DE1164345B - Verfahren zur Verhuetung des Schwefelabsatzes in des Steigrohren bei der Foerderung schwefelwasserstoffhaltiger Erdgase bei Anwesenheit von elementarem Schwefel in der Lagerstaette - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verhütung des Schwefelabsatzes in den Steigrohren bei der Förderung schwefelwasserstoffhaltiger Erdgase bei Anwesenheit von elementarem Schwefel in der Lagerstätte Verschiedentlich werden in Erdgaslagerstätten mit einem Gas von hohem Schwefelwassenstoffgehalt größere Mengen an elementarem Schwefel angetroffen. Gase mit höherem H"S-Gehalt vermögen bei höheren Drucken (einige 100 at) und höheren Temperaturen merkliche Mengen elementaren Schwefels zu lösen, wie auch durch die Untersuchungen von Kennedy und Wieland (H. T. Kennedy und Dr. R. Wieland, Petr. Trans. AIME 219, 166 [1960]) bestätigt wurde. Mit sinkender Temperatur nimmt die Löslichkeit des Schwefels in der unter hohem Druck stehenden Gasphase sehr stark .ab. Eine Druckabnahme bewirkt ebenfalls eine starke Verminderung der Schwefellöslichkeit.
• Im Verlaufe der Förderung durchstreicht das Gas beim Aufsteigen kältere Gebirgsschichten und kühlt sich ab. Der mit der Abkühlung verbundenen Herabsetzung der Löslichkeit entsprechend fällt der gelöste Schwefel aus und setzt sich an der Rohrwandung ab, wodurch Verstopfungen entstehen können. Besonders fest setzt sich her Schwefel an die Rohrwandungen an, wenn er bei Temperaturen in der Nähe seiner Schmelztemperatur ausfällt. Erfolgt die Abscheidung des Schwefels dagegen bei Temperaturen, die unterhalb der Schmelztemperatur liegen, so bleibt er nur sehr lose an der Rohrwandung haften und kann vom Gasstrom mitgeführt werden.
• Der bei tiefen Temperaturen ausfallende Schwefel fällt kristallin an und haftet nur sehr wenig an den Rohrwandungen, während der Schwefel, der bei Temperaturen in der Nähe des Schmelzpunktes ausfällt, infolge seines Gehaltes an S". und eventuell auch flüssiger Anteile an den Rohrwandungen klebt. Bei tiefen Temperaturen enthält der sich abscheidende Schwefel praktisch kein S, und keine flüssigen Anteile. Er fällt als S#, in fester Form an.
• Nach dem Verfahren .der vorliegenden Erfindung wird nun die Kondensationstemperatur des Schwefels dadurch auf eine genügend niedrige Temperatur herabgesetzt, daß dem aufsteigenden Gasstrom in geeigneter Teufe, wie beispielsweise am Kopf der Lagerstätte, Gas zugesetzt wird, das ebenfalls ein Lösevermögen für Schwefel besitzt, .aber in bezug auf Schwefel untersättigt ist.
• Zweckmäßigerweise wird dabei das geförderte Gas benutzt, .nachdem der in ihm gelöste Schwefel über Tage in einem Abscheider zum größten Teil entfernt worden ist. Ein Teil des dem. Abscheider verlassenden, praktisch vom Schwefel befreiten Gases wird mit Hilfe eines Kompressors in die Sonde zurückgedrückt und entweder durch den Ringraum zwischen der Förderrohrtour und den Futterrohren oder durch einen besonderen Rohrstrang dem aufsteigenden Gasstrom z. B. am Kopf der Lagerstätte zugeführt. Das den Abscheider verlassende Gas kann auch in dem Ringraum zwischen den Förderrohren und einer besonders einzubringenden Schutztour zum Kopf der Lagerstätte geführt werden. Die in der beschriebenen Weise im Kreislauf geführte wird so bemessen, daß der Kondensationspunkt für den Schwefel im aufsteigenden Gasstrom unterhalb des Schmelzpunktes des Schwefels liegt und der Schwefel als Si in fester Form ausfällt.
• Beispiel Bei einer Teufe von etwa 3000 m liege ein Gas der Zusammensetzung 13 Volumprozent H.S, 10 Volumprozent C02, 5 Volumprozent Stickstoff, 72 Volumprozent Methan unter einem Druck von etwa 390 at und einer Temperatur von 145° C vor. Die Lagerstätte enthält so viel elementaren Schwefel, daß das Gas mit Schwefelgesättigt ist. Nach Untersuchungen von Kennedy und Wieland vermag ein Gas obiger Zusammensetzung unter den genannten Bedingungen 2,5 g Schwefel je Nms zu lösen. Bei einer Förderrate von 100 000 Nmn/Tag herrscht im Hochdruckabscheider über Tage eine Temperatur von etwa 55° C und ein Druck von etwa 310,at. Unter diesen Bedingungen enthält das Gas, das den Absoheider verläßt, noch 0,05 g Schwefel je Nmn gelöst. Das den Abscheider mit einem Druck von 310 at verlassende Gas wird auf etwa 350 at komprimiert und durch dem Ringraum zwischen den Förderrohren von 2 7/8" und der Schutztour von 5" an den Kopf der Lagerstätte transportiert. Die Kondensationstemperaturen des .Schwefels als Funktion des Verhältnisses von Förderrate zu Kreislaufrate, die unter diesen Bedingungen erhalten werden, sind in der Abbildung wiedergegeben. (Biese zeigt die Sättigungstemperatur von Schwefel im Barenburger Erdgas nach Kennedy in Abhängigkeit von der Kreislaufrate für einen Druck von 360 kg/cm2.) Bereits bei einem Verhältnis 1:4 von Förderrate zu Kreislaufrate ist die Kondensationstemperatur des Schwefels tiefer als die Schmelztemperatur. Ein Verhältnis von 1 : 5 setzt die Kondensationstemperatur so weit herab, daß mit der Anwesenheit von flüssigen Anteilen bzw. von S, im ausfallenden Schwefel nicht mehr gerechnet zu werden braucht.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Verhütung des Schwefelansatzes in Steigrohren von Erdgassonden, die aus elementaren Schwefel enthaltenden Lagerstätten Gase fördern, die infolge ihres Schwefelwassemtoffgehaltes unter den in der Sande herrschenden Bedingungen elementaren Schwefel gelöst enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß dem aufsteigenden Gasstrom in geeigneter Teufe, wie beispielsweise am Kopf der Lagerstätte, Gas, das Schwefel zu lösen vermag, jedoch an Schwefel untersättigt ist, in einer solchen Menge zugesetzt wird, daß die Kondensationstemperatur des Schwefels auf Temperaturen herabgesetzt wird, die unterhalb der Schmelztemperatur des Schwefels liegen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem aufsteigenden Gas zuzusetzende, in bezug auf gelösten Schwefel untersättigte Gas aus dergeförderten Lagerstätte stammt und, nachdem es in einem Abscheider über Tage von der Hauptmenge des mitgeführten Schwefels befreit worden ist, dem aufsteigenden Gasstrom in geeigneter Teufe im Kreislauf zugemischt wird.