[发明专利]天然气井下脱除硫化氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对含硫化氢天然气利用脱硫剂实现井下脱硫化氢，进而开采脱硫化氢天然气的方法。属于石油天然气开发技术。

背景技术

含硫化氢天然气在全球分布广泛。我国目前已在四川、渤海湾、鄂尔多斯、塔里木和准噶尔等含油气盆地发现了含硫化氢天然气。其中四川盆地川东北气区、华北赵兰庄气田和胜利油田罗家气田为高含硫化氢气田。

天然气中的硫化氢为剧毒气体，其浓度(大气中)为150ppm时就会刺激人眼、呼吸道，麻痹神经，浓度到800ppm时，2分钟就能致人死亡。

对于这类含硫化氢天然气的开采和后处理，也只是通过制定相关的操作规程先行开采，对采出的天然气进行脱硫化氢。所以，对含硫化氢天然气的开采需要在各环节都采取严格的抗硫措施，通常包括：

由于硫化氢对钻井用具(钻杆、套管等)及井口装置的钢材有强烈腐蚀作用，主要有电化学腐蚀、硫化物应力腐蚀、氢脆等，钻具及井口装置要求选用防硫的钢材；钻井时泥浆要足以防硫化氢侵入井眼，保持泥浆pH值大于9，对于泥浆循环系统要适时监测并用碱处理。

含硫化氢天然气井对井场也有很高的要求，井场上要有泥浆-气体分离器、高压硫化氢的阻流器及应急措施(利用过氧化氢、碱性碳酸铜等除掉泥浆中的硫化氢)和MSA型防硫化氢面具。

在采气、输气管线中，硫化氢腐蚀物与硫磺沉淀易造成管网堵塞和气层损害，在气田内部集气管网采用注防腐剂、涂防腐层、控制温度和流速、添加缓蚀剂等综合防腐措施，确保原始含硫天然气进入脱硫厂，脱硫脱水后净化的天然气才进入输气管网供用户使用。

另一方面，对采出的天然气需要脱除所含的硫化氢，尽管采用的方法有很多种，主要有活性炭吸附法、膜分离法、催化剂选择性氧化法、乙醇胺法等方法，但是这些方法都是将含硫天然气开采至地面后集中脱硫，不仅对井口装置和输送管线有很高的要求，还具有很强的危险性且脱硫成本较高，例如，最常用的醇铵法脱硫成本为0.12元/m³。

发明内容

本发明欲解决的主要技术问题在于针对目前对含硫化氢天然气的开采时必须将含硫化氢天然气先开采到地面集中脱硫所存在的不利因素，提出一种在天然气采气井下脱除硫化氢的方法，实现硫化氢的井下脱除，利于对含硫化氢气田的安全开采，并降低地面脱硫的负荷与地面抗硫投资。

在此基础上，本发明还提供了开采脱硫化氢天然气的方法，通过先实施井下脱硫化氢，克服了现有技术中必须将含硫化氢天然气先开采到地面集中脱硫所存在的不利因素，利于对含硫化氢气田的安全开采，并降低地面脱硫的负荷与地面抗硫投资。

本发明另一方面还提供了利用废氨水或石灰水作为井下脱硫化氢的脱硫剂的方法，在实现气井的井下脱硫化氢同时，不仅降低了生产成本，还可达到工业废氨水的再利用。

根据本发明提供的一种在天然气井下脱除硫化氢的方法，是将脱硫剂水溶液注入天然气采气井内，所述脱硫剂为可与硫化氢反应生成相应水溶性盐的物质。

本发明脱除硫化氢的方法是基于氢硫酸的酸式盐易溶于水的性质，通过向采气井内注入适当的脱硫剂水溶液，使硫化氢在该水溶液中反应生成相应的酸式盐而溶解，达到从天然气中被脱除的目的。

根据本发明的方法，所述脱硫剂可以包括乙醇胺、氨水或石灰水等可与氢硫酸反应生成水溶性酸式盐的物质或试剂。从处理成本考虑，优选使用氨水或石灰水。

例如，氨水与地层中的H₂S会发生以下反应：

2NH₃.H₂O+H₂S→(NH₄)₂S+2H₂O          (1)

NH₃+H₂S→NH₄HS                      (2)

将石灰水直接注入地下，石灰水与地层中的H₂S发生以下反应：

Ca(OH)₂+2H₂S→Ca(HS)₂+2H₂O          (3)

根据本发明的方法，将上述脱硫剂水溶液直接注入井下，即，将调配好的脱硫剂水溶液先置于地面的储液罐中，然后利用压力泵直接注入到采气井的井底，以提高脱硫化氢的效率。