高含硫气田集气站检维修技术

王红宾 吴明畏 高强

摘 要：普光气田是国内首次大规模开发的高含硫气田。集气站是气田开发的关键部位，是保障气田安全高效生产的重要装置。天然气中高含H2S和CO2，随着气田生产运行，集气站场设备装置需要定期进行检维修，确保集气站场安全平稳运行。该文详细研究了高含硫集气站场检维修的关键技术和方法，确保了集气站场检维修工作的顺利开展，对高含硫气田检维修提供技术指导。

关键词：高含硫气田 检维修 清洗 检测 系统检修

中图分类号：TE863 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（a）-0105-02

普光气田高含H2S和CO2，是国内首次大规模开发的高含硫气田。随着气田的开发，设备管道硫沉积情况严重，需要对集输流程进行全面清洗，以保障集输效率。地面集输系统采用了“全湿气加热保温混输”工艺，天然气中含有饱和水和游离水，在H2S、CO2的环境下极易对管材形成腐蚀，需要对集输系统进行全面检测，开展集气站检维修技术的研究，包括全面清洗技术、全面检验技术、专业系统检修技术及检维修安全技术的研究，形成完整的集气站检维修工序及技术方法，掌握系统腐蚀状况，以保障系统的连续平稳运行。

1 集气站检维修程序研究

高含硫集气站全面检维修主要包括三个阶段工作，共分“九步程序”。第一阶段为准备阶段主要进行停井放空、置换、隔离；第二阶段为实施阶段主要进行全面清洗、全面检测、专业系统检修；第三阶段为复产阶段主要进行流程恢复、气密联调、开井生产。

2 集气站全面清洗技术

2.1 清洗工艺流程的确定

普光气田的地面集输系统从投产以来，集气站仪器仪表、分离器捕雾网、生产计量分支管排液管线、计量分离器排液管线、放空闸阀、火炬分液罐排污管线等频繁出现硫堵塞，为确保清洗效果，采取分段分部位进行清洗：（1）井口～分支管；（2）分支管～外输；（3）放空系统～火炬分液罐；（4）排污系统～火炬分液罐；（5）单体设备清洗：如计量分离器、酸液缓冲罐、火炬分液罐等。

2.2 化学清洗

化学清洗主要是用化学方法使被清洗物体表面污垢去除，恢复原表面状态。普光气田集气站内的杂质主要为单质硫（S8）的沉积物，同时还含有少量（Fe）CaS、CaSiO3、CaSO4和CaCO3等其他无机盐垢和少量有机杂质，L360管道有硫化亚铁与NaFeS2的混合物。通过对杂质进行取样，开展溶解试验，优选化学药剂，并进行设备管材的腐蚀试验，确保清洗药剂的适用性，选用DMDS溶剂进行化学清洗，将溶硫清洗剂与水加热到一定温度，清洗剂与沉积垢进行化学反应，管道内壁的沉积垢溶解后利用循环清洗泵排至污水罐内。其溶硫能力可达到100%。同时，摸索出了溶硫以清洗剂为主剂，络合剂、活性剂、缓蚀剂、渗透剂、悬浮剂等六种组合药剂为一体的化学清洗药剂。经过试验，该药剂对镍基825管材平均腐蚀速率为0.0521 mm/a；对L360QCS管材平均腐蚀速率为0.0536 mm/a，符合腐蚀需求。

2.3 物理清洗

物理清洗是集输管道设备在化学清洗完成后，利用高压水射流泵产生高压水流对局部管道盲端和设备底部沉积物进行冲刷清洗。主要是对火炬分液罐、计量分离器、放空总管、分支管盲端、计量分离器排污汇管，及对计量分离器、火炬分液罐、酸液缓冲罐内部的杂质进行人工清理。

2.4 清洗技术要点

流程连接完成后清水试压0.5MPa，清洗液温度控制在70°～80°，清洗时间控制在3～6 h，溶解完成后污水pH 9.2～9.75。

2.5 清洗效果评定方法

（1）人工目测。清洗前先对开口的部位进行拍照，查看沉积物情况，清洗完成后对开口部位进行目测检查，拍照留底，无沉积物为合格。

（2）内窥镜检测。管道内部的清洗情况采用内窥镜伸入观察内表面无沉积物为合格。

（3）返回污水取样观察。原清洗剂为澄亮，无悬浮物，清洗后污水混浊颜色变深，为暗黄色，通过取样观察清洗出水颜色和水中杂质含量确定清洗效果。

（4）pH值测定。对循环的清洗液进行3次取样测试，每次间隔10 min，pH值为9.2～9.75时，杂质基本溶解完成。

3 集气站检维修全面检测技术

现场采用多种无损检测的方法对各涉酸设备进行检测，对站内涉酸设备管线进行有针对性的检验及安全评定，掌握涉酸设备的腐蚀情况。

3.1 集气站全面检验对象

集气站检测的主要对象为：（1）井口至加热炉镍基管线；（2）加热炉盘管；（3）加热炉至外输管线；（4）放空管线和排污管线；（5）甲醇缓蚀剂加注管线；（6）火炬分液罐；（7）计量分离器；（8）计量分支管；（9）生产分支管；（10）收（发）球筒：（11）酸液缓冲罐等。

3.2 检验项目

（1）宏观目视检查：①检查所有对接焊缝焊缝有无咬边，错边量、棱角度有无超标现象等。②检查焊缝表面是否有气孔、弧坑、未填满和目视可见夹渣等。③检查母材是否有飞溅、焊疤、表面机械损伤、工卡具焊迹、电弧擦伤等。（2）内窥镜检测开口管线内壁腐蚀。（3）磁粉检测焊缝表面。（4）渗透检测接焊和角焊缝。（5）超声检测设备焊缝埋藏缺陷。（6）TOFD检测分离器和分支管的直焊缝。（7）C扫描管道内壁腐蚀精确测定。（8）导波检测排污及放空管线内壁腐蚀。（9）硬度测定设备焊缝及本体硬度测定。（10）金相检测焊缝及设备本体金相组织测定。

4 集气站专业系统检修技术

集气站专业系统包括采气树及地面控制系统、电气设备、仪器仪表、低压电力、火气系统、工业电视、通信系统和气象系统、工业以太网、腐蚀监测系统、SCADA系统、动设备、静设备。

4.1 检修程序

集气站停井后，按照先电力、通信等辅助系统，后动、静设备、自控系统等主要系统，最后全站联调的顺序对采气树及井口控制系统等系统进行全面检修。

4.2 检修方法

（1）宏观目视检查；（2）仪表检定；（3）信号测试；（4）数据比对；（5）单体功能测试；（6）密封件组件检查；（7）硬件检查；（8）软件测试；（9）接地电阻测试；（10）放电测试；（11）服务器系统清理；（12）数据备份；（13）逻辑关断测试；（14）阀门活动注脂保养等。

4.3 检修内容

4.3.1 采气树及井口控制柜检修

主要包括地面控制系统检修、PLC及数据远传检查测试、远程关断测试、采气树井口装置维护保养等。

4.3.2 电气设备检修

主要包括低压配电柜检修、UPS装置检修、直流屏检修、室内配电箱检修、站场配电箱检修、接地系统检测、绝缘电阻检测、照明系统检修和其它电气设备检修。

4.3.3 仪器仪表系统检修

主要包括温度变送器、压力变送器、液位变送器、流量计、自控阀门进行外观检查、常规检查、变送器输出测试、测温元件检查、阀门测试、关断测试、以及对机柜接线进行紧固。

4.3.4 动设备检修

主要包括各橇块泵和燃气发电机的管件、管路连接件、仪表、电器设备进行检修保养，对泵头管路进行拆卸、清洗、保养，对油品外观进行检测并按质进行更换，对电器部分接线端子排进行检测与更换等。

4.3.5 火气系统检修

主要包括对固定式有毒气体检测仪、固定式可燃气体检测仪、感烟探测器、火焰探测器、火灾报警按钮，火气探头检测维修工作，进行信号测试，外观检查，接地电阻测试，标定比对等。

4.3.6 视频监控系统检修

主要包括视频监控工作站、视频服务器、网络交换机、摄像机、RS485共享器、防浪涌保护器及摄像机电源电缆、控制电缆和设备接地线及其相关防爆接线箱进行检查维护，监控设备的外观检查、硬件检查、软件检查及系统性能检测，防爆摄像机性能检测维护，视频服务器参数检查等。

4.3.7 通信系统检修

主要包括机柜检查、硬件及线缆检查，软件配置及系统功能测试等。

4.3.8 工业以太网系统检修

主要包括工业以太网机柜及设备的外观检查，内部设备供电系统的检查，防雷接地检查，冗余电源的冗余性测试，交换机、工业信息安全模块的性能测试，浪涌保护器、机柜灯管、机柜风扇、断路器（设备电源控制开关），光缆尾纤、网线、电源线、接线端子完好性检查等。

4.3.9 自控系统

主要包括服务器检查，机柜检查，站场关断测试，单体功能测试等。

4.3.10 静设备检修

主要包括各撬块和阀门的维护保养，加热炉的关断测试，计量分离器轮换计量测试，分酸分离器、计量分离器、火炬分液罐的液位调节阀测试，自控阀门开关测试等。

5 检维修过程中的安全控制技术

集气站检维修过程中的安全技术主要包括控制系统逻辑屏蔽技术、工艺隔离技术和防止硫化亚铁自燃技术。

5.1 控制系统逻辑屏蔽技术

集气站逻辑关断有一级泄压关断（ESD-1），二级保压关断（ESD-2），三级单元关断（ESD-3）和井口控制系统自身的单元关断，集气站检维修过程中需屏蔽以下逻辑控制点：

（1）将井口控制系统各气井的地面安全阀屏蔽阀关闭。

（2）将SCADA系统界面ESD-2集气站出站压力高高低低报警打超驰。

（3）将SCADA系统界面ESD-3各井井口压力高高低低报警打超驰。

5.2 工艺隔离技术

通过工艺隔离检修区域、生产区域和气井井口装置，防止检维修时输系统内酸气窜入，确保检维修过程中安全施工和生产区域正常生产。

5.2.1 过站生产的集气站隔断部位

井口隔断是关闭井口镍基闸阀和笼套式节流阀，挂禁止操作牌。拆卸井口镍基短节，在采气树端安装盲板，挂禁止操作牌。

燃料气隔断是将进站燃料气管道用盲板隔断。

外输隔断是关闭出站ESDV后，将ESDV和出口球阀手轮锁定，挂禁止操作牌。拆卸高级孔板阀上游短节及旁通闸阀，下游流程安装盲板并挂禁止操作牌。

过站放空隔离是关闭过站ESDV阀前后放空闸阀和截止阀，拆卸截止阀下法兰并安装盲板隔离；关闭收（发）球筒安全阀上下游闸阀和旁通闸阀，拆卸收（发）球筒安全阀下游闸阀和旁通闸阀下法兰并安装盲板；关闭收（发）球筒放空手动球阀和截止阀，拆卸手动放空球阀下法兰并安装盲板；关闭集气站出站放空闸阀和截止阀，拆卸截止阀下法兰并安装盲板隔离。

排污隔离是关闭收（发）球筒至火炬分液罐排污截止阀，拆卸截止阀下法兰并安装盲板隔离；关闭火炬分液罐至外输球阀，拆卸球阀下法兰，并安装盲板隔离；关闭计量分离器至外输管线单流阀后球阀，并安装盲板隔离。

5.2.2 末端集气站隔断部位

井口隔断是关闭井口镍基闸阀和龙套式节流阀，挂禁止操作牌，拆卸井口镍基短节，在采气树端安装盲板，井口放空处于打开状态。

外输隔断是关闭出站ESDV后，关闭出口球阀并锁定手轮，挂禁止操作牌，下游集气站进站ESDV下游放空阀处于生产运行状态。

燃料气隔断是将进站燃料气管道用盲板隔断。

5.3 防止硫化亚铁自燃技术

5.3.1 钝化法

在打开含有硫化亚铁的容器、管道前，采用了氧化法、酸洗法、螯合法等化学处理技术，消除硫化亚铁，从根本上消除危害源。

5.3.2 润湿法

因工艺条件限制，无法采用钝化法和隔氧法的措施，在作业、检修过程中，硫化亚铁会与氧气接触，如分支管和分离器开孔，采用润湿法。在打开含硫化亚铁容器后，立即向内壁喷淋清水或向容器内注水，保证容器内壁上附着的硫化亚铁被水完全润湿。

5.3.3 隔氧法

对于高含H2S的集输管道，在检修过程中，如更换拆卸流程，难以采用钝化法和润湿法，可采用隔氧法。在打开管道前，使用惰性气体（N2）置换打开段的可燃气体，并保持微正压。打开管道后，在敞口段上下游通入惰性气体，进行微正压隔氧，防止硫化亚铁发生氧化反应 。

6 结语

该文通过对高含硫气田集气站检维修技术研究，总结出了高含硫集气站场全面清洗技术、全面检测技术、专业系统检修技术和安全控制技术。系统全面的研究了高含硫集气站检维修的关键技术，对高含硫气田检维修提供理论指导。

参考文献

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