?從油氣田中開采出的天然氣,其成分主要是以甲烷為主的碳氫化合物的混合物(油田伴生氣的甲烷含量一般占80%~90%,氣田氣的甲烷含量一般占90%以上),還含有少量的CO2、H2、N2、H2O等組分,有些氣田采出的天然氣還含有H2S和有機硫(硫醚、硫醇)等組分。當天然氣從地層流人氣井井底,沿井筒流至地面時,常常帶有地層水、泥沙、巖屑等雜質,有些氣田還產輕質凝析油。因此,天然氣在生產過程中必須經過一系列處理。天然氣生產及處理一般包括以下工藝內容:注入緩蝕劑、降壓、加熱、分離、計量、調壓、增壓等。對于含硫氣田,采出的天然氣要進行脫硫、脫水處理。經過處理的天然氣達到管輸標準,才能輸入管網供廠礦和城鎮居民使用。
1.注入緩蝕劑。對于含硫氣井,為了抑制和減緩硫化氫氣體對井內油管套管的腐蝕,要定期向井內加注一定量的緩蝕劑。緩蝕劑流經井內油管和套管時,附著在鋼管的內壁、外壁上,形成一層保護膜,將H2S、CO2等腐蝕性氣體與鋼管隔開,起到防腐作用。
2.降壓。高壓天然氣必須經過降壓處理,達到設備和管道允許的壓力才能流人設備和管道中。通常所用的降壓裝置為角式節流閥。
3.加熱。高壓天然氣在降壓過程中會產生“節流效應”,膨脹吸熱,溫度降低。當溫度下降到一定程度,甲烷與天然氣中的水分結合,就會生成一種類似冰雪一樣的白色結晶物質,通常人們把它叫做水合物。水合物堆積在采氣設備和管道中,會引起堵塞,壓力上升,氣井生產出現異常,嚴重時,將造成設備或管道憋壓爆破。為了防治水合物的生成,一般可以采用水套加熱爐提高天然氣溫度或向天然氣中加入甲醇、乙二醇等防凍劑,破壞水合物生成的條件,以保證生產正常進行。
4.分離。經過加熱后的天然氣流人分離器,除去油水和固體雜質,油放人儲油罐儲存待運,水和固體雜質排人污水池進行處理,地層水回注入廢井中。
5.計量。為了了解氣井的產能和儲量,對分離后的油氣水要分別進行計量。目前,國內外用得最多的天然氣計量裝置是標準孔板節流裝置。
6.調壓。天然氣經過調壓裝置調壓達到管網或用戶所需要的壓力后輸出。
7.增壓。油氣田開發后期,天然氣壓力衰竭或鉆探獲得的淺層低壓氣,其壓力低于管網輸氣壓力時,可以利用增壓壓縮機開采,以提高油氣田天然氣的采收率。
8.脫硫脫水。為了保護采氣設備管道免受H2S的腐蝕,確保供給廠礦和城鎮的天然氣H2S含量達到國家規定的標準,對含硫天然氣必須進行脫硫脫水處理。脫硫方法分干法、濕法兩類。低含硫氣采用干法處理,高含硫氣采用濕法處理。
職業危害 天然氣生產及處理中常見的危害有爆炸、火災、中毒三類。產生的原因主要是腐蝕、超壓、泄漏、違反操作規程等。如果天然氣中H2S超過一定的濃度,且在有水的環境中,就會對設備和管道產生嚴重腐蝕。H2S溶于水形成弱酸,對金屬造成電化學失重腐蝕、氫脆和硫化物應力腐蝕開裂,嚴重時會引起管線和設備爆炸。H2S是一種無色、劇毒、酸性氣體。低濃度的H2S氣體有臭雞蛋味,其相對密度為1.176,較空氣重,與空氣混合濃度達4.3%~46%時形成一種易爆炸混合物,H2S燃燒時呈藍色火焰,產生有毒的SO2。
1.爆炸。輸氣設備(儀表)和管道長期處于受壓狀態,這些設備和管道都有額定的工作壓力,其生產運行壓力必須低于額定工作壓力。當出現以下幾種情況時,很可能會產生爆炸:
(1)操作人員違反操作規程造成設備或管道超壓運行;
(2)設備或管道因腐蝕減薄;
(3)設備或管道發生泄漏,漏出的天然氣與空氣混合至一定比例并與明火接觸時;
(4)用空氣壓縮機實施氣井排液時,空氣與天然氣混合在高溫高壓下流動;
2.火災。引起天然氣火災的主要原因有:
(1)設備和管道由于制造缺陷、腐蝕磨損、年久老化等泄漏天然氣,遇明火點燃;
(2)放噴天然氣被雷擊點燃;
(3)維修設備和管道時違反操作規程引燃;
3.中毒。最常見的是H2S和CO引起的中毒,但H2S的毒性較CO大5~6倍。
造成硫化氫中毒的主要原因有:
(1)當含硫天然氣排放或大量泄漏在空氣中時,人、畜不慎呼吸后中毒,嚴重時會造成死亡;
(2)當天然氣作燃料用于燒飯、取暖、淋浴時,若燃燒不完全或通風不良,會引起人中毒或窒息,嚴重時也會造成死亡。