一种含硫采出气含硫量测定用分离装置及其分离方法与流程

1.本发明涉及含硫气井开发技术领域，具体涉及一种含硫采出气含硫量测定用分离装置及其分离方法。


背景技术：

2.高含硫气藏是指产出的天然气中硫化氢含量为30～150g/m3的气藏；由于高含硫天然气中一般还含有co2，故具有十分强的腐蚀性，因此高含硫气井腐蚀是含硫气井开发的难题之一；由于硫化氢气体对人体健康、安全和环境构成严重威胁，甚至危及生命，因此现有技术中通常都对采出气中的硫化氢气体进行含量测定，并根据硫化氢气体的含量进行高含硫气井防腐、防堵措施。
3.但在高含硫气藏的采出气中不仅仅含有硫化氢气体，还含有大量的单质硫以及含硫有机物，且采出气中的单质硫会沉积在地面设备、管线中，造成设备的严重腐蚀；同时含硫有机硫在运输过程中也会造成设备和管线的腐蚀，且现有技术中对于单质硫的腐蚀性能常常是单质硫沉积后再进行检测，无法起到预防作用，现有技术中也缺少对采出气中单质硫进行分离测量的装置和方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对现有技术中采出气中缺少对采出气中单质硫进行分离测量的装置和方法的问题，提供一种含硫采出气含硫量测定用分离装置及其分离方法，将采出气中的单质硫分离出来，便于采出气中单质硫的测定，解决了上述问题。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种含硫采出气含硫量测定用分离装置，具体包括：
7.第一分离器，所述第一分离器对采出气中的含硫固体进行分离；
8.第二分离器，所述第二分离器对经第一分离器处理后的采出气的中含硫液体进行分离；
9.气体收集器，所述气体收集器对经第二分离器处理后的采出气进行收集。
10.进一步地，所述第一分离器包括第一壳体，所述第一壳体上设置有第一出口，所述第一出口处设置有用于分离出含硫固体的颗粒过滤网；所述第二分离器包括第二壳体，所述第二壳体上设置有第二出口，所述第二出口处设置有用于分离出含硫液体的液体过滤膜；所述第一分离器与所述第二分离器、第二分离器与所述气体收集器之间通过分离管道连通，所述分离管道上设置有单向阀。
11.进一步地，所述第一分离器、第二分离器和气体收集器的设置位置为：第一分离器和气体收集器均位于第二分离器的上方，所述第二分离器水平设置，液体过滤膜22竖直设置在第二壳体的右侧；在使用时，从第一分离器出来的气液混合物进入第二分离器内后，含硫液体沉积在第二壳体底部，含硫气体从第二壳体的第二出口排出，进入气体收集器中；所述气体收集器的起始状态为真空状态；所述第一分离器的进口在第一壳体的上部，第一出
口在第一壳体的下部。
12.进一步地，所述颗粒过滤网为至少100目的抗硫滤网，优选地，至少两层抗硫滤网及其设置在抗硫滤网之间的细砂组成颗粒过滤网层。
13.进一步地，所述液体过滤膜为市售的可以水气分离的滤膜。
14.进一步地，所述第二分离器与连接所述第二分离器的分离管道同轴设置，且第二分离器的内径大于所述分离管道的内径；所述第二壳体水平设置，分离出来的含硫液体在第二壳体的最低点收集，剩余的含硫气体通过液体过滤膜进入分离管道，然后收集在气体收集器中。
15.进一步地，所述第一壳体包括固定槽和可沿固定槽内表面滑动的活动板，所述固定槽通过所述活动板的滑动改变固定槽内部的空间大小；所述第一出口设置在固定槽底面上或者设置在靠近固定槽底面的侧壁上；通过活动板调整固定槽内的空间大小，使第一壳体内滤出单质硫固体的采出气被完全排出，提高采出气中含硫总量测定准确性。
16.进一步地，所述固定槽内设置有柔性袋，所述第一出口设置在柔性袋上；优选地，所述柔性袋由柔性橡胶材料制成；通过称量柔性袋在过滤采出气前后的质量，即可获得采出气中的单质硫的含量；这是因为采出气中析出的固体以单质硫为主，还包括少量的矿物粉末，因此可以将过滤得到的固体近似视为单质硫；为了精确计算，也可以通过测量含硫固体中的含硫率和成分分析，得到单质硫的精确含量。
17.进一步地，所述第一壳体和第二壳体的底面上设置有称量装置；所述称量装置用于称量分离出来的含硫固体、含硫液体的重量，便于采出气中含硫量的计算。
18.进一步地，所述称量装置为电子称重计；优选地，所述第一壳体内的柔性袋直接放置在电子称重计上。
19.进一步地，还包括与含硫气井的采气树连通的采气箱，所述采气箱与第一分离器通过分离管道连通；所述采气箱内设置有采气腔，所述采气腔在采气之前为真空状态，便于测量所述采气腔中采集的采出气的重量；所述采气腔的空间是可调的；采气腔的空间变小，使采气腔内的采出气推送至第一分离器中。
20.进一步地，所述采气腔的空间是可调的采用如下结构实现：所述采气箱包括箱体和可以沿箱体内侧面上下移动的盖体；所述采气腔由盖体下表面和箱体内侧面围成；通过移动盖体即可实现采气腔的空间调整；在使用时，可以先将盖体移动至箱体最下方，然后通过充入采集的采出气，顶推盖体，使盖体向上移动；当需要采集采出气时，下压盖体，即可实现采气腔内的采出气的完全排出。
21.进一步地，所述采气箱的盖体和第一壳体的活动板的下压均可以通过液压杆或者气动杆来实现自动控制。
22.进一步地，还包括降压降温管道；所述降压降温管道设置在采气箱与第一壳体之间的分离管道上；所述降压降温管道上设置有至少一个降压阀；所述分离管道上设置有单向阀。
23.进一步地，还可以在所述第一分离器和第二分离器之间的分离管道上设置降压阀，使采出气中的部分可液化的气体液化，特别是含硫有机物，便于含硫液体中含硫量的测定。
24.一种基于上述分离装置的分离方法，包括以下步骤：
25.s1:通过采气箱采集一定体积或重量的天然气井口的采出气，然后压缩采气箱内的采气腔的空间，使采出气充分进入降温降压管道；
26.s2:通过降压管道降压降温后，得到温度不高于60℃、压力为0.3～0.5mpa的待测采出气；
27.s3:通过第一分离器、第二分离器依次分离出待测采出气中的含硫固体、含硫液体，并通过气体收集器收集待测采出气中的剩余气体。
28.待测采出气完全进入所述第一分离器后，缓慢匀速下压所述活动板，使第一分离器中的已经分离出含硫固体的待测采出气充分进入到第二分离器内；所述活动板的下压速度为0.5～2cm/min。
29.与现有的技术相比本发明的有益效果是：
30.1、一种含硫采出气含硫量测定用分离装置，将采出气依次通过第一分离器、第二分离器依次分离出含硫固体、含硫液体和含硫气体，以便于计算采出气中的单质硫的含量以及含硫总量，为采气厂的防腐、防堵施工提供一定的依据和参考数据；同时，在分离装置中还设置有降压降温管道，使采出气中的单质硫被充分析出，提高单质硫测定结果的准确性。
31.2、一种含硫采出气含硫量测定分离方法，将采出气先通过降压降温管道降压降温后，然后依次分离采出气中的含硫固体、含硫液体和含硫气体，便于含硫采出气中各种含硫物质的含硫量测定，为采气厂的采气井周围设备、管线防腐、防堵提供参考数据。
附图说明
32.图1为一种含硫采出气含硫量测定用分离装置的结构示意图；
33.图2为一种含硫采出气含硫量测定用分离装置中第一壳体的结构示意图；
34.图3为一种含硫采出气含硫量测定用分离装置中第二壳体的结构示意图。
35.附图标记：1-第一分离器，11-第一壳体，111-固定槽，112-活动板，12-颗粒过滤网，13-柔性袋，2-第二分离器，21-第二壳体，22-液体过滤膜，3-气体收集器，4-采气箱，41-箱体，42-盖体，5-降压降温管道，6-单向阀，7-分离管道。
具体实施方式
36.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
37.下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
38.实施例一
39.在高含硫气藏的采出气中不仅仅含有硫化氢气体，还含有大量的单质硫以及含硫有机物，且采出气中的单质硫会沉积在地面设备、管线中，造成设备的严重腐蚀；同时含硫
有机硫在运输过程中也会造成设备和管线的腐蚀，且现有技术中对于单质硫的腐蚀性能常常是单质硫沉积后再进行检测，无法起到预防作用，现有技术中也缺少对采出气中单质硫进行分离测量的装置和方法。
40.为了解决上述问题，提供了一种含硫采出气含硫量测定用分离装置，请参阅图1-3，具体包括：
41.第一分离器1，所述第一分离器1对采出气中的含硫固体进行分离；
42.第二分离器2，所述第二分离器2对经第一分离器1处理后的采出气的中含硫液体进行分离；
43.气体收集器3，所述气体收集器3对经第二分离器2处理后的采出气进行收集。
44.第一分离器1包括第一壳体11，所述第一壳体11上设置有第一出口，所述第一出口处设置有用于分离出含硫固体的颗粒过滤网12；所述第二分离器2包括第二壳体21，所述第二壳体21上设置有第二出口，所述第二出口处设置有用于分离出含硫液体的液体过滤膜22；所述第一分离器1与所述第二分离器2、第二分离器2与所述气体收集器3之间通过分离管道7连通，所述分离管道7上设置有单向阀6。
45.需要说明的是，所述第一分离器1、第二分离器2和气体收集器3的设置位置为：第一分离器1和气体收集器3均位于第二分离器2的上方，所述第二分离器2水平设置，液体过滤膜22竖直设置在第二壳体21的右侧；在使用时，从第一分离器1出来的气液混合物进入第二分离器2内后，含硫液体沉积在第二壳体21底部，含硫气体从第二壳体21的第二出口排出，进入气体收集器3中；所述气体收集器3的起始状态为真空状态；所述第一分离器1的进口在第一壳体11的上部，第一出口在第一壳体11的下部。
46.需要说明的是，所述颗粒过滤网12为至少100目的抗硫滤网，优选地，至少两层抗硫滤网及其设置在抗硫滤网之间的细砂组成颗粒过滤网12层。
47.需要说明的是，所述液体过滤膜22为市售的可以水气分离的滤膜。
48.参阅图3，第二分离器2与连接所述第二分离器2的分离管道7同轴设置，且第二分离器2的内径大于所述分离管道7的内径；所述第二壳体21水平设置，分离出来的含硫液体在第二壳体21的最低点收集，剩余的含硫气体通过液体过滤膜22进入分离管道7，然后收集在气体收集器3中。
49.第一壳体11包括固定槽111和可沿固定槽111内表面滑动的活动板112，所述固定槽111通过所述活动板112的滑动改变固定槽111内部的空间大小；所述第一出口设置在固定槽111底面上或者设置在靠近固定槽111底面的侧壁上；通过活动板112调整固定槽111内的空间大小，使第一壳体11内滤出单质硫固体的采出气被完全排出，提高采出气中含硫总量测定准确性。
50.实施例二
51.实施例二是对实施例一的进一步说明，相同的部件这里不再赘述，请参阅图1-3，固定槽111内设置有柔性袋13，所述第一出口设置在柔性袋13上；优选地，所述柔性袋13由柔性橡胶材料制成；通过称量柔性袋13在过滤采出气前后的质量，即可获得采出气中的单质硫的含量；这是因为采出气中析出的固体以单质硫为主，还包括少量的矿物粉末，因此可以将过滤得到的固体近似视为单质硫；为了精确计算，也可以通过测量含硫固体中的含硫率和成分分析，得到单质硫的精确含量。
52.第一壳体11和第二壳体21的底面上设置有称量装置；所述称量装置用于称量分离出来的含硫固体、含硫液体的重量，便于采出气中含硫量的计算。
53.需要说明的是，所述称量装置为电子称重计；优选地，所述第一壳体11内的柔性袋13直接放置在电子称重计上。
54.实施例三
55.实施例三是对实施例一的进一步说明，相同的部件这里不再赘述，请参阅图1-3，还包括与含硫气井的采气树连通的采气箱4，所述采气箱4与第一分离器1通过分离管道7连通；所述采气箱4内设置有采气腔，所述采气腔在采气之前为真空状态，便于测量所述采气腔中采集的采出气的重量；所述采气腔的空间是可调的；采气腔的空间变小，使采气腔内的采出气推送至第一分离器1中。
56.需要说明的是，采气腔的空间是可调的采用如下结构实现：所述采气箱4包括箱体41和可以沿箱体41内侧面上下移动的盖体42；所述采气腔由盖体42下表面和箱体41内侧面围成；通过移动盖体42即可实现采气腔的空间调整；在使用时，可以先将盖体42移动至箱体41最下方，然后通过充入采集的采出气，顶推盖体42，使盖体42向上移动；当需要采集采出气时，下压盖体42，即可实现采气腔内的采出气的完全排出。
57.需要说明的是，所述采气箱4的盖体42和第一壳体11的活动板112的下压均可以通过液压杆或者气动杆来实现自动控制。
58.实施例四
59.实施例四是对实施例一的进一步说明，相同的部件这里不再赘述，请参阅图1-3，还包括降压降温管道5；所述降压降温管道5设置在采气箱4与第一壳体11之间的分离管道7上；所述降压降温管道5上设置有至少一个降压阀；所述分离管道7上设置有单向阀6。
60.本实施例，通过降压降温管道5上的降压阀，实现采出气的降压降温，使采出气中的单质硫被充分析出，并在第一分离器1中实现气固分离。
61.需要说明的是，在降压过程中，采出气会随着压力下降而降温，因此无需另外设置降温装置。
62.另外，还可以在所述第一分离器1和第二分离器2之间的分离管道7上设置降压阀，使采出气中的部分可液化的气体液化，特别是含硫有机物，便于含硫液体中含硫量的测定。
63.实施例五
64.实施例五是一种基于上述分离装置的分离方法，包括以下步骤：
65.s1:通过采气箱4采集一定体积或重量的天然气井口的采出气，然后压缩采气箱4内的采气腔的空间，使采出气充分进入降温降压管道；
66.s2:通过降压管道降压降温后，得到温度不高于60℃、压力为0.3～0.5mpa的待测采出气；
67.s3:通过第一分离器1、第二分离器2依次分离出待测采出气中的含硫固体、含硫液体，并通过气体收集器3收集待测采出气中的剩余气体。
68.待测采出气完全进入所述第一分离器1后，缓慢匀速下压所述活动板112，使第一分离器1中的已经分离出含硫固体的待测采出气充分进入到第二分离器2内；所述活动板112的下压速度为0.5～2cm/min。
69.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。