国产MCS络合铁脱硫在川西海相含硫气田应用研究.docx

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1、国产MCS络合铁脱硫在川西海相含硫气田应用研究姚广聚I陈海龙I胡钟琴2赵凯2(1.中石化西南分公司工程技术研究院2中石化西南分公司川西采气厂摘要：川西海相气藏天然气含0.7-5%的硫化氢，天然脱硫净化是保证含硫气平安采输的关键环节。目前该气藏处于勘探开发评价阶段，需要进行单井脱硫试采开展气藏评价。本文针对该气藏第一口试采井川科1井MCS国产络合铁脱硫工艺进行了跟踪分析，针对现场的环保和硫堵问题，开展了脱硫工艺调整和优化，提出了工艺推广建议,计算了工艺运行能耗和运行本钱。目前该井MCS络合铁脱硫装置年操作时间超过8000小时，日生产硫膏4吨，累计生产天然气8500万方，相比工艺优化之前开井时间约

2、7000小时，年提高天然气产气量约800万方。保证了该井的顺利试采和川西海相气藏的有效评价，并为同类含硫气井试采提供了技术支持。关键词：川西海相川科1井含硫天然气，络合铁脱硫工艺川科1井是开拓四川盆地海相勘探新领域具有重要战略意义的科学探索井,实钻井深7米,2021年4月，在雷口坡组井段试获86.8万方天然气流，含HzS%、Co2%、微含有机硫。该井试采对弄清四川盆地海相地质构造，找到有利油气圈闭，开拓四川盆地川西海相勘探新领域起到关键性作用。川科1井采用国产MCS络合铁脱硫工艺进行天然气脱硫后输气试采。对采出天然气进行节流、别离、脱硫和计量后，硫化氢含量W20mgn,满足二类天然气要求，通过

3、管线外输至用户，脱出硫膏外运。但川科1井地处川西人口稠密区域，平安环保要求较高，且络合铁脱硫工艺本身常出现硫堵现象，在初期生产过程中存在有机硫溢出，污染环境，为保证MCS络合铁脱硫工艺平安高效运行，需要开展调整优化，满足气井正常试采。1 .川科1井MCS络合铁脱硫工艺设计(1)川科1井气质条件川科1井2021年9月投入试采，产出天然气硫化氢含量约为10.512gm3,属于中含硫。天然气含HzS约、CO2约、微含有机硫。表3-1-1川科1井天然气气质组成表组成mol%组成mol%N2CH4HeC2H6CO2C3H8H2STotal100甲硫醇相对密度基金工程：中石化先导工程“川西海相开发前期评价

4、和脱硫技术优选建设方案研究工程资助，工程编号12KF-0812作者简介：姚广聚(1979-),男，2021年西南石油大学油气田开发专业博士毕业，目前主要从事地面集输工程、含硫气田防腐及脱硫技术研究。联系：0838-2550153.Email：YgiDhI1632021年全国天然气学术年会乙硫醉2脱硫工艺参数设计脱硫装置设计处理规模：含HzS(%)天然气20xl(d,净化气H2S含量20mgn,生产硫膏4td(含水约水)。脱硫操作压力针对压力对脱硫系统的影响进行计算，核算运行压力对脱硫液循环量、系统电耗、设备塔径等参数的影响，同时操作压力还要满足外输压力的要求，综合考虑后，确定脱硫装置的运行压力

5、为1.1MPa。脱硫运行主要参数表3-1-2脱硫系统主要参数表吸收塔操作压力IMPa药剂单位消耗量kg/kgS药剂日消耗量kg/d天然气处理量20104m3d脱硫剂120处理前含硫量10gm3稳定剂40处理后含硫量20mgm3铁盐消耗量160脱硫液循环量300m3h硫磺改性剂2日产硫量2td3】脱硫工艺流程水套炉加热节流后的天然气经酸气别离器进行初步气液别离后，进入吸收塔与络合铁贫液反响脱除硫化氢，净化气经净化气别离器别离后外输；络合铁富液那么进入再生系统：从吸收塔出来后依次进入闪蒸再生塔，实现络合铁溶液的再生，然后经别离槽别离，由贫液泵打入吸收塔再次参与含硫气的脱硫。图3-1-1络合铁工艺流

6、程2 .川科1井脱硫现场应用存在的问题川科1井自2021年9月26日正式投产试运行，运行中发现局部工艺装置、设施功能不完善、设备材料选型不合理、容器硫沉积严重，尤其是因脱硫系统发生恶臭气味逸出和管线硫堵等问题，中途关井两次。(1)恶臭气体溢出关井第一次关井是10月2日因井场附近有异味，经分析，恶臭气体成分主要为甲硫醇，其来源于气浮分离槽、再生槽、及硫磺回收装置等非密闭装置。(2)硫堵关井第二次关井是11月8日因频繁硫堵而关井，硫泡沫槽排空管线、出口进泵管线、泡沫泵进出口管线、补液泵进出口管线、滤液泵进出口管线、别离槽硫磺收集槽和溢流管线等出现硫堵塞。图3-2-6川科1井现场运行硫堵图(3)设备

7、流程不完善11月16日发生过系列问题，如真空转鼓过滤机气液别离器排液和真空泵漏水、硫化氢在线监测仪管线漏气和读数不准、贫液泵发出异响和机封漏油、补液泵堵塞等。3 .川科1井MCS脱硫工艺调整优化(1)合理工作制度调整为使气井到达生产规模要求，又要有较长的稳产期，气井合理产能确实定就非常的重要也通过采气指示曲线法对川科1井配产研究。产量较小时，压差与产量呈线性关系，产量增加，曲线上翘，表现出非达西效应，因此就把偏离早期直线的那一点产量作为气井生产的合理产量。川科1井产量定为8xl(d较图3-2-6川科1井产量与压差关系图结合现场，3种工作制度下络合铁脱硫剂脱硫效果都能到达99%,考虑尽可能降低生

8、产本钱、日产水量、油压下降速度，日产气量为8万方，脱硫剂使用量最少，脱硫效果最好，油压下降和日产水量都较低。通过采气指示曲线法确定合理配产量为8104m3do建议将合理配产量维持在8104m3d（2）脱硫塔操作压力优化川科1井脱硫塔的运行压力在4-MPa之间，脱硫塔压力波动较小，可实时调节吸收塔压力，对硫化氢的吸收和溶液再生的影响不大。但要控制吸收塔气相进出压差，当压差较大到达MPa时，脱硫塔内会发生硫堵。（3）脱硫塔操作温度优化脱硫塔运行温度变化会使硫磺颗粒与原料气中的重燃结合，硫黄颗粒相互聚集，从而使硫磺颗粒增大,再生塔无法形成硫泡沫，无法脱除硫磺，造成设备及管线堵塞，说明温度对硫磺的析出

9、及溶液再生影响较大，需尽可能将温度控制在40-45C这一正常范围之内。在冬季温度过低时翻开热水循环系统加热。在夏季温度过高时翻开水冷却系统对溶液降温。图3-2-3川科1井进塔天然气温度变化4增设脱除甲硫醇设备川科1井2021年10月因难闻的甲硫醇等有机硫气味飘散至周围农户而停产。散发恶臭气味的来源主要有三处，分别为气浮别离槽，硫磺回收装置，再生塔。为解决该问题，在2021年10月建设了通过密闭抽取、活性炭吸附的处理有机硫的工艺装置。有效解决有机硫散发气源的恶臭气味问题，可以完全脱去有机硫，到达环保要求，零污染，大大提高了工作人员的平安健康。（5）增加脱硫设备防硫堵川科1井MCS脱硫工艺应用时，

10、排污管线、硫泡沫泵、闪蒸罐、吸收塔等处屡次出现硫堵，虽然经过改良，但是硫堵现象时工艺本身的问题，跟工作原理有关，但是硫堵现象无法铲除。现场针对硫泡沫槽排空管线、出口进泵管线、泡沫泵进出口管线、补液泵进出口管线、滤液泵进出口管线、别离槽硫磺收集槽和溢流管线等可能堵塞的管线，全部增设了贫液冲扫线，一旦发现硫堵即可开阀冲刷解堵；同时，在日常生产运行中可定期冲扫，以预防硫堵，目前硫堵频率已经大为降低。但仅靠定期清、冲扫设备和管线不能从根本上铲除硫磺沉积，只能优化设备来减少硫磺的沉积。（6）工艺推广建议国产MCS络合铁脱硫工艺在川西海相单井脱硫中取得了较好应用。但是工艺本身存在硫沉积、局部装置不完善等问

11、题，推广应用应注意以下问题：装置设备等在满足实际井况平安生产前提下尽可能简化、防止投资浪费。2021年全国天然气学术年会工艺流程及设备应充分考虑防止硫堵发生。考虑流程全密闭，防止微量有机硫等恶臭气体逸出。（7）脱硫装置改良防硫堵设计移除硫泡沫泵硫泡沫泵将硫泡沫槽中的硫泡沫抽至转鼓机处，但高浓度硫泡沫常出现结块现象，进入硫泡沫泵，会堵塞泵，使泵损坏，且管线和泵前的过滤器更易堵塞。建议移除硫泡沫泵，直接通过重力作用让硫泡沫流入转鼓机，溢流管线加装冲扫管线。图3.3.1移除硫泡沫泵TF意图冲洗管线加气动阀目前加装冲扫管线的地方有：预吸收塔、一级吸收塔、富液闪蒸罐这三处的液位计，富液闪蒸罐，气浮腔底部

12、、硫泡沫溢流槽、溢流管线，滤液泵，补液泵，硫泡沫泵。目前人工开阀门，将这些冲扫一次，需1个小时，且不能保证冲扫质量和效果。建议在这些位置加上气动阀，控制冲扫阀的开关时间，时间参数可根据具体情况来随时调整。改卧式富液闪蒸罐为立式可有效减少罐底部面积，减少硫磺沉积；还可有效减少设备占地。卧式罐占地21平米，立式罐只需6平米。图3.3.2卧式富液闪蒸罐改方形硫泡沫槽为圆形方形设计时，搅拌过程中大量硫磺会被堆积在方形罐体四周。建议将硫泡沫槽改为圆柱形。图3.3.3硫泡沫槽方形设计4 .川科1井MCS脱硫工艺效果(1)能耗和运行本钱开展了能耗和本钱分析，川科1井试采地面建设工程三级负荷能耗总功率为3KW

13、；各类非人工本钱费用954.6万元/年，千方气运行本钱272.7元/千方。(2)气井生产情况川科1井经过脱硫工艺优化，运行情况根本正常，试采产气9万方/天，日产水约方，监测外输气ILS含量为0,外输气气质达标，目前该井络合铁脱硫装置年操作时间超过8000小时，日生产硫膏4吨，累计生产天然气5827万方，相比工艺优化之前开井时间约7000小时，提高天然气产气量约625万方。取得了较大的经济效益，平安、经济、高效完成了试采任务。3020106?) WOO 9141日产水图32-1川科1井生产关系曲线5 .结论和建议(1)具有中石化自主知识产权的MCS络合铁脱硫工艺经过优化改良，保障了川科1井含硫气

14、井的顺利试采和川西海相气藏的有效评价，并为同类含硫气井试采提供了技术支持。(2)针对川科1井现场脱硫中存在的问题，开展了脱硫工艺调整和优化，解决了恶臭气体溢出的环保问题和工艺流程硫堵问题，装置年操作时间超过8000小时，口生产硫膏4吨，累计生产天然气8500万方，相比工艺优化之前开井时间约7000小时，年提高天然气产气量约800万方。13)通过经济评价，川科1井试采地面建设工程三级负荷能耗总功率为32KW；各类非人工本钱费用954.6万元/年，千方气运行本钱272.7元/千方。(4)建议MCS络合铁脱硫工艺推广应用过程中，进一步优化防硫堵工艺措施，工艺设计中简化装置设备，防止投资浪费。参考文献1王开岳主编.天然气净化工艺一一脱硫脱碳、脱水、硫磺回收及尾气处理.北京:石油工业出版社.20052韩夏等，川科1井试采地面建设工程可行性研究报告，中石化西南油气分公司公司内部报告，2021.013李健等，川科1井20万立方米/天移动式天然气脱硫装置可行性研究报告，中石化西南油气分公司公司内部报告，4GasProcessorsSuppliersAssosiation.EngineeringDataBook(TwelfthEdition-FPS).Tulsa,Oklahoma.20045杨宇等，川东北含硫气藏中小规模净化工艺技术研究报告，中石化西南油气分公司公司内部报告，