磨溪氣田井站污水罐呼吸管道的改造

蔣洪恩

（中國石油大英燃?xì)庥邢挢?zé)任公司安裝分公司，四川 遂寧 629300）

0 引言

磨溪氣田位于四川省遂寧市南約25 km處，地覆雷一1氣藏，此氣藏是個集碳酸鹽巖氣藏復(fù)雜特性和開采難度為一體的特殊低滲透含硫邊水氣藏［1］。氣藏具有氣水過渡帶特性，含水飽和度從頂部到翼部由20%增至100%，含氣高度小，過渡帶氣藏的地質(zhì)條件決定了生產(chǎn)井普遍出水。針對這一特點，各集輸井站在開采工藝上使用了油水分離和排污系統(tǒng)，主要設(shè)備為氣液分離器和污水罐。早期投產(chǎn)井站污水罐的呼吸管道采用鋼質(zhì)管道，易受腐蝕且壽命較短，存在較大的安全隱患。為此，筆者擬就呼吸管道的材質(zhì)替換及工藝改造作一探討。

1 早期投產(chǎn)井站污水罐呼吸管道概述

1.1 呼吸管道的設(shè)置方式

1）直呼式。將污水罐的呼吸口法蘭焊接在一段鋼質(zhì)管道上，并將其安裝在污水罐的呼吸口處，直接與大氣聯(lián)通。呼吸管道的出入口同在一個垂直面上的方式稱為直呼式，其適宜于污水罐位于地勢較高、空氣流動性較強、遠(yuǎn)離人口聚居地的地區(qū)。

2）間接式。將污水罐呼吸口法蘭焊接在管道上，通過配件與污水罐的呼吸口連接，入地直至呼吸點，呼吸管道露出地面，建立呼吸口。這種污水罐罐體和其呼吸口不在同一地點的呼吸管道模式稱為間接式，其適宜于污水罐位于地勢低洼、空氣流動性不強、離人口聚居地較近的地區(qū)。

1.2 呼吸管道存在的問題

1）管道腐蝕。經(jīng)過氣水分離的污水，在氣壓（一般是2～4 MPa）的推動下，經(jīng)過污水罐的上水管道，將污水排入污水罐中。污水罐的上水管道出口與污水罐中的污水液面有一定距離，當(dāng)污水進入污水罐時，便形成濺水水霧。水霧很容易進入呼吸管道內(nèi)，與呼吸管中的酸性氣體生成酸液附著于呼吸管道的內(nèi)壁，經(jīng)過凝析沉積于管道低洼部分，這就加劇了呼吸管道特別是低洼部分管道的腐蝕程度。

2）間接式呼吸管道堵塞。間接式呼吸管道的堵塞有兩種：一種是污水沉積形成的堵塞，另一種是鋼質(zhì)管道腐蝕沉積物形成的堵塞。污水沉積形成的堵塞主要是在污水罐上水管道將污水排入污水罐的過程中，產(chǎn)生的濺水水霧所形成的污水，沉積于呼吸管道的低洼處，呼吸管道內(nèi)無壓力能將其排出，最終把低洼部分填滿形成堵塞。鋼質(zhì)管道腐蝕沉積物形成的堵塞是呼吸管道無強大氣流來源，不能及時將管道腐蝕物帶走，使其長期附著于管道內(nèi)壁，加快了管道的腐蝕速度，當(dāng)管道腐蝕到一定程度后，腐蝕物自行脫落，沉積于管道底部，形成堵塞。

3）污水罐間接式呼吸管道存在安全隱患。污水罐為貯存污水的非壓力容器，本身不承壓，一旦堵塞，在分離器的排液過程中有可能導(dǎo)致污水罐超壓，造成重大事故。污水罐呼吸管道采用間接式的井站，本身就處在通風(fēng)條件不好、離人口聚居地或村莊較近的地方，為了安全才將呼吸管道出口安裝在通風(fēng)條件良好、遠(yuǎn)離人口聚居地之處。若呼吸管道腐蝕穿孔，在分離器的排液過程中，將導(dǎo)致含硫天然氣的大量泄漏，危及周圍人、畜安全。

4）污水罐間接式呼吸管道的使用壽命較短。日本曾對不涂防護層的低碳鋼掛片進行試驗，根據(jù)年平均腐蝕速度推算，沿海和重工業(yè)地區(qū)置于大氣中的鋼板在8～16年時間內(nèi)將腐蝕1 mm；美國的鋼掛片試驗也表明，沒有涂層的兩面外露鋼板，在大氣中的腐蝕速度也差不多［2］。而在H2S含量較高的污水罐呼吸管道的腐蝕速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于日本、美國的實驗數(shù)據(jù)。由各井站污水罐呼吸管道的壽命情況可知，5 mm壁厚的無縫鋼管壽命有長有短，這與各井站污水中含H2S及酸性物質(zhì)的多少有關(guān)，但平均壽命只有10.5年，可見鋼質(zhì)管道在酸性環(huán)境下的腐蝕速度非?？臁?/p>

2 污水罐間接式呼吸管道改造及其效果

2.1 改造方式

改造流程為：在污水罐呼吸管道入地的立柱上安裝1個分液器，污水罐至分液器之間的呼吸管道使用原污水罐設(shè)計的無縫鋼管，將污水罐的呼吸口與分液器的進口連接；分液器的出口至呼吸點之間，使用耐酸性腐蝕的鋼骨架復(fù)合塑料管（其承壓性、耐酸性不低于50年的使用壽命），其通徑與原無縫鋼管設(shè)計相匹配；分液器采用有進出口、排污口和液面顯示器的設(shè)備（或采用無縫鋼管加工制作），分液器的排污口至提噴池或污水池的管道也使用鋼骨架復(fù)合塑料管連接；在呼吸管道出口處設(shè)置1個排放器，以阻止雨水進入呼吸管道中。

2.2 改造后的工作流程

改造后的污水罐間接式呼吸管道的工作流程為：當(dāng)某井站采氣工藝進行排污時，污水進入污水罐形成的濺水水霧，通過呼吸管道形成凝析水沉積于分液器中，而分液器至呼吸管道呼吸點之間不會有凝析水沉積。沉積于分液器中的凝析水經(jīng)過分液器的排污系統(tǒng)排至污水池或提噴池中，再經(jīng)過車輛將其拉運至指定點進行無害化處理。

2.3 改造后呼吸管道的安全性

1）無腐蝕堵塞。根據(jù)鋼骨架復(fù)合塑料管耐酸、耐堿、抗腐蝕的特性，改造后的污水罐間接式呼吸管道內(nèi)沒有因腐蝕原因?qū)е露氯F(xiàn)象發(fā)生。

2）無沉積水堵塞。污水罐中產(chǎn)生的飛濺水霧，98%以上都被原間接式呼吸管道第1至第3個彎頭之間的呼吸管道所擋獲，形成凝析水而沉積在第3至第4個彎頭之間的低洼處，進入后端呼吸管道的水霧則幾乎沒有。在污水罐間接式呼吸管道第2和第3個彎頭之間增設(shè)1個分液器，有效地解決了呼吸管道凝析水的排放問題，使得呼吸管道因凝析水而堵塞的問題得以解決。

3）管道的使用壽命延長，維修方便。將鋼質(zhì)管與鋼骨架復(fù)合塑料管進行對比，在呼吸管道系統(tǒng)這樣的低壓環(huán)境中，鋼骨架復(fù)合塑料管良好的耐酸性和不低于50年的使用壽命等性能，比無縫鋼管更優(yōu)越，在分液器出口至呼吸點之間使用鋼骨架復(fù)合塑料管道，能確保這部分呼吸管道不再因堵塞、腐蝕等非外力因素而進行維護。即使污水罐至分液器（包括分液器）發(fā)生腐蝕，維修也非常方便，不會產(chǎn)生管溝開挖、青苗賠償?shù)确巧a(chǎn)經(jīng)營費用。

2.4 改造后呼吸管道的運行情況

幾口井站呼吸管道改造后運行至2006年5月，未發(fā)生呼吸管道水堵情況（幾口井站每次運輸污水時，都對分液器進行排污，排出的污水非常少，一般只有幾升）；使用鋼骨架復(fù)合塑料管制作的呼吸管道無腐蝕，運行正常。

3 結(jié)束語

根據(jù)現(xiàn)場改造情況來看，改造后的間接式呼吸管道在抗腐蝕、抗堵塞、使用壽命、經(jīng)濟效益等方面，都明顯優(yōu)于改造前。因此，對污水罐間接式呼吸管道進行改造具有可行性，值得推廣。建議在設(shè)計天然氣采輸、集輸流程時，將這種改造后的污水罐呼吸管道設(shè)置方式運用其中，為采、集輸提供安全、可靠的污水罐呼吸管道系統(tǒng)。

［1］謝軍，張友彩，唐先益，等.磨溪氣田雷一1氣藏低滲透含硫邊水氣藏試采期開發(fā)動態(tài)分析［M］//李海平.氣藏動態(tài)分析實例.北京：石油工業(yè)出版社，2001：25-35.

［2］劉新，時虎.鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕和防火涂裝［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.