含硫气田硫化氢的腐蚀与防护办法探讨

拓伟

【摘  要】随着我国社会经济的发展，对于天然气资源的需求量快速提升，而在气田开采期间受到硫化氢的影响，对于实际开采效率有着一定影响。文章主要针对含硫气田硫化氢的腐蚀与防护办法进行分析，结合当前实际状况，从硫化氢的腐蚀状况以及防护办法方面进行深入研究，进而确保含硫气田开采安全平稳。

【关键词】含硫气田;硫化氢;缓蚀剂

在我国天然气行业发展期间，含硫气田的开采有着极大的难度，而较多天然气资源中含硫气田比例相对较高。其中硫化氢属于一种易燃的酸性气体，可溶于醇类、水以及石油溶剂与原油之中。这也使得石油开采期间对于开采设备具有一定的影响，同时对于工作人员安全也极具威胁。在社会对于石油气资源需求量逐渐提升作用下，使得研究防硫化氢腐蚀材料有着重要的作用与意义，主要原因就是防腐蚀材料可有效促进管道使用周期的提升，避免出现各种安全事故，为油气田经济效益发展可奠定坚实基础。

1.硫化氢的腐蚀状况

1.1集输管道的腐蚀

在石油气田开采期间，集输管道有着极为重要的作用与地位，同时集输管道中还含有大量的金属物质，其受到水与硫化氢等影响下，会出现较为明显的氧化还原反应，进而导致集输管道出现腐蚀问题[1]。通常情况下，硫化氢产生的腐蚀主要出现在天然气开采的全过程中，主要原因就是在开采期间，硫化氢气体与水等对于集输管道具有较强的腐蚀性，而开采力度逐渐深入作用下，硫化氢腐蚀问题也就越来越明显。其中常见的集输管道腐蚀可分为四种现象：

首先，氢鼓泡问题。在集输管道出现腐蚀现象时，氢原子会不断向金属中扩散，并逐渐形成氢分子，而氢分子与钢材结构的分离较为困难，这就使得内压快速提升，并致使附近钢结构受到影响，进而导致集输管道表面下层出现孔穴。

其次，氫致开裂问题。集输管道受到氢气压力的影响，各层中存在的氢鼓泡会出现破裂问题从而连接在一起。这时就会形成阶梯形式的裂缝，致使氢致开裂问题的出现。

再次，硫化物应力腐蚀问题。在潮湿的硫化氢环境中形成的氢原子会与钢材结构出现融合现象，使得钢材自身脆性快速提升，这时若收到残余应力以及外拉力等因素影响就会出现裂缝，这种现象经常出现在焊缝与强度较高的集输管道中。

最后，氢脆问题。受到应力的影响，存在杂物与不足的位置会在氢聚集作用下出现裂缝，并随着垂直应力快速开裂，进而出现应力导向的氢致开裂（即氢脆问题）的出现[2]。结合相关研究可以发现，硫化氢的含量对于应力腐蚀具有直接影响，湿硫化氢主要导致的集输管道腐蚀问题主要为氢诱导、氢鼓泡、硫化氢应力腐蚀等问题。其所造成的威胁与氢浓度之间有着正比例关系。当湿硫化氢处于饱和状态时，所在产生的腐蚀现象也就越发明显，若空间中氢分子所占比例为氢原子的20倍左右时，就会在较短时间内出现集输管道腐蚀问题。

1.2橡胶密封件的腐蚀

在含硫气田实际开采期间，橡胶密封件有着极为重要的作用与地位。当硫化氢导致橡胶密封件出现腐蚀现象后，会使橡胶密封件厚度不断降低，甚至还会导致表面缺少光滑性。橡胶密封件受到硫化氢腐蚀后，还会形成相应的堆积物。同时硫化氢对于橡胶密封件的腐蚀速度与其表面附着的硫化氢腐蚀物结构之间也有着密切关系。若橡胶密封件出现腐蚀现象时，就对含硫气田开采效率的提升与安全性造成直接威胁，因此需要利用科学措施防止橡胶密封件出现腐蚀问题。

2.含硫气田硫化氢防护措施

2.1 耐腐蚀材料的选择

在含硫气田开采期间，科学选择耐硫化氢腐蚀的合金钢，可有效避免硫化氢腐蚀现象的出现，并确保开采效率快速提升。根据实际需求促进钢材结构抗腐蚀性能的提升，是防止硫化氢腐蚀的主要方法，并具有较强的简洁性，其中强化耐腐蚀性的原理就是在钢材中添加镍、铬等金属元素。其中铬金属是强化合金耐硫化氢腐蚀的基础性元素的一种，而镍元素可有效促进钢材结构耐热性与耐腐蚀能力快速提升，而镍元素实际储备量却相对较少，因此为了降低镍原料的使用，可通过氮与锰等元素代替镍[3]。以我国某含硫气田为例进行分析，结合其高含硫特征，可使用具有较强抗硫腐蚀能力的奥氏体类型不锈钢。现阶段，我国大部分马氏体类型不锈钢主要是从国外进口，其每吨售价相对较高，通常约为普通材料的10倍左右，这就使得含硫气田开采成本相对较高。

另外，也可结合硫化氢特征，针对开采设备进行创新与完善。在石油气田实际开采期间，工作人员应根据实际需求与油气井状况，对各种设备进行创新与优化，降低材料中的分离氢的含量，降低Mn、S等物质，防止硫化氢出现氧化还原现象，确保硫化物具有较强稳定性，进而防止集输管道受到腐蚀，为油气井开发效率与质量的提升创建良好条件。当油气井开发时，想要解决硫化氢腐蚀现象，就需要强化集输管道选材的研究力度，这也是完善集输管道的主要内容。

2.2材料的加工工艺

首先，在针对材料进行加工期间，需要严格落实相关标准制度，例如《钢制压力容器》标准、《天然气设施抗硫化应力金属标准需求》等，确保材料加工符合运用需求[4]。其次，制定具有较强科学性的材料加工工艺，保证材料硬度符合实际运用需求。最后，在材料实际加工期间，焊接缝位置的大小与结构需要符合GB986等标准需求，同时也应确保焊接硬度在22以上。

2.3气质与气体流速的控制

为了避免硫化氢腐蚀现象的出现，需要利用科学方法将天然气中存在的硫化氢与水等腐蚀性介质进行清除，对集输管道中天然气的气质进行控制，确保其符合管道运输标准。这就需要选择与设计具有加强科学性的集输管线大小、传输压力、气体流速（大于3米每秒），以此降低集输管道中的积液，避免出现腐蚀现象。与此同时，根据实际需求不断强化管道积液清理力度也可防止腐蚀现象的发生。另外，还应以管输系统为核心创建完善的气质检测系统，针对进气点中硫化氢、水等腐蚀性介质含量进行实施检测，为进气气质的控制奠定坚实基础。

2.4缓蚀剂的使用

想要确保油气井田开采效率不断提升，防止橡胶密封件与集输管道出现硫化氢腐蚀问题，就需要科学运用缓蚀剂。工作人员选择缓蚀剂时，需要根据含硫气田开采环境与需求，并结合压力、流速以及温度等条件，选择具有较强合理性的缓蚀剂，真正确保橡胶密封件与集输管道硫化氢腐蚀问题得到科学的控制[5]。与此同时，想要确保缓蚀剂的使用较为正确与科学，也需要工作人员全面分析系统中介质的组成结构、运行数据、各种可能出现的腐蚀类型，全面了解缓蚀剂具有的缓蚀能力，确保开采时各种添加剂与缓蚀剂之间的拥有相互作用、相互兼容的特征，防止三者之间出现化学反应。当实际开采期间仅使用一种缓蚀剂不满足需求时，就需要针对缓蚀剂进行复配处理。在实际开采期间主要使用缓蚀剂通常有季胺类化合物、铜银缓蚀剂、苯骈三氮唑以及盐酸酸洗缓蚀剂等。

结束语

综上所述，在含硫气田实际开采期间，受到硫化氢的影响，使得橡胶密封件与集输管道经常出现腐蚀现象，阻碍了开采效率的提升。这就需要在实际开采期间根据实际需求，通过材料的加工工艺、缓蚀剂的使用以及气质与气体流速的控制等方法，降低硫化氢腐蚀现象，以此为社会经济稳定发展奠定基础。

参考文献：

[1]刘梅，徐宣山.油气井开发硫化氢腐蚀与防护[J].卷宗，2018（8）：91-92.

[2]步玉环，马明新，郭胜来.油气田H_2S腐蚀分析及高强钢选材[J].石油化工腐蚀与防护，2018，28（3）：31-34.

[3]万里平，孟英峰，杨龙.高含硫气田钻具腐蚀研究进展[J].石油天然气学报，2016，28（4）：154-158.

[4]张智.恶劣环境油井管腐蚀机理与防护涂层研究[D].西南石油学院，2018.

[5]程久欢，周子鹏，祝晓丹.海洋平台抗硫化氢腐蚀的管材选择探讨[C]/度海洋工程学术会议.2018.

（作者单位：中国石化中原油田普光分公司采气厂）