一种油气田设施中腐蚀性气体的在线监测方法和装置与流程

1.本发明属于石油化工设备腐蚀气体监测领域，具体涉及一种油气田设施中腐蚀性气体的在线监测方法和装置。


背景技术：

2.油气田开采运输过程中不可避免地含有一定量的h2s、co2等腐蚀性气体，这些腐蚀性气体的存在会对设备设施造成腐蚀，影响设备设施的安全、稳定和长周期运行。目前对h2s、co2的测量大多为通过采样后的实验室分析，会造成一定的滞后性和人为分析的误差。而且由于油气田设施中的高温高压以及油气的存在，给h2s和co2的在线监测带来了很多难题，导致无法稳定准确地测量高温高压环境下的油气田气体中的h2s和co2含量。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：现有的针对油气田设备腐蚀性气体的监测，大多通过采样后的实验室分析，具有滞后性。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油气田设施中腐蚀性气体的在线监测方法，包括：
5.s1，在第一特定波长下，采用标准h2s气体对h2s分析仪进行校准；在第二特定波长下，采用标准co2气体对co2分析仪进行校准；
6.s2，取样探头获取三相分离器和油气输送管道的气体输出口中连续输出的气体，作为气体样品；
7.s3，对气体样品进行预处理得到待分析气体，所述预处理包括温度调节、压力调节、过滤和流量调节；
8.s4，将待分析气体输入到h2s分析仪进行h2s气体含量测量，将待分析气体输入到co2分析仪进行co2气体含量的测量；
9.进一步的，s1中，所述h2s分析仪和co2分析仪设置在三相分离器的气体出口。
10.进一步的，s3中，所述预处理中的温度调节，将气体样品温度稳定控制在50-70℃；所述预处理中的压力调节，将气体样品压力控制在0.1-0.8mpa；所述预处理中的过滤采用逆向顺流叠孔式过滤器；所述预处理中的流量调节，将气体流量控制在0.3-3l/min范围内。
11.一种油气田设施中腐蚀性气体的在线监测装置，包括：
12.校准模块，用于采用标准h2s气体对h2s分析仪进行校准，采用标准co2气体对co2分析仪进行校准；
13.取样模块，用于采集获取三相分离器和油气输送管道的气体输出口中连续输出的气体，作为气体样品；
14.预处理模块，用于对气体样品进行预处理得到待分析气体，所述预处理包括温度调节、压力调节、过滤和流量调节；
15.测量模块，用于待分析气体输入到h2s分析仪进行h2s气体含量测量，将待分析气体
输入到co2分析仪进行co2气体含量的测量；
16.尾气处理模块，用于将h2s分析仪和co2分析仪测量输出的气体，通入尾气处理装置进行尾气处理。
17.进一步的，所述取样模块包括取样探头，所述取样探头包括焊接法兰、膜尖探头、球阀、压力表，所述膜尖探头的长度可调节。
18.进一步的，所述预处理模块包括减压阀、换热器、过滤器和流量计。
19.进一步的，所述尾气处理模块包括碱液罐、设置在顶部的碱液喷头。
20.本发明的有益效果是：本发明首先在第一特定波长下，采用标准h2s气体对h2s分析仪进行校准；在第二特定波长下，采用标准co2气体对co2分析仪进行校准；其次取样探头获取三相分离器和油气输送管道的气体输出口中连续输出的气体，作为气体样品；对气体样品进行预处理得到待分析气体，所述预处理包括温度调节、压力调节、过滤和流量调节；然后将待分析气体输入到h2s分析仪进行h2s气体含量测量，将待分析气体输入到co2分析仪进行co2气体含量的测量；最后将h2s分析仪和co2分析仪测量输出的气体，通入尾气处理装置进行尾气处理。本发明可以防止有毒气体的泄露造成人体伤害，有效去除了气体中杂质，可更准确、快速、安全的测量，且重复性好、精度高，实时监测油气田设施中的腐蚀性气体h2s和co2含量，从而判断h2s和co2腐蚀风险的大小，为腐蚀风险的评估提供依据并指导调整工艺和缓蚀剂的加注，降低腐蚀风险。
附图说明
21.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
22.图1是根据本发明第一实施方式提供的油气田设施中腐蚀性气体的在线监测方法流程图；
23.图2是根据本发明第二实施方式提供的油气田设施中腐蚀性气体的在线监测装置的模块示意图；
24.图3是根据本发明第二实施方式提供的油气田设施中腐蚀性气体的在线监测装置的结构示意图。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.本发明的第一实施方式涉及一种油气田设施中腐蚀性气体的在线监测方法，s1，在第一特定波长下，采用标准h2s气体对h2s分析仪进行校准；在第二特定波长下，采用标准co2气体对co2分析仪进行校准；s2，取样探头获取三相分离器和油气输送管道的气体输出口中连续输出的气体，作为气体样品；s3，对气体样品进行预处理得到待分析气体，所述预处理包括温度调节、压力调节、过滤和流量调节；s4，将待分析气体输入到h2s分析仪进行h2s气体含量测量，将待分析气体输入到co2分析仪进行co2气体含量的测量；s5，将h2s分析仪和co2分析仪测量输出的气体，通入尾气处理装置进行尾气处理。本发明可以防止有毒气体的
泄露造成人体伤害，有效去除了气体中杂质，可更准确、快速、安全的测量，且重复性好、精度高，实时监测油气田设施中的腐蚀性气体h2s和co2含量，从而判断h2s和co2腐蚀风险的大小，为腐蚀风险的评估提供依据并指导调整工艺和缓蚀剂的加注，降低腐蚀风险。
27.下面对本实施方式的油气田设施中腐蚀性气体的在线监测方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须，本实施方式的具体流程如图1所示，本实施方式应用于网络侧的服务端。
28.步骤s1，在第一特定波长下，采用标准h2s气体对h2s分析仪进行校准；在第二特定波长下，采用标准co2气体对co2分析仪进行校准。
29.具体而言，标准h2s气体注入h2s分析仪，标准co2气体注入co2分析仪。
30.h2s分析仪适于测量设备中h2s含量，测量方法为通过可调谐半导体激光吸收光谱技术测量，第一特定波长设定在1500nm-1600nm波长范围内，通常设定为选择最强吸收峰处波长。测量前采用标准h2s气体进行仪器的校准，标准h2s气体的浓度根据现场气体常见测量值和量程选择，为量程的20-80％。
31.co2分析仪适于测量设备中co2含量，测量方法为通过可调谐半导体激光吸收光谱技术测量，第二特定波长设定在2000nm-2015nm波长范围内，通常设定为选择最强吸收峰处波长。测量前采用标准co2气体进行仪器的校准，标准co2气体的浓度根据现场气体常见测量值和量程选择，为量程的20-80％。
32.步骤s2，取样探头获取三相分离器和油气输送管道的气体输出口中连续输出的气体，作为气体样品。
33.具体而言，取样探头由焊接法兰、膜尖探头、球阀、压力表构成，保证气样连续不失真地进入预处理系统。膜尖探头的长度可调节。
34.步骤s3，对气体样品进行预处理得到待分析气体，所述预处理包括温度调节、压力调节、过滤和流量调节。
35.具体而言，温度调节采用温度调节为通过换热器或带保温电伴热，将气体样品温度稳定控制在50-70℃之间。
36.压力调节采用通过减压阀来将气体样品压力控制在0.1-0.8mpa范围内。
37.过滤采用逆向顺流叠孔式过滤器，逆向顺流叠孔式过滤器的过滤过程包括叠加式填料、微孔过滤和反吹。叠加式填料对应的结构部分，最外层填料孔径设置为1.2μm～1.3μm，挡住最大的粉尘颗粒，中间层和最内层孔径为0.35μm～0.20μm依次挡住尺寸逐渐缩小的颗粒。反吹采用脉冲反吹形式，反吹时顺流向孔径逐渐增大，有效地把吸附于过滤器上的各种直径的粉尘反吹回过程管道。通过该逆向顺流叠孔式过滤器除尽过滤体中的粉尘，使过气体进入最佳工作状态，提高测量稳定性和精度。
38.流量调节，采用流量计将气体流量控制在0.3-3l/min范围内，并保持稳定，将稳定流量的气体样品送入h2s分析仪和co2分析仪，确保分析仪的分析准确性和长期可靠性。
39.步骤s4，将待分析气体输入到h2s分析仪进行h2s气体含量测量，将待分析气体输入到co2分析仪进行co2气体含量的测量。
40.具体而言，s3中预处理后的气体从流量计中输出，分别通入到h2s分析仪和co2分析仪进行测量，并输出h2s气体含量和co2气体含量。其中，所述h2s分析仪和co2分析仪设置在三相分离器的气体出口。
41.步骤s5，将h2s分析仪和co2分析仪测量输出的气体，通入尾气处理装置进行尾气处理。
42.具体而言，进入h2s分析仪和co2分析仪测量后的气体，从h2s分析仪和co2分析仪的输出口输出，并通入到尾气处理装置中的碱液中，同时尾气处理装置顶部设置有碱液喷头向内喷洒碱液。
43.上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
44.具体案例如下，油气田三相分离器的气体出口与取样探头通过法兰相连接，取样探头与预处理系统中的减压阀相连接，压力降低至0.2mpa(绝压)，经换热器换热温度调节至50℃，然后依次通过逆向顺流叠孔式过滤器，逐级过滤掉气体中的粉尘、油雾等杂质，最后通过流量计控制流量1l/min，使样气干净平稳地进入h2s分析仪和在线co2分析仪中进行测量分析。气体分析完后进入浓度为5％的naoh溶液罐中吸收h2s等有害气体，然后进入压力为0pa的负压中进一步收集或排放。
45.h2s分析仪选用半导体激光吸收光谱法，量程为0-50ppm，第一特定波长设定为1590nm，测量前用浓度为25ppm的标准h2s气体进行校准；co2分析仪选用半导体激光吸收光谱法，测量量程为0-40％，第二特定波长设定为2004nm，测量前用浓度为20％的标准co2气体进行校准。通过预处理后的气体既没有发生组分的变化，还可以在气体分析仪测量时排出干扰和误差，保证准确、快速、安全的测量，测量重复性好、精度高。连续测量结果见表1。
46.表1
[0047][0048]
通过对h2s和co2含量的持续监测，可计算h2s和co2分分压，从而判断h2s和co2腐蚀风险的大小。当h2s或co2含量升高导致腐蚀风险增大时，可及时采取相应的防腐措施，如酸性气体脱除或加入缓蚀剂，使腐蚀风险得到有效控制。
[0049]
本发明提供的一种油气田设施中腐蚀性气体的在线监测方法，通过该方法可持续准确、快速、安全的监测h2s和co2含量，实现对h2s和co2腐蚀风险的预警，调整工艺和防腐措施，降低腐蚀风险。
[0050]
如图2所示，本发明第二实施方式涉及了一种油气田设施中腐蚀性气体的在线监测装置，包括：校准模块201、取样模块202、预处理模块203、测量模块204和尾气处理模块205。
[0051]
具体地说，校准模块201，用于采用标准h2s气体对h2s分析仪进行校准，采用标准co2气体对co2分析仪进行校准；取样模块202，用于采集获取三相分离器和油气输送管道的气体输出口中连续输出的气体，作为气体样品；预处理模块203，用于对气体样品进行预处
理得到待分析气体，所述预处理包括温度调节、压力调节、过滤和流量调节；用于待分析气体输入到h2s分析仪进行h2s气体含量测量，将待分析气体输入到co2分析仪进行co2气体含量的测量；尾气处理模块205，用于将h2s分析仪和co2分析仪测量输出的气体，通入尾气处理装置进行尾气处理。
[0052]
如图3所示，从三相分离器1中进行取样，取样模块202包括依次连接的焊接法兰21、膜尖探头22、球阀23和压力表24，取样模块202保证样品气体能够连续不失真地进入预处理模块203。膜尖探头21的长度可调节，能够更加方便的插入和拔出，操作更加方便。预处理模块203包括依次连接的减压阀31、换热器32、过滤器33和流量计34。减压阀31适于将预处理模块203的压力调节为通过减压阀31来将气体样品压力控制在0.1-0.8mpa(绝压)。换热器22适于将采集到的气体样本的温度稳定控制在50-70℃。过滤器33为逆向顺流叠孔式过滤器33，包括叠加式填料、微孔过滤和反吹。最外层填料孔径设置为1.2μm～1.3μm，挡住最大的粉尘颗粒，中间层和最内层孔径为0.35μm～0.20μm依次挡住尺寸逐渐缩小的颗粒。反吹采用脉冲反吹形式，反吹时顺流向孔径逐渐增大，有效地把吸附于过滤器上的各种直径的粉尘反吹回过程管道。通过该过滤器除尽过滤体中的粉尘，使过气体进入最佳工作状态，提高测量稳定性和精度。测量模块204包括h2s分析仪41和co2分析仪42，h2s分析仪41适于测量h2s气体的含量，co2分析仪42适于测量co2体的含量。尾气处理模块205，包括碱液罐51、设置在顶部的碱液喷头52，碱液罐51内部通过负压装置形成-10pa～120pa的压力。
[0053]
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。