天然气净化工艺设计要点

目前,高含硫的天然气处理难度较大,因此天然气净化成为一个重要的课题。通过描述某页岩气田的净化工艺流程,绘制流程图,对整个净化过程进行详细介绍和分析。某页岩气田利用重力沉降、过滤分离的方法,除去天然气中的游离水和机械杂质,然后采用化学吸收法—MDEA脱硫工艺,将原料气中硫化氢和总硫分别处理到20mg/m~3和200mg/m~3。脱硫后天然气为湿净化天然气,采用三甘醇作脱水剂,脱除湿净化天然气中的饱和水。脱硫工艺产生的酸气,进入硫磺回收及尾气处理工艺。硫磺回收采用SuperClaus99工艺(分流法),总硫回收率为99%,尾气燃烧处理。     

高含硫气田集输与处理技术

加拿大Caroline气田含H2S36%、CO27%,属高含硫天然气,采用了气井→集气增压站→气体处理厂的工艺流程,井场仅设井口节流阀控制装置,集气管线材料选用低碳钢,设有综合性的腐蚀控制和监测系统;Caroline气体处理厂采用了MDEA与Sulfinol联合脱硫处理装置,Claus硫磺回收工艺,SCOT尾气处理技术;液硫采用保温管线输送,Rotoform硫磺成型工艺;整个气田设有紧急反应系统和安全互助系统,实现高度自动化管理。     

高含硫天然气净化技术新进展与发展方向

高含硫天然气的安全高效净化处理对我国天然气工业发展具有重要意义。为此，在系统回顾我国含硫天然气净化技术的3大发展历程的基础上，围绕天然气气质达标和硫磺回收装置尾气减排2大难题，指出了脱硫脱碳、硫磺回收及尾气处理、净化装置稳定运行3方面研究取得的进展、面临的挑战及攻关方向。研究结果表明：(1)以高含硫天然气有机硫脱除为核心的技术已开发成功并实现工业应用，可实现高含硫天然气达标净化处理，以CT-Redox和CT-LOP工艺为代表的络合铁法脱硫技术则有力地保障了我国高含硫天然气单井脱硫生产；(2)在现有常规与延伸克劳斯硫磺回收配套还原吸收与氧化吸收尾气处理技术基础上，研发的大型硫磺回收装置有机硫水解与尾气高效处理技术可满足日益严苛的国家标准要求，实现装置尾气超低排放；(3)以配方型脱硫胺液复活、高含硫净化厂设备腐蚀防护和净化装置长周期运行风险评价技术为代表的关键技术成效显著，有力地保障了净化装置的长周期安全平稳运行。结论认为，我国高含硫天然气净化技术已全面实现国产化，总体水平与国外相当，部分技术处于国际领先水平，建议在复杂含硫天然气中多组分有机硫深度脱除、净化装置尾气全天候全时段达标、物理化...     

国外含硫天然气脱硫与硫磺回收工艺技术现状及优选设计研析

通过开展国外天然气脱硫及硫磺回收技术的调研,深入分析了各类天然气脱硫及硫磺回收工艺技术特点,其中脱硫工艺技术主要从化学法、物理法、化学物理法、生化法4大类进行分析;硫磺回收工艺技术主要从直接氧化法、亚露点法、富氧克劳斯法、还原吸收法和氧化吸收法5类进行分析。对各类方法的适用范围及应用成熟度进行适应性分析,通过图版法、工艺排序法、比较法、联合脱硫法等确定某类含硫气田脱硫及硫磺回收工艺优选设计原则,为含硫气田脱硫工艺优选设计提供参考和借鉴。实例分析了国外典型大型脱硫厂在不同工况下天然气的脱硫和硫磺回收工艺优选设计,应用表明这套天然气脱硫及硫磺回收工艺优选设计原则具有较好的实用性。     

高含硫天然气净化技术现状及研究方向

高含H₂S和CO₂的“双高”天然气净化技术面临天然气气质和尾气排放标准的双重挑战,脱除有机硫,减缓溶剂变质。进一步提高硫磺回收装置总硫回收率是“双高”天然气净化技术面临的主要问题。在回顾国内外高含硫天然气脱硫脱碳和硫磺回收技术现状的基础上,分析了现有高含硫天然气净化技术存在的问题,即硫、碳含量“双高”天然气净化脱硫溶剂循环量大、装置能耗高、脱硫溶液易变质、新标准下硫磺回收尾气排放难以达标和硫磺回收装置效率难以提升等,进而提出了物理溶剂脱硫脱碳技术、天然气脱硫脱碳溶剂变质与复活技术、高效H₂S直接氧化工艺技术和天然气中COS水解技术等新的研发方向,以期形成适用于“双高”天然气净化的系列配套技术,助推我国高含硫天然气的高效开发。     

我国形成大型高含硫气田安全开采技术系列

中国石油西南油气田公司和中国石油工程设计有限公司科技成果"大型高含硫气田安全开采及硫磺回收技术"获得国家科技进步二等奖。大型高含硫气田安全开采技术系列包括高含硫气井产能测试与分析技术、完井及增产改造技术、地面集输工艺技术、深度脱硫技术、安全环保评价和保障技术。这一项目历经中国石油科研     

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.     

含硫气田水处置探讨

随着对高合硫天然气开采力度的加大,针对高含硫气田采出水,利用工程实例,根据项目所在地的具体情况,通过脱硫及输送工艺方案及技术经济比较,将天然气开采过程中产生的高含硫气田水进行了有效处理,达到安全生产、保护环境的目的.     

川渝地区含硫天然气净化技术研究

川渝地区天然气田多数为含硫甚至高含硫气田,有的还含有较多二氧化碳和有机硫,这些气田的开发需要解决与天然气净化相关的技术问题。中石油西南油气田公司天然气研究院在该技术领域的研究中,已在醇胺溶剂、物理化学溶剂、配方溶剂、液相氧化还原、干法等脱硫技术及硫磺回收技术方面取得了一系列成果,并在天然气净化中获得成功应用。目前围绕高含硫天然气开发问题,开展了多项天然气净化课题的研究。     

含硫气井络合铁单井脱硫工艺优化

YS1井原料气中H_2S摩尔分数为5.23%,为高含硫气井,采用络合铁单井脱硫工艺进行开采。络合铁脱硫工艺具有硫容高、投资成本低、节约占地等优势,为含硫油气田的单井试采提供了一种新的经济、高效的脱硫处理技术,社会经济效益显著。但络合铁脱硫工艺普遍存在硫磺堵塞、尾气异味、硫膏收集困难等问题。通过总结YS1井的生产经验,提出了硫沉积监测及控制技术、有机硫除臭系统、硫膏收集系统及热能利用技术的优化,提高了装置连续运行的稳定性及经济性,对络合铁单井脱硫工艺的推广具有指导意义。     

油管内涂层防腐技术在塔中Ⅰ号气田的应用

塔里木盆地塔中Ⅰ号气田CO₂、H₂S共存,气井具有井深、高温、高压的特点,井筒腐蚀环境复杂。为此,依据塔里木塔中Ⅰ号气田实际的工况要求,对P110S抗硫油管+TC 3000C环氧酚醛树脂内涂层分别进行了模拟环境下附着力、抗拉伸、轧平、扭转等能力的试验,分析了内涂层在模拟环境下的性能。试验结果表明,内涂层的性能可以满足现场使用要求。目前该技术已在塔中Ⅰ号气田使用16口井,在现场应用时通过对油管涂层和下井作业进行检查,保证了涂层的安全下井。现场试验表明,抗硫油管内涂层防腐效果良好,能满足塔中Ⅰ号气田的防腐要求。     

高含硫裂缝性气藏储层伤害数学模型

在高含硫裂缝性气藏气体开采过程中,地层压力不断降低,导致硫微粒在气相中的溶解度逐渐减小,在达到临界饱和态后从气相中析出,并在储层孔隙及喉道中运移、沉积,导致地层孔隙度和渗透率降低。地层压力的降低导致裂缝逐渐闭合,也会导致地层孔隙度和渗透率的降低,从而影响气井的产能和经济效益,严重时可导致气井停产。针对高含硫裂缝性气藏复杂渗流特征,基于空气动力学气固理论描述硫微粒在多孔介质中的运移和沉积,建立了一个全新的、能够综合描述多孔介质中硫微粒的析出、运移、沉积、堵塞以及应力敏感的高含硫裂缝性气藏储层伤害数学模型,并以L7井为例进行了实例分析。研究结果表明：在定产量生产条件下,硫沉积对气井生产动态的影响主要表现为气井的稳产时间缩短及气井产量在递减期内的递减速度加快。     

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。     

油气田硫化氢气体浓度光纤消逝场传感检测技术

针对光纤消逝场硫化氢(H₂S)气体浓度传感器存在的光源波动噪声、灵敏度低等问题,设计了双光路光谱吸收式检测系统,分析了消逝场光功率与气体浓度、检测灵敏度之间的关系,研究了光纤腐蚀过程中消逝场功率与光纤剩余直径之间的关系;研制消逝场功率比不同的传感光纤进行H₂S气体浓度检测实验,探讨了小范围温度变化对气体浓度检测的影响。实验结果表明:当传感光纤消逝场功率比为10%时,灵敏度高达4.4W·L/mol,最低检测H₂S气体浓度可达5.1×10^-6,且温度在273~333 K范围内变化时对H₂S气体浓度检测的影响很小。光纤消逝场传感器制作成本低、灵敏度高、精度高,可用于油气勘探开发过程中H₂S气体的检测。     

高含硫气藏物质平衡方程研究

高含硫气藏是一类特殊的气藏,其物质平衡方程与常规气藏相比存在着较大差别。常规气藏物质平衡方程没有考虑硫沉积现象,因此不能完整地描述高含硫气藏的开发动态。从气藏物质平衡基本原理出发,在考虑硫沉积的基础上,分别针对定容、封闭和水驱气藏的情况,进行了完整地推导,得到了高含硫气藏的物质平衡方程。     

热采过程中硫化氢成因机制

为了防范稠油油藏注蒸汽开采过程中井口产出硫化氢所造成的安全隐患,增强热采油井安全生产水平,亟需对稠油热采过程中硫化氢的来源及成因机制开展相关实验研究。对辽河小洼油田洼38区块的岩心、原油和产出水3种不同物质开展了含硫量测定、硫同位素分析和H₂S生成热模拟实验。实验研究结果表明:稠油热采中生成的硫化氢主要来源于岩心和稠油;在硫同位素分馏过程中,形成硫化物(H₂S)的δ³⁴S反映了硫酸盐热化学还原过程中硫在较高温度下的分馏特征;硫化氢的生成机理主要为高温高压酸性环境下稠油水热裂解和硫酸盐热化学还原之间的交互作用。     

酸气回注技术发展现状及其在中国的应用前景

零排放的酸气回注技术是一种替代硫磺回收工艺的经济可行的酸气处理方法,同时也是一个减少温室气体排放的环保方法。为此,总结了酸气回注技术的发展和应用现状,结合实例对酸气回注和硫磺回收进行了经济技术和环保对比分析,结果表明：酸气回注方案的硫处理费用为1 270美元/t;而硫磺回收的硫处理费用为1 400美元/t,若进一步考虑CO₂排放、硫磺销售等因素,其综合处理费用将超过1 779美元/t。同时,分析了酸气回注在中国的应用需求及条件,展望了该技术在中国的应用前景,指出在下述几种情况下,为了取得最好的经济和环保效益,酸气回注会是一个不错的选择：①老气田气质变化后,硫磺回收装置已不适应生产需要而需改造;②新开发气田太偏远或H₂S含量太低,硫磺回收不经济或工艺技术不好解决;③部分新开发气田的天然气组成不稳定,进行硫磺回收投资大、风险高;④部分碳酸盐岩开发油田伴生气含H₂S,但含量变化大,进行硫磺回收工艺选择难度大;⑤火驱开发油田和采用蒸汽辅助重力泄油开发的稠油油田,其伴生气中H₂S含量大,但气量小,回收不经济;⑥低渗透油田用CO₂提高采收率等。     

普光高含硫气田特大型天然气净化厂关键技术解析

普光气田是国内目前大规模开发的含硫量最高的高酸性气田,其天然气具有高压、高含H₂S、含CO₂的特点。建设处理规模120×10⁸ m³/a的天然气净化厂,面临天然气净化难度大、硫磺储运技术和安全要求高、生产工艺及安全控制复杂等诸多技术难题。目前国内尚无百亿立方米级天然气净化以及配套硫磺成型与安全储运技术。为此,在优选评价国内外先进净化工艺的基础上,确定了适合普光气田的高含硫天然气净化工艺,并首次应用了气相固定床水解COS、中间胺液冷却、MAG-液硫脱气、特大型火炬放空、液硫湿法成型等国际先进工艺和专利技术。开发了国内首例特大型散装硫磺料仓、首例5 000 m³液硫储罐、首套硫磺流水线转运以及快速定量装车系统,实现200×10⁴ t/a硫磺储运系统的全方位实时监控和安全运行。配套开发先进、灵活、可靠的生产过程控制与安全控制系统,确保整个净化厂处于安全、有效的受控状态。高含硫天然气净化关键技术应用于普光气田后,装置运行平稳,产品质量合格,各项安全保障到位。为其他大型高酸性气田的天然气净化提供了示范和借鉴。     

黄骅坳陷大港探区高含H_2S天然气地球化学特征及成因

渤海湾盆地继冀中坳陷晋县凹陷发现H_2S气藏后,在黄骅坳陷大港探区又发现了高含H_2S气藏,在煤成气气藏中发现如此高含量的H_2S和CO_2在国内还属首次,酸性气体的成因也引起国内学者的关注。通过气、岩有机地球化学参数的对比,认为该区高含量H_2S归因于TSR反应,揭示了煤成气区同样可以发生TSR,丰富了过去只在海相原油裂解气区发生TSR的地质认识;高含量有机或有机-无机混合的CO_2除了与碳酸盐岩的热变质、TSR有关外,与烃类气体属于煤成气有很大的关系。黄骅坳陷大港探区H_2S的富集受储层中的硫源丰富程度和地层温度的控制,高含H_2S天然气主要分布在石炭系—二叠系覆盖且埋深较大的中南部地区,如埕海、泊古—乌马营—王官屯等地区。研究成果对该区高含酸性天然气形成机制以及天然气下一步勘探部署工作都具有积极指导意义。