一种低气量油井含硫伴生气间隔式原位净化处理方法技术

本发明专利技术提供了一种低气量油井含硫伴生气间隔式原位净化处理方法，至少包括以下步骤：蓄能稳压、临高压平衡、旋盘雾化、静态扰流、捕集脱硫、冷媒除液和干燥过滤。本发明专利技术形成的油田低气量油井伴生气间隔式脱硫净化处理工艺，适用于低含硫原油伴生气原位处理，解决了含硫伴生气集中收集难度大、放空燃烧易造成大气污染的难题，与传统天然气脱硫塔工艺相比，不再受天然气气量大、连续性运行条件的限制，实现了分散油井、低气量伴生气、低浓度硫化氢含量的油田含硫伴生气净化处理，确保燃气锅炉气源无硫化氢、燃烧产物无危害、供气管路无凝液，预防硫化氢中毒的同时实现含硫伴生气的资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种低气量油井含硫伴生气间隔式原位净化处理方法
本专利技术涉及含硫伴生气净化处理
，特别涉及一种低气量油井含硫伴生气间隔式原位净化处理方法。
技术介绍
油田开发过程中，原油从采油井、增压点、转油站、脱水站、联合站到输油站等各个环节都需要使用锅炉对油气水三相进行加热，以达到原油处理加工、集输等工艺要求。油田生产区域分布分散、工作环境偏僻恶劣，市政热力管网难以覆盖，为了满足原油生产加热、员工生活供暖需要，生产现场大量使用燃煤、燃油和燃气锅炉。原油三相分离处理后伴生气作为清洁能源，是油田燃气锅炉的主要燃料来源。但是低含硫伴生气在点炉或管路凝液堵塞泄漏时，硫化氢极易造成工作人员中毒。同时由于油田场站分散、伴生气气量小不易收集，生产现场往往采取放空燃烧的方式处理含硫伴生气，不仅产生大气污染、造成属地伴生气资源浪费，也使含硫区块配套建设外来供气系统增加了生产成本。油田清洁生产建设过程中燃煤、燃油锅炉逐步淘汰，燃气锅炉大量推广应用使原油伴生气供不应求，如何合理科学解决油田低含硫伴生气原位净化处理问题，已迫在眉睫！国内外常用的硫化氢脱除技术主要用于气田含硫天然气净化处理，无论湿法脱硫还是干法脱硫，要求天然气气量大，能够满足脱硫塔连续性工作要求，最终硫化氢转化成单质硫回收。传统脱硫塔处理工艺流程复杂、投资大，而低含硫油田伴生气气量小，集中收集性价比不高，硫化氢浓度低，介于50ppm～1000ppm之间，难以满足脱硫塔连续性工作要求，且脱硫产物单质硫易沉积，存在自燃风险。因此，必须寻求一条适用于气量小、含硫低的油田伴生气原位净化处理工艺，缓解燃气锅炉供气压力，实现就地资源化利用。目前，摆在油田含硫伴生气直供燃气锅炉的技术难题有五点：一是原油伴生气中含有低浓度硫化氢易造成集输场站工作人员中毒；二是含硫伴生气直接燃烧，凝液易造成管路堵塞，产物二氧化硫易造成大气环境污染；三是原油井场、站点分散，集输过程无组织排放点多，含硫伴生气集中脱硫处理困难；四是油田伴生气气量小、硫化氢含量低，传统天然气脱硫塔处理工艺连续性工作要求难以满足，硫磺沉积存在自燃风险，且建设成本高；五是油田清洁生产建设过程中燃煤、燃油锅炉逐步淘汰，燃气锅炉大量推广应用使原油伴生气供不应求，而含硫伴生气传统放空燃烧方式造成资源大量浪费。
技术实现思路
为了克服现有油田伴生气气量小、硫化氢含量低、凝液不利于燃烧、传统工艺不能满足净化处理的问题，本着安全防护、环境保护、资源化利用的目的提供了一种低气量油井含硫伴生气间隔式原位净化处理方法，本专利技术净化后就地作为油田生产工艺加热及生活供暖锅炉燃料，确保气源无硫化氢、燃烧产物无危害、供气管路无凝液，保障燃气锅炉安全平稳运行的同时实现油田含硫伴生气资源化利用。本专利技术采用的技术方案是：一种低气量油井含硫伴生气间隔式原位净化处理方法，具体步骤为：1）蓄能稳压：低含硫伴生气输送至储气腔，脱硫剂输送至储液腔，两个腔体之间设置弹性隔离平衡层；储气腔可间歇收集低气量含硫伴生气，通过积聚蓄能为系统动作提供动压，当储气压力达到0.5Mpa时停止供气；2）临高压平衡：储气腔蓄能的同时，储液腔常压充满脱硫剂后停止供液；当储气压力＜0.3Mpa时，储液腔与储气腔处于临高压平衡状态，当储气压力≥0.3Mpa时开启输液管路，向雾化喷头输送脱硫剂，同时启动供液源；3）旋盘雾化：当输液管路压力≥0.3Mpa时，雾化喷头开启，通过旋盘使脱硫剂雾化，雾化液滴控制在100μm；4）静态扰流：当雾化喷头开启，脱硫剂充满雾化空间时，开启上游输气管路，通过静态阻流使高压含硫伴生气扰流运动实现紊流降压，通过导流隔板使混合气体沿U型导流通道运移，确保气体上进上出通道固定；5）捕集脱硫：捕集脱硫单元设计为套筒状，内液外气，环空捕集，增大雾化脱硫剂捕集接触面积，含硫伴生气通过环空雾化腔静态阻流，增大雾化脱硫剂捕集接触频率，通过U型导流通道运移，增大雾化脱硫剂捕集停留时间，环空雾化腔气体外输压力≥0.25Mpa，处理后硫化氢含量≤20mg/m3，环空液体通过雾化腔底部排出；6）冷媒除液：冷媒除液单元去除雾化捕集过程中伴生气携带的脱硫剂、凝析油液体组分，冷凝伴生气外输压力≥0.2Mpa，处理后伴生气内无游离水，冷凝液通过冷凝腔底部排出；7）干燥过滤：干燥过滤单元去除脱硫伴生气携带的少量水蒸气和固体杂质，处理后伴生气水露点为-20℃，水含量≤200mg/m3，干燥伴生气外输压力≥0.2Mpa时，可直供原油集输站燃气锅炉燃烧。所述步骤1）和步骤2）中的储液腔位于储气腔上部，中间通过弹性隔离平衡层分隔；所述储气腔收集低气量含硫伴生气蓄能的同时，通过弹性隔离平衡层将气体压力传递给储液腔，使储液腔始终保持临时高压状态，为脱硫剂管路提供高压输出动能，所述储气腔底部具有排液功能，收集含硫伴生气凝液，防止凝液液位过高淹没储气腔。所述的步骤1）蓄能稳压与步骤2）临高压平衡联动控制其联动控制，具体步骤为：第一步，供液源向储液腔输入脱硫剂，输入量等于储液腔初始容积后停止供液；第二步，储气腔开始收集含硫伴生气，当压力＜0.5Mpa时持续蓄能，逐步提高储液腔临时高压动能，当压力达到所述弹性隔离平衡层设计承受压力0.5Mpa时，停止向所述储气腔供气；第三步，当储液腔临时高压≥0.3Mpa时开启输液管路，向雾化喷头输送脱硫剂，同时启动供液源；第四步，当含硫伴生气凝液液面高度达到储气腔底部1/4高度时，停止向所述储气腔供气；第五步，当储气腔压力下降至0.3Mpa时，启动储气腔底部排液功能；第六步，当液面下降至储气腔底部1/10高度时，停止排液，再次启动向储气腔供气。所述步骤3）、所述步骤4）和所述步骤5）中，旋盘雾化、静态扰流和捕集脱硫采用一体化设计，所述雾化喷头向环空喷射雾化脱硫剂，静态扰流使雾化脱硫剂和含硫伴生气充分混合，螯合反应捕集硫化氢生成溶于水的脱硫产物，底部排液回收，脱硫伴生气流向下一个处理单元，实现稳定雾化、扰流混合、螯合捕集、气液分离集中处理。所述步骤6）中，冷媒除液单元由冷凝腔和散热腔构成，冷媒管穿过隔热密封层连接两个腔体；所述冷凝腔内节流降压吸热，外壁做隔热密封处理，所述散热腔压缩升压放热，所述冷凝腔内设计为S型导流通道，所述冷媒管沿S型导流通道走向布置成排管；所述冷凝腔底部具有排液功能，收集脱硫伴生气携带的雾化脱硫剂、凝析油组分，防止冷凝液液位过高淹没导流隔板影响气流通道。所述步骤6）中，冷媒除液单元的控制步骤为：第一步，当冷凝液高度达到冷凝腔底部1/4高度时，关闭上游输气管路，关闭脱硫剂供液源，关闭雾化喷头；第二步，当所述冷凝腔压力下降至0.2Mpa时，静置10min后，启动所述冷凝腔底部排液功能；第三步，当液面下降至所述冷凝腔底部1/10高度时，停止排液，再次启动脱硫剂供液源，开启所述雾化喷头和上游输气管路。所述步骤7）中，干燥过滤单元由干燥腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低气量油井含硫伴生气间隔式原位净化处理方法，其特征在于：具体步骤为：/n1）蓄能稳压：/n低含硫伴生气输送至储气腔，脱硫剂输送至储液腔，两个腔体之间设置弹性隔离平衡层；储气腔可间歇收集低气量含硫伴生气，通过积聚蓄能为系统动作提供动压，当储气压力达到0.5Mpa时停止供气；/n2）临高压平衡：/n储气腔蓄能的同时，储液腔常压充满脱硫剂后停止供液；当储气压力＜0.3Mpa时，储液腔与储气腔处于临高压平衡状态，当储气压力≥0.3Mpa时开启输液管路，向雾化喷头输送脱硫剂，同时启动供液源；/n3）旋盘雾化：/n当输液管路压力≥0.3Mpa时，雾化喷头开启，通过旋盘使脱硫剂雾化，雾化液滴控制在100μm；/n4）静态扰流：/n当雾化喷头开启，脱硫剂充满雾化空间时，开启上游输气管路，通过静态阻流使高压含硫伴生气扰流运动实现紊流降压，通过导流隔板使混合气体沿U型导流通道运移，确保气体上进上出通道固定；/n5）捕集脱硫：/n捕集脱硫单元设计为套筒状，内液外气，环空捕集，增大雾化脱硫剂捕集接触面积，含硫伴生气通过环空雾化腔静态阻流，增大雾化脱硫剂捕集接触频率，通过U型导流通道运移，增大雾化脱硫剂捕集停留时间，环空雾化腔气体外输压力≥0.25Mpa，处理后硫化氢含量≤20mg/m...

【技术特征摘要】
1.一种低气量油井含硫伴生气间隔式原位净化处理方法，其特征在于：具体步骤为：
1）蓄能稳压：
低含硫伴生气输送至储气腔，脱硫剂输送至储液腔，两个腔体之间设置弹性隔离平衡层；储气腔可间歇收集低气量含硫伴生气，通过积聚蓄能为系统动作提供动压，当储气压力达到0.5Mpa时停止供气；
2）临高压平衡：
储气腔蓄能的同时，储液腔常压充满脱硫剂后停止供液；当储气压力＜0.3Mpa时，储液腔与储气腔处于临高压平衡状态，当储气压力≥0.3Mpa时开启输液管路，向雾化喷头输送脱硫剂，同时启动供液源；
3）旋盘雾化：
当输液管路压力≥0.3Mpa时，雾化喷头开启，通过旋盘使脱硫剂雾化，雾化液滴控制在100μm；
4）静态扰流：
当雾化喷头开启，脱硫剂充满雾化空间时，开启上游输气管路，通过静态阻流使高压含硫伴生气扰流运动实现紊流降压，通过导流隔板使混合气体沿U型导流通道运移，确保气体上进上出通道固定；
5）捕集脱硫：
捕集脱硫单元设计为套筒状，内液外气，环空捕集，增大雾化脱硫剂捕集接触面积，含硫伴生气通过环空雾化腔静态阻流，增大雾化脱硫剂捕集接触频率，通过U型导流通道运移，增大雾化脱硫剂捕集停留时间，环空雾化腔气体外输压力≥0.25Mpa，处理后硫化氢含量≤20mg/m3，环空液体通过雾化腔底部排出；
6）冷媒除液：
冷媒除液单元去除雾化捕集过程中伴生气携带的脱硫剂、凝析油液体组分，冷凝伴生气外输压力≥0.2Mpa，处理后伴生气内无游离水，冷凝液通过冷凝腔底部排出；
7）干燥过滤：
干燥过滤单元去除脱硫伴生气携带的少量水蒸气和固体杂质，处理后伴生气水露点为-20℃，水含量≤200mg/m3，干燥伴生气外输压力≥0.2Mpa时，可直供原油集输站燃气锅炉燃烧。


2.根据权利要求1所述的一种低气量油井含硫伴生气间隔式原位净化处理方法，其特征在于：所述步骤1）和步骤2）中的储液腔位于储气腔上部，中间通过弹性隔离平衡层分隔；所述储气腔收集低气量含硫伴生气蓄能的同时，通过弹性隔离平衡层将气体压力传递给储液腔，使储液腔始终保持临时高压状态，为脱硫剂管路提供高压输出动能，所述储气腔底部具有排液功能，收集含硫伴生气凝液，防止凝液液位过高淹没储气腔。


3.根据权利要求1所述的一种低气量油井含硫伴生气间隔式原位净化处理方法，其特征在于：所述的步骤1）蓄能稳压与步骤2）临高压平衡联动控制其联动控制，具体步骤为：
第一步，供液源向储液腔输入脱硫剂，输入量等于储液腔初始容积后停止供液；
第二步，储气腔开始收集含硫伴生气，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘沛华，周立辉，张璇，李岩，李照林，张海玲，任鹏，周娟，朱妍，同霄，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11