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1、1内容提要内容提要l高含硫气田的特殊性高含硫气田的特殊性l高含硫气田集输工艺方案高含硫气田集输工艺方案l高含气田集输系统腐蚀控制高含气田集输系统腐蚀控制l高含硫气田水合物预测与防止技术高含硫气田水合物预测与防止技术l高含硫气田硫沉积与硫溶剂应用高含硫气田硫沉积与硫溶剂应用第1页/共79页2一、高含硫气田的特殊性一、高含硫气田的特殊性l剧毒及强污染性：剧毒及强污染性：硫化氢是一种无色、有刺激性硫化氢是一种无色、有刺激性和腐蚀性的剧毒气体，高含硫天然气一旦泄漏扩和腐蚀性的剧毒气体，高含硫天然气一旦泄漏扩散，极易引起人畜中毒和环境污染。散，极易引起人畜中毒和环境污染。l强腐蚀性：强腐蚀性：高含硫天然
2、气的硫化氢分压高，还可高含硫天然气的硫化氢分压高，还可能存在能存在CO2、Cl-、S、有机硫等，在有游离水的、有机硫等，在有游离水的条件下极易发生腐蚀。条件下极易发生腐蚀。l易冰堵：易冰堵：含硫天然气水合物形成温度较高。含硫天然气水合物形成温度较高。l单质硫沉积：单质硫沉积：高含硫气田在生产过程中可能出现高含硫气田在生产过程中可能出现单质硫沉积。单质硫沉积在井筒及管道或设备中单质硫沉积。单质硫沉积在井筒及管道或设备中会造成堵塞，不仅影响气井正常生产，还会加剧会造成堵塞，不仅影响气井正常生产，还会加剧腐蚀，危及安全。腐蚀，危及安全。第2页/共79页3一、高含硫气田的特殊性一、高含硫气田的特殊性l
3、加拿大、美国等国家加拿大、美国等国家H2S含量大于含量大于5%为高含为高含H2S 气藏气藏l1995年年 我国制定了气藏分类标准（我国制定了气藏分类标准（SY/T 6168）H2S含量为含量为2%10%（30150g/m3)为高含为高含H2S 气藏气藏第3页/共79页4二、高含硫气田集输工艺方案二、高含硫气田集输工艺方案l湿气集输工艺：采气管线和集气管线湿气集输工艺：采气管线和集气管线需采用伴热保温输送，节约脱水费用，需采用伴热保温输送，节约脱水费用，无废气、废气排放，安全风险较大，无废气、废气排放，安全风险较大，气液混输压力损失较大，适用于集输气液混输压力损失较大，适用于集输距离较近的气田。
4、距离较近的气田。l干气集输工艺：设置脱水装置，增加干气集输工艺：设置脱水装置，增加集输系统的安全性，正常生产时集气集输系统的安全性，正常生产时集气干线不需注缓蚀剂和水合物抑制剂，干线不需注缓蚀剂和水合物抑制剂，增加废水、废气的排放点。增加废水、废气的排放点。集集输输工工艺艺方方案案第4页/共79页5二、高含硫气田集输工艺方案二、高含硫气田集输工艺方案湿气混输工艺湿气混输工艺l井场不设气液分离器，管道系统井场不设气液分离器，管道系统中产生的水中产生的水/凝液，由天然气直接凝液，由天然气直接夹带至末站，需要定期清管；夹带至末站，需要定期清管；l井场设加热炉、水合物抑制剂井场设加热炉、水合物抑制剂/
5、缓缓蚀剂以及硫溶剂加注系统；蚀剂以及硫溶剂加注系统；l湿气混输系统应进行段塞流分析，湿气混输系统应进行段塞流分析，末站分离器应能够承受段塞流的末站分离器应能够承受段塞流的冲击。冲击。湿湿气气集集输输工工艺艺第5页/共79页6二、高含硫气田集输工艺方案二、高含硫气田集输工艺方案湿气分输工艺湿气分输工艺l井场设气液分离器、污水罐及污水泵，井场设气液分离器、污水罐及污水泵，集输管道需保温和定期清管；集输管道需保温和定期清管；l井场设加热炉、水合物抑制剂井场设加热炉、水合物抑制剂/缓蚀剂缓蚀剂以及硫溶剂加注系统；以及硫溶剂加注系统；l污水可车载或管道输送至污水处理站；污水可车载或管道输送至污水处理站；
6、l污水处理工艺与污水回注、排放有关。污水处理工艺与污水回注、排放有关。湿湿气气集集输输工工艺艺第6页/共79页7湿气输送工艺，设有井口加热炉、调压阀、流量计、两相计量分离器；湿气输送工艺，设有井口加热炉、调压阀、流量计、两相计量分离器；各集气站设有高压放空系统，井口及出站口均设有各集气站设有高压放空系统，井口及出站口均设有ESDVESDV；甲醇和缓蚀剂均在井口及出站口加注。甲醇和缓蚀剂均在井口及出站口加注。缓蚀剂计量分离器88湿气去净化厂返输燃料气流量计减压阀ESDVESDV甲醇节流阀8井口加热炉二、高含硫气田集输工艺方案二、高含硫气田集输工艺方案第7页/共79页8集气末站设有集气末站设有ES
7、DV ESDV、两相生产分离器、流量计、高低压放空火炬、两相生产分离器、流量计、高低压放空火炬来自净化厂燃料气经调节后，分别去高低压放空火炬、吹扫、集气站来自净化厂燃料气经调节后，分别去高低压放空火炬、吹扫、集气站和清管站和清管站燃料气来自净化厂燃料气撬燃料气撬块块备用燃料备用燃料气气去高低压去高低压火炬火炬.吹扫吹扫.燃料气去清管站燃料气去其它站两相分离器8湿气去净化厂切换阀ESDV8湿气来自管道污水处理流量计二、高含硫气田集输工艺方案二、高含硫气田集输工艺方案第8页/共79页9注水泵ESDV气田生产污水LC净化厂来污水去污水回注井去低压放空闪蒸气去净化厂的低压酸气系统ESDV输水泵污水罐污
8、水罐闪蒸罐调压阀污水罐过滤器污水集中闪蒸过滤加压回注；污水集中闪蒸过滤加压回注；二、高含硫气田集输工艺方案二、高含硫气田集输工艺方案第9页/共79页10二、高含硫气田集输工艺方案二、高含硫气田集输工艺方案l干气集输的关键是采用脱水工艺解决腐干气集输的关键是采用脱水工艺解决腐蚀和水合物的问题；蚀和水合物的问题；l脱水工艺：低温分离法、三甘醇脱水、脱水工艺：低温分离法、三甘醇脱水、分子筛脱水；分子筛脱水；l国外应用分子筛脱水较多，采用抗酸性国外应用分子筛脱水较多，采用抗酸性分子筛，需引进，可湿气再生；分子筛，需引进，可湿气再生；l水露点控制：比输送条件下最低环境温水露点控制：比输送条件下最低环境温
9、度低度低5。干干气气集集输输工工艺艺第10页/共79页11二、高含硫气田集输工艺方案二、高含硫气田集输工艺方案干干气气集集输输工工艺艺第11页/共79页12二、高含硫气田集输工艺方案二、高含硫气田集输工艺方案干干气气集集输输工工艺艺第12页/共79页13二、高含硫气田集输工艺方案二、高含硫气田集输工艺方案干干气气集集输输工工艺艺第13页/共79页14二、高含硫气田集输工艺方案二、高含硫气田集输工艺方案l简化集气工艺，采用有效的腐蚀防护、简化集气工艺，采用有效的腐蚀防护、水合物防止措施；减少废气、废水排水合物防止措施；减少废气、废水排放，保护环境。放，保护环境。l应对气质、气井产量、压力和温度、
10、应对气质、气井产量、压力和温度、产液量、气井布置等基础资料综合分产液量、气井布置等基础资料综合分析，集输距离长，地形起伏大、人口析，集输距离长，地形起伏大、人口密度较大，宜采用干气集输；反之，密度较大，宜采用干气集输；反之，可采用湿气集输工艺。可采用湿气集输工艺。l矿场集输脱水：多采用分子筛脱水。矿场集输脱水：多采用分子筛脱水。集集输输工工艺艺方方案案第14页/共79页15三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制lH2S与与C02和碳钢相互作用的机理非常复杂。这方和碳钢相互作用的机理非常复杂。这方面研究资料也很有限。面研究资料也很有限。l前苏联专家对苏联奥伦堡酸性气田管道工作条
11、件进前苏联专家对苏联奥伦堡酸性气田管道工作条件进行了综合分析，明确指出：腐蚀过程发展的最主要行了综合分析，明确指出：腐蚀过程发展的最主要因素是介质的化学组成。其次的腐蚀过程发展因素因素是介质的化学组成。其次的腐蚀过程发展因素是酸性组分含量及其分压、所输送介质的温度。是酸性组分含量及其分压、所输送介质的温度。l根据系统中酸性组分的分压比例，腐蚀过程特性会根据系统中酸性组分的分压比例，腐蚀过程特性会有实质性变化：当有实质性变化：当H2S分压升高时，渗入钢的氢量分压升高时，渗入钢的氢量会增加，均匀腐蚀速率亦将增大；当二氧化碳分压会增加，均匀腐蚀速率亦将增大；当二氧化碳分压升高时，钢的均匀腐蚀速率增大
12、。升高时，钢的均匀腐蚀速率增大。高高含含硫硫气气田田腐腐蚀蚀机机理理 第15页/共79页16三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l高含硫气田地面集输系统内可能产高含硫气田地面集输系统内可能产生的腐蚀有电化学腐蚀、硫化物应生的腐蚀有电化学腐蚀、硫化物应力开裂（力开裂（SSC）以及氢诱发裂纹）以及氢诱发裂纹（HIC）。）。lSSC、HIC主要通过选材和制作工主要通过选材和制作工艺来解决，电化学腐蚀主要通过加艺来解决，电化学腐蚀主要通过加注缓蚀剂来解决。注缓蚀剂来解决。集集输输系系统统的的腐腐蚀蚀类类型型 第16页/共79页17三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀
13、控制l温度：对电化学腐蚀而言，温度：对电化学腐蚀而言，5080这是一个这是一个敏感的温度范围，但对敏感的温度范围，但对SSC和和HIC，常温为其敏，常温为其敏感区。感区。l流速：流速过高，一方面会对阀门等设备造成冲流速：流速过高，一方面会对阀门等设备造成冲刷腐蚀；另一方面，管道内壁表面上的硫化铁腐刷腐蚀；另一方面，管道内壁表面上的硫化铁腐蚀产物受到冲刷而被破坏或粘附不牢固，使管道蚀产物受到冲刷而被破坏或粘附不牢固，使管道内壁一直以初始的腐蚀速率高速腐蚀。流速过低，内壁一直以初始的腐蚀速率高速腐蚀。流速过低，会造成管道、设备底部积液，而发生水线腐蚀、会造成管道、设备底部积液，而发生水线腐蚀、垢下
14、腐蚀等，导致局部腐蚀破坏。一般流速应控垢下腐蚀等，导致局部腐蚀破坏。一般流速应控制在制在36m/s。集集输输系系统统腐腐蚀蚀的的影影响响因因素素 第17页/共79页18三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制lCl-：Cl-影响腐蚀的一个重要因素，影响腐蚀的一个重要因素，如果气田水中如果气田水中Cl-含量超过含量超过104ppm，容易产生局部腐蚀，为点蚀。，容易产生局部腐蚀，为点蚀。l元素硫：在高酸性环境下，元素硫元素硫：在高酸性环境下，元素硫具有很强的腐蚀性，与管材接触后具有很强的腐蚀性，与管材接触后会加速接触点材料的腐蚀。会加速接触点材料的腐蚀。集集输输系系统统腐腐蚀蚀的的
15、影影响响因因素素 第18页/共79页19三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l根据国外资料调研显示，在造成新建管线根据国外资料调研显示，在造成新建管线泄露、断裂等事故中，内腐蚀、外腐蚀、泄露、断裂等事故中，内腐蚀、外腐蚀、工程焊接、管线制造这四种因素占事故率工程焊接、管线制造这四种因素占事故率的的88.69%，其中内腐蚀占，其中内腐蚀占50%以上，以上，因此加强内腐蚀监控是极其重要的。因此加强内腐蚀监控是极其重要的。l加拿大石油公司，通常要求酸性气田管道加拿大石油公司，通常要求酸性气田管道内腐蚀控制内腐蚀控制在在0.0254mm/a，并且无，并且无点蚀。点蚀。腐腐蚀蚀控控制
16、制要要求求第19页/共79页20三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l采用抗硫化物应力开裂材料：碳钢，不做内防采用抗硫化物应力开裂材料：碳钢，不做内防腐涂层；腐涂层；l控制流速：北美控制流速：北美10m/s，国内，国内36m/s；l采用缓蚀剂及相应的处理工艺；预膜采用缓蚀剂及相应的处理工艺；预膜+连续加连续加注；注；l设计中增加管线和设备壁厚的腐蚀裕量；设计中增加管线和设备壁厚的腐蚀裕量；碳钢和低合金管线：碳钢和低合金管线：24mm；设备：；设备：44.5mml定期清管，采用用智能清管器测取壁厚；定期清管，采用用智能清管器测取壁厚；l建立腐蚀检测系统，设设置腐蚀挂片和探头；
17、建立腐蚀检测系统，设设置腐蚀挂片和探头；在管线低处的底部设放水孔，通过检测水中铁在管线低处的底部设放水孔，通过检测水中铁离子判断腐蚀情况离子判断腐蚀情况。集集输输系系统统腐腐蚀蚀控控制制措措施施 第20页/共79页21三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l缓蚀剂选择一般通过实验室和现场试缓蚀剂选择一般通过实验室和现场试验进行筛选，以确定适合的品种和精验进行筛选，以确定适合的品种和精确用量。确用量。l缓蚀剂主要是初级胺、二元胺、聚胺、缓蚀剂主要是初级胺、二元胺、聚胺、咪唑啉、嘧啶以及季铵类的化合物。咪唑啉、嘧啶以及季铵类的化合物。通常物理性质：通常物理性质：密密 度：度：85
18、0 950 kg/m3 pH 值：值：79流动点：流动点：-35闪闪 点：点：15 35缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用第21页/共79页22三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l加拿大的气田多采用胺类、吡啶加拿大的气田多采用胺类、吡啶和咪唑啉类缓蚀剂；和咪唑啉类缓蚀剂；l壳牌石油公司开发了合成酸壳牌石油公司开发了合成酸/多多胺的缓蚀剂，在贝尔贝利等特高胺的缓蚀剂，在贝尔贝利等特高含硫气田使用具有较好的防腐性含硫气田使用具有较好的防腐性能；能；l国外常用康托尔（国外常用康托尔（Kontal）系）系列缓蚀剂及纳尔科（列缓蚀剂及纳尔科（Nalco）公）公司的司的2VJ-612 缓蚀剂等
19、，据称缓蚀剂等，据称对抑制对抑制CO2 腐蚀有较好的效果。腐蚀有较好的效果。缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用第22页/共79页23三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l缓蚀剂加注方式缓蚀剂加注方式连续加注连续加注预涂膜预涂膜+连续加注缓蚀剂连续加注缓蚀剂 批量加注批量加注l缓蚀剂注入位置：井口设加注装置（一级节流后）缓蚀剂注入位置：井口设加注装置（一级节流后），保护从井口到分离器间的采气管线；集气站设，保护从井口到分离器间的采气管线；集气站设加注装置，将缓蚀剂注入集气干线开始处加注到加注装置，将缓蚀剂注入集气干线开始处加注到管线内；管线内；l采用干气输送，集气干线只进行预膜处理，其
20、它采用干气输送，集气干线只进行预膜处理，其它时间不加注缓蚀剂。时间不加注缓蚀剂。缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用第23页/共79页24三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制缓蚀剂预膜量的估算缓蚀剂预膜量的估算lSY/T 0611推荐公式推荐公式 V=2.4DL V预膜量（预膜量（L）；）；D管径（管径（cm）；）；L管长（管长（km）。该公式已被国外管道防腐所使用，在该公式已被国外管道防腐所使用，在国内的应用也较为普遍。国内的应用也较为普遍。缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用第24页/共79页25三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制缓蚀剂预膜量的估算缓蚀剂预膜量的估算l法国
21、拉克气田预膜公式法国拉克气田预膜公式 V=2010-3ST V缓蚀剂用量，缓蚀剂用量，kg；S集输管线内表面表面积，集输管线内表面表面积，m2；T预膜时间，一般为预膜时间，一般为23天。天。该公式是法国该公式是法国Lacq气田针对高含气田针对高含硫气田集输管线而推导的缓蚀剂硫气田集输管线而推导的缓蚀剂预膜公式。预膜公式。缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用第25页/共79页26三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制缓蚀剂预膜量的估算缓蚀剂预膜量的估算l加拿大酸性气田和纳尔科公司等的经验加拿大酸性气田和纳尔科公司等的经验作法作法:按照缓蚀剂预膜厚度为按照缓蚀剂预膜厚度为3mils（1mil
22、=0.0254mm）来确）来确定，定，l俄罗斯的经验作法：从俄罗斯开发阿斯俄罗斯的经验作法：从俄罗斯开发阿斯特拉罕气田时缓蚀剂预膜用量来看，最特拉罕气田时缓蚀剂预膜用量来看，最初的缓蚀剂预膜初的缓蚀剂预膜量为量为100g/m2，以，以后的预膜量一般为后的预膜量一般为50g/m2；周期为；周期为6个月个月1年。年。缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用第26页/共79页27三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制缓蚀剂预膜周期缓蚀剂预膜周期l缓蚀剂预膜的保护周期应根据缓蚀剂缓蚀剂预膜的保护周期应根据缓蚀剂的特性、膜持久性、井况、生产情况、的特性、膜持久性、井况、生产情况、加注设备情况、防腐的要
23、求等，以室加注设备情况、防腐的要求等，以室内评价、现场试验而定，并随时根据内评价、现场试验而定，并随时根据腐蚀监测的结果而调整；腐蚀监测的结果而调整；l湿气输送工艺预膜：采气管线、集气湿气输送工艺预膜：采气管线、集气干线，干线，预膜周期为预膜周期为1次次/月月，预膜设，预膜设备为清管器（国内缓蚀剂）；备为清管器（国内缓蚀剂）；l干气输送工艺：采气管线干气输送工艺：采气管线预膜周期为预膜周期为1次次/月月、集气干线、集气干线预膜周期为预膜周期为1次次/3月月，预膜设备为清管器。，预膜设备为清管器。缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用第27页/共79页28三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控
24、制缓蚀剂的正常加注缓蚀剂的正常加注l加注方式：推荐采用连续加注。加注方式：推荐采用连续加注。l通常以输送介质中的含水量确定，一般通常以输送介质中的含水量确定，一般按缓蚀剂的浓度为按缓蚀剂的浓度为100mg/L；l如果不能确定管线中的含量，可根据输如果不能确定管线中的含量，可根据输气量确定，根据国外高酸性气田缓蚀剂气量确定，根据国外高酸性气田缓蚀剂应用经验数据，每万方气量缓蚀剂加注应用经验数据，每万方气量缓蚀剂加注量在量在0.170.66L之间。之间。l在缓蚀剂的应用过程中随时通过腐蚀监在缓蚀剂的应用过程中随时通过腐蚀监测数据来调整缓蚀剂的加量。测数据来调整缓蚀剂的加量。缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用
25、第28页/共79页29三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l缓蚀剂加注工艺缓蚀剂加注工艺缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用压力平衡式加注工艺压力平衡式加注工艺加注工艺简便，缓蚀剂的效率发挥和管道加注工艺简便，缓蚀剂的效率发挥和管道保护距离将气流速大小、管道铺设的地势保护距离将气流速大小、管道铺设的地势陡缓而变化。对缓蚀剂气相效果要求高，陡缓而变化。对缓蚀剂气相效果要求高，缓蚀使用量相应增加缓蚀使用量相应增加第29页/共79页30三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l缓蚀剂加注工艺缓蚀剂加注工艺缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用喷射式加注工艺喷射式加注工艺缓蚀剂储罐缓蚀剂储罐
26、高压泵高压泵喷雾头喷雾头管线管线喷雾嘴安装于气体管道中心，用泵将缓喷雾嘴安装于气体管道中心，用泵将缓蚀剂以雾状喷入管道内，将缓蚀剂雾滴蚀剂以雾状喷入管道内，将缓蚀剂雾滴均匀分散于管道气流中，增大接触面积，均匀分散于管道气流中，增大接触面积，促进了缓蚀在管道内壁上吸附。比压力促进了缓蚀在管道内壁上吸附。比压力平衡法注入法缓蚀效果好。平衡法注入法缓蚀效果好。第30页/共79页31三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l缓蚀剂加注工艺缓蚀剂加注工艺缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用清管器预膜加注工艺清管器预膜加注工艺在国外高含硫气田使用十分成功。加拿大及在国外高含硫气田使用十分成功。加拿大及
27、shell公司所管辖的高含硫气田应用此法投加公司所管辖的高含硫气田应用此法投加缓蚀剂。清管器前后压差在缓蚀剂。清管器前后压差在0.21.0MPa时时能达清管、洗管、防腐的目的。能达清管、洗管、防腐的目的。第31页/共79页32三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l缓蚀剂加注工艺缓蚀剂加注工艺缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用清管器预膜加注工艺清管器预膜加注工艺第32页/共79页33缓缓蚀蚀剂剂的的应应用用三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制第33页/共79页34智能清管装置智能清管装置智能清管器智能清管器智智能能清清管管装装置置三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含
28、气田集输系统腐蚀控制第34页/共79页35普通清管器普通清管器普通清管装置普通清管装置清管装置清管装置三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制第35页/共79页36三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l为了防止管线内因腐蚀产物以及为了防止管线内因腐蚀产物以及井下污物等的沉积而堵塞管线，井下污物等的沉积而堵塞管线，推荐定期（推荐定期（1次次/2月）清洗站场月）清洗站场设备和管线。设备和管线。l根据国内气田（峰根据国内气田（峰15井）的经验，井）的经验，推荐采用推荐采用CT4-12类型的清洗液。类型的清洗液。具体加量由现场情况而定。废液具体加量由现场情况而定。废
29、液进入污水集输系统。进入污水集输系统。站站场场设设备备和和管管线线的的清清洗洗第36页/共79页37三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l根据集输管道穿越地区地貌特征，根据集输管道穿越地区地貌特征，工艺流程和集输系统的特点建立工艺流程和集输系统的特点建立一个完整、适用、有效的腐蚀监一个完整、适用、有效的腐蚀监控系统；控系统；l采用挂片试样、氢探针、电阻探采用挂片试样、氢探针、电阻探针等各种探针在线监测管道设备针等各种探针在线监测管道设备的腐蚀；的腐蚀；l对地面设备和管道等采用超声波对地面设备和管道等采用超声波和和X 射线检测、智能清管器，检射线检测、智能清管器，检测管壁厚度
30、和坑蚀；测管壁厚度和坑蚀；腐腐蚀蚀监监测测技技术术 第37页/共79页38三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制l建立检测和监测程序和数据库，建立检测和监测程序和数据库，并将有关腐蚀数据上传自控并将有关腐蚀数据上传自控SCADA控制系统；控制系统；l加强产出介质的组份分析、细菌、加强产出介质的组份分析、细菌、铁离子及相关腐蚀产物分析等，铁离子及相关腐蚀产物分析等，为系统评价腐蚀因素、腐蚀预测为系统评价腐蚀因素、腐蚀预测提供数据基础。提供数据基础。腐腐蚀蚀监监测测技技术术 第38页/共79页39三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制腐腐蚀蚀监监测测技技术术 项
31、目项目挂片法挂片法电阻探针法电阻探针法电感探针法电感探针法电化学针法电化学针法技术技术原理原理 直接称量一段时间后金属的腐蚀增重或失重。长度一定的金属材料在受到环境影响腐蚀减薄时，其截面积减少，电阻增大将一金属薄片置于探头外表面，通过测量探头内线圈磁阻信号的变化推算腐蚀速度利用电化学反应的原理，通过测量腐蚀电流等进行腐蚀速率的测量。优点优点 测量准确，经济投入最少。能应用于几乎任何环境（气相或液相）应用广泛，灵敏度较高，响应较快 响应速度快，灵敏度高，分辨率高，在电解质环境测量值更准确。缺点缺点 数月至半年才能取得到一组数据。腐蚀速度较低或浸渍时间短时，数据是不太可靠的。以金属损失为基础，灵敏
32、度低；腐蚀产物的堆积，数据结果不准确。法较为适合；以金属的损失为测量基础，对低速率腐蚀系统响应较慢；数据结果不准确。只能用于电解质环境。信息信息类型类型 平均腐蚀速度和腐蚀形态 累积腐蚀 累积腐蚀 瞬时腐蚀速度 第39页/共79页40腐腐腐腐 蚀蚀蚀蚀 监监监监 测测测测 方案方案方案方案井口井口ESDVESDV收球筒收球筒ENCCCC缓蚀剂缓蚀剂甲醇甲醇CCCC加热炉加热炉测试分离器测试分离器发球筒发球筒下游站场下游站场CCCC模拟模拟装置装置CCCCLRPWWWHCCCCLRPENWH模拟模拟装置装置模拟积液装置模拟积液装置腐蚀挂片腐蚀挂片水分析水分析氢探针氢探针线性极化探针线性极化探针电
33、化学噪声电化学噪声三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制第40页/共79页41监测方法位置监测频率腐蚀挂片井口注缓蚀剂点前初期每15 天 检查一次、稳定后为30 天 腐蚀挂片缓蚀剂注入点后-发球筒初期每15 天 检查一次、稳定后为30 天腐蚀挂片收球筒旁通初期每15 天 检查一次、稳定后为30 天腐蚀挂片分离器出水管初期每15 天 检查一次、稳定后为30 天水样分析发球筒Fe/Mn 和缓蚀剂残余量分析一月一次水样分析收球筒Fe/Mn 和缓蚀剂残余量分析一月一次水样分析三相分离器出水管Fe/Mn 和缓蚀剂残余量分析一月一次氢探针选择的 ESDV 阀室通过 SCADA连续监测氢探
34、针选择的压力容器通过 SCADA连续监测线性极化探针三相分离器出水管一周下载一次数据，如果有异常可增加下载频率电化学噪声三相分离器出水管一周下载一次数据，如果有异常可增加下载频率模拟积液装置旁通管道一周下载一次数据，如果有异常可增加下载频率三、高含气田集输系统腐蚀控制三、高含气田集输系统腐蚀控制腐腐蚀蚀监监测测技技术术 第41页/共79页42四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术l天然气中硫化氢、二氧化碳的存天然气中硫化氢、二氧化碳的存在，其含水量增加；在，其含水量增加；l硫化氢的存在将加速水合物的形硫化氢的存在将加速水合物的形成，显著提高水合物形成温度，成，显著
35、提高水合物形成温度，且硫化氢含量越高，水合物形成且硫化氢含量越高，水合物形成温度越高；温度越高；l水合物形成条件的预测偏差加大，水合物形成条件的预测偏差加大，水合物防止难度较大。水合物防止难度较大。水水合合物物形形成成及及防防止止的的特特点点第42页/共79页43四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术不同压力的水合物形成温度（普光气田）不同压力的水合物形成温度（普光气田）水水合合物物形形成成及及防防止止的的特特点点第43页/共79页44四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术l主要方法：主要方法：加热、管线保温（单井站、集气站加热、管线
36、保温（单井站、集气站内设水套加热炉内设水套加热炉）脱水脱水l辅助方法（事故与开、停工状况辅助方法（事故与开、停工状况）：加注水合物抑制剂）：加注水合物抑制剂水水合合物物形形成成防防止止方方法法第44页/共79页45四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术l平衡常数法；平衡常数法；lBaillie和和Wichert的绘图方法的绘图方法（1987）；）；lMann et al（1989）改进平衡常数法；）改进平衡常数法；l科罗拉多矿业学院的科罗拉多矿业学院的CSMHYD法；法；l DBR软件公司开发的软件公司开发的EQUI-PHASE 水水合物（合物（V.4.0）；）；
37、lAspenTech公司开发的公司开发的HYSYS 软件；软件；l从从Bryan工程研究公司的工程研究公司的Prosim软件软件水水合合物物预预测测方方法法评评价价第45页/共79页46四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术水水合合物物预预测测方方法法评评价价预测方法预测方法点数点数绝对平均偏差绝对平均偏差最大偏差最大偏差平衡常数法平衡常数法1231.56.1Baillie-Wichert 991.13.2Mann et al 1230.83.9CSMHYD 1230.84.1EQUI-PHASE 1240.83.3HYSYS 1250.83.3Prosim 12
38、41.34.4第46页/共79页47四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术l表中分析条件：表中分析条件：硫化氢含量约为硫化氢含量约为527 mol%；二氧化碳含量约为是二氧化碳含量约为是7mol%；温度高达温度高达26.7；压力值达到压力值达到8.7MPa。l据有关资料研究：据有关资料研究：HYSYS预测水合预测水合物的形成条件的精度比较高，其平物的形成条件的精度比较高，其平均误差为均误差为0.8 ，多数情况，多数情况，HYSYS预测水合温度的误差不超过预测水合温度的误差不超过1.7。水水合合物物预预测测方方法法评评价价第47页/共79页48四、高含硫气田水合物预
39、测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术lSYS/T 0612-2008高含硫化氢高含硫化氢气田地面集输系统设计规范气田地面集输系统设计规范规定保规定保证天然气集输温度高于水合物形成温证天然气集输温度高于水合物形成温度度3以上。以上。l工程设计中可适当提高集输温度（集工程设计中可适当提高集输温度（集输温度至少高于水合物形成温度输温度至少高于水合物形成温度5），保证集输管线的安全。），保证集输管线的安全。水水合合物物预预测测方方法法评评价价第48页/共79页49四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术（1）纯）纯CH4 4；（；（2）7.79%H2 2S；（；（
40、3）10.46%H2 2S（4）17.23%H2 2S；（；（5）24.42%H2 2S；（；（6）纯）纯H2 2Sl天然气中硫化氢含量的变化将引起水合物形成温天然气中硫化氢含量的变化将引起水合物形成温度的显著变化。度的显著变化。硫硫化化氢氢对对水水合合物物形形成成的的影影响响第49页/共79页50四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术l天然气中天然气中CO2 的含量越高，对生成的含量越高，对生成水合物条件影响越大；水合物条件影响越大；l在低压时，水合物生成温度随压力在低压时，水合物生成温度随压力的变化较小；的变化较小；l而高压时，生成温度随压力的增大而高压时，生
41、成温度随压力的增大变化很大。变化很大。l总体来说，气体组分中总体来说，气体组分中CO2 的含量的含量高低对水合物生成温度影响较小。高低对水合物生成温度影响较小。二二氧氧化化碳碳对对水水合合物物形形成成的的影影响响第50页/共79页51四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术l近年来，动力学抑制剂国外发展迅速，近年来，动力学抑制剂国外发展迅速，美国、英国、法国、挪威等国石油公司美国、英国、法国、挪威等国石油公司(如如BP公司、公司、SHELL 公司公司)、大学、大学(如北美的科罗拉多矿业大学如北美的科罗拉多矿业大学)和科研和科研院所开发了多种抑制剂产品，现场应用院所开
42、发了多种抑制剂产品，现场应用技术日趋成熟。技术日趋成熟。l目前已有多种牌号的工业产品在英国的目前已有多种牌号的工业产品在英国的北海油田、美国的墨西哥湾、德克萨斯北海油田、美国的墨西哥湾、德克萨斯(Texas)等海上和陆上油气田进行试验等海上和陆上油气田进行试验和现场应用，产品过冷度可达和现场应用，产品过冷度可达1012，使用浓度一般在，使用浓度一般在0.1%0.5%。新新型型水水合合物物抑抑制制剂剂第51页/共79页52四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术l目前研究和应用的低剂量水合物抑制剂目前研究和应用的低剂量水合物抑制剂(LDHI)主要分为动力学抑制剂主要分
43、为动力学抑制剂(KHI)和防聚剂和防聚剂(AA)两大类。两大类。lKHI 主要是通过高分子的吸附作用，高分子侧链主要是通过高分子的吸附作用，高分子侧链基团进入水合物笼形空腔，并于水合物表面形成基团进入水合物笼形空腔，并于水合物表面形成氢键，从而吸附在水合物晶体表面，从空间上阻氢键，从而吸附在水合物晶体表面，从空间上阻止气体分子止气体分子 进入水合物空腔，使水合物以很小的进入水合物空腔，使水合物以很小的曲率半径绕着或在高分子链之间生成，从而降低曲率半径绕着或在高分子链之间生成，从而降低水合物晶体的成核速率、延缓乃至阻止临界晶核水合物晶体的成核速率、延缓乃至阻止临界晶核的生成、干扰水合物晶体的优先
44、生长方向、影响的生成、干扰水合物晶体的优先生长方向、影响水合物晶体定向稳定性，从而延缓或抑制水合物水合物晶体定向稳定性，从而延缓或抑制水合物晶核的生长速率，使水合物在一定流体滞留时间晶核的生长速率，使水合物在一定流体滞留时间内不至于生长过快而发生堵塞。内不至于生长过快而发生堵塞。新新型型水水合合物物抑抑制制剂剂第52页/共79页53四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术lKHI主要产品有：聚N-乙烯基已内酰胺(PVCap)；聚N-乙烯基吡咯烷酮(PVP)；聚N-乙烯基吡咯烷酮/N-乙烯基已内酰胺/N，N-二甲胺甲基丙烯酸乙脂)(VC-713)等聚合物。新新型型水水
45、合合物物抑抑制制剂剂第53页/共79页54四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术l据报道由据报道由BP 公司与公司与Shell Research B.V.共同开发的水共同开发的水合物生长抑制剂合物生长抑制剂(THI)1994 年年在英国北海南部的一的湿气管在线在英国北海南部的一的湿气管在线进行了现场实验，取得了满意的效进行了现场实验，取得了满意的效果。果。l在过冷度为在过冷度为10，抑制剂加量为，抑制剂加量为0.13%015%的条件下，在的条件下，在5 天内能有效抑制水合物的生成天内能有效抑制水合物的生成。新新型型水水合合物物抑抑制制剂剂第54页/共79页55四、
46、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术lARCO 公司开发的动力学抑制剂公司开发的动力学抑制剂VC-713 在英国北海南部油田的在英国北海南部油田的一条海上管线一条海上管线(天然气产量为天然气产量为56.6 104m3/d，凝析油，凝析油1.59m3/d，水，水0.64m3/d，管线长度为，管线长度为9.4km)中也取得了良好的现场中也取得了良好的现场应用效果。应用效果。l在药剂加量为在药剂加量为0.25%0.5%，过冷度达，过冷度达9 的条件下能有效防的条件下能有效防止水合物生成止水合物生成。新新型型水水合合物物抑抑制制剂剂第55页/共79页56四、高含硫气田水合物
47、预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术lExxon 公司开发的水合物动力学公司开发的水合物动力学抑制剂抑制剂(KHI)1998 年在墨西哥年在墨西哥湾的一条海上气体管线湾的一条海上气体管线(203.2mm 直径、直径、45 km 长长)中进行了现场应用实验。中进行了现场应用实验。l试验结果表明，以往在管线中为避试验结果表明，以往在管线中为避免生成水合物，每天需注入免生成水合物，每天需注入300 L 甲醇，而采用动力学抑制剂甲醇，而采用动力学抑制剂(KHI)每天仅需加注每天仅需加注5L，与加入，与加入甲醇相比，甲醇相比，KHI 具有明显的经济具有明显的经济性。性。新新型型水水合合物物抑
48、抑制制剂剂第56页/共79页57四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术l目前动力学抑制剂适用的最高过冷目前动力学抑制剂适用的最高过冷度只有度只有1012，在更高的过冷，在更高的过冷度条件下，必须与热力学抑制剂联度条件下，必须与热力学抑制剂联合使用才经济、有效。合使用才经济、有效。l动力学水合物抑制剂的优点是不要动力学水合物抑制剂的优点是不要求有液态烃求有液态烃(油油)相存在，因此，相存在，因此，KHI 产品可适用于气田、凝析气产品可适用于气田、凝析气田和油田系统的水合物控制。田和油田系统的水合物控制。新新型型水水合合物物抑抑制制剂剂第57页/共79页58四、高含硫
49、气田水合物预测与防止技术四、高含硫气田水合物预测与防止技术l目前动力学抑制剂（目前动力学抑制剂（KHI）适用的）适用的最高过冷度只有最高过冷度只有1012，在更，在更高的过冷度条件下，必须与热力学高的过冷度条件下，必须与热力学抑制剂联合使用才经济、有效。抑制剂联合使用才经济、有效。l动力学水合物抑制剂的优点是不要动力学水合物抑制剂的优点是不要求有液态烃求有液态烃(油油)相存在，因此，相存在，因此，KHI 产品可适用于气田、凝析气产品可适用于气田、凝析气田和油田系统的水合物控制。田和油田系统的水合物控制。新新型型水水合合物物抑抑制制剂剂第58页/共79页59四、高含硫气田水合物预测与防止技术四、
50、高含硫气田水合物预测与防止技术l防聚剂防聚剂(AA)主要是一些表面活性剂和低主要是一些表面活性剂和低分子聚合物，它并不能抑制水合物晶体的分子聚合物，它并不能抑制水合物晶体的形成，而是通过分散作用防止水合物晶体形成，而是通过分散作用防止水合物晶体的聚集，使水合物呈微小颗粒悬浮于烃的聚集，使水合物呈微小颗粒悬浮于烃(油油)相流体中，随生产流体一起浆状输相流体中，随生产流体一起浆状输送，而不发生沉积或堵塞。送，而不发生沉积或堵塞。l防聚剂的作用效果几乎不受过冷度影响，防聚剂的作用效果几乎不受过冷度影响，也与流体在水合物生成区域的停留时间无也与流体在水合物生成区域的停留时间无关，但与油相组成、含水量和