高含硫气田集气站场压力容器冲砂技术

摘 要：普光气田是国内第一个高含硫气田集气站场使用的压力容器主要包括计量分离器、火炬分液罐和酸液缓冲罐，在日常使用过程中大量的固体杂质沉积在容器底部，堵塞罐底排污管线，加剧容器底部腐蚀。本文研究了集气站场压力容器内沉积物组分，通过实验找到合适的清洗药剂，选择了药剂热循环的冲砂工艺，提出了合理的冲砂步骤，有效的解决了高含硫气田集气站场压力容器冲砂效果差、施工复杂等难题。

关键词：压力容器 冲砂 药剂 循环

一、引言

高含硫集气站场运行过程中在压力容器中产生的沉积物将为造成分离器捕雾网及排液管线堵塞，造成分离效果降低；仪表管嘴处的堵塞，造成计量、液位、压力信息不准确等现象，由于错误数据的传输，造成自控系统误判断；减少了管道、设备的流通面积，造成集输系统压降增大，严重时堵塞管道，影响生产；单质硫的出现，会加速碳钢管道及设备的局部腐蚀。

二、清洗药剂的成分介绍

高含硫气田天然气内含有大量硫化物，天然气通过水气分离后，设备容器内易存有以硫磺为主的污垢。污垢的产生是由于设备、管线长期运行中淤积在管线内壁的硫与碳酸盐、硫化亚铁、硫醇、腐蚀杂质等在设备及管线内形成了一种互相胶联的硫磺垢。该垢质以多聚硫为骨架，铁氧化物、碳酸盐颗粒、腐蚀杂质为填充物，经日积月累而形成的。仅仅使用清水进行清洗，很难将垢污彻底清除。

为了满足现场应用并能发挥有效作用的硫溶剂，必须符合下列4个条件：①就溶解硫磺的能力而言，要有高的溶解度；②就溶解硫磺的速度而言，要有高的溶解速度；③能长时间保持其溶解硫磺的活性；④溶剂生产方便，售价合宜，使工业应用在经济上具有吸引力。

在满足上述条件下，溶剂本身还应具有如下特点：①与井内产出流体不发生反应；②与沉积硫通过化学方式溶解时，没有不可逆反应的发生；③具有防腐蚀的能力；④合适的粘度，低的蒸气压、不燃烧、非毒性；⑤要求与水有一定的密度差，以便与采出水相分离，并具有抗乳化作用；⑥溶剂能循环再生，再生损失少，同时要求回收其中溶解的硫磺方法要简单。

对普光气田设备和管道内垢物的X衍射分析，垢物残渣晶体为硫沉积物。针对硫沉积物，通过模拟工况下的多次实验，不断调整的药剂成分及比例，最后选定以乙醇胺、氢氧化钠、清洗剂为基础，配以一定比例络合剂，分散剂为配方对硫沉积物溶解效果较好，且对容器本体及阀门管件密封材料等腐蚀较小，能够满足高含硫气田集输站场设备清洗的药剂技术要求，清洗药剂不含重金属，不会对环境水体及土壤造成危害。

三、冲砂实施步骤

1.流程切换

切换流程，关闭设备的进、出口阀门，对容器进行放空。

2.冲砂流程连接

将所需冲砂清洗设备与移动式冲砂装置连接。

3.清洗药剂加注和系统排空

打开冲砂管阀门，将配置好的化学清洗剂通过清洗泵注入系统，观察液位高度，注入的药剂液位高度要高于设备正常排污高度，确保药剂能够将垢层全部浸没，浸泡时间4小时。打开排污阀并排空回水管线中空气，开启回流泵将清洗液打循环，然后通过循环清洗，可以达到层层反应层层清洗剥离沉积垢的效果。

4.清水清洗

通过化学药剂的浸泡，一些垢层松动脱落，通过设备预留冲砂口向设备注入清水。带压的干净水用于冲刷容器内沉积的泥砂。用水量取决于沉积砂粒的粘结程度。泥砂保持浆状并被湍流的水带到排砂口，排出容器。冲洗后的污水夹带着砂粒等杂质由设备的出水口（或设备排污管线上设置的过滤器排污口）通过循环泵的抽吸加压输送到除砂分离器，固液分离后回流至储水罐内。冲砂水在罐内再次沉降分离，脱除砂粒等杂质后再次经储水罐的出水口流出，进入冲砂泵，增压后进入需冲洗的设备，继续对设备进行冲砂清洗操作。

5.废液回收

设备清洗结束，停冲砂泵，关闭冲砂泵出口阀，将污水罐车与冲砂撬的废水回收口连接，关闭循环泵与旋流除砂器之间的阀门，打开废水回收阀门，通过循环泵将设备和管线内残存的污水抽走。

6.拆卸冲砂连接管汇，清理施工场所

停掉冲砂设备电源然后关闭冲砂进口和出口阀门，拆除冲砂管线并随时做好环境污染防治措施，做到工完、料尽、场地清。

7.设备置换试压及流程切换

在冲砂过程中杜绝空气混入清洗流程，一旦空气进入系统，就会给生产带来安全隐患。冲砂工作结束后，将被清洗设备内水排干净，切换到正常生产流程。

四、清洗效果评价及质量控制

清洗效果需求如下：

1.通过循环清洗液色泽变化判断清洗效果，清洗液颜色应该从清澈变黄、由黄变红、由红变红褐色，清洗液呈现红褐色表明达到饱和状态。

2.通过观察集砂斗内除砂量和出砂颗粒的变化来判断清洗程度。

3.通过清洗废液的PH值（9-10）和悬浮物的量来判定垢的溶解情况。

4.定期站场全面检维修工作，通过打开容器设备观察设备内部的残存垢量，以此对清洗效果做出总结。

5.严格日常冲砂工作开展过程中建立技术台账管理和施工总结管理，通过科学方法配合业主推算出产气量、地层出水量及产垢沉积量之间的关系，通过物料衡算摸索地层出砂规律和设备积砂规律，协助业主积累冲砂工作经验。

6.通过设备运行周期及定期清理量的经验值总结冲砂清洗是否彻底，不断创新、优化施工工艺和技术方案，针对各集气站不同井下条件，总结各站出砂规律，

配合业主制定最佳容器设备冲砂周期和整套冲砂方案。

7.被清洗的容器内壁表面清洁，无残留垢物。

8.腐蚀指示片平均腐蚀速度腐蚀率K小于2g/（m2・h），腐蚀量A小于72g/m2；清洗剂在加热到50℃时，溶硫率能达到100%；除垢率大于95%。（见附件1：检测报告）

9.固定站场设备上的管材、阀门及密封件没有损伤。

10.化学清洗质量达到《工业设备化学清洗质量标准》HG/T2387-2007要求。

五、结论与认识

本文通过对压力容器冲砂技术的研究，有效的解决了前期设备冲砂效果不佳、难以评价冲砂效果的技术难题，研制高效冲砂剂对硫沉积物溶解效果较好，有效清除罐内沉积物，减少集输系统堵塞现象，减少设备腐蚀，减少人工冲砂作业频次，对以后的高含硫气田开发有一定的指导意义。