高含硫气田生产系统的硫沉积机理及防治方法

袁志红

（中石化中原油田普光分公司采气厂，河南濮阳 635000）

高含硫气田生产系统的硫沉积机理及防治方法

袁志红

（中石化中原油田普光分公司采气厂，河南濮阳 635000）

地面生产系统中的硫沉积问题不单单影响含硫天然气的安全生产，且对地面上的设备以及管线的运行稳定性具也一定的影响。

高含硫气田生产系统；硫沉积机理；防治方法

含硫较高的天然气天在被开采出来之后，带有硫的天然气会经过井口进入到采集系统中，而在开发过程中所析出来得到的单质硫，会在天然气的带动下，进入到收集系统中，并被沉积下来，随着时间的推移，会使得地面中收集天然气的管道和系统设备等被严重堵塞，所以硫的沉积问题是天然气在生产中所遇到的十分关键且急需解决和处理的问题。

1 硫在天然气以及硫化氢中的溶解度问题

硫的溶解度问题受到多方面的影响，其中包含气体的组成部分、周边的环境问题以及压力值等等。通过对元素硫在硫化氢以及天然气中的溶解度问题的研究发现，当周边的压力在25MPa时，其溶解度在硫化氢中是随着温度的升高成反比下降的，若周边额压力在40MPa时，溶解度则会随着温度的变化而呈现出正比例上升。而硫在天然气中的溶解度则是和温度和压力成正比例关系，也就是温度和压力升高时，硫的溶解度也会逐渐增大。而当温度和压力一定的情况下，硫化氢的含量愈大，硫的溶解度也会逐渐增大。

2 沉积的原理

2.1 硫的化学沉积

以前人们对于硫的溶解度问题研究的较少，认为其和盐融入水中一样的简单，随着对该问题研究的逐渐深入，人们对于多硫化氢以及硫化氢、硫的认识更多，得到了酸性天然气中的化学平衡和硫的溶解度之间的微妙关系，从而得出酸性天然气是控制硫的溶解度以及沉积的主要因素。在地层的环境中，硫元素和硫化氢将生成多硫化物。这个反应是一个可逆的反应，其反应方程式为：H2S+SX←→H2SX+1，该方程式的左边是一个吸热反应，当反应的温度或者压力升高时，其反应的方向将沿着右边进行，从而使得地层中的硫含量变小，此时在天然气中的硫含量也随之增大，若硫化氢的含量升高时，气体中的硫的溶解程度也得到增强。

2.2 物理沉积分析

在较为稠密的流体中的硫的容解问题也值得研究，若在天然气中的有机物质的含量在0.5%以下时，很容易导致硫沉积的问题发生。当天然气较为稠密，且处于高压缩状态时，其流动会导致周边的硫颗粒也随之变化，硫颗粒会在天然气的作用下一起流动。当温度和压力值一定时，气体会作用在元素硫上，从而使得其内部的化学键出现破裂，形成开建状态的分子，最终使得元素硫的熔点进一步降低，最终使得硫沉积的现像发生。

一般来说，硫化氢的含量较低时，硫的熔点也将处于较低水平，而在气体中悬浮的硫将会出现固化，使得硫沉积的速度加快。

3 硫在沉积过程中的主要因素分析

硫的沉积影响因素是多方面的。首先，天然气的组成成分对于硫沉积的影响。硫沉积和天然气的组成成分有很大的关系，其中包含天然气中的甲烷的含量，若在天然气中的甲烷含量相同时，则硫的沉积所出现的概率往往较为相同。且当天然气中的乙烷含量较低时也很容易出现硫的沉积问题。一般来说，硫化氢的含量较大时，沉积的现象更容易发生，当然硫化氢的存在也不是唯一影响沉积的因素，据统计说明，当硫化氢的含量占气体含量的30%以上时，硫的沉积现象更容易发生。

其次，在气体的流速方面。在气流中会存在硫元素，所以当气流在地面设备中的流动速度过大时很容易导致硫元素的沉积，这是因为气体的流速过大，则气流中的硫元素的含量和传输的效率也会提高，则流速和硫元素的沉积有很大的联系，若减少气体的流速将减少沉积现象的发生。

此外，温度环境和压力环境方面。硫的沉积问题和周边的温度以及压力有很大的联系，一般在井口的温度较低且压力较大的环境和井口的温度较高而压力较小的环境相互比较，硫的沉积概率更加小。

4 主要的防治方法

为了更好地防治硫的沉积问题，需要从硫的沉积原理出发，从以下两个方面入手。首先，天然气在进入到收集的生产系统之前，需要对高含硫的天然气进行一定的处理，此外，在天然气的生产中，要实现对生产系统的处理，从而减少硫沉积的问题发生。一般来说，我们可以在天然气进入到生产系统之前，对其利用化学反应以及溶剂的溶解反应和加热融化作用三个方面进行处理。而对天然气的生产系统处理则可以使用溶剂来对其中的硫进行溶解，若在生产的过程中，发现硫的沉积容量较大，则可以使用溶解能力更高的溶剂对其进行溶解，从而减少设备中出现硫堵塞的概率。

5 结束语

对高含硫气田生产系统的硫沉积机理进行分析，从而得到防治硫在系统中沉积的主要防治方法。为了使得生产系统中的硫沉积问题得到解决和处理，需要从生成硫的主要原理出发，从硫沉积的源头进行遏制，这样才能提高系统中对于硫沉积问题的处理。为了解决沉积问题，一方面可以对进入系统中的天然气进行硫的清洗，另一方面需要对沉积硫的设备进行清洗，从而达到减少硫沉积，堵塞系统的管道和设备等问题，提高天然气的采集效率，保证生产的顺利进行。

[1] 杨乐，王磊，王冬梅.高含硫气田生产系统的硫沉积机理及防治方法初探[J].石油天然气学报，2009，（2）：376-377.

Mechanism of Sulfur Deposition in High Sulfur Gas Production System and Its Control

Yuan Zhi-hong

The problem of sulfur deposition in ground production system not only affects the safe production of sulfur-containing natural gas，but also plays a certain role in the stability of the equipment and pipelines on the ground.

high sulfur gas fi eld production system；sulfur deposition mechanism；control method

TE977

：A

：1003–6490（2017）04–0138–01

2017–03–15

袁志红（1984—），女，河南濮阳人，助理工程师，主要研究方向为集输。