高含硫氣田水氣提問題及解決措施

田德銀 周鋒 黃元和

摘 要：元壩氣田是中石化成功開發(fā)的第二個大型酸性氣田。在氣田開發(fā)中，高含硫水的處理、回注是生產(chǎn)中必需解決的問題。水處理過程中，高含硫水的氣提處理是系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，能使氣提后的水達到水處理時的各項指標要求。提升泵加裝變頻柜后，能在零到額定排量內(nèi)調(diào)節(jié)氣田水提升量，對于降低水中的硫化物含量，減小后續(xù)藥劑加注量、藥劑處理種類、處理工序及時間、固廢量、費用消耗等均有較大好處，值得高含硫氣田水處理設(shè)計、整改時借鑒。

關(guān)鍵詞：酸性氣田；氣田水；氣提；變頻柜；硫化物

元壩氣田是中石化繼普光氣田之后，成功開發(fā)的第二個高含硫氣藏，目前年生產(chǎn)天然氣能力達到凈化氣34×108m3。天然氣中硫化氫含量2.7%～8.44%（體積含量，下同），二氧化碳含量3.12-15.5%，屬于高含硫化氫，中含二氧化碳氣田。

該氣田產(chǎn)層為長興組，埋藏深度深（約7000m），儲層有效厚度薄（一二類儲層厚度不足10m）。為提高氣井產(chǎn)量，采用大型酸化模式增大孔滲通道。大量酸液進入儲層，測試時間短，酸液返排不徹底，導(dǎo)致生產(chǎn)前期有殘酸返排。同時，元壩氣田存在底水，氣水界面復(fù)雜，生產(chǎn)過程中普遍產(chǎn)凝析水，部分較低部位井投產(chǎn)初期有產(chǎn)地層水征兆。

在高含硫氣田中，無論是殘酸、凝析水，還是地層水（下文統(tǒng)稱氣田水），其中的硫化物含量均較高，遠遠超過水加藥處理的水質(zhì)要求。為保證含硫水處理的正常進行，需對高含硫水進行氣提，以降低水中硫化物含量，從而達到加藥處理時水的水質(zhì)要求。如何保證高含硫氣田水的氣提工作的正常進行顯得十分必要。

1 氣提處理流程

高含硫氣田水拉運至氣田水處理站，卸裝至污水池，通過泵提升到氣提塔中上部，順塔下流，與塔底上升的凈化天然氣充分接觸，液體的流動、天然氣的攪動，使得硫化氫在氣田水中的溶解度減少，多余的硫化氫以氣體的形式和凈化天然氣一起從塔頂流出。流出的含硫化氫的天然氣經(jīng)火炬分液罐分離，最后到火炬燃燒放空；同時，氣提后的氣田水進入接收罐，與脫硫劑等藥劑反應(yīng)后進入污水池混凝、沉降，指標合格后上清液經(jīng)提升泵提升、雙濾料過濾器過濾，緩沖罐緩沖后經(jīng)外輸泵輸泵至回注井回注地層。

2 設(shè)計工藝參數(shù)

元壩氣田設(shè)計時污水池的容積為120m3；提升泵的額定提升量為12 m3/h；站場有2個氣提塔，每個塔獨立使用，氣提塔的處理能力為7 m3/h；凈化天然氣與氣田水的比例為7：1（可調(diào)，正常調(diào)節(jié)范圍為6～8：1）；氣田水進氣提塔的硫化物指標控制在700mg/L以內(nèi)；氣提后出水硫化物指標在300mg/L以內(nèi)。

3 現(xiàn)場運行效果

該處理流程建好后，拉運氣田水至污水池，通過化驗，原水硫化物指標不一致，高低起伏，變化幅度大。主要原因為元壩氣田屬于礁灘性儲層，分4個礁帶，1個灘相，總的來說，高部位的礁帶硫化物含量低，灘相比礁帶硫化物含量高；即使同一礁帶、同一灘相，硫化物含量也是不同的。硫化物含量的不穩(wěn)定及遠超設(shè)計值，給氣田水氣提后指標合格帶來挑戰(zhàn)。

啟動提升泵提升氣田水后，泵以恒定的速度提升液體，每小時12m3左右，超過氣提塔的處理能力。其原因為氣提塔的設(shè)計為集輸設(shè)計，而泵乃至整個水處理系統(tǒng)的設(shè)計，泵的選型為另一個設(shè)計單位所為，雙方未能有效的溝通、協(xié)調(diào)，導(dǎo)致運行參數(shù)不合理，影響氣提效果。

經(jīng)過反復(fù)多次的現(xiàn)場調(diào)試，取樣分析，氣提運行效果差，滿足不了加藥處理時水指標要求（未加變頻柜前分析化驗數(shù)據(jù)）。

4 解決措施

由于氣田水中硫化物含量高且不能改變，氣提后的出水硫化物含量超過設(shè)計的300mg/L，導(dǎo)致一系列的不良影響：處理藥劑量增大；處理藥劑種類增多；處理工藝、工序更加復(fù)雜；處理時間延長；處理后的固體廢物增加；藥劑費、人工費、固體廢物處理費等成本成倍增加。

為解決氣提后硫化物含量超標問題，現(xiàn)場開展了一系列探索、整改工作：

改單塔為雙塔同時使用。提升泵的提升能力為12方每小時，氣提塔的處理能力為6方每小時，人為認為兩塔同時使用，能有效降低出水硫化物含量。通過改造運行，出水水質(zhì)指標有一定程度上的改善，但總的效果不佳。

增大天然氣進氣量。根據(jù)設(shè)計的氣提氣與氣田水的比例，提高氣提氣的進氣量，達到甚至超出設(shè)計的最高值。雖然該方法對降低氣提出水中硫化物含量有一定效果，但氣提氣氣量的增加，使得氣提塔氣路出口帶出液體，并進入站場火炬分液罐，在生產(chǎn)井生產(chǎn)分液及可能的站場放空條件下，不利于站場天然氣的正常、安全采輸。

增設(shè)變頻控制柜。增加變頻柜后，提升泵的提升能力能在0～12m3/h內(nèi)調(diào)節(jié)，現(xiàn)場可以根據(jù)進水的水質(zhì)指標、出水的水質(zhì)指標調(diào)節(jié)泵的提升量，從而達到最優(yōu)化氣田水氣提處理效果。通過運行、調(diào)整、參數(shù)優(yōu)化，逐步降低了氣提后水質(zhì)指標中的硫化物含量，接近設(shè)計值，加變頻控制柜后的水質(zhì)指標。

5 結(jié)論

（1）高含硫氣田所產(chǎn)氣田水中硫化物含量較高，需降低其含量后才能進行加藥等處理。

（2）氣提是高含硫氣田水處理工藝中的重要環(huán)節(jié)，能使氣田水指標達到加藥處理前的各項指標要求。

（3）采用變頻柜能改變提升泵的提升速度，能很好滿足氣提中因硫化物變化而需要的各種流速要求，對于后續(xù)降低藥劑加注量、藥劑處理種類、處理工序及時間、固廢量、費用消耗等效果明顯。

參考文獻

[1]劉國宇.氣提法處理高含CO2油田采出水的試驗研究[J].工業(yè)用水與廢水，2016，47（3）：16-21.

[2]任世林，張翠蘭，藍輝，等.元壩氣田高含硫污水處理及回注方案優(yōu)選[J].重慶科技學院學報：自然科學版，2016，18（3）：40-42.

[3]朱權(quán)云.特高含硫油氣田水脫除硫化氫的研究[J].油氣田環(huán)境保護，1993，（4）：11-14.

（作者單位：中石化西南油氣分公司川東北采氣廠）