蒸汽驅硫化氫治理

柴源

摘 要：遼河油田公司齊40塊蒸汽驅部分油井生產過程中產生硫化氫，本文在統計分析基礎上，研究探討齊40塊硫化氫的生成機理。針對齊40塊在硫化氫隱患治理工作的各種嘗試解決辦法和試驗及效果分析，提出下一步有關消除和降低硫化氫含量的實驗、防治處理工作方向。

關鍵詞：齊40塊蒸汽驅;硫化氫;生成機理;隱患治理

硫化氫是一種無色有臭味的有毒氣體，當其含量超過15mg/m3時，人體產生不舒服的感覺，當含量超過30mg/m3時，人體將產生不良反映，當含量超過150 mg/m3時，將威脅到人的生命安全。蒸汽驅是稠油熱采的一種主要手段。高溫蒸汽作用下，油藏中的硫化物極易發生化合作用生成硫化氫，且硫化氫會伴隨著原油從井底流到地面，并從原油中釋放出來。齊40塊蒸汽驅試驗以來，含硫化氫油井不斷增加，硫化氫含量逐步升高。

1 硫化氫危害

1.1 對采油設備的腐蝕

硫化氫溶于水形成硫氫酸，對金屬的腐蝕形式有電化學失重腐蝕、氫脆和硫化物應力腐蝕開裂，以后兩者為主，一般統稱為氫脆破壞。氫脆破壞往往造成井下管柱的突然斷落，地面管匯和儀表的爆破，井口裝置的破壞。

1.2 集輸管線的結垢堵塞

硫化氫與采出液中的重金屬離子反應生成沉淀并與碳酸鹽、硫酸鹽垢共同附著在管線上，形成混合垢，不僅堵塞管線，而且在酸化清垢過程中生成大量高濃度硫化氫，引起施工人員的中毒。

2 齊40塊蒸汽驅硫化氫處理措施

2.1 集中回收排放試驗

由于硫化氫的密度為1.52g/L，而空氣密度為1.29g/L，高空排放的結果是硫化氫在遠離排放地點處回到地面。試驗15天后發現在無風天氣和氣壓較低時，由于硫化氫比重大，造成地面局部地區硫化氫含量增高，易發生中毒。所以，此種方法只有根據天氣情況適當組織。

2.2 回收燃燒試驗

齊40塊蒸汽驅齊30#站9-028井采取套管氣回收燃燒的辦法進行去除硫化氫試驗。具體方法是：在該井井口水套爐制作兩個火嘴，一是外來氣火嘴，二是該井套管來氣火嘴，當兩個火嘴同時燃燒時，由于二氧化碳含量過高（達到80%左右），套管氣火嘴將外來氣火嘴吹滅，造成無法同時燃燒。

2.3 液堿去除法試驗

齊40塊蒸汽驅齊30#站進行了套管氣集中回收、利用堿水降低硫化氫含量試驗。具體方法是：將油井套管氣集中進站，經緩沖罐、分離器凈化處理，鋪設管線進站內高架罐，在高架罐內注入10噸液堿，與回收氣體中的硫化氫進行化學反應，降低硫含量。

2.4 脫硫吸附法試驗

通過PR-DES/LH-Ⅰ使用脫硫劑與天然氣中硫化氫反應，吸附氣體中的硫化氫，實現去除硫化氫的目的。該脫硫劑具有反應速度快，脫硫精度高，在無氧情況下有較高硫容性等特點，尤其對在二氧化碳體系高含硫氣體的脫硫效果明顯。

3 硫化氫治理方案

3.1 方案確定

遼河油田公司歡喜嶺采油廠齊40塊生產過程中產生混合氣大約在15萬方/天左右，年處理費用將達到6000萬元以上。為有效解決硫化氫治理問題，并充分回收有用氣體，結合以上試驗數據及效果，綜合經濟評價結論，確定硫化氫治理工作方案。

3.2 治理實施方案

3.2.1 新建硫化氫處理裝置

結合齊30#站混合氣體脫硫法去除硫化氫試驗的基礎上，在齊40塊新建日處理規模5萬方的硫化氫去除裝置，并且對混合氣體中的天然氣進行回收。

（1）設計參數。處理規模50000 Nm3/天，其中CO2含量80%，CH4含量15%，混合氣體硫化氫含量5000 mg/Nm3，處理后硫化氫含量<10 mg/Nm3。

（2）工藝流程。本流程共分混合氣體收集、膜分離、脫硫三個單元。

①混合氣體收集單元。鋪設管線，對汽驅受效的5個站的混合氣體集中回收處理。②膜分離單元。用膜技術首先把混合氣體中的二氧化碳和天然氣分開，其中硫化氫含量70%進入二氧化碳系統，30%進入天然氣系統后統一進供氣系統供加熱爐使用。③脫硫單元。通過PR-DES/LH-Ⅰ使用脫硫劑與天然氣中硫化氫反應，吸附氣體中的硫化氫后，達標后排放。

3.2.2 投資及運行成本

（1）投資估算。本裝置估算投資1050萬元。其中，設備、廠房、第一次脫硫劑等項費用680萬元，管線鋪設費用150萬元，安裝費130萬元，其它費用90萬元。

（2）運行成本估算。年運行成本1121.6萬元。其中，脫硫劑費用950萬元，電費40.8萬元，燃料費8.3萬元，人工費（14人）70萬元，維修費52.5萬元。折算每方混合氣體處理成本0.61元/方。

（3）回收天然氣創效。根據混合氣組分，日回收天然氣7500方，年回收天然氣247.5萬方（每方天然氣按0.52元計算），年創效128.7萬元。

4 結論

針對遼河油田公司歡喜嶺采油廠齊40塊蒸汽驅在硫化氫隱患治理工作的各種嘗試解決辦法和試驗及效果分析，確定了通過集中收集、膜分離和干式脫硫的方式對硫化氫進行治理，消除隱患。

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