拓偉

【摘 ?要】隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于天然氣資源的需求量快速提升，而在氣田開(kāi)采期間受到硫化氫的影響，對(duì)于實(shí)際開(kāi)采效率有著一定影響。文章主要針對(duì)含硫氣田硫化氫的腐蝕與防護(hù)辦法進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)前實(shí)際狀況，從硫化氫的腐蝕狀況以及防護(hù)辦法方面進(jìn)行深入研究，進(jìn)而確保含硫氣田開(kāi)采安全平穩(wěn)。

【關(guān)鍵詞】含硫氣田;硫化氫;緩蝕劑

在我國(guó)天然氣行業(yè)發(fā)展期間，含硫氣田的開(kāi)采有著極大的難度，而較多天然氣資源中含硫氣田比例相對(duì)較高。其中硫化氫屬于一種易燃的酸性氣體，可溶于醇類(lèi)、水以及石油溶劑與原油之中。這也使得石油開(kāi)采期間對(duì)于開(kāi)采設(shè)備具有一定的影響，同時(shí)對(duì)于工作人員安全也極具威脅。在社會(huì)對(duì)于石油氣資源需求量逐漸提升作用下，使得研究防硫化氫腐蝕材料有著重要的作用與意義，主要原因就是防腐蝕材料可有效促進(jìn)管道使用周期的提升，避免出現(xiàn)各種安全事故，為油氣田經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展可奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.硫化氫的腐蝕狀況

1.1集輸管道的腐蝕

在石油氣田開(kāi)采期間，集輸管道有著極為重要的作用與地位，同時(shí)集輸管道中還含有大量的金屬物質(zhì)，其受到水與硫化氫等影響下，會(huì)出現(xiàn)較為明顯的氧化還原反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致集輸管道出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題[1]。通常情況下，硫化氫產(chǎn)生的腐蝕主要出現(xiàn)在天然氣開(kāi)采的全過(guò)程中，主要原因就是在開(kāi)采期間，硫化氫氣體與水等對(duì)于集輸管道具有較強(qiáng)的腐蝕性，而開(kāi)采力度逐漸深入作用下，硫化氫腐蝕問(wèn)題也就越來(lái)越明顯。其中常見(jiàn)的集輸管道腐蝕可分為四種現(xiàn)象：

首先，氫鼓泡問(wèn)題。在集輸管道出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象時(shí)，氫原子會(huì)不斷向金屬中擴(kuò)散，并逐漸形成氫分子，而氫分子與鋼材結(jié)構(gòu)的分離較為困難，這就使得內(nèi)壓快速提升，并致使附近鋼結(jié)構(gòu)受到影響，進(jìn)而導(dǎo)致集輸管道表面下層出現(xiàn)孔穴。

其次，氫致開(kāi)裂問(wèn)題。集輸管道受到氫氣壓力的影響，各層中存在的氫鼓泡會(huì)出現(xiàn)破裂問(wèn)題從而連接在一起。這時(shí)就會(huì)形成階梯形式的裂縫，致使氫致開(kāi)裂問(wèn)題的出現(xiàn)。

再次，硫化物應(yīng)力腐蝕問(wèn)題。在潮濕的硫化氫環(huán)境中形成的氫原子會(huì)與鋼材結(jié)構(gòu)出現(xiàn)融合現(xiàn)象，使得鋼材自身脆性快速提升，這時(shí)若收到殘余應(yīng)力以及外拉力等因素影響就會(huì)出現(xiàn)裂縫，這種現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在焊縫與強(qiáng)度較高的集輸管道中。

最后，氫脆問(wèn)題。受到應(yīng)力的影響，存在雜物與不足的位置會(huì)在氫聚集作用下出現(xiàn)裂縫，并隨著垂直應(yīng)力快速開(kāi)裂，進(jìn)而出現(xiàn)應(yīng)力導(dǎo)向的氫致開(kāi)裂（即氫脆問(wèn)題）的出現(xiàn)[2]。結(jié)合相關(guān)研究可以發(fā)現(xiàn)，硫化氫的含量對(duì)于應(yīng)力腐蝕具有直接影響，濕硫化氫主要導(dǎo)致的集輸管道腐蝕問(wèn)題主要為氫誘導(dǎo)、氫鼓泡、硫化氫應(yīng)力腐蝕等問(wèn)題。其所造成的威脅與氫濃度之間有著正比例關(guān)系。當(dāng)濕硫化氫處于飽和狀態(tài)時(shí)，所在產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象也就越發(fā)明顯，若空間中氫分子所占比例為氫原子的20倍左右時(shí)，就會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)集輸管道腐蝕問(wèn)題。

1.2橡膠密封件的腐蝕

在含硫氣田實(shí)際開(kāi)采期間，橡膠密封件有著極為重要的作用與地位。當(dāng)硫化氫導(dǎo)致橡膠密封件出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象后，會(huì)使橡膠密封件厚度不斷降低，甚至還會(huì)導(dǎo)致表面缺少光滑性。橡膠密封件受到硫化氫腐蝕后，還會(huì)形成相應(yīng)的堆積物。同時(shí)硫化氫對(duì)于橡膠密封件的腐蝕速度與其表面附著的硫化氫腐蝕物結(jié)構(gòu)之間也有著密切關(guān)系。若橡膠密封件出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象時(shí)，就對(duì)含硫氣田開(kāi)采效率的提升與安全性造成直接威脅，因此需要利用科學(xué)措施防止橡膠密封件出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題。

2.含硫氣田硫化氫防護(hù)措施

2.1 耐腐蝕材料的選擇

在含硫氣田開(kāi)采期間，科學(xué)選擇耐硫化氫腐蝕的合金鋼，可有效避免硫化氫腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，并確保開(kāi)采效率快速提升。根據(jù)實(shí)際需求促進(jìn)鋼材結(jié)構(gòu)抗腐蝕性能的提升，是防止硫化氫腐蝕的主要方法，并具有較強(qiáng)的簡(jiǎn)潔性，其中強(qiáng)化耐腐蝕性的原理就是在鋼材中添加鎳、鉻等金屬元素。其中鉻金屬是強(qiáng)化合金耐硫化氫腐蝕的基礎(chǔ)性元素的一種，而鎳元素可有效促進(jìn)鋼材結(jié)構(gòu)耐熱性與耐腐蝕能力快速提升，而鎳元素實(shí)際儲(chǔ)備量卻相對(duì)較少，因此為了降低鎳原料的使用，可通過(guò)氮與錳等元素代替鎳[3]。以我國(guó)某含硫氣田為例進(jìn)行分析，結(jié)合其高含硫特征，可使用具有較強(qiáng)抗硫腐蝕能力的奧氏體類(lèi)型不銹鋼?，F(xiàn)階段，我國(guó)大部分馬氏體類(lèi)型不銹鋼主要是從國(guó)外進(jìn)口，其每噸售價(jià)相對(duì)較高，通常約為普通材料的10倍左右，這就使得含硫氣田開(kāi)采成本相對(duì)較高。

另外，也可結(jié)合硫化氫特征，針對(duì)開(kāi)采設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新與完善。在石油氣田實(shí)際開(kāi)采期間，工作人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求與油氣井狀況，對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新與優(yōu)化，降低材料中的分離氫的含量，降低Mn、S等物質(zhì)，防止硫化氫出現(xiàn)氧化還原現(xiàn)象，確保硫化物具有較強(qiáng)穩(wěn)定性，進(jìn)而防止集輸管道受到腐蝕，為油氣井開(kāi)發(fā)效率與質(zhì)量的提升創(chuàng)建良好條件。當(dāng)油氣井開(kāi)發(fā)時(shí)，想要解決硫化氫腐蝕現(xiàn)象，就需要強(qiáng)化集輸管道選材的研究力度，這也是完善集輸管道的主要內(nèi)容。

2.2材料的加工工藝

首先，在針對(duì)材料進(jìn)行加工期間，需要嚴(yán)格落實(shí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制度，例如《鋼制壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)、《天然氣設(shè)施抗硫化應(yīng)力金屬標(biāo)準(zhǔn)需求》等，確保材料加工符合運(yùn)用需求[4]。其次，制定具有較強(qiáng)科學(xué)性的材料加工工藝，保證材料硬度符合實(shí)際運(yùn)用需求。最后，在材料實(shí)際加工期間，焊接縫位置的大小與結(jié)構(gòu)需要符合GB986等標(biāo)準(zhǔn)需求，同時(shí)也應(yīng)確保焊接硬度在22以上。

2.3氣質(zhì)與氣體流速的控制

為了避免硫化氫腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，需要利用科學(xué)方法將天然氣中存在的硫化氫與水等腐蝕性介質(zhì)進(jìn)行清除，對(duì)集輸管道中天然氣的氣質(zhì)進(jìn)行控制，確保其符合管道運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)。這就需要選擇與設(shè)計(jì)具有加強(qiáng)科學(xué)性的集輸管線大小、傳輸壓力、氣體流速（大于3米每秒），以此降低集輸管道中的積液，避免出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。與此同時(shí)，根據(jù)實(shí)際需求不斷強(qiáng)化管道積液清理力度也可防止腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。另外，還應(yīng)以管輸系統(tǒng)為核心創(chuàng)建完善的氣質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)進(jìn)氣點(diǎn)中硫化氫、水等腐蝕性介質(zhì)含量進(jìn)行實(shí)施檢測(cè)，為進(jìn)氣氣質(zhì)的控制奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.4緩蝕劑的使用

想要確保油氣井田開(kāi)采效率不斷提升，防止橡膠密封件與集輸管道出現(xiàn)硫化氫腐蝕問(wèn)題，就需要科學(xué)運(yùn)用緩蝕劑。工作人員選擇緩蝕劑時(shí)，需要根據(jù)含硫氣田開(kāi)采環(huán)境與需求，并結(jié)合壓力、流速以及溫度等條件，選擇具有較強(qiáng)合理性的緩蝕劑，真正確保橡膠密封件與集輸管道硫化氫腐蝕問(wèn)題得到科學(xué)的控制[5]。與此同時(shí)，想要確保緩蝕劑的使用較為正確與科學(xué)，也需要工作人員全面分析系統(tǒng)中介質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、各種可能出現(xiàn)的腐蝕類(lèi)型，全面了解緩蝕劑具有的緩蝕能力，確保開(kāi)采時(shí)各種添加劑與緩蝕劑之間的擁有相互作用、相互兼容的特征，防止三者之間出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)實(shí)際開(kāi)采期間僅使用一種緩蝕劑不滿(mǎn)足需求時(shí)，就需要針對(duì)緩蝕劑進(jìn)行復(fù)配處理。在實(shí)際開(kāi)采期間主要使用緩蝕劑通常有季胺類(lèi)化合物、銅銀緩蝕劑、苯駢三氮唑以及鹽酸酸洗緩蝕劑等。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在含硫氣田實(shí)際開(kāi)采期間，受到硫化氫的影響，使得橡膠密封件與集輸管道經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，阻礙了開(kāi)采效率的提升。這就需要在實(shí)際開(kāi)采期間根據(jù)實(shí)際需求，通過(guò)材料的加工工藝、緩蝕劑的使用以及氣質(zhì)與氣體流速的控制等方法，降低硫化氫腐蝕現(xiàn)象，以此為社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉梅，徐宣山.油氣井開(kāi)發(fā)硫化氫腐蝕與防護(hù)[J].卷宗，2018（8）：91-92.

[2]步玉環(huán)，馬明新，郭勝來(lái).油氣田H_2S腐蝕分析及高強(qiáng)鋼選材[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2018，28（3）：31-34.

[3]萬(wàn)里平，孟英峰，楊龍.高含硫氣田鉆具腐蝕研究進(jìn)展[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2016，28（4）：154-158.

[4]張智.惡劣環(huán)境油井管腐蝕機(jī)理與防護(hù)涂層研究[D].西南石油學(xué)院，2018.

[5]程久歡，周子鵬，祝曉丹.海洋平臺(tái)抗硫化氫腐蝕的管材選擇探討[C]/度海洋工程學(xué)術(shù)會(huì)議.2018.

（作者單位：中國(guó)石化中原油田普光分公司采氣廠）