DE1173856B

DE1173856B - Verfahren zur Vermeidung von Schwefel-abscheidungen aus Erdgas in Steigrohren von Gasbohrungen

Info

Publication number: DE1173856B
Application number: DEW33892A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Walter Bulian; Dr-Ing Franz Feher; Dipl-Chem Armin Dittmar
Original assignee: Wintershall AG
Current assignee: Wintershall AG
Priority date: 1963-02-12
Filing date: 1963-02-12
Publication date: 1964-07-16

Description

Verfahren zur Vermeidung von Schwefelabscheidungen aus Erdgas in Steigrohren von Gasbohrungen Erdgas enthält als unerwünschte Nebenbestandteile Schwefelwasserstoff und teilweise auch elementaren Schwefel, der unter dem Lagerstä-ttendruck bei der hohen Lagerstättentemperatur im Gasgemisch gelöst vorliegt. Der Schwefel kann bei der Lagerstättentemperatur von z. B. 135°C in flüssiger Phase in dem Gasgemisch fein verteilt vorhanden sein, dieser kann aber auch in Form von Polysulfiden z. B. der Formel (H..,S), vorkommen und sich durch momentane Zersetzung beim Austritt aus der Lagerstätte in dem unteren Teil des Bohrloches bilden. Es kann auch sein, daß der Schwefel im Erdgas bzw. im Schwefelwasserstoffgas unter hohem Druck gasförmig vorkommt und beim Autritt aus der Lagerstätte kondensiert.
Im Steigrohr scheidet sich der elementare Schwefel aus dem Erdgas infolge Abkühlung und Druckentspannung in kristalliner Form ab und führt zu Verstopfungen, durch welche die Förderung behindert wird und zum Stillstand kommen kann.
Für die Abscheidung von Schwefelwasserstoff aus Erdgasen sind zahlreiche Verfahren entwickelt worden; dagegen wird die Abscheidung des elementaren Schwefels in den Steigrohren bisher in der Praxis meist auf mechanischem Wege durch Kratzer vorgenommen. Diese Arbeitsweise hat verfahrenstechnische Nachteile, insbesondere sind die Kratzerseile starker Korrosion ausgesetzt, so daß Seilbrüche eintreten, die das Bohrloch gefährden. Bekannt ist auch eine diskontinuierliche Spülung der Steigrohre mit Schwefelkohlenstoff. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in der notwendigen Unterbrechung der Gasförderung sowie in der starken Giftigkeit des Spül-- mittels.
Es wurde nun ein Verfahren gefunden, welches gestattet, kontinuierlich den elementaren Schwefel aus dem Erdgas auf chemisch-physikalischem Wege durch ein zugesetztes Mineralöl in Lösung zu halten und außerhalb des Bohrloches auszuscheiden. Nach dem Verfahren der Erfindung werden Mineralöl, wie Spindelöl, oder andere flüssige Kohlenwasserstoffe am unteren Ende des Steigrohrs.tranges oberhalb des Gaszutritts durch eine Düse in den aufwärts steigenden Erdgasstrom eingespritzt. Durch den Ölnebel wird der elementare Schwefel, der sich in feiner Verteilung im Erdgas befindet, aufgelöst und verläßt das Steigrohr ohne eine Abscheidung. Nach dem Austritt des Gases am Bohrlochkopf kann durch an sich bekannte Abacheider, z. B. Prallplattenabscheider, das Erdgas vom Ölnebel getrennt werden. Das abgeschiedene Mineralöl-Schwefel-Gernisch führt durch Entspannung und Abkühlung zu einem Auskristallisieren des Schwefels, der danach in bekannter Weise durch Absetzen oder Zentrifugieren von dem Mineralöl abgetrennt und ausgeschieden werden kann. Das praktisch schwefelfreie Mineralöl wird nach Aufwärmung, insbesondere im Gegenstrom durch das abzukühlende Mineralöl-Schwefel-Gemisch, mittels einer Hochdruckdosierpumpe wieder in den Ringraum des Bohrloches eingeführt und tritt danach im Kreislauf durch die Düse wieder in den Gasstrom ein.
Es werden beispielsweise 300 bis 500 oder auch 10001 Spindelöl auf 10 000 m3 Gas eingedüst.
Für das Verfahren gemäß der Erfindung wird also die Tatsache ausgenutzt, daß Mineralöl, wie Spindelöl, bei hoher Temperatur von z. B. 150° C 15 % Schwefel oder bei 100° C 6'% auflöst und nach Abkühlung auf Raumtemperatur von 15 bis 20° C nur noch etwa 0,3 bis 0,5,1/o Schwefel gelöst enthält. Für das Verfahren der Erfindung können auch solche flüssigen Kohlenwasserstoffe herangezogen werden, die ebenfalls die Eigenschaft besitzen, bei hohen Temperaturen größere Mengen Schwefel zu lösen als bei Raumtemperatur.
In weiterer Ausgestaltung dieses Verfahrens wurde gefunden, daß ein Zusatz von bekannten Emulgatoren, z. B. die unter den Handelsnamen Visco C 12 P/S/3372 der Deutschen Nalco Chemie GmbH. oder Kontol 123 der Petrolite Corp., Houston, Texas, bekannten Produkte zu dem Mineralöl den Vorteil bietet, daß sich bei der Abkühlung des Mineralöl-Schwefel-Gemisches nach Austritt aus dem Bohrloch der Schwefel in feinkristalliner Form ausscheidet und dadurch besser abgeschieden werden kann. Es können dem Mineralöl zunächst z. B. 0,3 bis 1% Emulgator hinzugefügt werden, um diese Wirkung zu erreichen. Da der öllösliche Ernulgator zum überwiegenden Teil im Mineralöl verbleibt, ist im Dauerbetrieb lediglich eine kontinuierliche Zugabe von z. B. 0,1 bis 0,2'1/o Emulgator zum Mineralöl erforderlich.
Bei Verwendung eines Mineralöls mit Emulgator ist es auch möglich, durch Einbau einer Gasdrossel oberhalb der Einspritzdüse eine plötzliche Abkühlung des Gasstroms durch Entspannung des Erdgases zu bewirken, so daß sich der Schwefel bereits im Steigrohr sehr feinteilig im Erdgas abscheidet, ohne sich an den Wandungen abzusetzen. Durch diese Arbeitsweise wird es möglich, den Schwefel direkt abzutrennen. Das schwefelfreie Gas kann am oberen Ende des Druckbehälters abgezogen werden. Außerdem kann im unteren Teil dieses Behälters das flüssige Mineralöl von dem feinkristallinen Schwefel abgetrennt werden. Dies ist möglich, weil die Abkühlung bereits im Steigrohr stattfindet. Eine zusätzliche Abkühlvorrichtung außerhalb des Bohrloches ist bei dieser Arbeitsweise nicht erforderlich.
Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird gemäß der Zeichnung das emulgatorhaltige Mineralöl durch die Düse 1, z. B. eine bekannte Venturi-Düse, in das Steigrohr 2 eingespritzt und verläßt dieses mit dem Erdgas am Bohrlochkopf 3, von welchem es in den Gas-Flüssigkeits-Separator 4 einströmt. In diesem wird das Mineralöl-Schwefel-Gemisch am unteren Ende 5 und das schwefelfreie Gas am oberen Ende 6 abgezogen. Das Mineralöl-Schwefel-Gemisch tritt dann in den Kühler 7 ein, in welchem der Schwefel auskristallisiert, der in einem Absetzbehälter oder in einer Zentrifuge 8 vom Mineralöl getrennt wird, welches durch die Hochdruckpumpe 9 wieder in den Ringraum 10 des Bohrloches im Kreislauf eingepreßt wird.
In der Zeichnung ist am unteren Ende des Ste.igrohrstranges oberhalb der Einspritzdüse 1 die Gasdrossel n eingetragen, durch welche ebenfalls die Entspannung und Abkühlung des Erdgases und die Ausscheidung eines feinkristallinen Schwefels bewirkt werden kann, der sich jedoch nicht an der Wendung der Steigrohre absetzt.
Das beanspruchte Verfahren ermöglicht auf einfache Weise kontinuierlich eine sichere Vermeidung der Schwefelabscheidung aus Erdgas in Steigrohren von Gasbohrungen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Vermeidung von Schwefelabscheidungen aus Erdgas in Steigrohren von Gasbohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß in das aufsteigende schwefelhaltige Erdgas nach seinem Austritt aus der Lagerstätte bei seinem Eintritt in das untere Ende des Steigrohrstranges Mineralöl, wie Spindelöl, oder andere flüssige Kohlenwasserstoffe, gegebenenfalls unter Zusatz eines Emulgators, durch eine Düse eingepritzt werden, der Schwefel in der Wärme, vorzugsweise bei 100 bis 150° C, aufgelöst wird und das Erdgas-Mineralöl-Gemisch das Steigrohr am Bohrlochkopf verläßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdgas von. dem Mineralöl-Schwefel-Gemisch über Tage durch bekannte Abscheider, wie Prallplattenabscheider, getrennt und danach der Schwefel durch Entspannung und Abkühlung zur Kristallisation gebracht und in bekannter Weise durch Absetzen oder Zentrifugieren von dem Mineralöl abgetrennt und dieses nach Aufwärmung, insbesondere im Gegenstrom durch das abzukühlende Mineralöl-Schwefel-Gemisch, wieder in den Ringraum des Bohrloches eingeführt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwefel durch eine Gasdrossel im Steigrohrstrang oberhalb der Einspritzdüse durch Entspannung des Erdgases feinkristallin ausgeschieden wird und mit dein Erdgas-Mineralöl-Gemisch die Steigrohre am Bohrlochkopf verläßt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdgas von dem emulgatorhaltigen Mineralöl-Schwefel-Gemisch über Tage in einem Druckbehälter am oberen Ende abgetrennt und im unteren Teil dieses Behälters das flüssige emulgatorhaltige Mineralöl von dem feinkristallinen Schwefel getrennt und nach Aufwärmung wieder in den Ringraum des Bohrloches eingeführt wird.