高含硫气田水气提问题及解决措施

田德银 周锋 黄元和

摘 要：元坝气田是中石化成功开发的第二个大型酸性气田。在气田开发中，高含硫水的处理、回注是生产中必需解决的问题。水处理过程中，高含硫水的气提处理是系统中的一个重要环节，能使气提后的水达到水处理时的各项指标要求。提升泵加装变频柜后，能在零到额定排量内调节气田水提升量，对于降低水中的硫化物含量，减小后续药剂加注量、药剂处理种类、处理工序及时间、固废量、费用消耗等均有较大好处，值得高含硫气田水处理设计、整改时借鉴。

关键词：酸性气田；气田水；气提；变频柜；硫化物

元坝气田是中石化继普光气田之后，成功开发的第二个高含硫气藏，目前年生产天然气能力达到净化气34×108m3。天然气中硫化氢含量2.7%～8.44%（体积含量，下同），二氧化碳含量3.12-15.5%，属于高含硫化氢，中含二氧化碳气田。

该气田产层为长兴组，埋藏深度深（约7000m），储层有效厚度薄（一二类储层厚度不足10m）。为提高气井产量，采用大型酸化模式增大孔渗通道。大量酸液进入储层，测试时间短，酸液返排不彻底，导致生产前期有残酸返排。同时，元坝气田存在底水，气水界面复杂，生产过程中普遍产凝析水，部分较低部位井投产初期有产地层水征兆。

在高含硫气田中，无论是残酸、凝析水，还是地层水（下文统称气田水），其中的硫化物含量均较高，远远超过水加药处理的水质要求。为保证含硫水处理的正常进行，需对高含硫水进行气提，以降低水中硫化物含量，从而达到加药处理时水的水质要求。如何保证高含硫气田水的气提工作的正常进行显得十分必要。

1 气提处理流程

高含硫气田水拉运至气田水处理站，卸装至污水池，通过泵提升到气提塔中上部，顺塔下流，与塔底上升的净化天然气充分接触，液体的流动、天然气的搅动，使得硫化氢在气田水中的溶解度减少，多余的硫化氢以气体的形式和净化天然气一起从塔顶流出。流出的含硫化氢的天然气经火炬分液罐分离，最后到火炬燃烧放空；同时，气提后的气田水进入接收罐，与脱硫剂等药剂反应后进入污水池混凝、沉降，指标合格后上清液经提升泵提升、双滤料过滤器过滤，缓冲罐缓冲后经外输泵输泵至回注井回注地层。

2 设计工艺参数

元坝气田设计时污水池的容积为120m3；提升泵的额定提升量為12 m3/h；站场有2个气提塔，每个塔独立使用，气提塔的处理能力为7 m3/h；净化天然气与气田水的比例为7：1（可调，正常调节范围为6～8：1）；气田水进气提塔的硫化物指标控制在700mg/L以内；气提后出水硫化物指标在300mg/L以内。

3 现场运行效果

该处理流程建好后，拉运气田水至污水池，通过化验，原水硫化物指标不一致，高低起伏，变化幅度大。主要原因为元坝气田属于礁滩性储层，分4个礁带，1个滩相，总的来说，高部位的礁带硫化物含量低，滩相比礁带硫化物含量高；即使同一礁带、同一滩相，硫化物含量也是不同的。硫化物含量的不稳定及远超设计值，给气田水气提后指标合格带来挑战。

启动提升泵提升气田水后，泵以恒定的速度提升液体，每小时12m3左右，超过气提塔的处理能力。其原因为气提塔的设计为集输设计，而泵乃至整个水处理系统的设计，泵的选型为另一个设计单位所为，双方未能有效的沟通、协调，导致运行参数不合理，影响气提效果。

经过反复多次的现场调试，取样分析，气提运行效果差，满足不了加药处理时水指标要求（未加变频柜前分析化验数据）。

4 解决措施

由于气田水中硫化物含量高且不能改变，气提后的出水硫化物含量超过设计的300mg/L，导致一系列的不良影响：处理药剂量增大；处理药剂种类增多；处理工艺、工序更加复杂；处理时间延长；处理后的固体废物增加；药剂费、人工费、固体废物处理费等成本成倍增加。

为解决气提后硫化物含量超标问题，现场开展了一系列探索、整改工作：

改单塔为双塔同时使用。提升泵的提升能力为12方每小时，气提塔的处理能力为6方每小时，人为认为两塔同时使用，能有效降低出水硫化物含量。通过改造运行，出水水质指标有一定程度上的改善，但总的效果不佳。

增大天然气进气量。根据设计的气提气与气田水的比例，提高气提气的进气量，达到甚至超出设计的最高值。虽然该方法对降低气提出水中硫化物含量有一定效果，但气提气气量的增加，使得气提塔气路出口带出液体，并进入站场火炬分液罐，在生产井生产分液及可能的站场放空条件下，不利于站场天然气的正常、安全采输。

增设变频控制柜。增加变频柜后，提升泵的提升能力能在0～12m3/h内调节，现场可以根据进水的水质指标、出水的水质指标调节泵的提升量，从而达到最优化气田水气提处理效果。通过运行、调整、参数优化，逐步降低了气提后水质指标中的硫化物含量，接近设计值，加变频控制柜后的水质指标。

5 结论

（1）高含硫气田所产气田水中硫化物含量较高，需降低其含量后才能进行加药等处理。

（2）气提是高含硫气田水处理工艺中的重要环节，能使气田水指标达到加药处理前的各项指标要求。

（3）采用变频柜能改变提升泵的提升速度，能很好满足气提中因硫化物变化而需要的各种流速要求，对于后续降低药剂加注量、药剂处理种类、处理工序及时间、固废量、费用消耗等效果明显。

参考文献

[1]刘国宇.气提法处理高含CO2油田采出水的试验研究[J].工业用水与废水，2016，47（3）：16-21.

[2]任世林，张翠兰，蓝辉，等.元坝气田高含硫污水处理及回注方案优选[J].重庆科技学院学报：自然科学版，2016，18（3）：40-42.

[3]朱权云.特高含硫油气田水脱除硫化氢的研究[J].油气田环境保护，1993，（4）：11-14.

（作者单位：中石化西南油气分公司川东北采气厂）