浅析开采高含硫气田安全措施

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【摘要】高含硫气田中含有大量的硫化氢，一氧化碳，二氧化碳等有强烈的毒性、污染性、腐蚀性的气体，这些特征大大地增加了高含硫气田开发的安全环保风险。为了避免在开发高含硫气田的过程中有可能发生的由于管道设施等被腐蚀、或者开裂而引起有害气体泄漏，从而酿成火灾、中毒、爆炸等重大安全环保事故，我们首先要认清高含硫气田安全生产的关键环节，有针对性的采取安全措施和先进技术，从而保证气井安全正常生产。

【关键词】高含硫气田 安全措施 腐蚀防护 控制与监测系统 普光气田

我国现已探明的天然气田中近一半为高含硫气田，有100多个。但尽管我国高含硫天然气储量大，却因为相关技术和安全防范措施不成熟而没有得到很好的开发和利用。剧毒无比且腐蚀性强的硫化氢是高含硫气田的第一杀手。开发难度特别大。

1 高含硫气田开发的特殊性及复杂性

目前，我国国民经济的发展突飞猛进，对天然气这种能源的需求日益加大。为保证天然气供给，为经济发展奠定坚实的基础，实现天然气生产企业的可持续发展，对高含硫气田的开发和利用已经成为我们目前工作中的重中之重。一些欧美国家对此研究探索开始的较早，目前已经取得了一定的成就，形成了一套成熟的技术和管理经验。而我国对于高含硫气田的研究开始的比较晚，目前很多技术和经验还不成熟，面临诸多难题。

因此，要确保高含硫气田平稳高效开发，必须要先分析影响高含硫气田安全的众多原因，对原有的安全措施做可行性评价，对其中存在的薄弱环节加强风险防范措施，积极探索先进科学技术，增强整个生产过程中的安全措施，确保整个工程的人员安全和生产效率。

高含硫气田开发的难题主要有以下几点：

1.1 开发配套技术不完善

高含硫气田开发过程中的硫化氢是一种无色、腐蚀性的剧毒气体，对环境、安全和设备的腐蚀影响十分严重。酸性气田多采用湿气集输工艺，湿原料气主要含有的H2S、有机硫等具有较强的腐蚀性的成份，会导致管材的严重腐蚀、硫化物应力开裂（SSC）和氢诱发裂纹（HIC）等。硫化氢腐蚀的影响因素有以下几个：当硫化氢的浓度为200-400mg/l时，腐蚀速率最高；当PH小于6时，腐蚀速率最高；当温度在80℃时，腐蚀速率增大，当温度达到120℃左右时腐蚀速率最小。另外，流体流速越高，腐蚀速率也越高。一旦泄漏扩散，容易引起严重中毒事件。因此开发高含硫气田应严格控制酸性气体的排放，做好设备防腐和天然气净化工作。而目前我国还没有防止硫沉积和成熟配套的防腐技术。

1.2 冰堵普遍存在

高含硫天然气中含有大量硫化氢，它的天然气水合物形成的温度比较高，在天然气的生产和储运过程中，气体通过的设备在环境温度较低时易发生冰堵，成为安全隐患，影响生产进程。

1.3 外部条件不成熟

高含硫气田由于自身的毒性和强烈的腐蚀性，所以对它的开发中安全、环境、经验的要求就极其重要，而我国目前的HSE管理体系应急响应系统不完备，无法有效处理可能出现的重大事故及伤亡情况。国家也没有出台系统科学的相关气田开发的技术要求标准和执行规范。另外，我国高含硫气田主要分布在西南地区，西南地区人口密度相当大，这就很难设置油田开发距居民区的安全有效的距离，人员搬迁工作很难进行。一旦发生有害气体泄漏，容易危及当地居民的身心健康。

2 防止泄漏、控制泄放，需重点解决的几个问题

2.1 高度重视腐蚀控制，以免危及安全

2.1.1 选择抗腐蚀的管材

天然气集输管道输送压力较高，较高的韧性和良好的焊接性才能够充分保证输送管道输送气体的安全性。所以，经试验我们确定高含H2S气体管道采用的钢管和管件应具有良好的抗硫化物应力开裂、抗氢致开裂性能和良好的焊接性能。

2.1.2 气井缓蚀剂

要想安全开发高酸性气田就必须防止硫化氢的腐蚀和泄漏。目前，高酸性气田大多采用“缓蚀剂+碳钢”的方案，选择优质的缓蚀剂和具有抗硫化氢开裂能力的钢材。虽然国内逐步开发了适用于高H2S、CO2条件下的缓蚀剂，并应用于一些油田，取得了初步成效。目前，腐蚀监测技术发展显著，已具备了再油气田生产领域深度推广应用的客观条件，未来可以开展井下腐蚀监测、井口缓腐蚀评价、地面集输系统腐蚀监测以及油田腐蚀综合管理平台等等工作。

3 国内先进经验技术

3.1 高含硫气田开发技术创新

普光气田投入开发以后，攻关相应技术难点，研发出气田开发生产安全控制与应急处置。

在钻井与投产阶段，普光气田就建立了高含硫气侵超临界态井控模式，确定了钻井液密度控制方法，研制了超高压高硫防喷器，研发了高含硫气井屏弊堵剂，实现了安全钻井和投产零事故。另外，通过使用加缓蚀剂、预涂膜、阴极保护、管道智能检测等多项腐蚀控制和监测工艺技术，及时调整批处理频次等，效果明显。目前监测数据显示，集输系统腐蚀速率低于每年0.076毫米的腐蚀控制指标，处于受控状态。

3.2 研制应急装备，确保职工安全

在普光气田施工，职工与高危气体近距离打交道，为了保证职工安全，要求每位一线员工必须佩戴空气呼吸器。为了方便使用，确保安全，该中心与有关厂家联合研制成功了空气呼吸器充气移动车。该车能同时为200名施工人员供气，并附带70个备用气瓶，而且充一瓶气仅用10妙，安全方便。

采气井站硫化氢检测范围的大小，直接关系到现场施工职工的安全系数大小。为扩大采气井站硫化氢检测的范围，应急救援中心对引进的无线远程测控仪进行了创新改造，提高了性能，使检测范围由原来的3公里扩大到30公里，进一步确保了现场施工职工和井站周边村民的生命财产安全，受到了职工和周边村民的欢迎。

参考文献

[1] 聂仕荣.高含硫气田集输与处理技术[J].油气田地面工程，2008，27 （8）：45-46

[2] 边云燕，郭成华.高含硫气田地面集输工艺技术的新发展[J]. 天然气与石油，2006，24（ 5 ）