王 釗，彭 丹，杜朝陽，常 振

（1.中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518000；2.中海油田服務股份有限公司，天津 300459）

原油中的H2S主要來源于地下微生物對原油的分解，此外有機含硫化合物在高溫或者水解作用后也會產生H2S[1]。原油中的水溶解H2S后會對金屬造成嚴重腐蝕，不僅會縮短管道的使用壽命，此外還會增加防腐成本[2]。海上FPSO在對原油進行油氣水分離后，氣相中的H2S一般采取燃燒的方法進行處理，這不僅對環(huán)境造成污染，未燃燒的H2S還會危害人員健康[3-5]。因此，海上油田開采脫除H2S已經迫在眉睫。

目前，原油脫硫技術主要有三類：物理脫硫、化學脫硫、生物脫硫[6-8]。海上FPSO受限于空間限制，物理脫除H2S也主要是在分離器中進行的油、氣、水三相分離，只能脫除部分H2S；生物脫硫技術主要用于脫除油中的含硫有機物，目前國內還沒有應用；化學脫硫主要是通過加入化學藥劑，利用酸堿中和原理或者氧化還原原理，通過化學反應除去H2S[8]。常用的化學脫硫藥劑有：胺類、強氧化劑類、堿類、三嗪類等[9]。胺類脫硫劑反應快、選擇性高，但與H2S反應產物穩(wěn)定性差，受熱易分解又生成H2S返回到原油中；強氧化劑類和堿類在使用過程中存在高安全隱患，且對設備具有一定腐蝕性，對環(huán)境不友好，目前已經很少使用。三嗪類脫硫劑脫硫率高，但油溶性三嗪常存在配伍性差等問題，水溶性三嗪在局部H2S濃度高時，會產生沉淀，造成管線堵塞[10-13]。

南海某油田采出液綜合含水95 %，平均氣液比0.64，H2S含量在8 000 mg/L～21 000 mg/L，FPSO監(jiān)測脫氣后的混合氣樣H2S含量18 000 mg/L，屬于高濃度H2S范圍。而采用在海管中直接注入液體脫硫劑的化學脫硫方法，已得到業(yè)內認可[14]。針對該油田高含硫化氫和現場工藝特點，現場實驗了SCAV-1除硫劑，并取得了良好實驗效果。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑及設備

除硫劑SCAV-1，根據有效濃度不同分別命名為A（有效組分30 %）和B（有效組分40 %）。硫化氫快速檢測管（北京市勞動保護科學研究所），氣體采集器（SC-100），氣樣袋，取樣桶。

1.2 除硫化氫效果評價

除硫劑除硫化氫效果的評價是通過對比除硫劑添加前后，測試分離器油、氣、水三相中H2S含量的變化。

氣相H2S含量測定方法：取待測氣樣于3 L氣樣袋中，硫化氫快速檢測管裝入氣體采集器，與氣樣袋出口膠皮軟管連接，抽氣，穩(wěn)定后讀數即為氣相H2S濃度。

液相H2S含量測定方法：用小口取樣桶接取3 L待測油樣（或水樣），震蕩30次，然后靜置1 min，硫化氫快速檢測管裝入氣體采集器，插入取樣桶內，抽氣，穩(wěn)定后讀數即為液相中H2S濃度。

1.3 硫化氫吸收率

除硫劑對硫化氫的吸收率計算公式如式（1）所示：

式中：V0-未加除硫劑時硫化氫的體積比；V1-加入除硫劑后硫化氫的體積比；η-除硫劑對硫化氫的吸收率。

2 實驗結果與討論

2.1 除硫劑配伍性實驗與結果

現場使用的水處理藥劑主要有破乳劑、清水劑、緩蝕劑。通過瓶試實驗考察了不同有效濃度的除硫劑SCAV-1與破乳劑、清水劑、緩蝕劑的配伍性。

取轉塔處TR#1上岸井液，分水后取上層油樣，采用離心法測得原油含水率（BS&W）為42 %。取50 mL油和40 mL水，加入到100 mL離心管中，置于50 ℃水浴鍋內預熱10 min，按照30 mg/L破乳劑+不同濃度（0、100 mg/L、250 mg/L、400 mg/L）除硫劑SCAV-1向離心管中加入藥劑，蓋好瓶塞用力搖晃200次、置于50 ℃水浴鍋內并開始計時，讀取1 min、5 min、10 min、20 min、30 min脫出水體積，評價除硫劑對破乳劑效果是否有影響，實驗結果（見表1）。

表1 不同有效濃度的除硫劑SCAV-1對破乳劑TS-P100破乳效果影響

從表1中可見：除硫劑SCAV-1的加入對破乳劑TS-P100破乳性能無影響。

轉塔處取TR#1上岸井液樣，分水后按照7 mg/L清水劑+不同濃度（0、100 mg/L、250 mg/L、400 mg/L）除硫劑SCAV-1加入至100 mL離心管中，蓋好瓶塞用力搖晃200次后立即觀察水質變化情況，評價除硫劑對清水劑效果是否有影響，實驗結果（見表2）。

從表2中可見：除硫劑SCAV-1的加入對清水劑TS-786A清水效果無影響。

2.2 除硫劑SCAV-1現場應用實驗與結果

實驗期間選取了三口井，根據時間順序依次為A01、A02、A03，三口井的BS&W逐漸升高，氣液比逐漸降低，其生產數據（見表3）。

實驗期間，分別考察了不同加注濃度的A和B對三口測試井油、氣、水三相中硫化氫的吸收程度。實驗結果（見圖1～圖3）。

從圖1中看出，除硫劑和油、氣、水三相中的H2S均能發(fā)生化學作用，有效降低H2S含量。A01井未加除硫劑時，油、氣、水三相中H2S含量為2.2 %、2.4 %、1.7 %，加注250 mg/L的除硫劑A時，油、氣、水三相中H2S含量降低至0.3 %、2.0 %、0.4 %，提高注入濃度至500 mg/L后，油、氣、水三相中H2S含量降低至0.09 %、0.3 %、0.08 %，吸收率分別為96 %、87.5 %、96 %。這說明隨著A注入濃度的增加，H2S吸收率明顯提升。

切換除硫劑B，加注濃度為250 mg/L時，油、氣、水三相H2S含量為0.1 %、0.3 %、0.09 %，吸收率分別為95.6 %、87.5 %、95 %。除硫劑SCAV-1有效含量增加，對H2S的吸收效果增加。

從圖2中看出，A02井未加除硫劑時，油、氣、水三相中H2S含量為1.4 %、2.2 %、1.2 %，當除硫劑A加注濃度為250 mg/L時，油、氣、水三相中H2S含量降低至0.08 %、0.2 %、0.04 %；隨著注入濃度的逐漸提高，H2S含量呈現逐漸降低趨勢，當濃度為650 mg/L時，油、氣、水三相中H2S含量降低至0.014 %、0.03 %、0.007 %，H2S吸收率均可達到99 %。這說明該測試井中，除硫劑A能高效吸收油、氣、水三相中的H2S。

表2 不同有效濃度的除硫劑SCAV-1對清水劑TS-786A清水效果影響

表3 三口實驗井生產數據

圖1 A01井測試分離器三相H2S含量監(jiān)測

圖2 A02井測試分離器三相H2S含量監(jiān)測

圖3 A03井測試分離器三相H2S含量監(jiān)測

切換至除硫劑B后，當加注濃度為250 mg/L時，油、氣、水三相H2S含量為0.028 %、0.16 %、0.015 %，隨著注入濃度增加，油、氣、水三相H2S含量逐漸降低，當加注濃度為450 mg/L時，油、氣、水三相H2S含量為0.01 %、0.02 %、0.004 %，吸收率均超過99 %。在A02井中，隨著除硫劑有效濃度的增加，H2S的吸收也越顯著。

從圖3中看出，A03井未加除硫劑時，油、氣、水三相中H2S含量為0.7 %、1.3 %、0.4 %，當除硫劑B加注濃度為230 mg/L時，油、氣、水三相中H2S含量降低至0.03 %、0.05 %、0.001 %，H2S吸收率達到95 %以上；降低注入濃度至200 mg/L時，油、氣、水三相中H2S含量降低至0.05 %、0.07 %、0.006 %，繼續(xù)降低注入濃度至150 mg/L時，油、氣、水三相中H2S含量降低至0.08 %、0.1 %、0.03 %，當濃度為125 mg/L時，油、氣、水三相中H2S含量降低至0.16 %、0.18 %、0.04 %。這說明除硫劑B能高效吸收A03測試井油、氣、水三相中的H2S。此外，在A03井中，隨著除硫劑有效濃度的增加，H2S的吸收也越顯著。

對比圖1～圖3可以發(fā)現，隨著單井產液量的增大，含水增加，氣液比的降低，除硫劑在相同注入濃度下，H2S吸收率逐漸增加，除硫效果更為明顯。這說明，單井產液量越大（含水率越接近油田整體水平，綜合含水95 %）、氣液比越相當于油田整體水平（油田整體氣液比0.64），達到相同H2S吸收率所需的除硫劑SCAV-1加注濃度越小。

3 結論

（1）在輸油管道中加注除硫劑SCAV-1，能夠同時大幅度脫除原油中油、氣、水三相中的H2S。

（2）單井產液量越大（含水率越接近整體水平）、氣液比越相當于油田整體水平，達到相同H2S吸收率所需的除硫劑SCAV-1加注濃度越小。

（3）除硫劑SCAV-1對三相中硫化氫吸收率最高可達到99 %，除H2S效率高，可以減小H2S對管道的腐蝕。

（4）除硫劑SCAV-1的高效吸收H2S特性，可以有效地降低對環(huán)境造成的污染，在海上油田應用前景廣闊。