CN103965946B - 海上油田脱硫化氢防腐方法以及注气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上油田脱硫化氢防腐方法以及注气装置。本发明注气装置包括环形管；所述环形管的外壁上连接注气管，注气管与所述环形管的环腔相连通；环形管的内壁上连接有若干个导流叶片，且导流叶片向环形管的内圆延伸；导流叶片包括空腔，空腔与环形管的环腔相连通；导流叶片的周壁上设有若干个通孔。海上油田脱硫化氢防腐方法包括如下步骤：在高含硫化氢的油井管汇上连接注气装置；将不含硫化氢的油井半生气作为气提气，从注气装置中注气管注入至环腔中，进入至导流叶片中；不含硫化氢的油井半生气经导流叶片上的通孔释放至导流叶片之外，与高含硫化氢的油井物流产生旋流，即达到目的。本发明工艺及设备简单、有效，只需在油井管汇处加装本发明中的注气装置即可，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种海上油田脱硫化氢防腐方法以及注气装置。
背景技术
海上油田存在较多高含硫化氢的油井，在含硫化氢油田的开发过程中，硫化氢作为一种腐蚀介质，会对油田设备造成腐蚀和破坏，因此在设计和生产中必须考虑降低硫化氢的浓度，避免其导致的腐蚀破坏。海上平台设计中要考虑采取一定的工艺措施使硫化氢分压满足防腐要求，否则可能影响下游设备和海管管线的材质选择，增加成本。
目前，原油脱硫化氢方法主要有物理法脱硫和化学法脱硫。其中物理法脱硫包括闪蒸分离法、汽提法和抽真空法等；化学法脱硫包括氧化法、金属催化法和酸碱中和法等。但这些方法并非完全适用于海上油田开发过程的硫化氢脱除。其中，较常用且能适用于海上油田脱硫的技术主要有脱硫剂脱硫技术、注二氧化硫脱硫技术、以除氧空气、成品天然气为气源的气提脱硫技术，虽然这些技术相对较可行，但有较明显的不足之处：
(1)利用脱硫剂脱硫技术：在管线内或在混合设备如吸收塔或洗涤塔中添加脱硫剂以达到脱硫化氢防腐蚀的目的，通过脱硫剂脱硫，所需附加设备少，注剂成本高，且脱硫剂多为强氧化剂，有引发管道内化学爆炸的可能。
(2)注二氧化硫脱硫技术：向原有中注入二氧化硫与硫化氢生成单体硫，从而达到脱硫化氢防腐蚀的目的，脱除硫化氢较彻底，但会使原油中的总硫量增加，降低原油品质。
(3)以除氧空气、成品天然气为气源的气提脱硫技术：将空气除氧，或者外购成品天然气作为气源，进行气提脱硫，脱硫效果较好，但除氧空气为气源所需附加设备较多，工艺流程复杂，增加了CO2含量及腐蚀风险；以成品天然气为气源成本较高，长距离管输也会进一步增加成本。
(4)抽真空法：利用真空压缩机对设备进行抽真空，在负压下使原油中的硫化氢脱除，此方法效果较好，但是需要增加加热和抽真空等设备，增加了能耗，尤其对大处理量原油，能耗更大。另外由于罐体负压，如果罐体或者管线阀门发生泄漏，空气会进入罐体内部，有火灾爆炸的风险。
因此，需要开发适用海上油田原油脱硫的新工艺及设备，以提高生产安全性，降低投资、运行成本以及操作维护费用等。
发明内容
本发明的目的是提供一种海上油田脱硫化氢防腐方法以及注气装置，利用不含硫化氢的油井伴生气作为气提气，实现对高硫化氢的油井进行气提脱硫，达到低成本防腐的目的；本发明还提供了一种气提用均匀注气装置。
本发明所提供的一种注气装置，包括一环形管；所述环形管的外壁上连接一注气管，所述注气管与所述环形管的环腔相连通；
所述环形管的内壁上连接有若干个导流叶片，且所述导流叶片向所述环形管的内圆延伸；
所述导流叶片包括一空腔，所述空腔与所述环形管的环腔相连通；所述导流叶片的周壁上设有若干个通孔。
上述的注气装置中，所述导流叶片沿所述环形管的内壁均匀布置；
所述注气装置包括至少2个所述导流叶片，如3个或4个。
上述的注气装置中，所述导流叶片的形状为螺旋形或半椭圆形；
当为螺旋形时，其螺旋升角为25°～30°；
所述通孔的直径可为3mm～5mm。
本发明提供的海上油田脱硫化氢的防腐方法，包括如下步骤：
在高含硫化氢的油井管汇上连接所述注气装置；将不含硫化氢的油井半生气作为气提气，从所述注气装置中所述注气管注入至所述环腔中，进而进入至所述导流叶片中；所述不含硫化氢的油井半生气经所述导流叶片上的所述通孔释放至所述导流叶片之外，与高含硫化氢的油井物流产生旋流，即实现对高含硫化氢的油井物流中硫化氢的气提，达到防止硫化氢对油田管道的腐蚀的目的。
上述的防腐方法中，所述旋流后的物流进入至一级低压分离器进行分离；分离后的气相进入海上平台放空系统，分离后的水相进入水处理系统，分离后的油相进入二级低压分离器中进行分离；且在所述二级低压分离器的入口前设置所述注气装置，将不含硫化氢的油井半生气作为气提气，从所述注气装置中所述注气管注入至所述环腔中，进而进入至所述导流叶片中；所述不含硫化氢的油井半生气经所述导流叶片上的所述通孔释放至所述导流叶片之外，与经一级低压分离器分离后的油相产生旋流，对硫化氢继续进行气提，进一步防止硫化氢对油田管道的腐蚀。
上述的防腐方法中，所述一级低压分离器和所述二级低压分离器均尽可能降低操作压力，尽量脱除原油中的气体，利用不含硫化氢天然气气提和低压分离器低压闪蒸作用，使高含硫化氢原油的硫化氢分压降低，减轻对下游设备和管线的腐蚀影响。为了保证气相流速在一个合理的范围内且液相有较足够的停留时间使气体逸出，两级低压分离器的液位保持在50％左右，液相停留时间保证在5分钟左右。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点和效果：
(1)本发明能够因地制宜，利用现有不含硫化氢的油井伴生气作为气提气，达到脱硫防腐的目的，能够大大降低投资和运行成本。
(2)本发明能够提高油井伴生气注入后的分布均匀性，从而提高脱硫效果。
(3)本发明工艺及设备简单、有效，只需在油井管汇处加装本发明中的注气装置即可，易于推广。
附图说明
图1为本发明注气装置的主剖视图(使用过程中)。
图2为本发明注气装置的左剖视图(使用过程中)。
图3为本发明海上油田脱硫化氢防腐方法的流程图。
图4为本发明注气装置进行气提的原理示意图。
图中各标记如下：
1环形管、2注气管、3环腔、4导流叶片、5通孔。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、注气装置
如图1和图2所示，本发明提供的注气装置包括一个环形管1，该环形管1的外壁上连接一个注气管2，该注气管2与环形管1的环腔3相连通。在环形管1的内壁上连接有4个导流叶片4，导流叶片4沿环形管1的内壁均匀布置，且导流叶片4向环形管1的内圆延伸。本发明中，导流叶片4为螺旋形，其螺旋升角为25°～30°。导流叶片4包括一个空腔，该空腔与环形管1的环腔3相连通。在导流叶片4的周壁上设有多个通孔5，如图2所示，通孔5的直径为3mm～5mm。
实施例2、利用实施例1的注气装置实现海上油田脱硫防腐
利用如图3所示的流程图，实现对海上油田的脱硫防腐，具体步骤如下：
首先，对高含硫化氢气体的井口对应流程中的管汇和二级低压分离器入口前的管路进行改造，加装本发明实施例1提供的注气装置；
其次，以不含硫化氢气体井口对应的生产流程中分离出的不含硫化氢的伴生气作为气提气；
再次，将增压后的不含硫化氢的油井伴生气通过加装的注气装置注入到高含硫化氢油井的管汇和二级低压分离器前管路上。
最后，将高含硫化氢的伴生气排出，可排向平台已有的火炬系统或闭排系统。
具体工艺流程如下：
海上平台不含硫化氢井口和高含硫化氢井口分别进入不同的管汇汇集，不含硫化氢井口的物流进入高压分离器，分离器的油相和水相进入下游处理流程，分离器的气相进入高含硫化氢井口管汇注气装置，与高含硫化氢井口物流一起进入一级低压分离器处理，一级低压分离器气相出口进入海上平台放空系统，水相进入水处理系统，油相利用注气装置再次掺混入不含硫化氢天然气后进入二级低压分离器，进一步脱除硫化氢。一级和二级低压分离器尽可能降低操作压力，尽量脱除原油中的气体，利用不含硫化氢天然气气提和低压分离器低压闪蒸作用，使高含硫化氢原油的硫化氢分压降低，减轻对下游设备和管线的腐蚀影响。为了保证气相流速在一个合理的范围内且液相有较足够的停留时间使气体逸出，两级低压分离器的液位保持在50％左右，液相停留时间保证在5分钟左右。
如图4所示，本发明注气装置进行气提的原理示意图，注气管将不含硫化氢的油井伴生气引入，随后经环腔分配至每个导流叶片内部的空腔，导流叶片的周壁面均布一定直径的通孔，可使不含硫化氢的油井伴生气体均匀释放。导流叶片按照特定的角度安装，使释放的不含硫化氢的油井伴生气体和高含硫化氢井口物流产生旋流，依靠旋流促进注入气泡和油井井液径向迁移，实现进一步的充分混合，增加了所注油井伴生气与硫化氢接触的概率，提高气提脱硫效率，从而达到防止硫化氢对生产流程中的管道和设备产生严重腐蚀的目的。
综上所述，本发明结合海上油田开发的具体情况，对可提供不含硫化氢气体的油田，本发明将不含硫化氢的油井伴生气作为气提气，以降低原料成本、避免长距离管输引起的投资过高；并且本发明的注气装置能够将油井伴生气均匀注入，提高气提脱硫效率，达到良好的脱硫防腐效果。
以上所述仅为本发明的具体实施例，本领域技术人员依据申请文件公开的技术理念，对本发明实施例进行的各种改动或变型，都并未脱离本发明的精神实质和涵盖范围。
Claims (5)
1.一种注气装置，其特征在于：它包括一环形管；所述环形管的外壁上连接一注气管，所述注气管与所述环形管的环腔相连通；
所述环形管的内壁上连接有若干个导流叶片，且所述导流叶片向所述环形管的内圆延伸；
所述导流叶片包括一空腔，所述空腔与所述环形管的环腔相连通；所述导流叶片的周壁上设有若干个通孔。
2.根据权利要求1所述的注气装置，其特征在于：所述导流叶片沿所述环形管的内壁均匀布置；
所述注气装置包括至少2个所述导流叶片。
3.根据权利要求1或2所述的注气装置，其特征在于：所述导流叶片的形状为螺旋形或半椭圆形；
所述通孔的直径为3mm～5mm。
4.一种海上油田脱硫化氢的防腐方法，包括如下步骤：
在高含硫化氢的油井管汇上连接权利要求1-3中任一项所述注气装置；将不含硫化氢的油井半生气作为气提气，从所述注气装置中所述注气管注入至所述环腔中，进而进入至所述导流叶片中；所述不含硫化氢的油井半生气经所述导流叶片上的所述通孔释放至所述导流叶片之外，与高含硫化氢的油井物流产生旋流，即实现对高含硫化氢的油井物流中硫化氢的气提，达到防止硫化氢对油田管道的腐蚀的目的。
5.根据权利要求4所述的防腐方法，其特征在于：旋流后的物流进入至一级低压分离器进行分离；分离后的气相进入海上平台放空系统，分离后的水相进入水处理系统，分离后的油相进入二级低压分离器中进行分离；且在所述二级低压分离器的入口前设置权利要求1-3中任一项所述注气装置，将不含硫化氢的油井半生气作为气提气，从所述注气装置中所述注气管注入至所述环腔中，进而进入至所述导流叶片中；所述不含硫化氢的油井半生气经所述导流叶片上的所述通孔释放至所述导流叶片之外，与经一级低压分离器分离后的油相产生旋流，对硫化氢继续进行气提，进一步防止硫化氢对油田管道的腐蚀。
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