一种高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置和方法，该模拟装置包括气瓶、通气干管、加压泵、第一干燥管、恒温饱和平衡池、除雾器、平衡闪蒸分离器、第二干燥管、气体流量计和气相色谱仪，通气干管入口与气瓶连接，加压泵、第一干燥管、恒温饱和平衡池、除雾器、平衡闪蒸分离器、第二干燥管和气体流量计沿通气干管入口到出口的方向依次安装于通气干管上，气相色谱仪与气体流量计连接。该模拟装置结构简单，操作简单，易于制作，制作成本低。该模拟方法依托于上述装置，简单易于操作，测量精度高。

A Simulated Measuring Device and Method for Water Content in Natural Gas with High Content of CO2 and H2S

The invention discloses an analog measuring device and method for water content in natural gas with high content of CO2 and H2S. The analog device comprises a gas cylinder, a ventilation trunk, a pressure pump, a first drying pipe, a constant temperature saturated balance pool, a mist eliminator, a balanced flash separator, a second drying pipe, a gas flowmeter and a gas chromatograph. The entrance of the ventilation trunk pipe is connected with the gas cylinder, a pressure pump and a first drying pipe. The gas chromatograph is connected with the gas flowmeter. The simulator has the advantages of simple structure, simple operation, easy fabrication and low fabrication cost. The simulation method relies on the above device, which is simple and easy to operate, and has high measurement accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置和方法
本专利技术涉及天然气含水量检测
，具体涉及一种高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置和方法。
技术介绍
随着天然气消费市场的日益增长，对高含CO2、H2S气田的勘探开发逐渐提上日程。对于从矿场开采出来的含有CO2、H2S的天然气，水分的存在会导致具有强腐蚀性的酸液形成，造成管线、设备、仪表的腐蚀，在一定条件下还会形成水合物堵塞管路、设备，影响平稳供气。因此，在设计油气加工装置和管道系统时，需要知道天然气中的含水量。1987年，Karl等人基于气体样品中的水与卡尔费体试剂(吡陡/甲醇混合物)中碘和二氧化硫发生反应的原理，对天然气饱和含水量进行了测定。Berg在2005年首次提出了石英毛细管流量计的计算模型。次年，他对实验的结果进行了补正，发现经过6项气体修正之后，毛细管流量计测量黏度的不确定性更小。2008年，Rushing等人开展了高温高压条件下天然气中饱和含水量实验测试，研究了CO2对饱和含水量的影响。研究结果表明，随着CO2摩尔分数的增大，其最大饱和含水量逐渐增加。特别地，当CO2摩尔分数从5％增加到20％时，最大饱和含水量从20％增加到40％。2008年，杨芳等人应用吸收称量法测定天然气饱和含水量，并对该方法的准确度和重复性进行验证，取得了较为满意的测量结果。2010年，Tabasinejad等人实测了水蒸汽在CH4、N2和CO2中的溶解度，但实验温度相对较高(＞423K)。2011年，Seo等人通过间接法实测了富含CO2气相中饱和含水量，但实验过程受低温低压(＜294K、＜10.1MPa)条件的限制。2011年，张龙曼等人利用可调二极管激光吸收光谱法测定了低温低压(＜273K、＜13.8MPa)条件下天然气中饱和含水量，但天然气中CO2含量相对较低(＜5％)。2012年，Chapoy等人开展了纯CO2中饱和含水量的实验，但实验温度压力较低(＜278K)且压力仅为13.8MPa。2012年，万征平等人应用电解法对天然气饱和含水量进行测定，制定了合理的仪器使用计划以确定合理的仪器使用范围。兙2013年，Kim等人采用间接实验方法测定了富CO2相中饱和含水量，但受低温(283-313K)和中低压(＜20MPa)的限制。兙近来，Springer以及Wang等人利用近红外分光方法测定了富CO2气相中饱和含水量，并考虑了NaCl(或CaCl2)的影响，但实验压力固定在9MPa、温度低于373K，与含CO2天然气藏流体热力学条件相差甚远。兙
技术实现思路
基于上述现有技术，本专利技术提供了一种高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置和方法，该模拟装置结构简单，操作简单，易于制作，制作成本低。该模拟方法简单，易于操作，测量精度高。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：一种高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置，包括气瓶、通气干管、加压泵、第一干燥管、恒温饱和平衡池、除雾器、平衡闪蒸分离器、第二干燥管、气体流量计和气相色谱仪，通气干管入口与气瓶连接，加压泵、第一干燥管、恒温饱和平衡池、除雾器、平衡闪蒸分离器、第二干燥管和气体流量计沿通气干管入口到出口的方向依次安装于通气干管上，气相色谱仪与气体流量计连接。还包括调压机构，调压机构包括调压总管、第一调压支管、第二调压支管、第一压力调节器和第二压力调节器，调压总管的一端与通气干管位于恒温饱和平衡池和除雾器之间的部分连接，调压总管的另一端分别与第一调压支管和第二调压支管的一端连接，第一调压支管的另一端与第一压力调节器连接，第二调压支管的另一端与第二压力调节器连接。还包括调压总阀、第一针型阀和第二针型阀，调压总阀安装于调压总管上，第一针型阀安装于第一调压支管上，第二针型阀安装于第二调压支管上。还包括预处理器，预处理器包括盘管和第一恒温浴中，第一恒温浴呈密封状，盘管位于第一恒温浴中，盘管的两端分别与通气干管连接。5、根据权利要求4所述的高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置，其特征在于：还包括截止阀、第一阀门、第二阀门和第三阀门，截止阀安装于通气干管位于气瓶和增压泵之间的部分上，第一阀门安装于通气干管位于预处理器和恒温饱和平衡池之间的部分上，第二阀门安装于通气干管位于调压总管和除雾器之间的部分上，第三阀门安装于通气干管位于除雾器和平衡闪蒸分离器之间的部分上。所述的恒温饱和平衡池包括第二恒温浴、进入管、集气腔和排出管，第二恒温水浴呈密封状，集气腔由半球状的多孔板和圆形的顶盖构成，多孔板上密集且均匀分布的集气孔，多孔板的圆形开口朝向，多孔板的顶部开口通过顶盖密封，集气腔安装于第二恒温浴的下部中，进气管的一端与通气干管连通，另一端位于第二恒温水浴底部，排出管的一端穿过顶盖中央位于集气腔中，另一端与通气干管连通。还包括气体吸收机构，气体吸收机构包括CO2吸收瓶、H2S吸收瓶和吸收气管，通气干管出口与CO2吸收瓶入口连接，吸收气管入口与CO2吸收瓶出口连接，吸收气管出口与H2S吸收瓶入口连接。一种高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量方法，包括如下步骤：1、打开恒温饱和平衡池，使恒温饱和平衡池的温度恒定在-5-5℃；2、气瓶中装有高含CO2、H2S的天然气，打开气瓶、增压泵、除雾器、平衡闪蒸分离器和气相色谱仪，增加泵使天然气的压力为P；3、天然气依次经过预处理器第一干燥管和恒温饱和平衡池，，通过第一干燥管进行干燥，通过恒温饱和平衡池进行含水的饱和；4、饱和后的天然气依次经过除雾器、平衡闪蒸分离器和第二干燥管，先通过除雾器去除饱和后的天然气中夹带的水滴，然后在平衡闪蒸分离器中进行气液分离，冷凝后的水滴在平衡闪蒸分离器的底部上，再通过第二干燥管继续干燥，干燥后的天然气通过气体计量计，气体计量计记录其总体积为V；5、一部分天然气进入气相色谱仪，通过气相色谱仪测得天然气中各组分的摩尔分数yi；6、称取衡闪蒸分离器的底部冷凝水的质量和干燥管的质量，衡闪蒸分离器的底部冷凝水的质量为m1，干燥管质量的增加值为m2，从而得出饱和天然气中的水的质量为衡闪蒸分离器的底部冷凝水的质量和干燥管质量的增加值之和，即进而得出水的摩尔数nw：其中，是水的相对分子质量；7、天然气中各组分的体积Vi按下式计算得出：Vi＝Vyi(2)；其中，V是气体总体积，单位为cm3；8、利用状态方程计算出天然气中各组分的体积的摩尔体积vi：α(T)＝[1+m(1-Tr0.5)]2(6)；m＝0.38+1.485ω-0.16ω2+0.017ω3(7)；其中，P是系统压力，单位为MPa；Pc是组分的临界压力，单位为MPa；T是系统的温度，默认为室温，单位为K；Tc是组分的临界温度，单位为K；Tr为组分的对比温度，即当前热力学温度与组分的临界温度Tc的比值；R是通用气体常数，为8.314MPa·cm3·mol-1·K-1；ω是偏差因子；a是分子间引力系数；b是分子间斥力系数；9、计算出天然气中各组分的体积的摩尔数ni：Vi＝vini(8)；10、计算出天然气的摩尔数ng：ng＝Σni(9)；11、高含CO2、H2S的天然气中的含水量q为：进一步，在开始步骤1之间，用氦气冲洗通气干管。与现有技术相比，本专利技术的有益效果和优点在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置，其特征在于：包括气瓶、通气干管、加压泵、第一干燥管、恒温饱和平衡池、除雾器、平衡闪蒸分离器、第二干燥管、气体流量计和气相色谱仪，通气干管入口与气瓶连接，加压泵、第一干燥管、恒温饱和平衡池、除雾器、平衡闪蒸分离器、第二干燥管和气体流量计沿通气干管入口到出口的方向依次安装于通气干管上，气相色谱仪与气体流量计连接。

【技术特征摘要】
1.一种高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置，其特征在于：包括气瓶、通气干管、加压泵、第一干燥管、恒温饱和平衡池、除雾器、平衡闪蒸分离器、第二干燥管、气体流量计和气相色谱仪，通气干管入口与气瓶连接，加压泵、第一干燥管、恒温饱和平衡池、除雾器、平衡闪蒸分离器、第二干燥管和气体流量计沿通气干管入口到出口的方向依次安装于通气干管上，气相色谱仪与气体流量计连接。2.根据权利要求1所述的高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置，其特征在于：还包括调压机构，调压机构包括调压总管、第一调压支管、第二调压支管、第一压力调节器和第二压力调节器，调压总管的一端与通气干管位于恒温饱和平衡池和除雾器之间的部分连接，调压总管的另一端分别与第一调压支管和第二调压支管的一端连接，第一调压支管的另一端与第一压力调节器连接，第二调压支管的另一端与第二压力调节器连接。3.根据权利要求1所述的高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置，其特征在于：还包括调压总阀、第一针型阀和第二针型阀，调压总阀安装于调压总管上，第一针型阀安装于第一调压支管上，第二针型阀安装于第二调压支管上。4.根据权利要求2所述的高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置，其特征在于：还包括预处理器，预处理器包括盘管和第一恒温浴中，第一恒温浴呈密封状，盘管位于第一恒温浴中，盘管的两端分别与通气干管连接。5.根据权利要求4所述的高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置，其特征在于：还包括截止阀、第一阀门、第二阀门和第三阀门，截止阀安装于通气干管位于气瓶和增压泵之间的部分上，第一阀门安装于通气干管位于预处理器和恒温饱和平衡池之间的部分上，第二阀门安装于通气干管位于调压总管和除雾器之间的部分上，第三阀门安装于通气干管位于除雾器和平衡闪蒸分离器之间的部分上。6.根据权利要求1所述的高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置，其特征在于：所述的恒温饱和平衡池包括第二恒温浴、进入管、集气腔和排出管，第二恒温水浴呈密封状，集气腔由半球状的多孔板和圆形的顶盖构成，多孔板上设有密集且均匀分布的集气孔，多孔板的圆形开口朝向，多孔板的顶部开口通过顶盖密封，集气腔安装于第二恒温浴的下部中，进气管的一端与通气干管连通，另一端位于第二恒温水浴底部，排出管的一端穿过顶盖中央位于集气腔中，另一端与通气干管连通。7.根据权利要求2所述的高含CO2、H2S的天然气中含水量的模拟测量装置，其特征在于：还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞小强，宋一伦，王颖，王牧明，刘永兵，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51