解決含硫天然氣對放空立管的腐蝕問題

肖 剛

（中國石油西南油氣田塔里木油氣工程分公司，新疆庫爾勒 841000）

0 引言

在天然氣生產場所，放空系統穩定完好是氣田安全生產的保障。目前，國內含硫氣井放空系統均使用無縫鋼管作為主工藝流程材料[1]，設立單獨的放空點火火炬立管（高約20 m）因腐蝕嚴重每兩年更換一次，更換作業期間停產，每次更換費用約40 萬元，每年維修費6 萬元。一般在常溫常壓下，鋼材在干燥的含硫化氫天然氣中基本上不會出現腐蝕現象，只有在含硫化氫的天然氣含有一定的水分時才會出現腐蝕，并且加速非金屬材料的老化。日常生產中，硫化氫對金屬的腐蝕方式有很多種，比如電化學失重腐蝕、氫脆以及硫化應力腐蝕開裂等，其中日常生產生活中多數以后兩者為主，通常將其統稱為氫脆破壞。氫脆破壞往往在石油生產中造成井下管柱的突然斷裂脫落或者地面管匯和儀表引壓管線的爆列以及采油區井口裝置的破壞等?，F有含硫氣井因產出天然氣均含硫，且含凝析水，對放空立管腐蝕嚴重[2]。一旦放空管線穿孔、失效，極易引發火災、爆炸、硫化氫外泄，對井站及周邊居民的生命財產安全有著巨大威脅。

本文論證所采用的基準放空火炬系統是集火炬點火、燃燒、檢測為一體的燃燒系統，火炬采用火炬頂部雙電點火引火裝置，采用兩臺高能防爆點火器作為電點火能源供應；控制系統采用西門子200 型PLC 作為火炬點火燃燒控制核心，并采用RS485協議與中控室DCS 系統通信[3]。主要特點是燃燒穩定、充分、無煙；點火系統安裝在地面，點火控制維護方便；點火引燃裝置自動、手動、遠程均可正常操作及運行。

1 多種方案的列舉法與排除法分析

1.1 排除法

排除法是人們在日常生產和生活中經常使用的一種選擇方法。根據各種類比或者對比以及可行性進行的判斷，來對事物存在的不正確項進行排除的一種方式[4]。以日常解閱讀選擇題為列，所謂的“排除法”就是指在全盤考慮題目文章或者具體段落內容以及題目所設立的題干和所給出答案選項中所涵蓋的各種關鍵信息的基礎上,運用一定的邏輯方式進行推理,排除與題目題干要求不相符合的答案選項,從而選出最優答案的一種解題方法。

1.2 列舉法

列舉法是一種列舉出所選事物的特定特征（比如屬性特點、優點缺點等）的本質內容，再對所列出的特征不足之處進行改進的方法[5]。日常生活中所使用的列舉法多數為四種：屬性列舉法，希望點列舉法，優點列舉法和缺點列舉法。

1.2.1 屬性列舉法

最早的屬性列舉法（Attribute Listing Technique）思考策略是由著名學者Crawford 在1954 年提倡應用的。屬性列舉法主要思考對象是針對事物的人性及物性特征，其主要是為了觀察分析事物的各項屬性特征并進行一一改進的一種方法；或者通過改變事物某項特定屬性（比如形狀、顏色、體積等），從而使產品能夠產生一種全新用途的方法。屬性列舉法的使用步驟首先是列舉出事物的各項重要部分屬性，然后改變一種或多種屬性從而得出結論。其中，必須注意一點，不管是多么不切實際的想法，只要是能對目標重要部分屬性提出可能的改進或者完善的方案，都在可以接受的范圍。

1.2.2 希望點列舉法

希望點列舉法是一種對所研究事物發展提出各種合理的期望，并對所提出的期望通過不斷改進并一一實現的一種方法。其過程開始往往都是“希望可以”或者“怎樣才能更好”，是一種偏向理想型設定的思考方法。希望點列舉法的使用步驟是先決定事物主題，然后羅列出主題的各種希望點，再根據所選出的希望點來考慮如何一一實現。

表1 改進前后經濟效益

1.2.3 優點列舉法

優點列舉法是一種優先列舉出所研究事物的各項優點，采取相應措施將優點再完善擴大或者推廣的方法。優點列舉的步驟：①決定出事物的研究主題；②根據研究主題分析列舉事物在研究范圍內的各項優點；③篩選出所列舉事物優點的主要項目；④根據選出的優點來考慮如何將主要優點進一步擴大、完善及推廣。

1.2.4 缺點列舉法

缺點列舉法偏向于改善事物的現狀。與優點列舉法相反，缺點列舉法先分析出事物的缺點或漏洞，再根據列舉出的缺點和漏洞一一找出相應解決方案的一種方法。缺點列舉法的步驟：①決定出事物的研究主題；②根據研究主題分析列舉出事物在研究范圍內的各項缺點和漏洞；③篩選出所列舉事物缺點的可修改完善項目；④根據選出的項目制定相應的修改完善措施。

本文采用缺點列舉法，從解決含硫天然氣對放空立管的腐蝕問題所列舉的三項方案會遇到的各種施工困難度和經濟節約性等方面，對所列方案進行篩選。

2 列舉排除法解決含硫天然氣對放空立管的腐蝕問題

2.1 方案列舉

針對含硫天然氣對放空立管的腐蝕問題列舉了三種解決方案：方案一是在裝置系統流程中加裝單井脫硫、脫水裝置，以直接解決天然氣含硫物質的方式解決放空管道腐蝕問題；方案二是將放空流程更換成高抗硫材質方式解決放空管道腐蝕問題；方案三是放空管線加防硫化氫腐蝕內涂層，阻止含硫物質與放空管道接觸，解決放空管道腐蝕問題。

2.2 各方案的缺點列舉

本文討論的是含硫天然氣對放空立管腐蝕問題的解決方案，為現實問題，針對此類問題所列舉缺點的方向為目的性、安全性、施工困難性與經濟性。由于三種方案都是為達到相同目的，在安全生產的前提下所建立的，其中方案一的缺點為工藝復雜，投資大；方案二的缺點為成本高，投入產出比低；方案三的缺點為現場施工困難，需拆卸后送專業廠家涂層處理。圖1 為含硫天然氣對放空立管腐蝕問題的解決方案九屏圖。

圖1 含硫天然氣對放空立管腐蝕問題解決方案九屏圖

3 結論

為解決含硫天然氣對放空立管的腐蝕問題，對于新系統的要求必須既能夠保證放空火炬立管無腐蝕，又能夠確保生產安全、氣田平穩運行；在現有技術條件下，選擇一種最簡單經濟的方法解決硫化氫對放空系統的腐蝕，同時針對現場系統內部和外部可利用的資源，對比幾種方案后確定選擇放空管線內壁采用抗硫化氫涂層的方案。該方案避免了另兩種方案工藝復雜、投入產出比低的缺點，為整個石油火炬系統節省了大量維修費用。改進前后經濟效益對比見表1。