一种局域式天然气脱硫方法技术

本发明专利技术公开了一种局域式天然气脱硫方法，包括如下步骤：1)先将气井产出的气液混合物分离为天然气和采出液，然后让采出液进入污水处理厂进一步处理；2)再将含量大于0.001％的氧化剂液体加入分离出的天然气中，使天然气中的硫化氢和/或臭味物质氧化，形成含硫磺的固液混合物；3)然后将固液混合物从天然气中分离出来，再让分离固液混合物后的天然气进入净化装置入口管线或/和站间管线内，以便进入净化装置或/和天然气净化处理厂进一步处理。本发明专利技术能够使含硫气井利用现有已建常规设计的集气站、站间管线进行生产，能够大幅降低气田固定投资，尤其适用于含硫气井和不含硫井共存的气田或区块；具有实施容易，安全可靠，应用广泛，推广容易等优特点。

【技术实现步骤摘要】
一种局域式天然气脱硫方法
本专利技术涉及天然气生产领域，尤其是涉及一种局域式天然气脱硫方法。
技术介绍
国家标准《天然气GB17820-2018》规定天然气中的硫化氢浓度应≦20mg/m3,但是国内天然气井(简称气井)产出的天然气中硫化氢浓度往往高于20mg/m3。以普光气田为例，其气井所产天然气中的硫化氢浓度一般高达100g/m3(即100000mg/m3)以上，有的气井高达260g/m3。由本领域公知知识可知：硫化氢是一种急性剧毒恶臭气体，溶于水形成氢硫酸；吸入少量高浓度硫化氢可于短时间内致命，低浓度硫化氢对眼、呼吸系统及中枢神经都有影响。因此，国内气井的天然气一般采用以下脱硫(又称除硫)方法进行处理、生产。一、集中式脱硫法：该方法可进一步分为两种。其中一种如图1所示，可概述为：气井100产出的天然气(一般含一定量的水、油、化学剂等)，经过阀门101、集气管线102进入集气站103分离为天然气、采出液；集气站103所分离出的天然气经过站间管线104进入天然气净化处理厂105进行脱硫、降露点等处理，达标后进入外输管线106；集气站103所分离出的采出液经过采出液管线107进入污水处理厂108进行油水分离、污水絮凝等处理，达标的污水再经过污水管线109进入回注站110增压，然后再经过注水管线110、注水井112回注地层中。该方法的另一种如图2所示，可概述为：气井100产出的天然气，经过阀门101、集气管线102进入集气站103分离为天然气、采出液；集气站103所分离出的天然气经过站间管线104进入天然气净化处理厂105进行脱硫、降露点等净化处理，达标后进入外输管线106；集气站103所分离出的采出液先通过装车管线200装入汽车罐车201中、再用汽车罐车201运至污水处理厂108并通过卸车管线202进入污水处理厂108进行油水分离、污水絮凝等处理，达标的污水再经过污水管线109进入回注站110增压，然后再经过注水管线110、注水井112回注地层中。由本领域公知知识可知：以延长气田为例，该气田建有多个集气站、1个污水处理厂，集气站至污水处理厂的运距一般为50～150公里，最远的运距甚至超过200公里；1个集气站一般汇集5～10口气井所产的天然气，平均1口井日产采出液不到0.方吨/日，1个集气站平均日产采出液量不到2方/日，因此用汽车罐车将采出液拉运至污水处理厂的方式显然比用采出液管线输送的方式更经济；目前，延长气田均采用汽车罐车拉运的方法，将集气站所产采出液拉运至污水处理厂集中处理。该方法存在以下缺陷：1、该方法使整个气田地面生产系统采用抗硫设计，会导致气田(或区块)地面生产系统的固定投资、运行费用与采气成本居高不下甚至成倍增加，进而导致气田(或区块)的开发效益大幅降低，甚至使国内众多储量丰富的低渗气田(或区块)、页岩气田失去工业开发价值。由本领域公知知识可知：如图1、图2所示，采用集中式脱硫法时，天然气所含的硫化氢只能在天然气净化处理厂105进行脱除，而在阀门101、集气管线102、集气站103、站间管线104中的天然气则均含硫化氢，采出液管线107中的污水同样含硫化氢。由本领域公知知识可知：根据《石油天然气工业-油气开采中用于含硫化氢环境的材料》GB/T20972、《天然气地面设施抗硫化物应力开裂和抗应力腐蚀开裂的金属材料要求》SY/T0599、《钢制化工容器材料选用规定》HG/T20581-2011等标准规定，国内各气田对其地面生产系统的基本设计要求为：当集气管线102内硫化氢含量＞13ppm时，应采用抗硫设计；当站间管线104内硫化氢含量＞55ppm时，应采用抗硫设计；当站场设备(包括但不限于集气站103、采出液管线107)内硫化氢含量＞55ppm，应采用抗硫设计。由本领域公知知识可知：采用抗硫设计后，管线设备的材质必须采用抗硫的特种钢或不锈钢，因此采用抗硫设计的地面生产系统造价、运行成本远高于常规设计，通常一个中型气田(或区块)抗硫地面生产系统采用抗硫设计后的固定投资高达几十亿元；如图1、图2所示，集气管线102最低设计压力6.4MPa，管径一般为DN50～DN150，长度可达十几公里，其采用抗硫设计的固定投资极其巨大；集气站103内设置多种最低设计压力6.4MPa的容器、设备，采用常规设计的固定投资一般1000万元左右，但采用抗硫设计后的固定投资则高达数千万元；站间管线104最低设计压力6.4MPa，管径一般为DN100～DN300，一般长达10～50公里，其采用抗硫设计后的固定投资极其高昂。由本领域公知知识可知：特种钢、不锈钢的售价远高于普通钢。2、该方法不能使含硫气藏区块、含硫气井利用现有已经建成运行的、常规设计的地面生产系统进行生产，不能提高含硫气藏、不含硫气藏分采的开发效益；因此，该方法不能用于同时拥有含硫气井(或含硫气层)、不含硫气井(或不含硫气层)的相同气田(或区块)，不能用于对含硫气层、不含硫气层进行分采的气井，更不能降低含硫气藏的开采成本。由本领域公知知识可知：国内气田(或区块)普遍同时拥有含硫气井、不含硫气井，为提高其开发效益、降低开采成本一般采用分采方法开发，并优先用常规设计的地面生产系统开发不含硫气层；国内开发不含硫气层用的地面生产系统均不采用抗硫设计，主要用普通钢材建成，可大幅降低不含硫气层的开采成本；开发含硫气层用的地面生产系统均采用抗硫设计，主要用抗硫的特种钢或不锈钢建成，将其用于不含硫气井生产将大幅增加不含硫气层的开采成本。由本领域公知知识计算可知：含硫气井所产天然气进入现有已经建成运行的、常规设计的地面生产系统后，将导致该地面生产系统含硫超标，进而导致该地面生产系统出现硫化氢特有的腐蚀、氢脆等严重问题，严重时甚至导致该地面生产系统炸裂报废、出现重大人员伤亡事故。以大牛地气田为例。该气田属于低渗气田，由地理位置相同的上部、下部两大气藏组成；其中，上部气藏为不含硫气层，所建气井产出的天然气中硫化氢含量＜13ppm，一般视为不含硫气井；下部奥陶系气藏(又称下古气田)属于含硫气层，所建气井属于含硫气井，气井所产天然气中硫化氢含量一般为100～3000ppm，部分气井硫化氢含量甚至高达3000ppm以上。为提高开发效益、降低开采成本，该气田对含硫气层、不含硫气层采用分别开采的方法开发，优先开采硫化氢含量＜13ppm的上部气藏，并优先建成了只适用于硫化氢含量＜13ppm的地面生产系统，包括70余座集气站(管辖3～50口气井不等)、1600余口不含硫气井以及相应的集气管线、站间管线等。目前，该气田已建1600余口不含硫气井，其中大部分气井已经开采十余年，有的气井已开采15年以上，单井产气能力普遍较低；已建30余口含硫气井，仅有几口用于开展生产试验，其余气井均未生产，单井产气能力普遍很高。由本领域公知知识可知：该气田的含硫气井利用现有已建地面生产系统进行生产时，含硫气井所产天然气先与不含硫气井所产天然气在集气站内混合，然后进入站间管线等；计算表明：按相同产气量计，1口硫化氢含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)先将气井产出的气液混合物分离为天然气和采出液，然后让采出液进入污水处理厂进一步处理；/n2)再将含量大于0.001％的氧化剂液体加入分离出的天然气中，使天然气中的硫化氢和/或臭味物质氧化，形成含硫磺的固液混合物；/n3)然后将固液混合物从天然气中分离出来进一步处理，再让分离固液混合物后的天然气进入净化装置入口管线或/和站间管线内，以便进入净化装置或/和天然气净化处理厂进一步处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)先将气井产出的气液混合物分离为天然气和采出液，然后让采出液进入污水处理厂进一步处理；
2)再将含量大于0.001％的氧化剂液体加入分离出的天然气中，使天然气中的硫化氢和/或臭味物质氧化，形成含硫磺的固液混合物；
3)然后将固液混合物从天然气中分离出来进一步处理，再让分离固液混合物后的天然气进入净化装置入口管线或/和站间管线内，以便进入净化装置或/和天然气净化处理厂进一步处理。


2.根据权利要求1所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
步骤2)中，将含量大于0.001％的氧化剂液体加入填料塔的上部并使氧化剂液体自上而下在填料中流动，同时让天然气进入填料塔的下部并使天然气由下而上在填料中流动，从而使天然气中的硫化氢和/或臭味物质与氧化剂液体充分接触、混合而被氧化，形成含硫磺的固液混合物；
步骤3)中，让固液混合物进入填料塔下部或底部，再从填料塔下部或底部离开填料塔进一步处理。


3.根据权利要求1所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
步骤2)中，将含量大于0.001％的氧化剂液体加入板式塔上部并使氧化剂液体自上而下流动，同时让天然气进入板式塔下部并使天然气由下而上流动，从而使天然气中的硫化氢和/或臭味物质与氧化剂液体充分接触、混合而被氧化，形成含硫磺的固液混合物；
步骤3)中，让固液混合物进入板式塔下部或底部，再从板式塔下部或底部离开板式塔进一步处理。


4.根据权利要求1所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
步骤2)中，将含量大于0.001％的氧化剂液体加入喷淋塔上部并使氧化剂液体自上而下流动或滴落，同时让天然气进入喷淋塔下部并使天然气由下而上流动，从而使天然气中的硫化氢和/或臭味物质与氧化剂液体充分接触、混合而被氧化，形成含硫磺的固液混合物；
步骤3)中，让固液混合物进入喷淋塔下部或底部，再从喷淋塔下部或底部离开喷淋塔进一步处理。


5.根据权利要求1所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
步骤2)中，将含量大于0.001％的氧化剂液体加入密闭容器中并使氧化剂液体的液位高度大于5cm且低于密闭容器顶部以上，再让天然气进入氧化剂液体下部并使天然气以气泡的形式由下而上流动，从而使天然气中的硫化氢和/或臭味物质与氧化剂液体充分接触、混合而被氧化，形成含硫磺的固液混合物；
步骤3)中，让固液混合物从密闭容器底部或下部离开密闭容器进一步处理。


6.根据权利要求1所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
步骤2)中，将含量大于0.001％的氧化剂液体加入天然气中，进而伴随天然气进入静态混合器中并与天然气不断接触、混合，从而使天然气中的硫化氢和/或臭味物质与氧化剂液体充分接触、混合而被氧化，形成含硫磺的固液混合物；步骤3)中，先让固液混合物伴随天然气进入气液分离器或塔式密闭容器内，然后用气液分离器或塔式密闭容器将固液混合物从天然气中分离出来进一步处理。


7.根据权利要求6所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：所述的静态混合器是指填料式静态混合器、迷宫式静态混合器、立式静态混合器、卧式静态混合器的任意一种或其两种以上的任意联合。


8.根据权利要求1所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
步骤2)中，让含量大于0.001％的氧化剂液体和天然气进入装有填料的静态混合器底部，利用填料不断接触、混合；
步骤3)中，让固液混合物和天然气从静态混合器顶部进入气液分离器或塔式密闭容器内。


9.根据权利要求1所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
步骤2中，使含量大于0.001％的氧化剂液体进入雾化器内雾化成微小液滴并与天然气接触、混合，从而使天然气中的硫化氢和/或臭味物质与氧化剂液体充分接触、混合而被氧化，形成含硫磺的固液混合物；
步骤3)中，先让固液混合物伴随天然气进入气液分离器或塔式密闭容器内，然后用气液分离器或塔式密闭容器将固液混合物从天然气中分离出来进一步处理。


10.根据权利要求9所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
所述的雾化器是指能够让液体成为微小雾滴或液滴的装置，可以是机械雾化器、超声雾化器、电喷雾化器的任意一种或其任意两种以上的任意联合。


11.根据权利要求1所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
步骤3)中，将固液混合物送入再生系统再生为氧化剂含量大于0.001％的悬浊液；然后将氧化剂悬浊液送入固液分离系统分离为硫磺膏(或硫磺固形物)和含量大于0.001％的氧化剂液体，将硫磺膏(或硫磺固形物)进一步回收利用或无害化处理，将含量大于0.001％的氧化剂液体送入药剂罐内；然后将含量大于0.001％的氧化剂液体加入天然气中，以便氧化剂液体循环使用。


12.根据权利要求1所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
步骤3)中，将固液混合物送入包括壳体、出药管线、硫磺泡沫出口流道、空气出气管、空气进气管的再生系统，使固液混合物中的液体再生为氧化剂含量大于0.001％的氧化剂液体，并使固液混合物中的固形物、硫磺被空气气泡浮选至液面，形成硫磺泡沫物和含量大于0.001％的氧化剂液体，将含量大于0.001％的氧化剂液体送入药剂罐内；然后让硫磺泡沫物进入固液分离系统并分离为硫磺膏(或硫磺固形物)和含量大于0.001％的氧化剂液体，将硫磺膏(或硫磺固形物)进一步回收利用或无害化处理，将含量大于0.001％的氧化剂液体送入药剂罐内；然后再将药剂罐内的含量大于0.001％的氧化剂液体加入天然气中，以便氧化剂液体循环使用。


13.根据权利要求11、12所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：步骤3)中，向固液混合物或再生系统中加入起泡剂或/和絮凝剂。


14.根据权利要求12所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
所述空气进气管位于固液混合物底部且有布气装置。


15.根据权利要求1所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
步骤3)中，将固液混合物送入固液分离系统分离为硫磺膏(或硫磺固形物)和液体，将硫磺膏(或硫磺固形物)进一步回收利用或无害化处理，将液体送入再生系统再生为氧化剂含量大于0.001％的氧化剂液体；然后将含量大于0.001％的氧化剂液体加入天然气中，以便氧化剂液体循环使用。


16.根据权利要求1所述的一种局域式天然气脱硫方法，其特征在于：
步骤1)中，先将氧化剂或含量大于0.001％的氧化剂液体或/和碱加入分离出的采出液中，使采出液中的硫化氢和/或臭味物质氧化或/和产生化学反应，形成含硫磺或/和含固形物的采出液混合物；然后将采出液混合物中的硫磺、固形物分离出来进一步处理；然后再让分离出硫磺、固...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晟贤，
申请(专利权)人：李晟贤，
类型：发明
国别省市：辽宁;21