元坝气田批处理作业缓蚀剂加注口临时泄放装置研制及应用

＊卢克超 李卓彦 李长春

（1.中石化西南油气分公司 四川 610000 2.四川中泽油田技术服务有限责任公司 四川 610000）

引言

元坝高含硫天然气田开采出的原料气中的气体主要含有饱和水蒸气、2.7%-8.44%硫化氢、3.12%-15.51%二氧化碳等组分，加之管道采用“改良的湿气加热保温”的输送方式，使得含水、饱和水蒸气、二氧化碳和硫化氢的酸性气体在管道流动过程中，会对钢质管道造成严重腐蚀。为尽量减小对管线设备可能造成腐蚀破坏，添加缓蚀剂是应用最普遍且经济有效的腐蚀抑制措施[1]。

1.研究背景

(1)批处理作业介绍

批处理作业时先通过缓蚀剂加注撬向管道中两只清管球之间加注一定量的缓蚀剂，通过高压酸气推动清管器和镀膜清管器进行工作[2]，前导向球负责在运行过程中的方向引导并清理部分积水，后成膜球负责将柴油缓蚀剂混合液均匀涂抹在管壁上，并利用前后球的压力差排除段塞中的气体，为管道内壁附加一层0.1mm厚缓蚀剂油膜，对连续加注缓蚀剂的保护效果起到了增强作用（见图1）。元坝气田批处理作业是一种30-45天/次的周期性作业，每月作业次数高达20-30次左右。

图1 批处理作业原理

(2)缓蚀剂成分及危害

元坝气田使用的缓蚀剂为通用电气水处理技术（无锡）有限公司生产的油基成膜型的腐蚀抑制剂，主要成分为溶剂石脑油+重芳烃（＞60%）、取代环胺（10%-30%）、氨基醇（＜10%）、萘（＜10%），pH为10.1，属于易燃有毒的危险化学品，接触皮肤有害，可严重灼伤皮肤和损伤眼睛，皮肤接触会引发过敏，怀疑致癌物，每1桶（200L）缓蚀剂约存在8000元的经济成本。因缓蚀剂的特殊物理化学性质，缓蚀剂的防泄漏、防直接接触一直以来都是在气田生产中的安全工作重点。

(3)存在问题

发球筒和清管三通之间的主管线设置有两个球阀，常规批处理作业时镀膜清管器和导向清管器的位置就在这两个球阀之间[3]，批处理缓蚀剂经过缓蚀剂撬经缓蚀剂涂抹加注口加注至管线内（图2）。

图2 典型发球工艺流程

在目前缓蚀剂加注撬与直管段上缓蚀剂加注口之间的连接，只是通过一根简易的PN11MPa的高压加注软管进行连接和加注（图3）。

图3 原缓蚀剂加注口装置图

该加注装置无过渡段，单纯的高压加注软管加注装置作用单一，缺少超压前就地手动泄放阀门，未实现实时压力监测、计量、减震、过滤等辅助功能，在元坝气田实际应用中突出存在以下几个问题：

①现有的缓蚀剂加注管道缺少超压前及时人工泄放的机构，后路堵塞流程不同的情况下，可能会出现超压，软管管线爆管的危险情况；

②在对站外管道进行缓蚀剂批处理作业过程中，在向场站横向加注管内加注缓蚀剂，制作涂膜段塞时，缓蚀剂加注口往往会因为缺少压力检测点，无法达到对加注管线进行实时压力监测，从而存在管线超压爆管的风险；

③现有的缓蚀剂加注管道结构单一，无法对缓蚀剂加注量进行测量，同时在使用过程中管道容易产生振动，对装置造成不利影响；

④现有的缓蚀剂加注装置在加注完毕后，管线拆除时可能会因为管道内存在余压而使缓蚀剂溢出，污染环境，并浪费许多缓蚀剂。

2.泄放装置的研制

(1)装置结构

含硫气田批处理作业缓蚀剂加注口临时泄放装置，包括了Y型过滤器、流量计、压力表、脉冲阻尼器、临时泄放球阀等部件。临时泄放装置特征如下（如图4）：

图4 装置结构示意图

①基于发球筒直管段缓蚀剂加注口公称通径为DN50，装置采用2段不锈钢无缝钢管焊接加工制作，横向不锈钢加注无缝钢管DN50，PN9.6，设计长度为800mm，与部件壁厚为5.3mm，材质为316L，纵向临时排污圆管DN25，PN9.6，设计长度为400mm，与部件壁厚为4.4mm，材质为316L。

②装置上游进液口采用DN50快装接头进行连接，可以灵活的组装及拆卸，密封材质选择氢化丁腈橡胶（HNBR）；装置下游出液口采用8孔法兰盘进行连接，法兰选用ASTM A350 LF6 Class1（抗硫碳钢，并进行抗硫限定），密封材质选择，聚四氟乙烯（PTFE）+316L的金属缠绕垫片，密封的同时，具备耐酸、耐碱等特点。

(2)工作原理

缓蚀剂经过缓蚀剂撬装加压后经过高压加注软管进入钢制横向加注管线内，经脉冲阻尼器和流量计后通过缓蚀剂涂抹加注口，最终进入集输管线干线内。加注过程中可通过压力表、流量计对参数进行监控。加注完成后停缓蚀剂撬装加注泵，关闭缓蚀剂涂抹加注口的手阀，打开泄放装置的球阀，将残余的缓蚀剂经过Y型过滤器过滤后回收至容器中。

3.现场应用及效果

(1)现场应用

装置研制后在元坝气田101-1H单井、103-1H单井、272H集气站等33个场站现场推广使用，效果良好，通过本设计对发球筒直管段加压，做前后涂膜清管器之间的液柱段塞时，实时压力冗余监测的功能，并且还添加了人工手动泄放的执行机构，避免了超压风险，有效避免了管线爆管等危害因素。缓蚀剂加注结束后管线中的缓蚀剂泄压，避免了危险化学品外溢，解决了环境污染问题，并大幅度减少了经济成本。

(2)应用效果

①装置在元坝气田应用有效实现了存管缓蚀剂的回收利用，每次可回收约2L缓蚀剂再利用，缓蚀剂市场价约为40元/L，按照批处理频次25次/月计算，每年可以节约缓蚀剂采购的经济成本约2.4万元。

②装置的应用实现了解决了加注后缓蚀剂落地引发污染，员工直接接触的问题，降低了安全风险。装置在元坝气田应用后未出现过一起缓蚀剂加注软管爆管超压事故，缓蚀剂泄露引发的职业健康危害事件0起，环保污染事件0起。

③该装置具备计量、减震、过滤等辅助功能，增加了该设备运行的稳定性。

4.结论

本设计提出的含硫气田批处理作业缓蚀剂加注口临时泄放装置，实现了缓蚀剂加注管线在运行中冗余的压力实时监测，并且还添加了人工手动泄放的执行机构，降低了超压风险。目前主要用于元坝高含硫气田批处理作业缓蚀剂加注口临时泄压和缓蚀剂收集，其效果好，可推广用于其他含硫气田场所内的缓蚀剂批处理作业，具有较高的推广价值。