的剧毒性及H2S和CO2对钢材的强腐蚀性等问题,对该气田的采气工艺技术提出了更高的安全、防腐要求。针对酸性气田开采工艺进行了深入研究,对工艺成果进行了现场推广应用,取得了显著的经济效益和社会效益,为普光气田的顺利、高效投产奠定了坚实的技术基础。     

普光气田集输系统安全控制与应急管理

我国高含硫气田大规模开发尚属首次,缺乏成熟配套的安全控制技术、标准规范和管理体系,安全生产和应急处置面临一系列技术难题。普光气田硫化氢含量高、压力高、集输系统点多线长,泄漏监测与安全控制要求高,同时由于地形复杂,人口密集,应急处置和应急疏散难度大。为此,①通过建立含硫天然气泄漏山地扩散模型,对不同生产区域的安全防护距离进行了优化,确定了我国高含硫气田的安全防护距离;集成红外、激光、电化学和无线远程监测,形成了平面布局、立体布防、全方位的天然气泄漏多元监测体系;优化气井、集输、净化、外输紧急关断系统的逻辑关系,创建了大型高含硫气田上下游一体化的4级联锁关断系统。②应用含硫天然气泄漏山地扩散模型划分应急区域,建设了最大规模的紧急疏散通讯系统,通过应急疏散能力评估对应急道路进行了优化,研发了山地消防坦克和远程点火等装备,建立了完整的应急处置、人员疏散与应急救援体系,形成了复杂山地高含硫气田大规模应急疏散与救援技术。这些措施为该气田绿色、高效开发提供了安全保障。     

普光气田集输系统腐蚀状况分析及防治措施

对普光气田集输系统进行了腐蚀状况统计分析,2010年5月普光气田3号线全部监测挂片的腐蚀速率平均值为0.032 mm/a,总的统计数据趋势是分离器液相出口处腐蚀速率最高达到0.045 mm/a,其次是加热炉进口处为0.040 mm/a,腐蚀速率最低的是分离器气相出口处为0.019mm/a。通过模拟试验对腐蚀因素进行了X-射线衍射分析,结果表明集输系统材质主要受H2S,CO2及单质硫腐蚀,积液矿化度对材质也有一定的腐蚀作用。由缓蚀剂评价试验确定了3号和1号缓蚀剂结合使用的最佳方案。介绍了优化后缓蚀剂的预涂膜、连续加注和批处理的3种加注方式,经优化后集输系统气相和液相的腐蚀速率基本控制在0.030 mm/a以内。     

普光高含硫气井环空带压风险诊断与治理

含硫气井的环空带压过高会造成井下油管、套管、封隔器超压或挤毁失效,舍H2S的气体还会造成井口套管及套管头腐蚀,降低气井生产安全系数,增大事故隐患。文中针对油管、套管、封隔器的承压强度,借鉴APIRP90（（海上油气井环空套压管理》,对环空气压来源进行了分析,探索了气井的环空压力许可值理论计算方法,指出套管高压异常井应采取环空卸压和环空保护液灌注等措施,使环空压力和环空保护液的pH值均在受控范围之内,以此指导高含硫气井服役期间的安全管理。该方法已经在普光气田进行了推广应用,对于环空压力异常井的安全管理具有重要意义。     

井下永置式测试技术在普光气田的应用

目前,国内永置式压力、温度监测系统中,井下传感系统主要是采用电子元件、钢丝外铠装,从而导致井口穿越密封效果差、不具有抗腐蚀功能等。为此,结合普光气田高含硫、深井气藏的工况条件,详细阐述了PROMORE永置式测试系统的工作原理及主要技术指标,因其井下采用了ERD传感系统、外钢管电缆铠装、Swagelok扣金属对金属进行密封的技术,消除了井下电子部件受高温、高压环境的影响所带来的故障隐患,具有抗腐蚀及气密封性好等特点。经普光气田现场应用,获取了可靠的试气资料和开发过程中的井下压力、温度数据,通过对生产数据的分析,为进一步落实普光气田的储量提供了准确的基础资料。该装置的成功应用,标志着高含硫、深井气藏井下永置式监测问题可以得到根本性的解决。     

气田地面系统腐蚀防护技术研究

主要介绍通过建立起一套应用多种监测方式,在重点腐蚀因素区域监测气田天然气、气田水产生腐蚀的气田地面腐蚀监测系统,实现对天然气腐蚀、水系统腐蚀以及其它腐蚀系统监测评价,并制定相关腐蚀防护措施和制度。藉此研发出一种应用于气田天然气水套式加热炉的电磁阻垢一隔氧一在线腐蚀监测装置,及化学清洗剂和对应清洗工艺。合成了一种应用于天然气管道高效、环保的磷钼钒杂多酸盐氧化脱硫剂,该试剂可将H_2S一步转化为单质S,无二次污染,脱硫液易于用空气氧化再生,循环使用。     

普光高含硫气田裸眼水平井投产工艺技术

川东北普光高含硫气田裸眼水平井投产,存在着碳酸盐岩地层易喷易漏、井控安全风险高,钻水泥塞容易开窗出轨,结构复杂的一体化分段酸化-生产完井管柱极易发生粘卡事件等难题。为此,在该气田大湾气藏采用井筒模拟通井处理工艺,优化设计完井管柱结构,结合二次下井回接完成、优质钻完井液与内防喷工具的使用,妥善解决了上述难题,实现了分段完井管柱多级封隔器适时坐封隔绝气层以及滑套顺序开关、均匀布酸的目标,取得了很好的应用效果。结论认为：①在该区实施裸眼水平井投产工艺以及钻塞、模拟通井处理工艺是可行的,是高酸性气田合理高效开发值得借鉴的一个模式;②井壁稳定、顺畅、润滑的井况环境是裸眼水平井安全顺利投产的前提条件,也是实现降本增效、安全开发酸性气田的重要技术手段;③针对高酸性裸眼气井完井投产工艺技术的复杂性须选择优质完井液,全过程、全方位、多层面的从技术角度进行安全控制是井控技术的发展方向;④碳酸盐岩气藏裸眼井投产作业全过程使用钻完井液压井,对于如何选择酸化、排液模式才能解除对储层造成二次污染仍需不断加以认识和完善。