油气井除硫及残酸液处理装置的制作方法

本实用新型涉及石油勘探与开发技术领域，特别涉及一种含硫化氢油气井试油或试气过程中的除硫以及油气井酸化后排出的残酸液中和装置，是实现安全环保试油和酸化作业的装备。

背景技术：

含硫油气井产出的硫化氢是一种剧毒的气体，人与其接触，将会产生中毒甚至死亡；同时，由于其与钢材反应，易产生氢脆，造成油井管柱或流程腐蚀，发生工程事故。目前，在含硫化氢油气井的试油或试气过程中，一般都是经过气液分离，含硫化氢的天然气经火把烧掉，含硫化氢的油水进入密闭罐中，采用除硫剂进行处理。这样的处理方法存在两个弊端：一是随天然气燃烧后的硫化氢生成二氧化硫或三氧化硫，仍是有毒气体，对环境造成污染，对人员造成危害，对地面流程造成腐蚀；二是密闭罐中的硫化氢一旦泄露，对环境造成污染，对人员造成危害。

油气井酸化后，排出的残酸液具有较强的酸性，如果直接进入生产管网，必定对生产管网造成腐蚀；如果排放到地面，将对环境造成污染。目前，现场的做法是将井内排出的残酸液放到储液罐中，再加入碱进行中和。这样做存在两个问题：一是由于人工搅拌不能使残酸液与碱彻底反应，处理效果差，排放后仍然会对环境造成污染，对生产流程造成腐蚀；二是施工人员在搅拌的过程中，容易直接与残酸和碱接触，造成伤害。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自动化程度高、安全性强、处理效果好的泵注法油气井除硫及残酸液处理装置和操作方法。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种油气井除硫及残酸液处理装置，该装置包括注入采样管汇、泵注装置和数据采集室，所述注入采样管汇设置在井场防爆区域内，所述泵注装置通过动力电缆和数据线与数据采集室连接，所述注入采样管汇一端经节流管汇与井口连接，另一端连接分离器，所述分离器与油气出口管汇相连接。

所述数据采集室设置在非防爆区内。

所述注入采样管汇包括注入采样管汇撬、油气入口管汇、注前硫化氢监测探头、注前监测电控闸门、注前监测取样器、注前PH值监测探头、注前闸门、注入管线快速接口、注入控制闸门、注入压力传感器、注入头、旁通闸门、控制箱、注后闸门、注后硫化氢监测探头、注后监测取样器、注后PH值监测探头、注后监测电控闸门、油气出口，所述油气入口管汇前端与节流管汇相连；所述注前监测取样器通过注前监测电控闸门安装在注前闸门前，上装有注前硫化氢监测探头和注前PH值监测探头；所述注后监测取样器通过注后监测电控闸门安装在注后闸门后，上装有注后硫化氢监测探头和注后PH值监测探头；所述注入头是头上堵死中心空的圆柱体，泵注头上开有许多小孔，安装在注前闸门和注后闸门之间的管汇上，注入头上装有注入控制闸门，注入控制闸门另一端装有注入管线快速接口和注入压力传感器；所述硫化氢监测探头和PH值监测探头及注入压力传感器通过信号线连接到控制箱，注前监测电控闸门和注后监测电控闸门通过控制电缆与控制箱连接。

所述注前闸门、注后闸门、旁通闸门分布在“口”型管汇中，注前闸门、注后闸门在同一直管线上。

所述泵注装置包括配液罐、配液罐密度传感器、配液罐液位传感器、药剂泵进口管线、药剂泵、药剂泵出口管线、泵进口管线、泵泄压电控闸门、泵流量计、泵注入电控闸门、配电箱、泵压力传感器、Ⅰ号注入泵、Ⅱ号注入泵、泵输出管线、注入管线快速接口、药剂罐、药剂罐液位传感器、药剂罐密度传感器、搅拌器、撬组成，所述配液罐、药剂罐、Ⅰ号注入泵、Ⅱ号注入泵、药剂泵安装在撬上；所述配液罐上装有密度传感器、液位传感器和搅拌器，且通过药剂泵进口管线与药剂泵连接；所述药剂罐上装有液位传感器、密度传感器，一侧通过药剂泵出口管线与药剂泵相连，另一侧通过泵进口管线与注入泵连接；所述注入泵上装有泄压电控闸门，注入电控闸门，所述注入泵的输出管线上装有快速接口，与注入管线一端相连；所述注入泵上装有压力传感器、流量计，通过信号电缆与配电箱连接，泄压电控闸门和注入电控闸门通过控制电缆与配电箱连接。

所述注入泵与泄压电控闸门，压力传感器，流量计，注入电控闸门及泵的控制旋钮、显示仪表均为两套。

所述数据采集室包括野营房显示屏、计算机、远程控制柜、信号电缆轴、动力电缆轴、硫化氢信号接收器、硫化氢报警器。

本实用新型的有益效果是：

1.使用实时的PLC控制器，实现仪表、传感器、动力设备自动协调工作；

2.实时监测管汇内的硫化氢浓度和PH值，以及井场重点部位硫化氢浓度；

3.根据实时测量的硫化氢浓度、PH值，自动启动注入泵，自动调节注入药液量；

4.能有效的泵注除硫剂或残酸中和剂，采用二级处理、多级反应方式，从井中产出的油气水混合物中有效消除硫化氢或残酸，或从分离后的天然气和油水中有效消除硫化氢，从分离后的油水混合液中消除残酸；

5.安装在油嘴后的泵注头高压喷射除硫剂或残酸中和剂，使得除硫剂或残酸中和剂能与气液中的硫化氢或残酸充分混合反应；

6.将压力、排量、硫化氢浓度、PH值、液位高度、液体密度、泵的转速、频率等参数实时传到控制室，显示在大屏幕上；

7.各项参数自动形成报表，数据、曲线、图表直观；

8.注入管汇能实现远程取样和检测；

9.控制室屏幕上实时显示现场工作画面；

10.使得产出地面的气、液中不含硫化氢或将其控制在安全指标范围内，实现试气过程中的安全生产。

附图说明

图1是本实用新型油气井除硫及残酸液处理装置的井场布置图；

图2是本实用新型注入采样管汇示意图；

图3是本实用新型的泵注装置示意图；

图4是本实用新型的数据采集室示意图；

图5本实用新型的显示屏电气控制工作界面示意图；

图6本实用新型的远程控制柜面板示意图。

其中：

1、井场防爆区域；2、井口；3、节流管汇；4、流程管线；5、注入采样管汇；6，9、数据线；7、注入管线；8、泵注装置；10、动力电缆；11、数据采集室；12、油气井除硫及残酸液处理装置；13、分离器；14、注入采样管汇撬；15、油气入口管汇；16、注前硫化氢监测探头；17、注前监测电控闸门；18、注前监测取样器；19、注前PH值监测探头；20、注前闸门；21、注入管线快速接口；22、注入控制闸门；23、注入压力传感器；24、注入头；25、旁通闸门；26、控制箱；27、注后闸门；28、注后硫化氢监测探头；29、注后监测取样器；30、注后PH值监测探头；31、注后监测闸门；32、油气出口管汇；33、配液罐；34、配液罐密度传感器；35、配液罐液位传感器；36、药剂泵进口管线；37、药剂泵；38、药剂泵出口管线；39、53Ⅰ、Ⅱ号泵进口管线；40、52Ⅰ、Ⅱ号泵泄压电控闸门；41、51Ⅰ、Ⅱ号泵流量计；42、49Ⅰ、Ⅱ号泵注入电控闸门；43配电箱；44、50Ⅰ、Ⅱ号泵压力传感器；45、46Ⅰ、Ⅱ号注入泵；47Ⅰ、Ⅱ号泵输出管线；48、注入管线快速接口；54、药剂罐；55、药剂罐液位传感器；56、药剂罐密度传感器；57、搅拌器；58、撬；33、配液罐；34、配液罐密度传感器；35、配液罐液位传感器；36、药剂泵进口管线；37、药剂泵；38、药剂泵出口管线；39、53Ⅰ、Ⅱ号泵进口管线；40、52Ⅰ、Ⅱ号泵泄压电控闸门；41、51Ⅰ、Ⅱ号泵流量计；42、49Ⅰ、Ⅱ号泵注入电控闸门；43、配电箱；44、50Ⅰ、Ⅱ号泵压力传感器；45、46Ⅰ、Ⅱ号注入泵；47Ⅰ、Ⅱ号泵输出管线；48、注入管线快速接口；54、药剂罐；55、药剂罐液位传感器；56、药剂罐密度传感器；57、搅拌器；58、撬；59、野营房；60、显示屏；61、计算机；62、远程控制柜；63、信号电缆轴；64、动力电缆轴；65、硫化氢信号接收器；66、硫化氢报警器；67、93Ⅰ、Ⅱ号泵启动；68、92Ⅰ、Ⅱ号泵停止；69、88Ⅰ、Ⅱ号泵泄压；70、91Ⅰ、Ⅱ号泵频率；71、89Ⅰ、Ⅱ号泵频率减；72、90Ⅰ、Ⅱ号泵频率加；73、94Ⅰ、Ⅱ号注入泵；74、95Ⅰ、Ⅱ号泵流量；75、96Ⅰ、Ⅱ号泵压；76、药剂罐液位；77、药剂罐密度；78、药剂罐；79、药剂泵停止；80、药剂泵启动；81、药剂泵；82、配液罐液位；83、配液罐密度；84、配液罐；85、搅拌器启动；86、搅拌器；87、搅拌器停止；97、110Ⅰ、Ⅱ号泵注入阀门；98、注入压力；99、油气出口；100、注后取样器；101、注后PH值；102、注后硫化氢浓度；103、注后闸门；104、旁通闸门；105、注前闸门；106、注前PH值；107、注前硫化氢；108、注前取样器；109、油气入口；111、操作面板；112、116Ⅰ、Ⅱ号泵停止按钮；113、117Ⅰ、Ⅱ号泵启动按钮；114、118Ⅰ、Ⅱ号泵运转指示灯；115、119Ⅰ、Ⅱ号泵变频器；120、药剂泵停止按钮；121、药剂泵启动按钮；122、药剂泵运行指示灯；123、PLC模块；124、搅拌器停止按钮；125、搅拌器启动按钮；126、搅拌器运行指示灯；127、自动按钮；128、配液罐密度表；129、配液罐液位表；130、管汇压力表；131、药剂罐密度表；132、注后PH值表；133、注后硫化氢表；134、药剂罐液位表；135、注前PH值表；136、注前硫化氢表；137、140Ⅰ、Ⅱ号注入泵频率表；138、141Ⅱ、Ⅰ号注入泵压力表；139、142Ⅱ、Ⅰ号注入泵流量表。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本项发明做进一步介绍，但不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，油气井除硫及残酸液处理装置主要由三部分组成：注入采样管汇5、泵注装置8和数据采集室11。所述注入采样管汇5位于井场防爆区域1内，节流管汇3与井口2连接好，注入采样管汇5的油气入口15通过流程管线与节流管汇3相连，油气出口32与分离器13相连接；所述注入采样管汇5的注入管线快速接口21与泵注装置8注入管线快速接口48通过注入管线7相连，数据线6连接泵注装置8；所述泵注装置8通过动力电缆10和数据线9连接到数据采集室11，数据采集室放置在非防爆区内。

图2表示本实用新型注入采样管汇示意图。注入采样管汇的作用是采集注入前后硫化氢和PH数据，通过注入头向地面流程中泵注除硫剂或残酸中和液。主要由注入采样管汇撬14、油气入口15、注前硫化氢监测探头16、注前监测电控闸门17、注前监测取样器18、注前PH值监测探头19、注前闸门20、注入管线快速接口21、注入控制闸门22、注入压力传感器23、注入头24、旁通闸门25、控制箱26、注后闸门27、注后硫化氢监测探头28、注后监测取样器29、注后PH值监测探头30、注后监测闸门31、油气出口32组成。其中：所述注入采样管汇撬14用来安装各部件，方便吊装运输；所述油气入口管汇15前端与节流管汇3相连，油气出口管汇32后端与分离器13相连；所述注前闸门20、注后闸门21、旁通闸门25分布在“口”型管汇中，注前闸门20、注后闸门21在同一直管线上；所述注前监测取样器18用来监测注前硫化氢浓度和PH值，其通过注前监测电控闸门17安装在注前闸门20前，上装有注前硫化氢监测探头16和注前PH值监测探头19；所述注后监测取样器29用来监测注后硫化氢浓度和PH值，其通过注后监测电控闸门31安装在注后闸门27后，上装有注后硫化氢监测探头28和注后PH值监测探头30；所述注入头24是一外径50cm、内径30cm、长度20cm的圆柱体，泵注头上开有直径0.5mm的小孔10个，可将除硫剂呈雾状喷射入试气流程管汇内，安装在注前闸门20和注后闸门27之间的管汇上，注入头24上装有注入控制闸门22，注入控制闸门22另一端装有注入管线快速接口21和注入压力传感器23；所述硫化氢监测探头16、28和PH值监测探头19、30及注入压力传感器23通过信号控制线连接到控制箱26。注前检测电控闸门17和注后检测电控闸门31通过过信号控制电缆连接到控制箱26。

图3表示本实用新型的泵注装置示意图。泵注装置功能是配制和泵注除硫剂或残酸中和液。主要由配液罐33；配液罐密度传感器34；配液罐液位传感器35；药剂泵进口管线36；药剂泵40；药剂泵出口管线38；泵进口管线39、53；泵泄压电控闸门40、52；泵流量计41、51；泵注入电控闸门42、49；配电箱43；泵压力传感器44、50；Ⅰ号注入泵45；Ⅱ号注入泵46；泵输出管线47；注入管线快速接口48；药剂罐54；药剂罐液位传感器55；药剂罐密度传感器56；搅拌器57；撬组成58。其中：所述配液罐33、药剂罐54、Ⅰ号注入泵45、Ⅱ号注入泵46及附件安装在撬58上，结构紧凑，便于吊装运输；所述配液罐33是一2m³不锈钢方罐，上装有密度传感器34、液位传感器35和搅拌器57，用来配制除硫剂或残酸中和液，显示其密度和液位，配液罐33通过药剂泵进口管线36与药剂泵37连接；所述药剂罐54是一0.8m³不锈钢方罐，用来储层配制好的除硫剂或残酸中和液，上装有液位传感器55、密度传感器56，一侧通过药剂泵出口管线38与药剂泵37相连，另一侧通过泵进口管线39、53与注入泵连接；所述泵注装置的注入泵45、46与泵相关的组件，泄压电控闸门40、52，压力传感器44、50，流量计41、51，注入电控闸门42、49及泵的控制旋钮、显示仪表均为两套，以实现泵注法二次处理，上边布置为Ⅰ号泵45，下边布置为Ⅱ号泵46，注入泵为JYMX(II)系列液压隔膜计量泵，所配防爆电机与泵成一体，可以通过电机的变频调速来实现排量的调整，泵的最大工作压力、排量根据硫化氢产量计算选定；所述注入泵45、46上装有泄压电控闸门40、52，注入电控闸门42、49，并通过管路连接；所述注入泵的输出管线47上装有快速接口48，与注入管线一端相连；所述注入泵上装有压力传感器44、50、流量计41、51，通过信号控制电缆与配电箱43连接。泄压电控闸门40、52和注入电控闸门42、49通过控制电缆与配电箱43连接。

图4表示本实用新型的数据采集室示意图。数据采集室是一栋特制的野营房，主要由野营房59、显示屏60、计算机61、远程控制柜62、信号电缆轴63、动力电缆轴64、硫化氢信号接收器65、硫化氢报警器66组成。其中：所述计算机61和显示屏60用来远程控制硬件，显示硬件工作状态，接受、处理数据信号，显示现场工作画面，具体由图5说明；所述远程控制柜62用来采集现场各种信号、数据、控制现场设备的电控元件设备，具体由图6说明；所述硫化氢信号接收器65可以无线接收现场发回的硫化氢信号，通过信号线传输到远程控制柜62；所述硫化氢报警器66是当硫化氢浓度超标时，发出声光报警信号，提示现场工作人员注意采取防护措施；所述动力电缆轴64用来缠绕动力电缆，为泵注装置提供动力电源；所述信号电缆轴63缠绕信号控制电缆，连接泵注装置的配电箱和远程控制柜，控制设备和传输数据。

图5表示本实用新型的显示屏电气控制工作界面示意图。其中各图标表示：注入泵73、94；泵启动67、93；泵停止68、92；泵泄压69、88；泵频率70、91；泵频率加72、90；泵频率减71、89；泵压75、96；泵流量74、95；药剂罐78；药剂罐液位82；药剂罐密度83；药剂泵81；药剂泵启动87；药剂泵停止79；配液罐84；配液罐液位82；配液罐密度83；搅拌器86；搅拌器启动85；搅拌器停止87；泵注入阀门97、110；注入压力98；油气入口99；油气出口109；旁通闸门104；注前闸门105；注前取样器108；注前硫化氢107；注前PH值106；注后取样器100；注后硫化氢浓度102；注后PH值101；注后闸门103。

图6表示本实用新型的远程控制柜面板示意图。主要由操作面板111；泵变频器115、119；PLC模块123；自动按钮127；泵启动按钮113、117；停止按钮112、116；泵运转指示灯114、118；药剂泵启动按钮121；药剂泵停止按钮120；药剂泵运行指示灯122；搅拌器启动按钮125；搅拌器停止按钮124；搅拌器运行指示灯126；配液罐密度表128；配液罐液位表129；管汇压力表130；药剂罐密度表131；药剂罐液位表129；注前硫化氢表136；注前PH值表135；注后硫化氢表133；注后PH值表132；注入泵频率表137、140；注入泵压力表138、141；注入泵流量表139、142组成。

本实用新型的一种油气井除硫及残酸液处理装置的操作方法，步骤一，进入数据采集室，打开显示屏、计算机、远程控制柜、信号电缆轴、动力电缆轴、硫化氢信号接收器和硫化氢报警器；步骤二，通过计算机操作注入采样管汇采集注入前后硫化氢和PH数据，向泵注装置发送除硫剂或残酸中和液信息；步骤三，泵注装置接收步骤二的信息配制泵注除硫剂或残酸中和液进行中和；步骤四，处理经分离器分离出的油气。所述步骤三，接收到步骤一硫化氢报警器发出硫化氢浓度超标声光报警信号时，提示现场工作人员采取防护措施。