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油气生产遭硫化氢干扰?化学品巨头帮你摆平

油气生产遭硫化氢干扰?化学品巨头帮你摆平

硫化氢向来是油气生产过程中的一个大BUG。化学品巨头Clariant(科莱恩)公司针对硫化氢问题推出了一种高效的硫化氢化学清除剂,相比于三嗪类物质有明显优势。

来自 | Clariant
编译 | 影子

硫化氢控制是确保石油上下游运营过程无事故产生的重要组成部分。一些三嗪类硫化氢清除剂用户使用过程中遇到了产生固体和高pH值问题,Clariant公司集中力量开发了一种硫化氢化学清除剂,它将像三嗪类物质一样快速起作用,并通过将管道清洁和固体清除相关的停机时间降到最低,从而提高产量。

此次研发的目标是通过pH控制和可溶性副产物达到最小固体沉积量以降低H2S清除应用的总成本。

SCAVINATOR的技术特性已经通过实验室测试结果和现场表现得到了验证,Eagle Ford页岩区块的大量生产商都使用该技术做了广泛试验。这些都证实了,SCAVINATOR在提供最佳清除能力方面与同类具有技术优势,同时能够在固体控制和降低矿物结垢的可能性方面保持良好的性能。

产品概述

该产品是一种水溶性清除剂,旨在从气体和液体中去除硫化物,最显著的是硫化氢。它是一种清澈液体,pH值7.5 ~ 9,室温粘度小于5厘泊。其闪点范围从23℃~ 60℃(73℉~149℉),凝固点为-11℃(12℉),密度为1.03 ~ 1.07g/cm3。

该新技术既可以按批量使用,也可以连续注入管道或接触塔中。通过实验室测试初步表明,与三嗪类物质相比,其能够除去H2S,且能够获得相当或更高的清除效率。使用一定量的清除剂可将H2S清除,同时记录分析仪记录清除H2S的时间。

实验室测试

这项产品与标准37.5%单乙醇胺三嗪具有相当的气体突破时间。这是通过稀释该产品以达到该领域中使用三嗪的标准活性来实现的。

最初的实验室测试表明,固体形成完全可控,无固体副产物沉积。例如,为了模拟直接注入使用,通过使用公司专有的直接注入系统对非三嗪产品进行不断循环,没有显示出固体沉积或性能受到影响。这样就可以模拟使用了的与未使用的化学清除剂一起沿着管道驱动的效果。

为了量化对矿物结垢的影响,研究人员测量了pH值的影响,将基于非三嗪的产品纯净溶液和废溶液加入到各种产出水样品中。未处理的产出水pH值为6.28,加入500ppm浓度未使用过的三嗪pH值改变为8.33,加入使用过的三嗪pH值变为7.53。而在产出水中添加500ppm的未使用过的非三嗪H2S清除剂,pH值变为6.29,添加使用过的非三嗪H2S清除剂pH值变为6.45。对于这两个实验方案,将清除剂浓度提升为10,000 ppm。然而,非三嗪清除剂的影响要小得多,未使用的产品溶液pH为6.41,使用过的产品溶液pH值为7.95。三嗪清除剂的结果是,未使用的产品溶液pH值为9.05,使用过的产品溶液pH值为8.60。

此结果显示了该化学清除剂具有数量级降低碳酸钙结垢的潜力,因此能降低风险,保证整个生产系统流动安全。

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从实验室到现场

为了在现场测试这些实验室获得的性能值,公司与Eagle Ford页岩区块的两个运营商合作,确定了实验室测试结果是否可以扩展到现场实验。现场实验的目的是发现一种可替代三嗪的产品,这种产品也可以减少相关的副作用,如矿物质含量高、管道流量低,以及产生对水质,颜色和气味有负面影响的不溶性副产物。两家运营商为三嗪替代产品设定了关键绩效指标(KPI)。

通过接触塔应用,三嗪H2S清除剂的替代产品显示出的平均清除效率为每28.3Mcm3(1MMcf)气体清除1ppm浓度H2S,需要清除剂的加量为0.11加仑,这种效率类似于通常在接触塔中使用标准理论浓度三嗪(0.10至0.15ppm)的除气效率。每加仑清除剂可除去0.87磅H2S,而每加仑三嗪可除去0.5 ~ 0.95磅H2S,这表明Clariant公司的产品在清除H2S的效率方面与三嗪相当(表1)。

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表1. 来自接触塔应用的现场试验的数据表明,SCAVINATOR在清除H2S的效率方面与三嗪相当

客户建立的关键绩效指标得到满足,并且克服了使用三嗪时遇到的额外挑战。在试用期间,正常的操作不受影响。实验室的初步测试结果通过现场试验得到验证。

通过直接注入使用,在这些客户使用过程中,新产品显示了平均除气效率为,清除28.3 Mcm3(1 MMcf)气体中浓度为1 ppm的H2S消耗0.08加仑清除剂。计算的结果表明,在低气体速度状态下,通过直接注入该产品除气效率比标准三嗪(每28.3立方英尺去除1ppm的H2S需要0.2 ~ 0.5加仑清除剂)更好。该产品的流动状态不能满足单独井除气最佳效率的气体速度。每加仑新产品可清除1.3磅H2S,而三嗪只能清除0.2 ~ 0.5磅H2S。

对于这种特殊的直接注入系统而言,在实际气体速度低于临界速度的情况下,新产品相比三嗪显示出了更高的H2S清除效率。表2中详细列出了每口井的井参数以及化学注入量。

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表2. 在Eagle Ford页岩的直接注入过程中,来自现场试用的SCAVINATOR的初步数据证实,与三嗪相比,其具有更高的清除效率。

通过现场试验证实了实验室初步结果。与三嗪相比,该产品具有更高的清除效率,特别是应用在低气流过程中。它既满足了运营商制定的KPI指标,又在克服三嗪使用过程中遇到的额外挑战方面非常成功。在接触塔中应用过程中,试用期间正常操作没有受到任何影响。

基于大量的实验室测试和现场试验,证实了使用SCAVINATOR具有许多好处,其在直接注入使用中优于三嗪的清除效率已经得到了证实,并且在接触塔中使用时具有相当的清除效率,也没有任何固体沉积迹象。系统运行效率得到了提高,全面控制固体生成使得操作员的停机时间减少,生产效率因此提高。极小的pH影响及相关的较低矿物结垢率进一步保证了流动性,进一步增加了生产效率,并帮助改善注入井性能。

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