本實(shí)用新型涉及石油勘探與開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含硫化氫油氣井試油或試氣過程中的除硫以及油氣井酸化后排出的殘酸液中和裝置，是實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保試油和酸化作業(yè)的裝備。

背景技術(shù)：

含硫油氣井產(chǎn)出的硫化氫是一種劇毒的氣體，人與其接觸，將會(huì)產(chǎn)生中毒甚至死亡；同時(shí)，由于其與鋼材反應(yīng)，易產(chǎn)生氫脆，造成油井管柱或流程腐蝕，發(fā)生工程事故。目前，在含硫化氫油氣井的試油或試氣過程中，一般都是經(jīng)過氣液分離，含硫化氫的天然氣經(jīng)火把燒掉，含硫化氫的油水進(jìn)入密閉罐中，采用除硫劑進(jìn)行處理。這樣的處理方法存在兩個(gè)弊端：一是隨天然氣燃燒后的硫化氫生成二氧化硫或三氧化硫，仍是有毒氣體，對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)人員造成危害，對(duì)地面流程造成腐蝕；二是密閉罐中的硫化氫一旦泄露，對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)人員造成危害。

油氣井酸化后，排出的殘酸液具有較強(qiáng)的酸性，如果直接進(jìn)入生產(chǎn)管網(wǎng)，必定對(duì)生產(chǎn)管網(wǎng)造成腐蝕；如果排放到地面，將對(duì)環(huán)境造成污染。目前，現(xiàn)場的做法是將井內(nèi)排出的殘酸液放到儲(chǔ)液罐中，再加入堿進(jìn)行中和。這樣做存在兩個(gè)問題：一是由于人工攪拌不能使殘酸液與堿徹底反應(yīng)，處理效果差，排放后仍然會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)生產(chǎn)流程造成腐蝕；二是施工人員在攪拌的過程中，容易直接與殘酸和堿接觸，造成傷害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種自動(dòng)化程度高、安全性強(qiáng)、處理效果好的泵注法油氣井除硫及殘酸液處理裝置和操作方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種油氣井除硫及殘酸液處理裝置，該裝置包括注入采樣管匯、泵注裝置和數(shù)據(jù)采集室，所述注入采樣管匯設(shè)置在井場防爆區(qū)域內(nèi)，所述泵注裝置通過動(dòng)力電纜和數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集室連接，所述注入采樣管匯一端經(jīng)節(jié)流管匯與井口連接，另一端連接分離器，所述分離器與油氣出口管匯相連接。

所述數(shù)據(jù)采集室設(shè)置在非防爆區(qū)內(nèi)。

所述注入采樣管匯包括注入采樣管匯撬、油氣入口管匯、注前硫化氫監(jiān)測探頭、注前監(jiān)測電控閘門、注前監(jiān)測取樣器、注前PH值監(jiān)測探頭、注前閘門、注入管線快速接口、注入控制閘門、注入壓力傳感器、注入頭、旁通閘門、控制箱、注后閘門、注后硫化氫監(jiān)測探頭、注后監(jiān)測取樣器、注后PH值監(jiān)測探頭、注后監(jiān)測電控閘門、油氣出口，所述油氣入口管匯前端與節(jié)流管匯相連；所述注前監(jiān)測取樣器通過注前監(jiān)測電控閘門安裝在注前閘門前，上裝有注前硫化氫監(jiān)測探頭和注前PH值監(jiān)測探頭；所述注后監(jiān)測取樣器通過注后監(jiān)測電控閘門安裝在注后閘門后，上裝有注后硫化氫監(jiān)測探頭和注后PH值監(jiān)測探頭；所述注入頭是頭上堵死中心空的圓柱體，泵注頭上開有許多小孔，安裝在注前閘門和注后閘門之間的管匯上，注入頭上裝有注入控制閘門，注入控制閘門另一端裝有注入管線快速接口和注入壓力傳感器；所述硫化氫監(jiān)測探頭和PH值監(jiān)測探頭及注入壓力傳感器通過信號(hào)線連接到控制箱，注前監(jiān)測電控閘門和注后監(jiān)測電控閘門通過控制電纜與控制箱連接。

所述注前閘門、注后閘門、旁通閘門分布在“口”型管匯中，注前閘門、注后閘門在同一直管線上。

所述泵注裝置包括配液罐、配液罐密度傳感器、配液罐液位傳感器、藥劑泵進(jìn)口管線、藥劑泵、藥劑泵出口管線、泵進(jìn)口管線、泵泄壓電控閘門、泵流量計(jì)、泵注入電控閘門、配電箱、泵壓力傳感器、Ⅰ號(hào)注入泵、Ⅱ號(hào)注入泵、泵輸出管線、注入管線快速接口、藥劑罐、藥劑罐液位傳感器、藥劑罐密度傳感器、攪拌器、撬組成，所述配液罐、藥劑罐、Ⅰ號(hào)注入泵、Ⅱ號(hào)注入泵、藥劑泵安裝在撬上；所述配液罐上裝有密度傳感器、液位傳感器和攪拌器，且通過藥劑泵進(jìn)口管線與藥劑泵連接；所述藥劑罐上裝有液位傳感器、密度傳感器，一側(cè)通過藥劑泵出口管線與藥劑泵相連，另一側(cè)通過泵進(jìn)口管線與注入泵連接；所述注入泵上裝有泄壓電控閘門，注入電控閘門，所述注入泵的輸出管線上裝有快速接口，與注入管線一端相連；所述注入泵上裝有壓力傳感器、流量計(jì)，通過信號(hào)電纜與配電箱連接，泄壓電控閘門和注入電控閘門通過控制電纜與配電箱連接。

所述注入泵與泄壓電控閘門，壓力傳感器，流量計(jì)，注入電控閘門及泵的控制旋鈕、顯示儀表均為兩套。

所述數(shù)據(jù)采集室包括野營房顯示屏、計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程控制柜、信號(hào)電纜軸、動(dòng)力電纜軸、硫化氫信號(hào)接收器、硫化氫報(bào)警器。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1.使用實(shí)時(shí)的PLC控制器，實(shí)現(xiàn)儀表、傳感器、動(dòng)力設(shè)備自動(dòng)協(xié)調(diào)工作；

2.實(shí)時(shí)監(jiān)測管匯內(nèi)的硫化氫濃度和PH值，以及井場重點(diǎn)部位硫化氫濃度；

3.根據(jù)實(shí)時(shí)測量的硫化氫濃度、PH值，自動(dòng)啟動(dòng)注入泵，自動(dòng)調(diào)節(jié)注入藥液量；

4.能有效的泵注除硫劑或殘酸中和劑，采用二級(jí)處理、多級(jí)反應(yīng)方式，從井中產(chǎn)出的油氣水混合物中有效消除硫化氫或殘酸，或從分離后的天然氣和油水中有效消除硫化氫，從分離后的油水混合液中消除殘酸；

5.安裝在油嘴后的泵注頭高壓噴射除硫劑或殘酸中和劑，使得除硫劑或殘酸中和劑能與氣液中的硫化氫或殘酸充分混合反應(yīng)；

6.將壓力、排量、硫化氫濃度、PH值、液位高度、液體密度、泵的轉(zhuǎn)速、頻率等參數(shù)實(shí)時(shí)傳到控制室，顯示在大屏幕上；

7.各項(xiàng)參數(shù)自動(dòng)形成報(bào)表，數(shù)據(jù)、曲線、圖表直觀；

8.注入管匯能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程取樣和檢測；

9.控制室屏幕上實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場工作畫面；

10.使得產(chǎn)出地面的氣、液中不含硫化氫或?qū)⑵淇刂圃诎踩笜?biāo)范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)試氣過程中的安全生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型油氣井除硫及殘酸液處理裝置的井場布置圖；

圖2是本實(shí)用新型注入采樣管匯示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的泵注裝置示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集室示意圖；

圖5本實(shí)用新型的顯示屏電氣控制工作界面示意圖；

圖6本實(shí)用新型的遠(yuǎn)程控制柜面板示意圖。

其中：

1、井場防爆區(qū)域；2、井口；3、節(jié)流管匯；4、流程管線；5、注入采樣管匯；6，9、數(shù)據(jù)線；7、注入管線；8、泵注裝置；10、動(dòng)力電纜；11、數(shù)據(jù)采集室；12、油氣井除硫及殘酸液處理裝置；13、分離器；14、注入采樣管匯撬；15、油氣入口管匯；16、注前硫化氫監(jiān)測探頭；17、注前監(jiān)測電控閘門；18、注前監(jiān)測取樣器；19、注前PH值監(jiān)測探頭；20、注前閘門；21、注入管線快速接口；22、注入控制閘門；23、注入壓力傳感器；24、注入頭；25、旁通閘門；26、控制箱；27、注后閘門；28、注后硫化氫監(jiān)測探頭；29、注后監(jiān)測取樣器；30、注后PH值監(jiān)測探頭；31、注后監(jiān)測閘門；32、油氣出口管匯；33、配液罐；34、配液罐密度傳感器；35、配液罐液位傳感器；36、藥劑泵進(jìn)口管線；37、藥劑泵；38、藥劑泵出口管線；39、53Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵進(jìn)口管線；40、52Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵泄壓電控閘門；41、51Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵流量計(jì)；42、49Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵注入電控閘門；43配電箱；44、50Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵壓力傳感器；45、46Ⅰ、Ⅱ號(hào)注入泵；47Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵輸出管線；48、注入管線快速接口；54、藥劑罐；55、藥劑罐液位傳感器；56、藥劑罐密度傳感器；57、攪拌器；58、撬；33、配液罐；34、配液罐密度傳感器；35、配液罐液位傳感器；36、藥劑泵進(jìn)口管線；37、藥劑泵；38、藥劑泵出口管線；39、53Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵進(jìn)口管線；40、52Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵泄壓電控閘門；41、51Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵流量計(jì)；42、49Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵注入電控閘門；43、配電箱；44、50Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵壓力傳感器；45、46Ⅰ、Ⅱ號(hào)注入泵；47Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵輸出管線；48、注入管線快速接口；54、藥劑罐；55、藥劑罐液位傳感器；56、藥劑罐密度傳感器；57、攪拌器；58、撬；59、野營房；60、顯示屏；61、計(jì)算機(jī)；62、遠(yuǎn)程控制柜；63、信號(hào)電纜軸；64、動(dòng)力電纜軸；65、硫化氫信號(hào)接收器；66、硫化氫報(bào)警器；67、93Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵啟動(dòng)；68、92Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵停止；69、88Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵泄壓；70、91Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵頻率；71、89Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵頻率減；72、90Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵頻率加；73、94Ⅰ、Ⅱ號(hào)注入泵；74、95Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵流量；75、96Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵壓；76、藥劑罐液位；77、藥劑罐密度；78、藥劑罐；79、藥劑泵停止；80、藥劑泵啟動(dòng)；81、藥劑泵；82、配液罐液位；83、配液罐密度；84、配液罐；85、攪拌器啟動(dòng)；86、攪拌器；87、攪拌器停止；97、110Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵注入閥門；98、注入壓力；99、油氣出口；100、注后取樣器；101、注后PH值；102、注后硫化氫濃度；103、注后閘門；104、旁通閘門；105、注前閘門；106、注前PH值；107、注前硫化氫；108、注前取樣器；109、油氣入口；111、操作面板；112、116Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵停止按鈕；113、117Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵啟動(dòng)按鈕；114、118Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈；115、119Ⅰ、Ⅱ號(hào)泵變頻器；120、藥劑泵停止按鈕；121、藥劑泵啟動(dòng)按鈕；122、藥劑泵運(yùn)行指示燈；123、PLC模塊；124、攪拌器停止按鈕；125、攪拌器啟動(dòng)按鈕；126、攪拌器運(yùn)行指示燈；127、自動(dòng)按鈕；128、配液罐密度表；129、配液罐液位表；130、管匯壓力表；131、藥劑罐密度表；132、注后PH值表；133、注后硫化氫表；134、藥劑罐液位表；135、注前PH值表；136、注前硫化氫表；137、140Ⅰ、Ⅱ號(hào)注入泵頻率表；138、141Ⅱ、Ⅰ號(hào)注入泵壓力表；139、142Ⅱ、Ⅰ號(hào)注入泵流量表。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本項(xiàng)發(fā)明做進(jìn)一步介紹，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

如圖1所示，油氣井除硫及殘酸液處理裝置主要由三部分組成：注入采樣管匯5、泵注裝置8和數(shù)據(jù)采集室11。所述注入采樣管匯5位于井場防爆區(qū)域1內(nèi)，節(jié)流管匯3與井口2連接好，注入采樣管匯5的油氣入口15通過流程管線與節(jié)流管匯3相連，油氣出口32與分離器13相連接；所述注入采樣管匯5的注入管線快速接口21與泵注裝置8注入管線快速接口48通過注入管線7相連，數(shù)據(jù)線6連接泵注裝置8；所述泵注裝置8通過動(dòng)力電纜10和數(shù)據(jù)線9連接到數(shù)據(jù)采集室11，數(shù)據(jù)采集室放置在非防爆區(qū)內(nèi)。

圖2表示本實(shí)用新型注入采樣管匯示意圖。注入采樣管匯的作用是采集注入前后硫化氫和PH數(shù)據(jù)，通過注入頭向地面流程中泵注除硫劑或殘酸中和液。主要由注入采樣管匯撬14、油氣入口15、注前硫化氫監(jiān)測探頭16、注前監(jiān)測電控閘門17、注前監(jiān)測取樣器18、注前PH值監(jiān)測探頭19、注前閘門20、注入管線快速接口21、注入控制閘門22、注入壓力傳感器23、注入頭24、旁通閘門25、控制箱26、注后閘門27、注后硫化氫監(jiān)測探頭28、注后監(jiān)測取樣器29、注后PH值監(jiān)測探頭30、注后監(jiān)測閘門31、油氣出口32組成。其中：所述注入采樣管匯撬14用來安裝各部件，方便吊裝運(yùn)輸；所述油氣入口管匯15前端與節(jié)流管匯3相連，油氣出口管匯32后端與分離器13相連；所述注前閘門20、注后閘門21、旁通閘門25分布在“口”型管匯中，注前閘門20、注后閘門21在同一直管線上；所述注前監(jiān)測取樣器18用來監(jiān)測注前硫化氫濃度和PH值，其通過注前監(jiān)測電控閘門17安裝在注前閘門20前，上裝有注前硫化氫監(jiān)測探頭16和注前PH值監(jiān)測探頭19；所述注后監(jiān)測取樣器29用來監(jiān)測注后硫化氫濃度和PH值，其通過注后監(jiān)測電控閘門31安裝在注后閘門27后，上裝有注后硫化氫監(jiān)測探頭28和注后PH值監(jiān)測探頭30；所述注入頭24是一外徑50cm、內(nèi)徑30cm、長度20cm的圓柱體，泵注頭上開有直徑0.5mm的小孔10個(gè)，可將除硫劑呈霧狀噴射入試氣流程管匯內(nèi)，安裝在注前閘門20和注后閘門27之間的管匯上，注入頭24上裝有注入控制閘門22，注入控制閘門22另一端裝有注入管線快速接口21和注入壓力傳感器23；所述硫化氫監(jiān)測探頭16、28和PH值監(jiān)測探頭19、30及注入壓力傳感器23通過信號(hào)控制線連接到控制箱26。注前檢測電控閘門17和注后檢測電控閘門31通過過信號(hào)控制電纜連接到控制箱26。

圖3表示本實(shí)用新型的泵注裝置示意圖。泵注裝置功能是配制和泵注除硫劑或殘酸中和液。主要由配液罐33；配液罐密度傳感器34；配液罐液位傳感器35；藥劑泵進(jìn)口管線36；藥劑泵40；藥劑泵出口管線38；泵進(jìn)口管線39、53；泵泄壓電控閘門40、52；泵流量計(jì)41、51；泵注入電控閘門42、49；配電箱43；泵壓力傳感器44、50；Ⅰ號(hào)注入泵45；Ⅱ號(hào)注入泵46；泵輸出管線47；注入管線快速接口48；藥劑罐54；藥劑罐液位傳感器55；藥劑罐密度傳感器56；攪拌器57；撬組成58。其中：所述配液罐33、藥劑罐54、Ⅰ號(hào)注入泵45、Ⅱ號(hào)注入泵46及附件安裝在撬58上，結(jié)構(gòu)緊湊，便于吊裝運(yùn)輸；所述配液罐33是一2m³不銹鋼方罐，上裝有密度傳感器34、液位傳感器35和攪拌器57，用來配制除硫劑或殘酸中和液，顯示其密度和液位，配液罐33通過藥劑泵進(jìn)口管線36與藥劑泵37連接；所述藥劑罐54是一0.8m³不銹鋼方罐，用來儲(chǔ)層配制好的除硫劑或殘酸中和液，上裝有液位傳感器55、密度傳感器56，一側(cè)通過藥劑泵出口管線38與藥劑泵37相連，另一側(cè)通過泵進(jìn)口管線39、53與注入泵連接；所述泵注裝置的注入泵45、46與泵相關(guān)的組件，泄壓電控閘門40、52，壓力傳感器44、50，流量計(jì)41、51，注入電控閘門42、49及泵的控制旋鈕、顯示儀表均為兩套，以實(shí)現(xiàn)泵注法二次處理，上邊布置為Ⅰ號(hào)泵45，下邊布置為Ⅱ號(hào)泵46，注入泵為JYMX(II)系列液壓隔膜計(jì)量泵，所配防爆電機(jī)與泵成一體，可以通過電機(jī)的變頻調(diào)速來實(shí)現(xiàn)排量的調(diào)整，泵的最大工作壓力、排量根據(jù)硫化氫產(chǎn)量計(jì)算選定；所述注入泵45、46上裝有泄壓電控閘門40、52，注入電控閘門42、49，并通過管路連接；所述注入泵的輸出管線47上裝有快速接口48，與注入管線一端相連；所述注入泵上裝有壓力傳感器44、50、流量計(jì)41、51，通過信號(hào)控制電纜與配電箱43連接。泄壓電控閘門40、52和注入電控閘門42、49通過控制電纜與配電箱43連接。

圖4表示本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集室示意圖。數(shù)據(jù)采集室是一棟特制的野營房，主要由野營房59、顯示屏60、計(jì)算機(jī)61、遠(yuǎn)程控制柜62、信號(hào)電纜軸63、動(dòng)力電纜軸64、硫化氫信號(hào)接收器65、硫化氫報(bào)警器66組成。其中：所述計(jì)算機(jī)61和顯示屏60用來遠(yuǎn)程控制硬件，顯示硬件工作狀態(tài)，接受、處理數(shù)據(jù)信號(hào)，顯示現(xiàn)場工作畫面，具體由圖5說明；所述遠(yuǎn)程控制柜62用來采集現(xiàn)場各種信號(hào)、數(shù)據(jù)、控制現(xiàn)場設(shè)備的電控元件設(shè)備，具體由圖6說明；所述硫化氫信號(hào)接收器65可以無線接收現(xiàn)場發(fā)回的硫化氫信號(hào)，通過信號(hào)線傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制柜62；所述硫化氫報(bào)警器66是當(dāng)硫化氫濃度超標(biāo)時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提示現(xiàn)場工作人員注意采取防護(hù)措施；所述動(dòng)力電纜軸64用來纏繞動(dòng)力電纜，為泵注裝置提供動(dòng)力電源；所述信號(hào)電纜軸63纏繞信號(hào)控制電纜，連接泵注裝置的配電箱和遠(yuǎn)程控制柜，控制設(shè)備和傳輸數(shù)據(jù)。

圖5表示本實(shí)用新型的顯示屏電氣控制工作界面示意圖。其中各圖標(biāo)表示：注入泵73、94；泵啟動(dòng)67、93；泵停止68、92；泵泄壓69、88；泵頻率70、91；泵頻率加72、90；泵頻率減71、89；泵壓75、96；泵流量74、95；藥劑罐78；藥劑罐液位82；藥劑罐密度83；藥劑泵81；藥劑泵啟動(dòng)87；藥劑泵停止79；配液罐84；配液罐液位82；配液罐密度83；攪拌器86；攪拌器啟動(dòng)85；攪拌器停止87；泵注入閥門97、110；注入壓力98；油氣入口99；油氣出口109；旁通閘門104；注前閘門105；注前取樣器108；注前硫化氫107；注前PH值106；注后取樣器100；注后硫化氫濃度102；注后PH值101；注后閘門103。

圖6表示本實(shí)用新型的遠(yuǎn)程控制柜面板示意圖。主要由操作面板111；泵變頻器115、119；PLC模塊123；自動(dòng)按鈕127；泵啟動(dòng)按鈕113、117；停止按鈕112、116；泵運(yùn)轉(zhuǎn)指示燈114、118；藥劑泵啟動(dòng)按鈕121；藥劑泵停止按鈕120；藥劑泵運(yùn)行指示燈122；攪拌器啟動(dòng)按鈕125；攪拌器停止按鈕124；攪拌器運(yùn)行指示燈126；配液罐密度表128；配液罐液位表129；管匯壓力表130；藥劑罐密度表131；藥劑罐液位表129；注前硫化氫表136；注前PH值表135；注后硫化氫表133；注后PH值表132；注入泵頻率表137、140；注入泵壓力表138、141；注入泵流量表139、142組成。

本實(shí)用新型的一種油氣井除硫及殘酸液處理裝置的操作方法，步驟一，進(jìn)入數(shù)據(jù)采集室，打開顯示屏、計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程控制柜、信號(hào)電纜軸、動(dòng)力電纜軸、硫化氫信號(hào)接收器和硫化氫報(bào)警器；步驟二，通過計(jì)算機(jī)操作注入采樣管匯采集注入前后硫化氫和PH數(shù)據(jù)，向泵注裝置發(fā)送除硫劑或殘酸中和液信息；步驟三，泵注裝置接收步驟二的信息配制泵注除硫劑或殘酸中和液進(jìn)行中和；步驟四，處理經(jīng)分離器分離出的油氣。所述步驟三，接收到步驟一硫化氫報(bào)警器發(fā)出硫化氫濃度超標(biāo)聲光報(bào)警信號(hào)時(shí)，提示現(xiàn)場工作人員采取防護(hù)措施。