磨溪气田井站污水罐呼吸管道的改造

蒋洪恩

（中国石油大英燃气有限责任公司安装分公司，四川 遂宁 629300）

0 引言

磨溪气田位于四川省遂宁市南约25 km处，地覆雷一1气藏，此气藏是个集碳酸盐岩气藏复杂特性和开采难度为一体的特殊低渗透含硫边水气藏［1］。气藏具有气水过渡带特性，含水饱和度从顶部到翼部由20%增至100%，含气高度小，过渡带气藏的地质条件决定了生产井普遍出水。针对这一特点，各集输井站在开采工艺上使用了油水分离和排污系统，主要设备为气液分离器和污水罐。早期投产井站污水罐的呼吸管道采用钢质管道，易受腐蚀且寿命较短，存在较大的安全隐患。为此，笔者拟就呼吸管道的材质替换及工艺改造作一探讨。

1 早期投产井站污水罐呼吸管道概述

1.1 呼吸管道的设置方式

1）直呼式。将污水罐的呼吸口法兰焊接在一段钢质管道上，并将其安装在污水罐的呼吸口处，直接与大气联通。呼吸管道的出入口同在一个垂直面上的方式称为直呼式，其适宜于污水罐位于地势较高、空气流动性较强、远离人口聚居地的地区。

2）间接式。将污水罐呼吸口法兰焊接在管道上，通过配件与污水罐的呼吸口连接，入地直至呼吸点，呼吸管道露出地面，建立呼吸口。这种污水罐罐体和其呼吸口不在同一地点的呼吸管道模式称为间接式，其适宜于污水罐位于地势低洼、空气流动性不强、离人口聚居地较近的地区。

1.2 呼吸管道存在的问题

1）管道腐蚀。经过气水分离的污水，在气压（一般是2～4 MPa）的推动下，经过污水罐的上水管道，将污水排入污水罐中。污水罐的上水管道出口与污水罐中的污水液面有一定距离，当污水进入污水罐时，便形成溅水水雾。水雾很容易进入呼吸管道内，与呼吸管中的酸性气体生成酸液附着于呼吸管道的内壁，经过凝析沉积于管道低洼部分，这就加剧了呼吸管道特别是低洼部分管道的腐蚀程度。

2）间接式呼吸管道堵塞。间接式呼吸管道的堵塞有两种：一种是污水沉积形成的堵塞，另一种是钢质管道腐蚀沉积物形成的堵塞。污水沉积形成的堵塞主要是在污水罐上水管道将污水排入污水罐的过程中，产生的溅水水雾所形成的污水，沉积于呼吸管道的低洼处，呼吸管道内无压力能将其排出，最终把低洼部分填满形成堵塞。钢质管道腐蚀沉积物形成的堵塞是呼吸管道无强大气流来源，不能及时将管道腐蚀物带走，使其长期附着于管道内壁，加快了管道的腐蚀速度，当管道腐蚀到一定程度后，腐蚀物自行脱落，沉积于管道底部，形成堵塞。

3）污水罐间接式呼吸管道存在安全隐患。污水罐为贮存污水的非压力容器，本身不承压，一旦堵塞，在分离器的排液过程中有可能导致污水罐超压，造成重大事故。污水罐呼吸管道采用间接式的井站，本身就处在通风条件不好、离人口聚居地或村庄较近的地方，为了安全才将呼吸管道出口安装在通风条件良好、远离人口聚居地之处。若呼吸管道腐蚀穿孔，在分离器的排液过程中，将导致含硫天然气的大量泄漏，危及周围人、畜安全。

4）污水罐间接式呼吸管道的使用寿命较短。日本曾对不涂防护层的低碳钢挂片进行试验，根据年平均腐蚀速度推算，沿海和重工业地区置于大气中的钢板在8～16年时间内将腐蚀1 mm；美国的钢挂片试验也表明，没有涂层的两面外露钢板，在大气中的腐蚀速度也差不多［2］。而在H2S含量较高的污水罐呼吸管道的腐蚀速度，远远高于日本、美国的实验数据。由各井站污水罐呼吸管道的寿命情况可知，5 mm壁厚的无缝钢管寿命有长有短，这与各井站污水中含H2S及酸性物质的多少有关，但平均寿命只有10.5年，可见钢质管道在酸性环境下的腐蚀速度非常快。

2 污水罐间接式呼吸管道改造及其效果

2.1 改造方式

改造流程为：在污水罐呼吸管道入地的立柱上安装1个分液器，污水罐至分液器之间的呼吸管道使用原污水罐设计的无缝钢管，将污水罐的呼吸口与分液器的进口连接；分液器的出口至呼吸点之间，使用耐酸性腐蚀的钢骨架复合塑料管（其承压性、耐酸性不低于50年的使用寿命），其通径与原无缝钢管设计相匹配；分液器采用有进出口、排污口和液面显示器的设备（或采用无缝钢管加工制作），分液器的排污口至提喷池或污水池的管道也使用钢骨架复合塑料管连接；在呼吸管道出口处设置1个排放器，以阻止雨水进入呼吸管道中。

2.2 改造后的工作流程

改造后的污水罐间接式呼吸管道的工作流程为：当某井站采气工艺进行排污时，污水进入污水罐形成的溅水水雾，通过呼吸管道形成凝析水沉积于分液器中，而分液器至呼吸管道呼吸点之间不会有凝析水沉积。沉积于分液器中的凝析水经过分液器的排污系统排至污水池或提喷池中，再经过车辆将其拉运至指定点进行无害化处理。

2.3 改造后呼吸管道的安全性

1）无腐蚀堵塞。根据钢骨架复合塑料管耐酸、耐碱、抗腐蚀的特性，改造后的污水罐间接式呼吸管道内没有因腐蚀原因导致堵塞现象发生。

2）无沉积水堵塞。污水罐中产生的飞溅水雾，98%以上都被原间接式呼吸管道第1至第3个弯头之间的呼吸管道所挡获，形成凝析水而沉积在第3至第4个弯头之间的低洼处，进入后端呼吸管道的水雾则几乎没有。在污水罐间接式呼吸管道第2和第3个弯头之间增设1个分液器，有效地解决了呼吸管道凝析水的排放问题，使得呼吸管道因凝析水而堵塞的问题得以解决。

3）管道的使用寿命延长，维修方便。将钢质管与钢骨架复合塑料管进行对比，在呼吸管道系统这样的低压环境中，钢骨架复合塑料管良好的耐酸性和不低于50年的使用寿命等性能，比无缝钢管更优越，在分液器出口至呼吸点之间使用钢骨架复合塑料管道，能确保这部分呼吸管道不再因堵塞、腐蚀等非外力因素而进行维护。即使污水罐至分液器（包括分液器）发生腐蚀，维修也非常方便，不会产生管沟开挖、青苗赔偿等非生产经营费用。

2.4 改造后呼吸管道的运行情况

几口井站呼吸管道改造后运行至2006年5月，未发生呼吸管道水堵情况（几口井站每次运输污水时，都对分液器进行排污，排出的污水非常少，一般只有几升）；使用钢骨架复合塑料管制作的呼吸管道无腐蚀，运行正常。

3 结束语

根据现场改造情况来看，改造后的间接式呼吸管道在抗腐蚀、抗堵塞、使用寿命、经济效益等方面，都明显优于改造前。因此，对污水罐间接式呼吸管道进行改造具有可行性，值得推广。建议在设计天然气采输、集输流程时，将这种改造后的污水罐呼吸管道设置方式运用其中，为采、集输提供安全、可靠的污水罐呼吸管道系统。

［1］谢军，张友彩，唐先益，等.磨溪气田雷一1气藏低渗透含硫边水气藏试采期开发动态分析［M］//李海平.气藏动态分析实例.北京：石油工业出版社，2001：25-35.

［2］刘新，时虎.钢结构防腐蚀和防火涂装［M］.北京：化学工业出版社，2005.