含硫氣田硫化氫的腐蝕與防護辦法探討

拓偉

【摘 ?要】隨著我國社會經濟的發展，對于天然氣資源的需求量快速提升，而在氣田開采期間受到硫化氫的影響，對于實際開采效率有著一定影響。文章主要針對含硫氣田硫化氫的腐蝕與防護辦法進行分析，結合當前實際狀況，從硫化氫的腐蝕狀況以及防護辦法方面進行深入研究，進而確保含硫氣田開采安全平穩。

【關鍵詞】含硫氣田;硫化氫;緩蝕劑

在我國天然氣行業發展期間，含硫氣田的開采有著極大的難度，而較多天然氣資源中含硫氣田比例相對較高。其中硫化氫屬于一種易燃的酸性氣體，可溶于醇類、水以及石油溶劑與原油之中。這也使得石油開采期間對于開采設備具有一定的影響，同時對于工作人員安全也極具威脅。在社會對于石油氣資源需求量逐漸提升作用下，使得研究防硫化氫腐蝕材料有著重要的作用與意義，主要原因就是防腐蝕材料可有效促進管道使用周期的提升，避免出現各種安全事故，為油氣田經濟效益發展可奠定堅實基礎。

1.硫化氫的腐蝕狀況

1.1集輸管道的腐蝕

在石油氣田開采期間，集輸管道有著極為重要的作用與地位，同時集輸管道中還含有大量的金屬物質，其受到水與硫化氫等影響下，會出現較為明顯的氧化還原反應，進而導致集輸管道出現腐蝕問題[1]。通常情況下，硫化氫產生的腐蝕主要出現在天然氣開采的全過程中，主要原因就是在開采期間，硫化氫氣體與水等對于集輸管道具有較強的腐蝕性，而開采力度逐漸深入作用下，硫化氫腐蝕問題也就越來越明顯。其中常見的集輸管道腐蝕可分為四種現象：

首先，氫鼓泡問題。在集輸管道出現腐蝕現象時，氫原子會不斷向金屬中擴散，并逐漸形成氫分子，而氫分子與鋼材結構的分離較為困難，這就使得內壓快速提升，并致使附近鋼結構受到影響，進而導致集輸管道表面下層出現孔穴。

其次，氫致開裂問題。集輸管道受到氫氣壓力的影響，各層中存在的氫鼓泡會出現破裂問題從而連接在一起。這時就會形成階梯形式的裂縫，致使氫致開裂問題的出現。

再次，硫化物應力腐蝕問題。在潮濕的硫化氫環境中形成的氫原子會與鋼材結構出現融合現象，使得鋼材自身脆性快速提升，這時若收到殘余應力以及外拉力等因素影響就會出現裂縫，這種現象經常出現在焊縫與強度較高的集輸管道中。

最后，氫脆問題。受到應力的影響，存在雜物與不足的位置會在氫聚集作用下出現裂縫，并隨著垂直應力快速開裂，進而出現應力導向的氫致開裂（即氫脆問題）的出現[2]。結合相關研究可以發現，硫化氫的含量對于應力腐蝕具有直接影響，濕硫化氫主要導致的集輸管道腐蝕問題主要為氫誘導、氫鼓泡、硫化氫應力腐蝕等問題。其所造成的威脅與氫濃度之間有著正比例關系。當濕硫化氫處于飽和狀態時，所在產生的腐蝕現象也就越發明顯，若空間中氫分子所占比例為氫原子的20倍左右時，就會在較短時間內出現集輸管道腐蝕問題。

1.2橡膠密封件的腐蝕

在含硫氣田實際開采期間，橡膠密封件有著極為重要的作用與地位。當硫化氫導致橡膠密封件出現腐蝕現象后，會使橡膠密封件厚度不斷降低，甚至還會導致表面缺少光滑性。橡膠密封件受到硫化氫腐蝕后，還會形成相應的堆積物。同時硫化氫對于橡膠密封件的腐蝕速度與其表面附著的硫化氫腐蝕物結構之間也有著密切關系。若橡膠密封件出現腐蝕現象時，就對含硫氣田開采效率的提升與安全性造成直接威脅，因此需要利用科學措施防止橡膠密封件出現腐蝕問題。

2.含硫氣田硫化氫防護措施

2.1 耐腐蝕材料的選擇

在含硫氣田開采期間，科學選擇耐硫化氫腐蝕的合金鋼，可有效避免硫化氫腐蝕現象的出現，并確保開采效率快速提升。根據實際需求促進鋼材結構抗腐蝕性能的提升，是防止硫化氫腐蝕的主要方法，并具有較強的簡潔性，其中強化耐腐蝕性的原理就是在鋼材中添加鎳、鉻等金屬元素。其中鉻金屬是強化合金耐硫化氫腐蝕的基礎性元素的一種，而鎳元素可有效促進鋼材結構耐熱性與耐腐蝕能力快速提升，而鎳元素實際儲備量卻相對較少，因此為了降低鎳原料的使用，可通過氮與錳等元素代替鎳[3]。以我國某含硫氣田為例進行分析，結合其高含硫特征，可使用具有較強抗硫腐蝕能力的奧氏體類型不銹鋼。現階段，我國大部分馬氏體類型不銹鋼主要是從國外進口，其每噸售價相對較高，通常約為普通材料的10倍左右，這就使得含硫氣田開采成本相對較高。

另外，也可結合硫化氫特征，針對開采設備進行創新與完善。在石油氣田實際開采期間，工作人員應根據實際需求與油氣井狀況，對各種設備進行創新與優化，降低材料中的分離氫的含量，降低Mn、S等物質，防止硫化氫出現氧化還原現象，確保硫化物具有較強穩定性，進而防止集輸管道受到腐蝕，為油氣井開發效率與質量的提升創建良好條件。當油氣井開發時，想要解決硫化氫腐蝕現象，就需要強化集輸管道選材的研究力度，這也是完善集輸管道的主要內容。

2.2材料的加工工藝

首先，在針對材料進行加工期間，需要嚴格落實相關標準制度，例如《鋼制壓力容器》標準、《天然氣設施抗硫化應力金屬標準需求》等，確保材料加工符合運用需求[4]。其次，制定具有較強科學性的材料加工工藝，保證材料硬度符合實際運用需求。最后，在材料實際加工期間，焊接縫位置的大小與結構需要符合GB986等標準需求，同時也應確保焊接硬度在22以上。

2.3氣質與氣體流速的控制

為了避免硫化氫腐蝕現象的出現，需要利用科學方法將天然氣中存在的硫化氫與水等腐蝕性介質進行清除，對集輸管道中天然氣的氣質進行控制，確保其符合管道運輸標準。這就需要選擇與設計具有加強科學性的集輸管線大小、傳輸壓力、氣體流速（大于3米每秒），以此降低集輸管道中的積液，避免出現腐蝕現象。與此同時，根據實際需求不斷強化管道積液清理力度也可防止腐蝕現象的發生。另外，還應以管輸系統為核心創建完善的氣質檢測系統，針對進氣點中硫化氫、水等腐蝕性介質含量進行實施檢測，為進氣氣質的控制奠定堅實基礎。

2.4緩蝕劑的使用

想要確保油氣井田開采效率不斷提升，防止橡膠密封件與集輸管道出現硫化氫腐蝕問題，就需要科學運用緩蝕劑。工作人員選擇緩蝕劑時，需要根據含硫氣田開采環境與需求，并結合壓力、流速以及溫度等條件，選擇具有較強合理性的緩蝕劑，真正確保橡膠密封件與集輸管道硫化氫腐蝕問題得到科學的控制[5]。與此同時，想要確保緩蝕劑的使用較為正確與科學，也需要工作人員全面分析系統中介質的組成結構、運行數據、各種可能出現的腐蝕類型，全面了解緩蝕劑具有的緩蝕能力，確保開采時各種添加劑與緩蝕劑之間的擁有相互作用、相互兼容的特征，防止三者之間出現化學反應。當實際開采期間僅使用一種緩蝕劑不滿足需求時，就需要針對緩蝕劑進行復配處理。在實際開采期間主要使用緩蝕劑通常有季胺類化合物、銅銀緩蝕劑、苯駢三氮唑以及鹽酸酸洗緩蝕劑等。

結束語

綜上所述，在含硫氣田實際開采期間，受到硫化氫的影響，使得橡膠密封件與集輸管道經常出現腐蝕現象，阻礙了開采效率的提升。這就需要在實際開采期間根據實際需求，通過材料的加工工藝、緩蝕劑的使用以及氣質與氣體流速的控制等方法，降低硫化氫腐蝕現象，以此為社會經濟穩定發展奠定基礎。

參考文獻：

[1]劉梅，徐宣山.油氣井開發硫化氫腐蝕與防護[J].卷宗，2018（8）：91-92.

[2]步玉環，馬明新，郭勝來.油氣田H_2S腐蝕分析及高強鋼選材[J].石油化工腐蝕與防護，2018，28（3）：31-34.

[3]萬里平，孟英峰，楊龍.高含硫氣田鉆具腐蝕研究進展[J].石油天然氣學報，2016，28（4）：154-158.

[4]張智.惡劣環境油井管腐蝕機理與防護涂層研究[D].西南石油學院，2018.

[5]程久歡，周子鵬，祝曉丹.海洋平臺抗硫化氫腐蝕的管材選擇探討[C]/度海洋工程學術會議.2018.

（作者單位：中國石化中原油田普光分公司采氣廠）