硫沉积腐蚀的抑制
硫沉积问题是油气田中急需解决的关键性问题，给气田带来了巨大危害：（1）容易堵塞管道及管线，导致天然气井生产减慢甚至停产，降低气井的性能；（2）腐蚀性严重，元素硫的存在对耐蚀钢的抗腐蚀开裂能力有着不利的影响；（3）降低地层渗透率，其原因是元素硫沉积在管道内，造成地层渗透率的降低，容易导致管道堵塞，严重影响气井的产能。目前，国内外学者对于硫沉积的防治措施已经进行了大量研究，其中多种防护技术在实际的生产中已得到了应用。目前国内外对于元素硫沉积腐蚀及防护方法的研究已经有不少，一般通过化学反应方法、加热熔化方法、控制采气速度、向井口内加注溶硫剂、改进工艺流程等方法加以预防。
1加注溶硫剂
表1-1 溶硫剂的溶解能力
溶硫剂类型 |
溶硫剂名称 |
溶硫量（％） |
溶解能力 |
化学
溶硫剂 |
二硫
化物 |
Menx溶剂 |
40-60 |
臭味 |
二硫化二甲基 |
高于100 |
价格昂贵 |
胺类 |
D-Trons溶剂 |
高于10 |
腐蚀性 |
物理
溶硫剂 |
庚烷 |
0.2 |
较低 |
甲苯 |
2 |
-- |
二硫化碳 |
30 |
溶解度高，有毒、易燃 |
国外关于硫沉积的主要解决方法有化学和物理除硫法，常用的硫溶剂包括胺类、CS、DMBS（含催化剂）及柴油。管线和设备的防腐采用加注缓蚀剂和建立一套完整的腐蚀监测体系，包括监测点的分布、监测方法等等。元素硫沉积量小时，一般采用物理法除硫，例如二硫化碳，溶解硫的能力很强，但其有毒又易然，所以在实际的油田除硫中应用有所限制；而在硫沉积量很多时，应利用化学法除硫，因为溶硫剂对元素硫有较强的溶解度，工业上采用较多的化学溶剂有胺类和二硫化物，它们反应的机理是先与天然气中的H2S反应生成HS-，而后再和元素硫发生反应从而使之溶解，加注硫溶剂的效果是非常明显的。表1-1给出了各种溶硫剂的溶解能力。
李宁等对于普光气田的集输系统硫沉积的原因及防护措施进行了分析研究，确定普光气田对于硫溶剂的加注工艺。其一是采用间歇性加注的方法，在分酸分离器设置加注口，采用该方法可进行溶硫剂的加注工作。通过观察现场溶硫剂加注情况，分析发现加注溶硫剂可有效降低分酸分离器内的压差，从而降低天然气中硫颗粒和成分的含量，进一步缓解硫沉积所导致的堵塞情况，降低硫沉积的几率。此外，他们还对分酸分离器中堵塞物的成分进行了组分化验分析，表1-2给出了堵塞物中各组分的百分含量，由表中可以看出，与其它化合物相比，堵塞物中的元素硫含量最高，高达80%，因此可判断硫在分酸分离器中占有主要地位。
表1-2 堵塞物中各个组分百分数
样品名称 |
S8 |
NaCl |
NaSO4 |
CaCl2?? |
FeS(CaS) |
?CaCO3 |
有机质 |
分酸分离器粉末 |
93.5 |
2.3 |
--- |
1.8 |
--- |
--- |
2.4 |
分酸分离器交替 |
84.4 |
1.4 |
2.3 |
0.8 |
2.4 |
1.8 |
6.9? |
2设备钢材的改进
首先，管道内壁设置抗硫腐蚀涂层可有效抵抗高温硫腐蚀。其次采用抗腐蚀性较高的钢材，例如：在碳钢材料中掺杂少量Si元素或是采用高Cr含Al稀土合金和具有抗氢质开裂性能的钢材（内含较低成分的P、S），可改善钢材的抗蚀性能。
2.1有关工艺的优化和改进
首先从引起硫沉积的主要原因温度和压力着手，温差和压差的改善能够有效降低硫沉积的几率。设置两级压降，能够同时起到改善压力和温度对硫沉积的影响，从而降低冷凝、固化和沉积的速率。
2.2加注缓蚀剂
40年代初，国外油气田开采过程中已有效地使用缓蚀剂。随着我国石油天然气的飞跃开展，缓蚀剂的研究及实际应用工作也逐步得以开发，并在生产中获得了比较好的缓蚀效果。由于应用缓蚀剂具有较好的减慢金属腐蚀的作用和突出的经济效益，缓蚀技术已经应用于石油天然气的生产、仪器的清洗、工业水处理等领域中，此技术己成为应用最广泛最主要的防腐技术之一。
关于元素硫沉积会对缓蚀剂性能造成影响的研究较少。段宏伟等通过高压挂片失重方法对有硫颗粒接触于试片表面时腐蚀以及其对咪唑啉类缓蚀剂的性能评价，并采用扫描探针研究硫腐蚀后的产物组成成分和厚度。结果发现硫加入导致腐蚀加速，有硫附着的区域以局部腐蚀为主，点蚀较严重，腐蚀产物较厚，而远离硫的区域腐蚀相对较轻；当只有缓蚀剂存在时，其对钢基体的保护性较好，能够明显降低腐蚀速率，但当硫加入时，却引起咪唑啉类缓蚀剂性能失效。
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2014年03月14日
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