田德銀 周鋒 黃元和

摘 要：元壩氣田是中石化成功開(kāi)發(fā)的第二個(gè)大型酸性氣田。在氣田開(kāi)發(fā)中，高含硫水的處理、回注是生產(chǎn)中必需解決的問(wèn)題。水處理過(guò)程中，高含硫水的氣提處理是系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能使氣提后的水達(dá)到水處理時(shí)的各項(xiàng)指標(biāo)要求。提升泵加裝變頻柜后，能在零到額定排量?jī)?nèi)調(diào)節(jié)氣田水提升量，對(duì)于降低水中的硫化物含量，減小后續(xù)藥劑加注量、藥劑處理種類、處理工序及時(shí)間、固廢量、費(fèi)用消耗等均有較大好處，值得高含硫氣田水處理設(shè)計(jì)、整改時(shí)借鑒。

關(guān)鍵詞：酸性氣田；氣田水；氣提；變頻柜；硫化物

元壩氣田是中石化繼普光氣田之后，成功開(kāi)發(fā)的第二個(gè)高含硫氣藏，目前年生產(chǎn)天然氣能力達(dá)到凈化氣34×108m3。天然氣中硫化氫含量2.7%～8.44%（體積含量，下同），二氧化碳含量3.12-15.5%，屬于高含硫化氫，中含二氧化碳?xì)馓铩?/p>

該氣田產(chǎn)層為長(zhǎng)興組，埋藏深度深（約7000m），儲(chǔ)層有效厚度?。ㄒ欢悆?chǔ)層厚度不足10m）。為提高氣井產(chǎn)量，采用大型酸化模式增大孔滲通道。大量酸液進(jìn)入儲(chǔ)層，測(cè)試時(shí)間短，酸液返排不徹底，導(dǎo)致生產(chǎn)前期有殘酸返排。同時(shí)，元壩氣田存在底水，氣水界面復(fù)雜，生產(chǎn)過(guò)程中普遍產(chǎn)凝析水，部分較低部位井投產(chǎn)初期有產(chǎn)地層水征兆。

在高含硫氣田中，無(wú)論是殘酸、凝析水，還是地層水（下文統(tǒng)稱氣田水），其中的硫化物含量均較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水加藥處理的水質(zhì)要求。為保證含硫水處理的正常進(jìn)行，需對(duì)高含硫水進(jìn)行氣提，以降低水中硫化物含量，從而達(dá)到加藥處理時(shí)水的水質(zhì)要求。如何保證高含硫氣田水的氣提工作的正常進(jìn)行顯得十分必要。

1 氣提處理流程

高含硫氣田水拉運(yùn)至氣田水處理站，卸裝至污水池，通過(guò)泵提升到氣提塔中上部，順?biāo)铝?，與塔底上升的凈化天然氣充分接觸，液體的流動(dòng)、天然氣的攪動(dòng)，使得硫化氫在氣田水中的溶解度減少，多余的硫化氫以氣體的形式和凈化天然氣一起從塔頂流出。流出的含硫化氫的天然氣經(jīng)火炬分液罐分離，最后到火炬燃燒放空；同時(shí)，氣提后的氣田水進(jìn)入接收罐，與脫硫劑等藥劑反應(yīng)后進(jìn)入污水池混凝、沉降，指標(biāo)合格后上清液經(jīng)提升泵提升、雙濾料過(guò)濾器過(guò)濾，緩沖罐緩沖后經(jīng)外輸泵輸泵至回注井回注地層。

2 設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

元壩氣田設(shè)計(jì)時(shí)污水池的容積為120m3；提升泵的額定提升量為12 m3/h；站場(chǎng)有2個(gè)氣提塔，每個(gè)塔獨(dú)立使用，氣提塔的處理能力為7 m3/h；凈化天然氣與氣田水的比例為7：1（可調(diào)，正常調(diào)節(jié)范圍為6～8：1）；氣田水進(jìn)氣提塔的硫化物指標(biāo)控制在700mg/L以內(nèi)；氣提后出水硫化物指標(biāo)在300mg/L以內(nèi)。

3 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行效果

該處理流程建好后，拉運(yùn)氣田水至污水池，通過(guò)化驗(yàn)，原水硫化物指標(biāo)不一致，高低起伏，變化幅度大。主要原因?yàn)樵獕螝馓飳儆诮笧┬詢?chǔ)層，分4個(gè)礁帶，1個(gè)灘相，總的來(lái)說(shuō)，高部位的礁帶硫化物含量低，灘相比礁帶硫化物含量高；即使同一礁帶、同一灘相，硫化物含量也是不同的。硫化物含量的不穩(wěn)定及遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，給氣田水氣提后指標(biāo)合格帶來(lái)挑戰(zhàn)。

啟動(dòng)提升泵提升氣田水后，泵以恒定的速度提升液體，每小時(shí)12m3左右，超過(guò)氣提塔的處理能力。其原因?yàn)闅馓崴脑O(shè)計(jì)為集輸設(shè)計(jì)，而泵乃至整個(gè)水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，泵的選型為另一個(gè)設(shè)計(jì)單位所為，雙方未能有效的溝通、協(xié)調(diào)，導(dǎo)致運(yùn)行參數(shù)不合理，影響氣提效果。

經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，取樣分析，氣提運(yùn)行效果差，滿足不了加藥處理時(shí)水指標(biāo)要求（未加變頻柜前分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)）。

4 解決措施

由于氣田水中硫化物含量高且不能改變，氣提后的出水硫化物含量超過(guò)設(shè)計(jì)的300mg/L，導(dǎo)致一系列的不良影響：處理藥劑量增大；處理藥劑種類增多；處理工藝、工序更加復(fù)雜；處理時(shí)間延長(zhǎng)；處理后的固體廢物增加；藥劑費(fèi)、人工費(fèi)、固體廢物處理費(fèi)等成本成倍增加。

為解決氣提后硫化物含量超標(biāo)問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展了一系列探索、整改工作：

改單塔為雙塔同時(shí)使用。提升泵的提升能力為12方每小時(shí)，氣提塔的處理能力為6方每小時(shí)，人為認(rèn)為兩塔同時(shí)使用，能有效降低出水硫化物含量。通過(guò)改造運(yùn)行，出水水質(zhì)指標(biāo)有一定程度上的改善，但總的效果不佳。

增大天然氣進(jìn)氣量。根據(jù)設(shè)計(jì)的氣提氣與氣田水的比例，提高氣提氣的進(jìn)氣量，達(dá)到甚至超出設(shè)計(jì)的最高值。雖然該方法對(duì)降低氣提出水中硫化物含量有一定效果，但氣提氣氣量的增加，使得氣提塔氣路出口帶出液體，并進(jìn)入站場(chǎng)火炬分液罐，在生產(chǎn)井生產(chǎn)分液及可能的站場(chǎng)放空條件下，不利于站場(chǎng)天然氣的正常、安全采輸。

增設(shè)變頻控制柜。增加變頻柜后，提升泵的提升能力能在0～12m3/h內(nèi)調(diào)節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)可以根據(jù)進(jìn)水的水質(zhì)指標(biāo)、出水的水質(zhì)指標(biāo)調(diào)節(jié)泵的提升量，從而達(dá)到最優(yōu)化氣田水氣提處理效果。通過(guò)運(yùn)行、調(diào)整、參數(shù)優(yōu)化，逐步降低了氣提后水質(zhì)指標(biāo)中的硫化物含量，接近設(shè)計(jì)值，加變頻控制柜后的水質(zhì)指標(biāo)。

5 結(jié)論

（1）高含硫氣田所產(chǎn)氣田水中硫化物含量較高，需降低其含量后才能進(jìn)行加藥等處理。

（2）氣提是高含硫氣田水處理工藝中的重要環(huán)節(jié)，能使氣田水指標(biāo)達(dá)到加藥處理前的各項(xiàng)指標(biāo)要求。

（3）采用變頻柜能改變提升泵的提升速度，能很好滿足氣提中因硫化物變化而需要的各種流速要求，對(duì)于后續(xù)降低藥劑加注量、藥劑處理種類、處理工序及時(shí)間、固廢量、費(fèi)用消耗等效果明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]劉國(guó)宇.氣提法處理高含CO2油田采出水的試驗(yàn)研究[J].工業(yè)用水與廢水，2016，47（3）：16-21.

[2]任世林，張翠蘭，藍(lán)輝，等.元壩氣田高含硫污水處理及回注方案優(yōu)選[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2016，18（3）：40-42.

[3]朱權(quán)云.特高含硫油氣田水脫除硫化氫的研究[J].油氣田環(huán)境保護(hù)，1993，（4）：11-14.

（作者單位：中石化西南油氣分公司川東北采氣廠）