阅读说明：本技术 油井采出液有毒易燃气体处理及再利用方法及专用装置 (Method for treating and recycling poisonous and flammable gas in oil well produced liquid and special device ) 是由 王方 白刚 党延辉 赵志华 马晓军 哈德力·哈布都斯 张宏伟 张少阳 于 2020-05-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及稠油热采出液除硫技术领域,是一种油井采出液有毒易燃气体处理及再利用方法及专用装置,前者对单井来液经过两次气液分离,分离得到的包括硫化氢等有毒易燃气体经射流器进入燃气锅炉中燃烧。本发明采用水冷方式代替现有风冷方式,冷却后得到的硫化氢气体等有毒气体采用射流器汇到燃气锅炉参与燃烧,节约能源浪费和防止环境污染；另外,硫化氢气体采用射流器汇到燃气锅炉的燃气中,不需要额外增加硫化氢气体碱液中和装置；基于换热降温液化后的有毒、易燃气体较少,建设专门的气体收集装置,此建设投资巨大,收效甚微；而本装置既无需气体收集装置的建设,又达到了除硫的目的,同时对热能二次利用。(The invention relates to the technical field of sulfur removal of thick oil hot produced liquid, in particular to a method for treating and recycling poisonous and combustible gas of oil well produced liquid and a special device. The invention adopts a water cooling mode to replace the existing air cooling mode, toxic gases such as hydrogen sulfide gas and the like obtained after cooling are gathered to the gas boiler by the ejector to participate in combustion, thereby saving energy waste and preventing environmental pollution; in addition, the hydrogen sulfide gas is converged into the fuel gas of the gas-fired boiler by adopting the ejector, and an additional hydrogen sulfide gas alkali liquor neutralization device is not needed; toxic and inflammable gases are less after heat exchange, temperature reduction and liquefaction, a special gas collecting device is built, the construction investment is huge, and the effect is very little; the device does not need the construction of a gas collecting device, achieves the aim of removing sulfur and simultaneously utilizes heat energy for the second time.)

油井采出液有毒易燃气体处理及再利用方法及专用装置

技术领域

本发明涉及油田采出液气体处理技术领域，是一种油井采出液有毒易燃气体处理及再利用方法及专用装置，尤其是一种稠油井采出液有毒易燃气体处理及再利用方法及专用装置。

背景技术

油田重质原油开采，往往采用向油层注入高温高压蒸汽降低原油粘度的热采方法，油井采出液含有大量可燃气体、硫化氢、高温水蒸气，这些采出液汇集进入储油罐，气体从储油罐罐顶逸出，逸出的可燃气体、硫化氢会对环境和人员安全造成了很大的威胁，逸出的高温高压蒸气则会造成大量的能源浪费。为了解决上述问题，一般通过风冷方式，在进入储油罐前对重质原油来液进行降温冷却，高温水蒸气冷凝成液吸收硫化氢气体，消除采出液中绝大部分硫化氢气体，残留的硫化氢气体通过碱液罐进行中和过滤。

为了消除采出液中的有毒有害气体，一般采用风冷方式将含用硫化氢、可燃气体高温采出液进行冷却，采用碱液对硫化氢进行中和，存在两方面的问题。（1）为了便于开采重质原油，需要对地层中的重质原油进行高温加热，加大重质原油的可流动性，需要消耗大量的热能。风冷降温造成大量热能不能二次利用，造成大量的热能浪费。（2）残留的硫化氢气体通过碱液进行中和，需要操作工人经常更换液体，增加了劳动力成本，整个装置无法做到自动运行无人值守。

发明内容

本发明提供了一种油井采出液有毒易燃气体处理及再利用方法及专用装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有稠油热采出液有毒易燃气体的清除方法浪费热能、劳动成本高的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种油井采出液有毒易燃气体处理及再利用方法，本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种实施技术方案之一所述油井采出液有毒易燃气体处理及再利用方法的专用装置，包括第一气液分离器、第二气液分离器、水冷换热器、射流器、燃气锅炉和储油罐，第一气液分离器的出气端与水冷换热器的热流体通道进口连通，水冷换热器的热流体通道出口与第二气液分离器的进口连通，第二气液分离器的出气端与射流器的左端口之间连通有硫化氢气体管线，射流器的出气端与燃气锅炉的进燃气端连通，第一气液分离器的出液端与储油罐的进液端通过第一进液管线连通，第二气液分离器的出液端与储油罐的进液端通过第二进液管线连通，在硫化氢气体管线上连通有放空管线。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述水冷换热器的冷流体通道进口与燃气锅炉的出水端通过供水管线连通，水冷换热器的冷流体通道出口与燃气锅炉的进水端通过回水管线连通，在供水管线上串接有供水泵，在回水管线上串接有回水泵；在第一进液管线和第二进液管线上分别串接有第一输油泵和第二输油泵。

上述还包括控制单元、触摸屏显示器，触摸屏显示器与控制单元电连接；在靠近冷流体通道进口的供水管线上设置有供水温度传感器，在靠近冷流体通道出口的回水管线上设置有回水温度传感器，供水温度传感器、回水温度传感器分别与控制单元的信号输入端电连接，控制单元分别与供水泵的电机、回水泵的电机的控制输入端电连接；在第一气液分离器和第二气液分离器上分别设置有第一液位传感器和第二气液位传感器，第一液位传感器和第二气液位传感器分别与控制单元电连接，控制单元分别与第一输油泵的电机、第二输油泵的电机的控制输入端电连接。

上述放空管线上串接有电磁阀，在放空管线与第二气液分离器的出气端之间的硫化氢气体管线上设置有压力传感器，压力传感器与控制单元电连接，控制单元与电磁阀电连接。

上述第一气液分离器的进液端连通有单井来液管线；在储油罐的下部连通有出油管线，在出油管线上串接有第三输油泵，在储油罐顶部设置有呼吸阀。

上述储油罐上设置有第三液位传感器，第三液位传感器与控制单元电连接，控制单元与第三输油泵的电机的控制输入端电连接。

本发明采用水冷方式代替现有风冷方式，冷却后得到的硫化氢气体等有毒气体采用射流器汇到燃气锅炉的燃气中，由于燃气锅炉燃气需求量相对于冷却产生的硫化氢气体来说比例巨大，不会影响燃气锅炉的燃烧；不能液化的天然气和微量硫化氢进入燃气锅炉参与燃烧，节约能源浪费和防止环境污染；另外，硫化氢气体采用射流器汇到燃气锅炉的燃气中，不需要额外增加硫化氢气体碱液中和装置；基于换热降温液化后的有毒、易燃气体较少，建设专门的气体收集装置，此建设投资巨大，收效甚微；而本装置既无需气体收集装置的建设，又达到了除硫的目的，同时对热能二次利用；结合自动控制技术，使现场工艺自动运行，实现无人值守的目标。

附图说明

附图1为本发明实施例2的流程示意图。

附图中的编码分别为：1为第一气液分离器，2为第二气液分离器，3为水冷换热器，4为射流器，5为燃气锅炉，6为储油罐，7为硫化氢气体管线，8为第一进液管线，9为第二进液管线，10为呼吸阀，11为供水管线，12为回水管线，13为供水泵，14为回水泵，15为第一输油泵，16为第二输油泵，17为单井来液管线，18为出油管线，19为第三输油泵，20为放空管线，21为电磁阀，22为射流器的燃气进气端。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的，根据实际需要，可以在各个管线上设置相应的阀门。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：油井采出液有毒易燃气体处理及再利用方法，单井来液（稠油热采出液）经过第一次气液分离得到第一次分离气相和第一次分离液相，第一次分离气相通过水冷方式换热降温得到气液混合物，气液混合物经过第二次气液分离得到有毒易燃气体和第二次分离液相，有毒易燃气体经过射流器4送入燃气锅炉5的燃烧室燃烧；第一次分离气相水冷换热降温进水来自于燃气锅炉5的水，第一次分离气相水冷换热降温后的回水回到燃气锅炉5中。

本方法采用水冷方式代替现有风冷方式对第一次分离气相（不能液化的天然气和微量硫化氢等有毒易燃气体）进行冷却，冷却降温后的硫化氢气体等有毒气体采用射流器4汇到燃气锅炉5的燃气中，燃气锅炉5燃气从射流器4的燃气进气端22进入，由于燃气锅炉5燃气需求量相对于冷却产生的硫化氢气体等有毒易燃气体来说比例巨大，不会影响燃气锅炉5的燃烧。不能液化的天然气和微量硫化氢（有毒易燃气体）进入燃气锅炉5参与燃烧，防止环境污染；另外，硫化氢气体等有毒易燃气体采用射流器4汇到燃气锅炉5的燃气中，不需要额外增加硫化氢气体碱液中和装置。基于换热降温液化后的有毒、易燃气体较少，如建设专门的气体收集装置需要的压缩机、储气罐、除硫、除砂、除湿等设备，此建设投资会巨大，收效甚微；而本方法既无需气体收集装置的建设，又达到了除硫的目的，同时对热能二次利用，减少能源浪费。

实施例2：如附图1所示，该专用装置包括第一气液分离器1、第二气液分离器2、水冷换热器3、射流器4、燃气锅炉5和储油罐6，第一气液分离器1的出气端与水冷换热器3的热流体通道进口连通，水冷换热器3的热流体通道出口与第二气液分离器2的进口连通，第二气液分离器2的出气端与射流器4的左端口之间连通有硫化氢气体管线7，射流器4的出气端与燃气锅炉5的进燃气端连通，第一气液分离器1的出液端与储油罐6的进液端通过第一进液管线8连通，第二气液分离器2的出液端与储油罐6的进液端通过第二进液管线9连通，在硫化氢气体管线7上连通有放空管线20。

单井来液（稠油热采出液）通过第一气液分离器1第一次气液分离得到第一次分离气相和第一次分离液相，第一次分离气相通过水冷换热器3换热降温得到气液混合物，气液混合物经过第二气液分离器2第二次气液分离得到有毒易燃气体和第二次分离液相，有毒易燃气体经过射流器4送入燃气锅炉5的燃烧室燃烧；水冷换热器3进水来自于燃气锅炉5的水，水冷换热器3的回水回到燃气锅炉5中，第一次分离液相和第二次分离液相通过各自的输油泵进入储油罐6中。

本装置采用水冷方式代替现有风冷方式对第一次分离气相进行冷却，冷却后的硫化氢气体等有毒气体采用射流器4汇到燃气锅炉5的燃气中，由于燃气锅炉5燃气需求量相对于本装置冷却产生的硫化氢气体来说比例巨大，不会影响燃气锅炉5的燃烧。不能液化的天然气和微量硫化氢（有毒易燃气体）进入燃气锅炉5参与燃烧，防止环境污染；另外，硫化氢气体采用射流器4汇到燃气锅炉5燃气中，不需要额外增加硫化氢气体碱液中和装置。基于换热降温液化后的有毒、易燃气体较少，建设专门的气体收集装置需要压缩机、储气罐、除硫、除砂、除湿等设备，此建设投资巨大，收效甚微；而本装置既无需气体收集装置的建设，又达到了除硫的目的，同时对热能二次利用，减少能源浪费。

当燃气锅炉5停炉检修时，硫化氢气体管线7内随着第二气液分离器2分离出的含硫化氢、甲烷等的有毒易燃气体量逐渐增多，通过放空管线20点燃放空，消除有毒易燃气体中的硫化氢、易燃气体等。

可根据实际需要，对上述专用装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，水冷换热器3的冷流体通道进口与燃气锅炉5的出水端通过供水管线11连通，水冷换热器3的冷流体通道出口与燃气锅炉5的进水端通过回水管线12连通，在供水管线11上串接有供水泵13，在回水管线12上串接有回水泵14。

燃气锅炉5的进水满足第一分离气相换热降温的需求，并通过换热，将第一分离气相中的热能转移至锅炉回水中，提高燃气锅炉5水温度。

根据需要，还包括控制单元、触摸屏显示器，触摸屏显示器与控制单元电连接；在靠近冷流体通道进口的供水管线11上设置有供水温度传感器，在靠近冷流体通道出口的回水管线12上设置有回水温度传感器，供水温度传感器、回水温度传感器分别与控制单元的信号输入端电连接，控制单元分别与供水泵13的电机、回水泵14的电机的控制输入端电连接；在放空管线20上串接有电磁阀21，在放空管线20与第二气液分离器2的出气端之间的硫化氢气体管线7上设置有压力传感器，压力传感器与控制单元电连接，控制单元与电磁阀21电连接。

在控制单元设置温度差设定值，通过供水温度传感器、回水温度传感器给控制单元反馈进出水温度差，根据进出水温度差设定值与实际温度差差距，通过控制单元自动调节供水泵13与回水泵14的电机频率，控制供水流量和回水流量大小，在满足所述水泵电机稳定运行的前提下，达到最佳节能效果。

比如，在控制单元内设置进出水温度差设定值为A（回水温度-进水温度），并设定控制单元给予执行机构（供水泵13、回水泵14）执行信号的条件：当进出水实际温度差不小于A时，控制单元给予增加供水泵13与回水泵14的电机频率，以提高进水和回水速度，反之，控制单元给予减小供水泵13与回水泵14的电机频率，以降低进水和回水速度。

当燃气锅炉5停炉检修时，硫化氢气体管线7内随着第二气液分离器2分离出的含硫化氢、甲烷等有毒易燃气体量逐渐增多，压力传感器实时监测硫化氢气体管线7的气体压力，当监测到的压力不小于电磁阀21的开阀压力时，控制单元给予打开电磁阀21的控制信号，电磁阀21打开，有毒易燃气体通过放空管线20点燃放空，消除有毒易燃气体中的硫化氢、易燃气体等。

根据本领域的常规做法，对于油田使用的放空管线20，一般设置用于点火的火炬等现有辅助设施。

控制单元采用现有控制器，比如PLC控制器、变频控制器、电脑主机等。触摸屏显示器为现有公知公用的显示器，可以让使用者只要用手指轻轻地碰触摸屏显示器上的图符或文字就能实现对主机操作。

如附图1所示，在第一进液管线8和第二进液管线9上分别串接有第一输油泵15和第二输油泵16。

根据需要，在第一气液分离器1和第二气液分离器2上分别设置有第一液位传感器和第二气液位传感器，第一液位传感器和第二气液位传感器分别与控制单元电连接，控制单元分别与第一输油泵15的电机、第二输油泵16的电机的控制输入端电连接。

通过控制单元、液位传感器、输油泵的联合控制，对第一气液分离器1和第二气液分离器2内的液位进行控制。

例如在控制单元分别设置第一气液分离器1和第二气液分离器2的液位控制值B（＞0），当第一气液分离器1和第二气液分离器2的液位大于B时，控制单元给予启动第一输油泵15、第二输油泵16的信号，将第一气液分离器1和第二气液分离器2内的液相输入储油罐6中，调节第一输油泵15、第二输油泵16的电机运行频率，在满足所述输油泵电机稳定运行的前提下，达到最佳节能效果。

如附图1所示，在第一气液分离器1的进液端连通有单井来液管线17。

如附图1所示，在储油罐6的下部连通有出油管线18，在出油管线18上串接有第三输油泵19，在储油罐6顶部设置有呼吸阀10。通过呼吸阀10自动平衡储油罐6内外的压力差，保证储油罐6的安全。

根据需要，在储油罐6上设置有第三液位传感器，第三液位传感器与控制单元电连接，控制单元与第三输油泵19的电机的控制输入端电连接。

通过控制单元、第三液位传感器、第三输油泵19的联合控制，对储油罐6内的液位进行控制，保证储油罐6的安全。

第一输油泵15、第二输油泵16和第三输油泵19均可以采用管道泵或螺杆泵。

本装置将水冷换热器3、射流器4、各个传感器应用于本装置，实现消除环境污染，回收利用余热资源，装置实现自动控制，无须人工值守。

本装置联合第一气液分离器1、第二气液分离器2、水冷换热器3、射流器4、燃气锅炉5和储油罐6，达到除硫节能降耗目的；冷却方式采用水冷，降温进出水采用燃气锅炉5用水，既达到了降温效果，又提高了燃气锅炉5进水的温度，节约了能源。

本装置可采用PLC进行数据处理和逻辑控制。可根据现场的工艺要求自动运行，实现无人值守的目标。可采用变频控制器对本装置中的供水泵13和管道泵（第一输油泵15、第二输油泵16）实现节能变频控制。同时本装置还配置有触摸屏显示器，可实现数据流程显示、控制参数调节功能，可以实时监测系统的状况，大幅度提高了装置的安全性能。除此之外，本装置还可安装有无线远程通讯接口，经过授权，可在任何一个有网络的地方实现对现场装置的实时监控。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。