机械式双金属复合管焊接过程数值模拟

针对目前国内外双金属复合管焊缝失效较多的情况,通过有限元分析软件ANSYS,运用其热源加载、移动及生死单元技术实现了焊接过程的模拟,从而探索焊接残余应力对焊缝失效的影响。运用间接法,先模拟出焊接时焊缝的温度场,再将温度场加载至单元计算应力场,得出焊缝的应力分布曲线。分析发现,焊缝区最大应力为拉应力,最大应力值虽未超过材料的屈服极限,不是焊缝失效的直接原因,但对焊缝腐蚀有诱导作用。通过有限元技术对复合管对接焊时的应力分布进行了数值仿真分析。其结果对对接焊接的工艺设计有一定的理论指导作用。     

中国的高含硫气田

美国《World oil》杂志1982年第2期报导了我国东部渤海盆地的赵兰庄高含硫气田,分析了开发该气田势必遇到的相特性难题。赵兰庄沉积层属下第三系渐新统,深度自1900～2300米,有三个产层,上部为碳酸盐岩储     

普光气田高压高含硫酸气管道的焊接及热处理工艺

普光气田是高压高含硫气田,地面集输管网采用全湿气加热保温混输工艺,管道材料采用抗硫碳钢等,焊接工艺复杂。文章阐述了耐高含硫酸气管道的选择、焊接、热处理工艺;耐酸气管道焊接的技术难点;耐酸气管道关键焊接技术（金属粉芯半自动下向焊接技术和厚壁集输管道温度控制技术等）。工程实践表明：集输管道焊接一次合格率为95．3％,返修合格率100％。     

高含硫气田水控制氧化脱硫模拟实验及去除动力学

以HS~-为主要被氧化对象,以空气为氧化介质,对高含硫气田水进行控制氧化使单质硫为主要产物,考察了不同工艺参数对硫去除效果的影响,并探讨了硫去除以及单质硫生成动力学过程。结果表明,合理控制氧化对象和反应条件,是基于单质硫回收为目标的含硫废水处理的一种有效手段,可避免高价态硫产生。最佳条件(水样pH稳定在7、高分子络合物催化剂C加量50 mg/L、空气流量150L/h)时除硫效率可达92.13%,单质硫的收率为16.45%;硫化物去除动力学过程可用一级动力学方程ln[S~(2-)]=6.186-0.019t描述,相关系数R~2为0.972,表现反应速率常数为0.317×10~(-3)S~(-1);单质硫生成过程动力学方程为[S]=22.95lm+23.51,及时分离新生态硫以及抑制S_2O_3~(2-)产生是获取更高单质硫收率的必要手段。     

高含硫气田集输系统腐蚀和腐蚀控制

系统地分析和研究了世界上部分国家典型高含硫气田集输系统防腐的成功经验。结合我国川东渡口河、罗家寨等高含硫气田具体情况,较为深入地论述了高含硫气田集输系统与普通气田或低含硫气田集输系统不同的工艺和技术特征,以及由环境和这些工艺、技术特征所确定的集输系统中集输管网和设备的腐蚀及防腐蚀工艺技术。从理论上,对腐蚀、缓蚀处理,气体流速和腐蚀之间的关系进行了研究。对我国第一个高含硫气田——川东渡口河气田开发建设及初步设计提出了实施意见和方案。     

防毒庇护所在高含硫气田中的应用

当高含硫化氢天然气发生连续大量泄漏时,防止生产现场人员中毒,是目前和今后一段时期内安全开发高含硫化氢气田首先面临的重要现实问题。目前常用的应急点火法和应急撤离法都具有现场操作的不确定性,经验表明在高含硫化氢开发生产现场,设置事故状态下供人体呼吸用的稳定可靠的合格气体及气源,是控制事故规模及后果的最佳方式。中国石油西南油气田公司川东北气矿首次从挪威UNITEAM公司引进了2台初次设计制造的防毒庇护所。防毒庇护所的紧急空调系统可提供新鲜空气并保持内部50 Pa的正压,能满足为10个人提供不少于2 h的安全庇护时间。为此,介绍了防毒庇护的理念、防毒庇护所的工作原理、结构组成和使用方法,并通过分析,对防毒庇护所的内部空间利用、噪声控制及安装运输等提出了改进意见,指出经改进后的防毒庇护所,在不久的将来将会成为高含硫天然气生产现场的重要安全设施,在高含硫气田开发中具有广阔的应用前景。     

高含硫气田安全隐患及员工安全技术培训

高含硫气田因天然气中H₂S含量高,具有剧毒、强腐蚀、易形成硫沉积、水合物等特点,其开发过程中的设备管理、人员健康、环境污染风险大大增加：①如果相关工艺措施不到位,设备容易出现故障,影响正常生产,甚至发生安全事故,导致人员中毒、受伤;②H₂S对现场作业人员健康的威胁几乎贯穿高含硫气田开发的所有环节;③H₂S放空燃烧生成的SO₂及其形成的酸雨达到一定浓度后容易对井站周围的植被、水土造成污染。高含硫气田开发的安全风险归根到底是人员风险,必须加强员工的安全、技术培训,提高员工安全意识和各项技能,确保气田的安全、平稳开发。通过对员工作业中可能存在的不安全行为分析,结合目前安全技术管理、培训的实践经验,提出了加强该类气田员工安全技术培训的6项措施,对培训方式方法、培训重点等进行了对比分析,进而提出了3种适合高含硫气田开发不同阶段的安全技术培训的方法：①搭建网络培训系统,开展网络培训;②建立学习小组,开展员工自学;③组织人员到国内外有开发经验的企业进行学习。     

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。     

LDAR技术在高含硫气田的拓展应用

介绍了泄漏检测与修复(LDAR)技术在某高含硫气田天然气集输和净化装置的应用。通过对装置不同区域、不同密封点类型、不同介质进行全面建档检测和分类统计,并应用LDAR数据采集系统进行在线管理,共建档密封点51308个,检测共发现泄漏密封点35个,总泄漏率0.068%,修复35个,修复率100%。计算共减少硫化氢排放量0.01678 t/a、燃料气排放量0.31701 t/a,减排率为100%。对比泄漏点修复前后装置的安全风险值,可知风险值普遍降低。通过将LDAR技术应用于高含硫气田,有效降低了硫化氢和天然气泄漏安全风险,拓展了LDAR技术的应用范围,为高含硫气田开展泄漏风险预警提供了判断依据。     

高含硫气田安全环保控制技术

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.     

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。     

把好高含硫气田安全门

7月5日,中国石油西南油气田龙岗采油气作业区全体干部职工倍感兴奋。因为投产1周年后,龙岗气田打破了“中国技术无法开采高含硫气田”的魔咒,生产了逾40亿立方米天然气。     

机械式复合管结合强度的检测与控制

简要介绍了机械式复合管的结构、性能特点及目前用于评估机械结合式双金属复合管结合强度的检测方法。通过理论分析得出了复合管结合强度与结合界面法向刚度及复合管固有频率之间的关系,并通过试验进行了验证。试验结果表明:不同结合强度的复合管振动波形衰减程度、固有频率及界面法向刚度不同,即结合强度越高复合管的界面法向刚度和固有频率越大,阻尼比越小;可以通过控制复合药量来制备不同结合强度的复合管。     

双金属复合管现场焊接施工的质量控制分析

以新疆克拉苏气田克深5区块试采集气干线管道工程为背景,介绍了双金属复合管焊接应用实例,包括焊接工艺的选择、焊接工艺参数的确定、焊缝的力学性能等。分析了现场施工注意事项,并提出了现场焊接操作工序的质量控制可行性建议等内容。通过工程实践检验,自2015年6月开工至2016年10月完工,完成各种管径焊缝共计2 357道,合格率为98.65%,焊接质量得到了有效验证,为后续双金属复合管在酸性腐蚀介质条件下的施工及应用提供技术参考。     

高含硫气田天然气处理工艺的研究

目前,在我国已探明的天然气气田中,含硫天然气气田约占31．7％,而高含硫的天然气净化难度大,因此天然气的净化和使用就成为一个重要的研究课题。某高含硫气田天然气处理厂使用Sulfinol—M工艺脱除原料气中的H2S和部分CO2,采用三甘醇（TEG）吸收法脱除湿净化气中的H2O,最终得到的产品气符合国家标准GB17820《天然气》Ⅱ类技术指标。工程中采用二级常规克劳斯（Claus）工艺回收脱硫单元以及尾气处理单元汽提酸气中的H2S,并且在尾气处理单元使用串级SCOT工艺来降低SO2排放量。目前该高含硫气田工程已处于施工阶段,为以后的高含硫天然气处理工艺设计提供了参考。     

浅谈高含硫气田的集输工艺技术

简要介绍了高硫气田硫化氢的危害性及其腐蚀机理,概述了高含硫气田集输工艺技术.高含硫气田集输工艺技术主要包括高含硫干气输送、高含硫天然气分子筛脱水、系统防硫堵、防腐蚀技术及抑制水合物技术等主要内容.     

硫溶剂在国外高含硫气田中的应用

综述了国外近10多年来硫溶剂开发和使用情况,把硫溶剂分为化学和物理溶剂两类,从溶硫机理到再生方式进行了介绍和比较,通过溶剂使用实例的分析,对两类溶剂的优缺点有了进一步认识,同时还提出了国内硫溶剂研究建议.     

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。     

高含硫气田溶硫剂的研究与应用

高含硫气田的元素硫沉积不仅直接影响产量,而且腐蚀严重,对气田安全高效生产带来极大危害。研究了以DMDS为主剂、MAT为催化剂的新型溶硫剂体系,在50℃时,100g新型溶硫剂溶解50g硫粉所用时间为1．25min,饱和溶硫量为241g元素硫／100g溶剂,并且与高含硫气田常用的缓蚀剂配伍性良好。通过溶硫剂现场加注试验,元素硫沉积解堵工艺有效率达90％以上。     

无线硫化氢监测系统在高含硫气田的应用

高含硫气田天然气净化装置在高负荷下长周期运行,设备逐渐老化,管道产生腐蚀,传统的固定式硫化氢报警仪无法及时针对新漏点实时监测,新兴的无线监测技术以其高效的安装速度、低廉的安装成本,在高含硫气田中获得了越来越广泛的应用。在某天然气净化厂,以无线硫化氢报警仪、无线网关和智能天线、GDS系统为基础,建立了一套无线硫化氢监测系统,实现对硫化氢泄漏高风险区域的实时监控,有效保障了净化厂长期安全稳定生产。