解決含硫天然氣對放空立管的腐蝕問題

肖 剛

（中國石油西南油氣田塔里木油氣工程分公司，新疆庫爾勒 841000）

0 引言

在天然氣生產(chǎn)場所，放空系統(tǒng)穩(wěn)定完好是氣田安全生產(chǎn)的保障。目前，國內(nèi)含硫氣井放空系統(tǒng)均使用無縫鋼管作為主工藝流程材料[1]，設(shè)立單獨的放空點火火炬立管（高約20 m）因腐蝕嚴重每兩年更換一次，更換作業(yè)期間停產(chǎn)，每次更換費用約40 萬元，每年維修費6 萬元。一般在常溫常壓下，鋼材在干燥的含硫化氫天然氣中基本上不會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，只有在含硫化氫的天然氣含有一定的水分時才會出現(xiàn)腐蝕，并且加速非金屬材料的老化。日常生產(chǎn)中，硫化氫對金屬的腐蝕方式有很多種，比如電化學(xué)失重腐蝕、氫脆以及硫化應(yīng)力腐蝕開裂等，其中日常生產(chǎn)生活中多數(shù)以后兩者為主，通常將其統(tǒng)稱為氫脆破壞。氫脆破壞往往在石油生產(chǎn)中造成井下管柱的突然斷裂脫落或者地面管匯和儀表引壓管線的爆列以及采油區(qū)井口裝置的破壞等?，F(xiàn)有含硫氣井因產(chǎn)出天然氣均含硫，且含凝析水，對放空立管腐蝕嚴重[2]。一旦放空管線穿孔、失效，極易引發(fā)火災(zāi)、爆炸、硫化氫外泄，對井站及周邊居民的生命財產(chǎn)安全有著巨大威脅。

本文論證所采用的基準放空火炬系統(tǒng)是集火炬點火、燃燒、檢測為一體的燃燒系統(tǒng)，火炬采用火炬頂部雙電點火引火裝置，采用兩臺高能防爆點火器作為電點火能源供應(yīng)；控制系統(tǒng)采用西門子200 型PLC 作為火炬點火燃燒控制核心，并采用RS485協(xié)議與中控室DCS 系統(tǒng)通信[3]。主要特點是燃燒穩(wěn)定、充分、無煙；點火系統(tǒng)安裝在地面，點火控制維護方便；點火引燃裝置自動、手動、遠程均可正常操作及運行。

1 多種方案的列舉法與排除法分析

1.1 排除法

排除法是人們在日常生產(chǎn)和生活中經(jīng)常使用的一種選擇方法。根據(jù)各種類比或者對比以及可行性進行的判斷，來對事物存在的不正確項進行排除的一種方式[4]。以日常解閱讀選擇題為列，所謂的“排除法”就是指在全盤考慮題目文章或者具體段落內(nèi)容以及題目所設(shè)立的題干和所給出答案選項中所涵蓋的各種關(guān)鍵信息的基礎(chǔ)上,運用一定的邏輯方式進行推理,排除與題目題干要求不相符合的答案選項,從而選出最優(yōu)答案的一種解題方法。

1.2 列舉法

列舉法是一種列舉出所選事物的特定特征（比如屬性特點、優(yōu)點缺點等）的本質(zhì)內(nèi)容，再對所列出的特征不足之處進行改進的方法[5]。日常生活中所使用的列舉法多數(shù)為四種：屬性列舉法，希望點列舉法，優(yōu)點列舉法和缺點列舉法。

1.2.1 屬性列舉法

最早的屬性列舉法（Attribute Listing Technique）思考策略是由著名學(xué)者Crawford 在1954 年提倡應(yīng)用的。屬性列舉法主要思考對象是針對事物的人性及物性特征，其主要是為了觀察分析事物的各項屬性特征并進行一一改進的一種方法；或者通過改變事物某項特定屬性（比如形狀、顏色、體積等），從而使產(chǎn)品能夠產(chǎn)生一種全新用途的方法。屬性列舉法的使用步驟首先是列舉出事物的各項重要部分屬性，然后改變一種或多種屬性從而得出結(jié)論。其中，必須注意一點，不管是多么不切實際的想法，只要是能對目標(biāo)重要部分屬性提出可能的改進或者完善的方案，都在可以接受的范圍。

1.2.2 希望點列舉法

希望點列舉法是一種對所研究事物發(fā)展提出各種合理的期望，并對所提出的期望通過不斷改進并一一實現(xiàn)的一種方法。其過程開始往往都是“希望可以”或者“怎樣才能更好”，是一種偏向理想型設(shè)定的思考方法。希望點列舉法的使用步驟是先決定事物主題，然后羅列出主題的各種希望點，再根據(jù)所選出的希望點來考慮如何一一實現(xiàn)。

表1 改進前后經(jīng)濟效益

1.2.3 優(yōu)點列舉法

優(yōu)點列舉法是一種優(yōu)先列舉出所研究事物的各項優(yōu)點，采取相應(yīng)措施將優(yōu)點再完善擴大或者推廣的方法。優(yōu)點列舉的步驟：①決定出事物的研究主題；②根據(jù)研究主題分析列舉事物在研究范圍內(nèi)的各項優(yōu)點；③篩選出所列舉事物優(yōu)點的主要項目；④根據(jù)選出的優(yōu)點來考慮如何將主要優(yōu)點進一步擴大、完善及推廣。

1.2.4 缺點列舉法

缺點列舉法偏向于改善事物的現(xiàn)狀。與優(yōu)點列舉法相反，缺點列舉法先分析出事物的缺點或漏洞，再根據(jù)列舉出的缺點和漏洞一一找出相應(yīng)解決方案的一種方法。缺點列舉法的步驟：①決定出事物的研究主題；②根據(jù)研究主題分析列舉出事物在研究范圍內(nèi)的各項缺點和漏洞；③篩選出所列舉事物缺點的可修改完善項目；④根據(jù)選出的項目制定相應(yīng)的修改完善措施。

本文采用缺點列舉法，從解決含硫天然氣對放空立管的腐蝕問題所列舉的三項方案會遇到的各種施工困難度和經(jīng)濟節(jié)約性等方面，對所列方案進行篩選。

2 列舉排除法解決含硫天然氣對放空立管的腐蝕問題

2.1 方案列舉

針對含硫天然氣對放空立管的腐蝕問題列舉了三種解決方案：方案一是在裝置系統(tǒng)流程中加裝單井脫硫、脫水裝置，以直接解決天然氣含硫物質(zhì)的方式解決放空管道腐蝕問題；方案二是將放空流程更換成高抗硫材質(zhì)方式解決放空管道腐蝕問題；方案三是放空管線加防硫化氫腐蝕內(nèi)涂層，阻止含硫物質(zhì)與放空管道接觸，解決放空管道腐蝕問題。

2.2 各方案的缺點列舉

本文討論的是含硫天然氣對放空立管腐蝕問題的解決方案，為現(xiàn)實問題，針對此類問題所列舉缺點的方向為目的性、安全性、施工困難性與經(jīng)濟性。由于三種方案都是為達到相同目的，在安全生產(chǎn)的前提下所建立的，其中方案一的缺點為工藝復(fù)雜，投資大；方案二的缺點為成本高，投入產(chǎn)出比低；方案三的缺點為現(xiàn)場施工困難，需拆卸后送專業(yè)廠家涂層處理。圖1 為含硫天然氣對放空立管腐蝕問題的解決方案九屏圖。

圖1 含硫天然氣對放空立管腐蝕問題解決方案九屏圖

3 結(jié)論

為解決含硫天然氣對放空立管的腐蝕問題，對于新系統(tǒng)的要求必須既能夠保證放空火炬立管無腐蝕，又能夠確保生產(chǎn)安全、氣田平穩(wěn)運行；在現(xiàn)有技術(shù)條件下，選擇一種最簡單經(jīng)濟的方法解決硫化氫對放空系統(tǒng)的腐蝕，同時針對現(xiàn)場系統(tǒng)內(nèi)部和外部可利用的資源，對比幾種方案后確定選擇放空管線內(nèi)壁采用抗硫化氫涂層的方案。該方案避免了另兩種方案工藝復(fù)雜、投入產(chǎn)出比低的缺點，為整個石油火炬系統(tǒng)節(jié)省了大量維修費用。改進前后經(jīng)濟效益對比見表1。