DE1225577B

DE1225577B - Process for preventing sulfur deposits in natural gas pipelines

Info

Publication number: DE1225577B
Application number: DEM59148A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Frank Preugschat
Original assignee: Mobil Oil AG
Current assignee: Mobil Oil AG
Priority date: 1963-12-05
Filing date: 1963-12-05
Publication date: 1966-09-29

Description

Verfahren zur Verhinderung von Schwefelablagerungen in Erdgasförderleitungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung der Verstopfung von Erdgasförderleitungen, für den Fall, daß das aus den Lagerstätten zu gewinnende Erdgas vorwiegend durch elementaren Schwefel oder instabile Schwefelverbindungen verunreinigt ist.Process for preventing sulfur deposits in natural gas pipelines The invention relates to a method for preventing the clogging of natural gas delivery lines, in the event that the natural gas to be extracted from the deposits is predominantly through elemental sulfur or unstable sulfur compounds is contaminated.

Das zu diesem Zweck vorgeschlagene Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß dem aus einer Tiefe bis zu 2000 in und mehr, einem Druck von bis zu 100 atü und mehr sowie einer Temperatur von bis zu 100' C und mehr, durch das Erdgasförderrohr emporströmenden Erdgas am unteren Ende dieses Rohres, zur Mischung mit diesem Erdgasstrom, entsprechend dem verschiedenen Schwefelgehalt desselben, veränderbare Mengen des als Lösungsmittel für elementaren Schwefel bekannten Tetralins (Tetrahydronaphthalin) zugeführt und am oberen Ende des Erdgasförderrohres die Schwefel-Tetralin-Lösung aus dem Erdgasstrom abgetrennt, der elementare Schwefel aus ihr abgeschieden und das aus ihr wiedergewonnene Tetralin zur Weiterverwendung benutzt wird.The method proposed for this purpose essentially consists in the natural gas flowing up through the natural gas delivery pipe from a depth of up to 2000 in and more, a pressure of up to 100 atmospheres and more and a temperature of up to 100 ° C. and more lower end of this pipe, for mixing with this natural gas stream, according to the different sulfur content of the same, variable amounts of the tetralin known as a solvent for elemental sulfur (tetrahydronaphthalene) are supplied and at the upper end of the natural gas delivery pipe the sulfur-tetralin solution is separated from the natural gas stream, the elementary Sulfur is separated from it and the tetralin recovered from it is used for further use.

Es ist bekannt, daß sich bei der Förderung von Erdgasen sogenannte Gashydrate bilden, die sich be- sonders an engen Netzstellen anhäufen, und solche, z. B. Rohre, ganz oder teilweise verstopfen. Durch Umsetzung von Erdgas mit Wasser gebildete Hydrate werden zur Vermeidung von Verstopfungen in, Erdgasfü,hrungen durch Einspritzen von Lösungsmitteln, wie Methanol oder Diäthylenglykol bzw. durch Erwärinen der Rohrabschnitte mit offener Flamme ge- löst bzw. beseitigt.It is known that form in promoting so-called gas hydrates of natural gases that accumulate in tight loading Sonders network sites, and such, z. B. pipes, completely or partially clog. By reaction of natural gas hydrates formed with water are used to avoid blockages in, Erdgasfü, currencies by injecting solvents such as methanol or diethylene glycol or instructions dissolves by Erwärinen of the pipe sections with an open flame or eliminated.

Es ist auch echon versucht worden, in Öl- und Erdgasbohrungen Ablagerungen von paraffinwachsartigen Stoffen, umfassend Teere, Asphalte, Kieselsäure- oder Schwefelverbindungen, sowie verschiedene Metalls,alze, zu vermeiden, dem öl- bzw. Gasstrom am Fuß des Bohrrohres ein Gemisch aus einer halogenierten olefinischen und einer halogenierten aromatischen Verbindung durch ein zum Förderroh-r konzentrisches Mantelrohr, als Lösungsmittel für diese Stoffe in solcher Menge zuzuführen, daß sie im öl- bzw. Gasstrom gelöst, zugleich mit ihm aus dem Kopfende des Förderrohres entweichen.Attempts have also been made in oil and natural gas wells to avoid deposits of paraffin wax-like substances, including tars, asphalts, silicic acid or sulfur compounds, and various metals, the oil or gas flow at the foot of the drill pipe a mixture of one halogenated olefinic and a halogenated aromatic compound through a casing pipe concentric to the delivery pipe, as solvent for these substances in such an amount that they, dissolved in the oil or gas stream, escape at the same time from the head end of the delivery pipe.

Für den vorliegenden Fall, daß die Ablagerungen in Erdgasförderrohren vorwiegend aus elementarem Schwefel bestehen, ist die Anwendung der in den beiden vorstehend behandelten bekannten Fällen angewandten Arten von Lösungsmitteln ungeeignet, weil sie ein schlechtes Lösungsvermögen für Schwefel besitzen und ferner - im letztgenannten Fall - bei Gegenwart von Wasser infolge eintretender Hydrolyse unter Bildung von Salzsäure in den Förderrohren Korrosionen verursachen. Zudem bestehen erhebliche Schwierigkeiten, die halogenhaltigen Lösungsmittel aus dem in den Förderrohren, und in nachgeschalteten Anlagen befindlichen Erdgas zu beseitigen.In the present case that the deposits in natural gas delivery pipes mainly consist of elemental sulfur, the use of the types of solvents used in the two known cases treated above is unsuitable because they have poor dissolving power for sulfur and further - in the latter case - in the presence of water can cause corrosion as a result of hydrolysis with the formation of hydrochloric acid in the delivery pipes. In addition, there are considerable difficulties in removing the halogen-containing solvents from the natural gas in the delivery pipes and in downstream systems.

Ferner ist die Verwendung von bei 81' C schmelzendem Naphthalin bzw. eines fest-en Gemisches von Naphthalin und ß-Naphthol bzw. eines solchen von Naphthafin, ß-Naphthol und Anthracen für den Zweck des Auflösens abgeschiedenen Paraffins bzw. abgelagerter, paraffinwachsartiger Stoffe in öl- und Gasbohrleitungen vorgeschlagen worden. Hierbei handelt es sich um den Zusatz eines mindestens aus zwei Komponenten bestehenden Gemisches, das, gemahlen oder gekörnt und einer an sich bekannten Trägerflüssigkeit zugegeben, in die Lagerstätte, z. B. bei der Durchführung des Frac-Verfahrens zur hydraulischenRiß- und Bruchspaltenbildung, eingeführt wird. Demgegenüber wird gemäß vorliegender Erfindung das bei allen für die Bohrung in Frage kommenden Temperaturen flüssig bleibende Tetralin unter Tage in die Steigrohre injiziert. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt damit eine unmittelbare Trennung des sich über Tage vom Lösungsmittel absetzenden Schwefels aus der in Steigrohrsträngen des Bohrlochs ausgebrachten Tetralin-Schwefel-Mischung.Furthermore, the use of naphthalene which melts at 81 ° C. or a solid mixture of naphthalene and ß-naphthol or such a mixture of naphthafin, ß-naphthol and anthracene for the purpose of dissolving deposited paraffin or deposited, paraffin-waxy substances in oil and gas wells have been proposed. This is the addition of a mixture consisting of at least two components, which is ground or granulated and added to a carrier liquid known per se, into the deposit, e.g. When performing the fracturing process for hydraulic cracking and cracking. In contrast, according to the present invention, the tetralin, which remains liquid at all temperatures in question for the drilling, is injected underground into the riser pipes. The method according to the invention thus allows the sulfur which is deposited from the solvent above ground to be separated directly from the tetralin-sulfur mixture discharged in the riser strings of the borehole.

Die Zeichnung, an Hand derer die Erfindung nachstehend näher erläutert wird, stellt schematisch eine schwefelhaltiges Erdgas produzierende Erdgasbohrung dar und veranschaulicht das Zusammenwirken sämtlicher zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung erforderlichen Vorrichtungen.The drawing on the basis of which the invention is explained in more detail below is a schematic representation of a natural gas well producing sulphurous natural gas and illustrates the interaction of all to carry out the process according to the invention required devices.

In der Zeichnung ist über Tage ein Vorratsbehälter für Tetralin mit 1, eine Dos:ierpumpe für Tetralin mit 2, eine Rohrleitung für Tetralin mit 3, unter Tage das Erdgasbohrrühr der schwefelhaltiges Erdgas produzierenden Bohrung mit 4, ein im untersten Punkt des Erdgasbohr-rohres 4 angeordnetes, in Form einer Venturidüse ausgebildetes Zerteilungsorgan für Tetralin mit 5 und -ein innerhalb des Erdgasbohrrohres 4 konzentrisch angeordnetes Erdgasförderrohr mit 6 bezeichnet.The drawing shows a storage tank for tetralin with 1 above ground, a dosing pump for tetralin with 2, a pipeline for tetralin with 3, underground the natural gas drilling agitator of the sulfur-containing natural gas producing well with 4, one in the lowest point of the natural gas drill pipe 4 arranged, in the form of a Venturi nozzle, dividing organ for tetralin with 5 and a natural gas delivery pipe arranged concentrically within the natural gas drill pipe 4 with 6 .

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung strömt das Tetralin zunächst aus dem Vorratsbehälter 1 durch die Vorrichtungen 2, 3, 4 und 5. In der letztgenännten mischt es sich mit dem im Erdgasförderrohr 6 aufsteigenden Erdgasstrom und löst den dar-in enthaltenen oder frei werdenden elementaren Schwefel.To carry out the method according to the invention, the tetralin first flows from the reservoir 1 through the devices 2, 3, 4 and 5. In the latter, it mixes with the natural gas flow rising in the natural gas delivery pipe 6 and dissolves the elementary elements contained or released therein Sulfur.

Durch eine mit 7 bezeichnete Hochdruck-Rohrleitung strömt das Erdgas-Schwefel-Tetralin-Gemisch über Tage weiter in einen mit 8 bezeichneten Hochdruckseparator, wo eine Trennung in eine Wasserphase, eine Tetralin-Schwefel-Lösungsphase und eine Erdgasphase erfolgt. Die Wasserphase wird durch eine mit 9 bezeichnete Rohrleitung abgezogen, während die Tetralin-Schwefel-Lösung über ein mit 11 bezeichnetes Druckreduzierventil in einen mit 12 be- zeichneten Tetralinstripper abfließt, wo das Tetralin mittels eines durdli eine mit 18 bezeichnete Rohrleitung zugeführtes Strippergases vom Schwefelwasserstoff befreit wird. Das Strippgas-Schwefelwasserstoff-Geinisch wird über die Gasleitung 19 der Hauptgasleitung 20 zugeführt, während das vom Schwefelwasserstoff befreite Tetralin über die Rohrleitung 13 und den Kühler 14 in eine Filterpresse 15 geleitet wird, wo der im Kühler kristallisierte Schwefel abgetrennt und durch die Rohrleitung 16 abgeführt wird. Das vom Schwefel befreite Tetralin läuft über die Rohrleitung 17 zum Vorratsbehälter 1 zurück.The natural gas-sulfur-tetralin mixture flows through a high-pressure pipeline denoted by 7 over days into a high-pressure separator denoted by 8 , where it is separated into a water phase, a tetralin-sulfur solution phase and a natural gas phase. The water phase is drawn off through a designated 9 pipeline while the tetralin-sulfur solution flows through a designated 11, pressure reducing valve into a 12-loading recorded Tetralinstripper where the tetralin by means of a durdli a supplied designated 18 pipeline stripping gas freed from hydrogen sulfide will. The stripping gas-hydrogen sulfide mixture is fed via the gas line 19 to the main gas line 20, while the tetralin freed from the hydrogen sulfide is passed via the pipe 13 and the cooler 14 into a filter press 15 , where the sulfur crystallized in the cooler is separated and discharged through the pipe 16 will. The tetralin freed from the sulfur runs back to the storage container 1 via the pipe 17.

Aus dein Hochdruckseparator 8 geht der Erdgasstrom mittels der Hochdruckleitung 21 und über das Druckreduzierorgan 22 in die Hauptgasleitung 20. Das sich -nach dem Passieren des Druckreduzierorgans 22 noch ausscheidende Tetralin wird über die Rohrleitungen 23 und 17 in, den Vorratsbehälter 1 zurückgeleitet. Noch hinter dem Druckreduzierorgan 22 mit dem Erdgasstrom in die Hauptgasleitung 20 tretendes Tetralin wird über die Rohrleitung 24 ständig ersetzt.From your high pressure separator 8, the gas stream passes through the high pressure line 21 and 20 into the main gas line via the pressure reducer 22 which - after passing the Druckreduzierorgans 22 still departing tetralin is returned to the reservoir 1 via the conduits 23 and 17 in. Tetralin which is still entering the main gas line 20 with the natural gas flow behind the pressure reducing element 22 is constantly replaced via the pipeline 24.

Die in der Praxis weitgehend verschiedenen Verhältnisse, --hinsichtlich Schwefelgehalt, Druck, spezifischem Volumen, Temperatur des Erdgases eowie Länge der Erdgasförderrohre, können es im Interesse eines möglichst vollkommenen Erfolges des. vorliegenden Verfahrens erforderlich bzw. zweckmäßig erscheinen lassen, -in gewi.ssen Fällen nicht nur von der Anwendung veränderbar-er Mengen des den Erdgasen zuzuführenden Tetralins, sondern auch von der Anwendung veränderbarer Temperaturen dieser Tetralinmengen Gebrauch zu inachen.The conditions, which are largely different in practice, - with regard to Sulfur content, pressure, specific volume, temperature of the natural gas and length the natural gas pipes, it can be in the interests of the greatest possible success of the present proceedings appear necessary or expedient, -in In certain cases not only from the application of changeable quantities of the natural gases tetralin to be supplied, but also from the use of variable temperatures to make use of these amounts of tetralin.

Claims

Claim. Method for preventing disruptive deposits in natural gas delivery lines by supplying the natural gas stream entering the lower end of the natural gas delivery pipe with solvents for the present substances capable of generating deposits, d a d urch g e - indicates that in natural gas reservoirs; where the natural gas to be extracted is mainly contaminated by elemental sulfur or unstable sulfur compounds, tetralin (tetrahydronaphthalene) is used as the solvent. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1173 856, 1018 006; U.S. Patent No. 3,051,653.