CN103143533A - 高含硫酸性石油天然气田集输系统清洗解堵工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高含硫酸性天然气田集输系统解堵和清洗工艺，包括置换除臭、清洗解堵、钝化保护三段工艺。主要工艺过程是：第一步置换除臭，先采用氮气或净化天然气对集输系统进行吹扫置换掉其中的含硫气体，达到安全标准，再用碱性液体对系统进行灌注浸泡循环，中和除臭和钝化硫化亚铁；第二步清洗解堵，采用硫垢溶除剂灌注系统循环2-6小时，将管道中的腐蚀垢及其它含硫积垢溶解、分散去除。本阶段清洗温度控制在30-90℃；第三步钝化保护，清洗完后的管道设备用钝化剂或成膜剂进行涂膜保护。该工艺能在短时间内安全地将含硫集输管道设备内壁积垢完全清洗掉。

Description

高含硫酸性石油天然气田集输系统清洗解堵工艺

技术领域

本发明涉及化学清洗技术，特别涉及高含硫酸性石油天然气田集输系统，如管线、设备、容器和计量仪表等的解堵工艺。

背景技术

天然气田（下文中简称为“气田”）所产的天然气中经常含有大量硫化物。对于这样的高含硫酸性天然气，通过水气分离后，集气和运输管线和设备容器内易沉积有以硫磺为主的污垢。特别地，高含硫酸性气田在生产过程中，由于天然气从井底到井口、再到集输系统的过程中压力在逐渐减小、温度也在不断地变低，因此单质硫磺就会析出来，加之井底返出的压裂液残留物质等一起不断地附着在管道内壁，对生产系统产生严重的堵塞，导致停产等严重的后果，这些堵塞问题给集输系统的安全平稳生产运行带来了严重影响。

经分析，污垢的产生的原因在于管线、设备长期运行中淤积在管线、设备内壁的硫与碳酸盐、硫化亚铁、硫醇、腐蚀杂质等相互作用，在管线和设备内形成了一种互相胶联的硫磺垢。该垢质以多聚硫为骨架，铁氧化物、碳酸盐颗粒、腐蚀杂质为填充物。该垢质垢体坚硬，且气味较浓，微溶于乙醇、醚，易溶于二硫化碳；但上述化学药品属于有毒有害物质，环境危害严重，损害人体机能。

为了避免高含硫酸性天然气田集输系统堵塞导致的停产或其它安全问题，需要进行解堵。迄今，尚未有关于高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺的报道。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：通过使用特定的溶硫清洗剂，能快速溶解含硫垢质，在几乎不拆卸管线和设备的情况下，能在短时间内将含硫垢质完全清洗掉，此外，还可以配合使用电磁加热的方式对管线和设备进行辅助解堵，通过控制加热功率和加热温度在适宜范围内，能进一步促进含硫垢质的清除，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

一种高含硫酸性天然气田集输系统清洗解堵工艺，其包括以下步骤：

（1）除臭钝化：用氮气或净化天然气对集输系统进行吹扫置换掉其中的含硫气体，再用碱性除臭钝化液对系统进行浸泡，中和除臭和并钝化硫化亚铁，

所述除臭钝化液包含硫化氢抑制剂和硫化亚铁钝化剂；

（2）化学清洗解堵：采用清洗剂清洗系统所述清洗剂由溶硫剂、分散剂、络合剂、渗透剂、悬浮剂组成，成分重量配比为：

（3）钝化保护：将清洗后的系统用钝化剂和/或成膜剂进行钝化保护和/或涂膜保护。

2、根据上述1中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，其中，步骤（1）中，

用氮气集输系统进行吹扫置换掉其中的含硫气体；

硫化氢抑制剂选自水溶性的金属氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、氨、胺，优选氢氧化钠、氢氧化钾、氨和胺；

硫化亚铁钝化剂选自次氯酸钠、高锰酸钾、亚氯酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸胺、联氨、磷酸三钠、六偏磷酸钠；

除臭钝化采用浸泡和循环方式进行，在30-100℃，优选40-60℃的温度下进行。

3、根据上述1中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，其中，步骤（2）中：

溶硫剂选自水溶性的金属氢氧化物、氨、硫化钠、多胺（例如乙二胺、二乙胺、甲基二乙胺、二乙烯三胺等），优选氢氧化钠、多胺；

分散剂为阴离子和非离子型表面活性剂，优选选自脂肪醇聚氧乙烯醚OP、TX系列、壬基酚聚氧乙烯醚NP系列，如辛基苯酚、辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚、壬基酚聚氧乙烯醚、丙烯腈-苯乙烯树脂、烷基苯磺酸钠、吐温类等；

渗透剂选自烷基酚聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚、耐碱渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪酸甲酯或磺化琥珀酸二辛酯钠盐（快速渗透剂T）；

络合剂选自有氨基三亚甲基膦酸、2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷、聚天冬氨酸、磷酸三钠、六偏磷酸钠、乙二胺四乙酸及其盐、氮川三乙酸（NTA）及钠盐等；

悬浮剂选自聚丙烯酰胺、黄原胶、羟乙基纤维素（如羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素）、羧甲基纤维素钠盐等；

4、根据上述1中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解清洗堵工艺，其中，步骤（2）中：

化学清洗采用行浸泡和循环方式进行，在30-90℃，优选60-0℃的温度下进行。

5、根据上述任一项中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，其中，步骤（2）中：

对于集输系统通中，对于难以化学清洗的部位采用高压水射流清洗，将溶硫剂清洗剂水溶液加热，经高压水射流泵加压，输送至清洗喷头，用高压清洗液动力给清洗喷头施加反作用力，促使喷头在清垢的同时沿系统的管道前行，彻底除垢。

6、根据上述任一项中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，其中，步骤（2）中：

对于集输系统弯头、大小变径、三通等的堵塞严重之处，另外在其外部通过电磁加热方式对进行加热，强化溶解，加热温度为70℃-90℃。

7、根据上述1中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解清洗堵工艺，其中，步骤（3）中：

所述钝化剂为包含亚硝酸钠、亚硝酸胺、联氨、磷酸三钠、六偏磷酸钠或乌洛托品的水溶液；

所述涂膜剂由柴油与缓蚀剂组成。

8、根据上述1中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解清洗堵工艺，其中，步骤（3）中：

先用钝化剂进行钝化保护，再用成膜剂进行涂膜保护。

9、根据上述任一项所述的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，其中，在步骤（1）之后，在步骤（2）之前，将集输系统中的不耐碱的仪表及密封垫片拆卸掉，替换上耐碱的管道或垫片。

10、根据上述任一项所述的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，其中，在步骤（3）之后还包括以下步骤：

（4）漂洗：将系统中引入70～80℃的洁净水，然后投入柠檬酸铵，浸泡；

（5）中和、钝化：漂洗结束时，若溶液中铁离子含量小于500ppm，用氢氧化钠或氨水调节漂洗液pH值至10～11，投入钝化剂亚硝酸钠和氢氧化钠，进行中和、钝化；若溶液中铁离子含量大于500ppm时，加入还原剂亚硫酸钠，使溶液中的铁离子含量小于500ppm，再加入钝化剂亚硝酸钠和氢氧化钠，进行中和、钝化。

根据本发明提供的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，所用溶硫清洗剂溶解硫磺垢的能力非常强，在短时间，如3-6小时内，就能溶解硫磺垢质，配合高压清洗泵清洗，该工艺的除硫磺垢率可达100％，而且所用清洗剂对设备无腐蚀，不污染环境。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在根据本发明的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺中，步骤（1）的作用在于，清楚系统残留的硫化亚铁和硫化氢，以便对硫磺垢进行清洗。

在实践中，可以先停止天然气输送，关闭井口进气控制阀门，把集输系统内的气体排泄干净，并对系统管线进行纯净天然气吹扫，放空，然后进行步骤（1），系统排空后可以进行氮气置换。

在根据本发明的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺中的步骤（1）中，硫化氢抑制剂选自水溶性的金属氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、氨、胺、醇胺，优选氢氧化钠、氢氧化钾、氨、胺（如乙二胺、三乙胺、N-甲基二乙胺、二乙烯三胺）、醇胺（如甲基二乙醇胺），使用浓度优选为1-2％；

硫化亚铁钝化剂选自次氯酸钠、高锰酸钾、亚氯酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸胺、联氨、磷酸三钠和六偏磷酸钠，使用浓度优选为2-10％。

在进行除臭钝化后，为了避免集输系统管线和设备内表面起反应，可以用氮气置换吹扫。由于后续清洗采用的溶硫清洗剂呈碱性，为了避免腐蚀，可以将集输系统的管线和设备中易受碱性腐蚀的部件拆卸下来，替换安装上不易受碱性腐蚀的部件，从而避免被腐蚀受损，而且，还可以替换安装上截流部件如盲板等将被清洗设备与不清洗设备及管线隔开。易受碱性腐蚀损害的部件提及例如材质是铜、铝的部件，如调节阀、流量计、以及有阀芯的控制阀门等。

在根据本发明的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺中，步骤（2）的作用在于，通过清洗剂去除集输系统内壁上附着的硫磺垢质。

在本发明中，所述清洗剂由溶硫剂、分散剂、络合剂、渗透剂、悬浮剂组成，其中，溶硫剂的作用在于溶解硫磺；络合剂的作用是与硫磺垢在加热条件下进行化学络合反应，形成水溶性无机络合硫化物，从而达到去除硫磺垢的目的；分散剂的作用是降低溶硫清洗剂与单质硫反应的温度要求，提高反应效率；渗透剂的作用是增强溶硫清洗剂与硫磺垢接触的能力，破坏硫磺垢的胶联体，缩短反应时间；悬浮剂的作用是当无机络合硫化物在溶液中达到一定浓度结晶析出时形不成二次沉积，而是以悬浮态留在清洗液中，实际上它也起到增溶剂的作用。

在本发明中，通过特定溶硫剂、分散剂、络合剂、渗透剂、悬浮剂的组合，能将系统内壁上附着的硫磺垢质有效地溶解、清除。

根据本发明提供的清洗剂，包括以下重量配比的成分：

优选以下重量配比的成分：

其中，溶硫剂选自水溶性的金属氢氧化物、氨、硫化钠、多胺（例如乙二胺、二乙胺、甲基二乙胺、二乙烯三胺等），优选氢氧化钠、多胺（例如乙二胺、二乙胺、甲基二乙胺、二乙烯三胺等）。可以使用其中的任一种或多种的任意组合。

分散剂为阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂，优选选自脂肪醇聚氧乙烯醚OP、TX系列、壬基酚聚氧乙烯醚NP系列，如辛基苯酚、辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚、壬基酚聚氧乙烯醚、丙烯腈-苯乙烯树脂、烷基苯磺酸钠、吐温类等。可以使用其中的任一种或多种的任意组合。

渗透剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、耐碱渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪酸甲酯或磺化琥珀酸二辛酯钠盐（快速渗透剂T）。可以使用其中的任一种或多种的任意组合。

络合剂选自氨基三亚甲基膦酸、2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷、聚天冬氨酸、磷酸三钠、六偏磷酸钠、乙二胺四乙酸及其盐、氮川三乙酸（NTA）及钠盐等，优选乙二胺四乙酸及其盐（如乙二胺四乙酸钠）、氮川三乙酸（NTA）。可以使用其中的任一种或多种的任意组合。

悬浮剂选自聚丙烯酰胺、黄原胶、羟乙基纤维素（如羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素）、羧甲基纤维素钠盐等，优选羟甲基纤维素。可以使用其中的任一种或多种的任意组合。

使用中，清洗剂水溶液浓度以络合剂浓度计优选为0.1-10％，优选0.5-5％。

在优选的实施方式中，在步骤（2）中，清洗剂水溶液的温度为60-90℃，在此温度内，溶硫清洗剂去除硫磺垢质的效果最好。

特别地，对于集输系统通中难以化学清洗的部位，例如溶硫清洗剂水溶液难以到达的有盲点部位、排污管线、弯头等，采用高压水射流清洗，辅助以物理清洗，将这些部位清洗干净。具体而言，将溶硫剂清洗剂水溶液加热，经高压水射流泵加压，输送至清洗喷头，用高压清洗液动力给清洗喷头施加反作用力，促使喷头在清垢的同时沿系统的管道前行，彻底除垢。

在优选的实施方式中，对于集输系统弯头、大小变径、三通等的堵塞严重之处，另外在其外部通过电磁加热方式对进行加热，强化溶解，加热温度为70℃-90℃，优选70℃-80℃。在该温度范围内，既能确保硫磺垢质软化解堵，又能避免系统的管线及辅助配件等因受热而损坏。

在实践中，使用弧形感应器包围需要解堵的部分如阀门或管道，通过高频加热主机作用将220伏、50Hz交流电变成20KHZ-30KHZ的高频交流电流，通过感应器转换为高频交变磁场，通过弧形感应器作用将高频电流转化成高频磁场，以涡流的方式加热阀门或管道，在70℃-80℃保持2-10分钟，硫磺垢质即软化，然后被液体或气体等流体冲走。

特别地，可以单独应用电磁加热解堵方式，通过电磁加热方式对集输系统的堵塞之处的外部进行加热，加热温度为70℃-80℃。这样无需拆卸碱性腐蚀部件，可以直接进行解堵。随着解堵部位受热，硫磺垢质软化，并被系统内的高压天然气吹走，可以在不停产的情况下进行解堵。

在根据本发明的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺中，步骤（3）的作用在于，通过钝化/涂膜对清洗后的系统内部进行保护处理。

作为钝化剂，提及亚硝酸钠、亚硝酸胺、联氨、磷酸三钠、六偏磷酸钠或乌洛托品，优选（请给出优选使用物质）。可以使用其中的任一种或多种的任意组合。

所述涂膜剂由柴油与缓蚀剂组成，其中缓蚀剂含量为0-50%，优选10-50%。

在根据本发明的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺中，对于清洗后的系统而言，可以对其进行适当的后处理，以便系统再次用于生产。

在优选的实施方式中，后处理包括以下步骤：

（4）漂洗：将系统中引入70～80℃的洁净水，然后投入柠檬酸铵，浸泡；

（5）中和、钝化：漂洗结束时，若溶液中铁离子含量小于500ppm，用氢氧化钠或氨水调节漂洗液pH值至10～11，投入钝化剂亚硝酸钠和氢氧化钠，进行中和、钝化；若溶液中铁离子含量大于500ppm时，加入还原剂亚硫酸钠、亚硝酸氨，使溶液中的铁离子含量小于500ppm，再加入钝化剂亚硝酸钠和氢氧化钠，进行中和、钝化。

在优选的实施方式中，漂洗和中和钝化可同时进行。此时，可以投入柠檬酸、柠檬酸铵、亚硝酸氨和亚硝酸钠

由于清洗后的金属表面处于较高活性状态，极易发生二次浮锈，通过漂洗钝化的方法，可以避免二次浮锈的生成。柠檬酸铵可以起到良好的漂洗钝化作用。

中和、钝化的目的在于将系统内壁钝化，以免与环境气体发生反应，以便生产应用。

实施例

以下通过示例性实例进一步描述本发明。

实施例1

对于出现堵塞的某气田303-3井，停止天然气输送，关闭井口进气控制阀门，把集输系统内的气体排泄干净，并对系统管线进行纯净天然气吹扫，放空。

将FeS钝化剂亚硝酸钠10吨和硫化氢抑制剂N-甲基二乙醇胺8吨，溶解于80m³水中，泵入至系统分别循环蒸煮4小时，达到除臭钝化目的。

将以下配制好的清洗剂水溶液加温至90℃，在系统内浸泡4小时，所述溶硫清洗剂水溶液中，有效成分及其浓度分别为：

再将配置好的清洗剂水溶液通过蒸汽加热到90℃，经高压水射流泵加压，利用高压软管输送至清洗喷头，用高压清洗液动力给清洗喷头施加反作用力，促使喷头在清垢的同时沿管道缓慢前行，清垢彻底。

待管线、容器清洗完成后，在配药罐内加入漂洗钝化剂柠檬酸、柠檬酸铵、亚硝酸氨、亚硝酸钠，按照重量比为1:1:1:1，配制2-5%的漂洗钝化液80立方米。利用循环泵将配置好的漂洗钝化液打入管线、容器内并进行循环1-2小时。钝化结束后通过清洗流程把漂洗钝化液回收到废液回收罐内。

所有垢质均被清楚，清洗后恢复生产。

实施例2

对于出现堵塞的某气田303-3井，在不停产的情况下，对于堵塞的节流阀，通过使用弧形感应器包围，然后接通高频加热主机，定时加热5分钟，阀门内温度为70-80℃，阀门内外的温差为3℃-10℃，再加热3分钟，堵塞的阀门恢复正常工作，实现解堵。

Claims (10)

1.一种高含硫酸性天然气田集输系统清洗解堵工艺，其包括以下步骤：

（1）除臭钝化：用氮气或净化天然气对集输系统进行吹扫置换掉其中的含硫气体，再用碱性除臭钝化液对系统进行浸泡，中和除臭和并钝化硫化亚铁，

所述除臭钝化液包含硫化氢抑制剂和硫化亚铁钝化剂；

（2）化学清洗解堵：采用清洗剂清洗系统，所述清洗剂由溶硫剂、分散剂、络合剂、渗透剂、悬浮剂组成，成分重量配比为：

（3）钝化保护：将清洗后的系统用钝化剂和/或成膜剂进行钝化保护和/或涂膜保护。

2.根据上述1中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，其中，步骤（1)中，

用氮气集输系统进行吹扫置换掉其中的含硫气体；

硫化氢抑制剂选自水溶性的金属氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、氨、胺，优选氢氧化钠、氢氧化钾、氨、胺；

硫化亚铁钝化剂选自次氯酸钠、高锰酸钾、亚氯酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸胺、联氨、磷酸三钠、六偏磷酸钠；

除臭钝化采用浸泡和循环方式进行，在30-100℃，优选40-60℃的温度下进行。

3.根据上述1中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，其中，步骤（2）中：

溶硫剂选自水溶性的金属氢氧化物、氨、硫化钠、多胺（例如乙二胺、二乙胺、甲基二乙胺、二乙烯三胺等），优选氢氧化钠、多胺；

分散剂为阴离子和非离子型表面活性剂，优选选自脂肪醇聚氧乙烯醚OP、TX系列、壬基酚聚氧乙烯醚NP系列，如辛基苯酚、辛基苯酚聚氧乙烯(10)醚、壬基酚聚氧乙烯醚、丙烯腈-苯乙烯树脂、烷基苯磺酸钠、吐温类等；

渗透剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、耐碱渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪酸甲酯或磺化琥珀酸二辛酯钠盐（快速渗透剂T）；

络合剂选自有氨基三亚甲基膦酸、2-磷酸基-1，2，4-三羧酸丁烷、聚天冬氨酸、磷酸三钠、六偏磷酸钠、乙二胺四乙酸及其盐、氮川三乙酸（NTA）及钠盐等；

悬浮剂选自聚丙烯酰胺、黄原胶、羟乙基纤维素（如羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素）、羧甲基纤维素钠盐等；

4.根据上述1中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解清洗堵工艺，其中，步骤（2）中：

化学清洗采用行浸泡和循环方式进行，在30-90℃，优选60-0℃的温度下进行。

5.根据上述任一项中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，其中，步骤（2）中：

对于集输系统通中，对于难以化学清洗的部位采用高压水射流清洗，将溶硫剂清洗剂水溶液加热，经高压水射流泵加压，输送至清洗喷头，用高压清洗液动力给清洗喷头施加反作用力，促使喷头在清垢的同时沿系统的管道前行，彻底除垢。

6.根据上述任一项中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，其中，步骤（2）中：

对于集输系统堵塞严重之处，另外在其外部通过电磁加热方式对进行加热，强化溶解，加热温度为70℃-90℃。

7.根据上述1中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解清洗堵工艺，其中，步骤（3）中：

所述钝化剂为包含亚硝酸钠、亚硝酸胺、联氨、磷酸三钠、六偏磷酸钠或乌洛托品的水溶液；

所述涂膜剂由柴油与缓蚀剂组成。

8.根据上述1中所述的高含硫酸性天然气田集输系统解清洗堵工艺，其中，步骤（3）中：

先用钝化剂进行钝化保护，再用成膜剂进行涂膜保护。

9.根据上述任一项所述的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，其中，在步骤（1）之后，在步骤（2）之前，将集输系统中的不耐碱的仪表及密封垫片拆卸掉，替换上耐碱的管道或或垫片。

10.根据上述任一项所述的高含硫酸性天然气田集输系统解堵工艺，其中，在步骤（3）之后还包括以下步骤：

（4）漂洗：将系统中引入70～80℃的洁净水，然后投入柠檬酸铵，浸泡；

（5）中和、钝化：漂洗结束时，若溶液中铁离子含量小于500ppm，用氢氧化钠或氨水调节漂洗液pH值至10～11，投入钝化剂亚硝酸钠和氢氧化钠，进行中和、钝化；若溶液中铁离子含量大于500ppm时，加入还原剂亚硫酸钠，使溶液中的铁离子含量小于500ppm，再加入钝化剂亚硝酸钠和氢氧化钠，进行中和、钝化。