CN106693654B - 一种油气田试油过程中试油酸气处理系统及废气处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境工程领域，提供了一种油气田试油过程中试油酸气处理系统，包括储液容器、耐酸反应釜和控制系统，储液容器与耐酸反应釜通过进液管连通，进液管设置有用于加压的柱塞泵，耐酸反应釜内设置有折风格栅和喷淋器，喷淋器与进液管连通，耐酸反应釜一端设置有第一进气口另一端设置有第一出气口，耐酸反应釜的侧壁还设置有出液口，第一出气口高于出液口，控制系统与柱塞泵电路连接。该油气田试油过程中试油酸气处理系统处理效率高、工作稳定且不会产生二次污染。本发明还提供了一种废气处理系统，其包括上述的油气田试油过程中试油酸气处理系统，该废气处理系统，处理效率高且处理过程不会产生二次污染。

Description

一种油气田试油过程中试油酸气处理系统及废气处理系统

技术领域

本发明涉及环境工程领域领域，具体而言，涉及一种油气田试油过程中试油酸气处理系统及废气处理系统。

背景技术

油田井下试油作业在生产过程中会产生大量的含酸的有害气体，这些酸气若排放到空气中对环境会造成很大的影响，溢散到工作区间及周边大气中，会严重影响人们的身体健康和日常生活。

为了消除试油作业生产过程中产生的含酸有害气体的污染，目前国际国内治理酸气污染的手段主要采用以下方法：1、直接燃烧法；2、催化氧化法；3、臭氧除臭法；4、活性炭吸附法；5、药液喷淋法；6、生物降解法。但这些方法在不同程度上都存在设备投资大，运行成本高，处理气量小，工作不稳定，效率不高和存在二次污染等问题。

发明内容

本发明提供了一种油气田试油过程中试油酸气处理系统，旨在改善现有的试油酸气处理效率不高，工作不稳定，且产生二次污染的问题。

本发明该提供了一种废气处理系统，其处理效率高且工作过程不会产生二次污染。

本发明是这样实现的：

一种油气田试油过程中试油酸气处理系统，包括储液容器、耐酸反应釜和控制系统，储液容器与耐酸反应釜通过进液管连通，进液管设置有用于加压的柱塞泵，耐酸反应釜的一端设置有第一进气口，耐酸反应釜内靠近第一进气口处设置有折风格栅，折风格栅与第一进气口之间设置有喷淋器，喷淋器与进液管连通，耐酸反应釜远离第一进气口的一端设置有第一出气口，耐酸反应釜的侧壁还设置有出液口，第一出气口高于出液口，控制系统与柱塞泵电路连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，储液容器内设置有液位传感器，液位传感器与控制系统通信连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，进液管位于柱塞泵与耐酸反应釜之间的管路上设置有进液压力传感器和用于调节进液管水压的进液缓冲器，进液压力传感器控制系统通信连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，出液口处设置有出液管，出液管与出液口连通，出液管的管路上设置有出液阀、出液压力传感器、用于调节出液管水压的出液缓冲器，出液压力传感器与控制系统通信连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，出液管的管路上设置有PH监测器，PH监测器与控制系统通信连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，出液口包括第一出液口和第二出液口，出液管包括第一出液管和第二出液管，第一出液管与第一出液口连通，第二出液口与第二出液管连通，第一出液口设置于耐酸反应釜靠近第一进气口的一端，第二出液口设置于耐酸反应釜靠近第一出气口的一端。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，储液容器的底部设置有排液管，排液管上设置有排液阀。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，还包括硫化氢吸收转化池，第一进气口通过气体运送管与硫化氢吸收转化池连通，硫化氢吸收转化池的顶部设置有顶盖，顶盖上设置有第二进气口和第二出气口，气体运送管与第二出气口连通，顶盖还设置有进气管，进气管穿过第二进气口伸入硫化氢吸收转化池内，硫化氢吸收转化池的底部设置有排液口。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，硫化氢吸收转化池内设置有过滤支撑网，过滤支撑网设置有多个滤孔，过滤支撑网的上侧设置有过滤布。

一种废气处理系统，包括上述的油气田试油过程中试油酸气处理系统。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的油气田试油过程中试油酸气处理系统，使用时，由于其采用喷淋碱液的方式对油气田试油过程中试油酸气中的酸性气体进行吸收，该方式操作简单方便不会产生二次污染；折风格栅的设置加大了油气田试油过程中试油酸气与碱液的反应时间保证了试油酸气与碱液反应完全；而通过控制系统与柱塞泵的电路连接，实现了油气田试油过程中试油酸气处理系统的智能控制，保证油气田试油过程中试油酸气处理系统高效运行且工作稳定，同时能够有效节省人力。本发明通过上述设计得到的废气处理系统，由于包括本发明提供的油气田试油过程中试油酸气处理装置使得其处理效率高且处理过程不会产生二次污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的油气田试油过程中试油酸气处理系统的结构示意图；

图2是图1中耐酸反应釜的剖视图；

图3是图1中硫化氢吸收转换器的剖视图；

图4是图3中Ⅳ区域的放大图；

图5是图2中折风格栅的俯视图；

图6是图5中格栅片的结构示意图；

图7是图5中格栅片的剖视图。

图标：100-油气田试油过程中试油酸气处理系统；110-储液容器；111-液位传感器；112-排液管；113-排液阀；114-进液管；114a-第一进液支管；114b-第二进液支管；115-液位显示器；116a-第一进液阀；116b-第二进液阀；116c-第三进液阀；120-耐酸反应釜；121-折风格栅；121a-第一折风格栅；121b-第二折风格栅；122-第一进气口；123-第一出气口；124a-第一出液口；124b-第二出液口；125-喷淋器；125a-第一喷淋器；125b-第二喷淋器；126-柱塞泵；127-进液压力传感器；128-变频电机；129-进液缓冲器；131a-第一出液管；131b-第二出液管；132a-第一出液阀；132b-第二出液阀；133a-第一出液压力传感器；133b-第二出液压力传感器；134a-第一出液缓冲器；134b-第二出液缓冲器；135a-第一PH监测器；135b-第二PH监测器；140-硫化氢吸收转化池；141-气体运送管；142-顶盖；143-第二出气口；144-第二进气口；145-排液口；146-过滤支撑网；147-滤孔；148-滤布；149-进气管；150-控制系统；161-由壬接头；171-格栅片；172-传质件。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，本发明提供了一种油气田试油过程中试油酸气处理系统100，其包括储液容器110、耐酸反应釜120和控制系统150。储液容器110通过进液管114与耐酸反应釜120连通。控制系统150用于控制油气田试油过程中试油酸气处理系统100的正常运转。

储液容器110内储存有用于吸收酸气的碱液，其容积为5m³。进液管114用于将储液容器110内的碱液输送至耐酸反应釜120中。在进液管114的管路上设置有用于对进液管114内的碱液进行加压的柱塞泵126，柱塞泵126与控制系统150电路连接，柱塞泵126上设置有变频电机128，变频电机128与控制系统150电路连接。碱液从储液容器110内输出进入进液管114内，在柱塞泵126的作用下加压进入耐酸反应釜120中。采用碱液对油气田试油过程中酸气进行吸收不会产生二次污染。

储液容器110内设置有液位传感器111和液位显示器115，液位传感器111与控制系统150通信连接，液位传感器111将储液容器110内液位信号传递给控制系统150，操作人员通过观察控制系统150上的显示数据来决定储液容器110是加液还是排液。当液位传感器111发生故障时，操作人员可通过液位显示器115观察到储液容器110内的液位情况。进一步地，进液管114上靠近储液容器110处设置有用于控制进液管114打开和关闭的第三进液阀116c。

进一步地，进液管114位于柱塞泵126与耐酸反应釜120之间的管路上还设置有进液压力传感器127，进液压力传感器127与控制系统150通信连接，进液管114的管路上还设置有用于控制进液管114水压的进液缓冲器129，进液缓冲器129的容积为1L,进液压力传感器127用于测定进液管114内水压，并且将其测定得到的水压的信号发送给控制系统150，操作人员得知进液管114内水压信号后，做出是否控制进液缓冲器129来调整进液管114内的水压。当水压过高，则通过控制进液缓冲器129使进液管114内水压降低，并同时调节柱塞泵126对进液管114内碱液的加压力度。对进液管114的压力随时监控并进行调整，使得油气田试油过程中试油酸气处理系统100的工作更加稳定。

需要说明的是，进液压力传感器127也可以替换为压力表，通过操作人员随时看守压力表来实现对进液管114内压力的监测。但该方式较为麻烦，太过耗费人力成本。

如图1和图2所示，耐酸反应釜120为管式容器，为使处理效果更佳，通常耐酸反应釜120通径500mm左右，长度大于2m。本实施例提供的耐端反应釜120其外径为500mm,长度2.2m，其采用316L不锈钢制作。耐酸反应釜120的一端设置有第一进气口122，试油酸气则通过第一进气口122进入耐酸反应釜120中。耐酸反应釜120远离第一进气口122的一端设置有第一出气口123，油气田试油过程中试油酸气在耐酸反应釜120内反应完后则通过第一出气口123排出。

耐酸反应釜120内设置有折风格栅121，折风格栅121数量为2，其包括第一折风格栅121a和第二折风格栅121b，第二折风格栅121b设置与靠近第一进气口122处，第一折风格栅121a设置于第二折风格栅121b与第一进气口122之间。折风格栅121与第一进气口122之间设置有喷淋器125，喷淋器125数量为2，喷淋器125包括第一喷淋器125a和第二喷淋器125b，第一喷淋器125a设置于第一折风格栅121a与第一进气口122之间，第二喷淋器125b设置于第二折风格栅121b与第一折风格栅121a之间。进液管114与耐酸反应釜120的连接端设置有第一进液支管114a和第二进液支管114b，第一进液支管114a设置有第一进液阀116a，第二进液支管114b设置有第二进液阀116b，第一进液支管114a与第一喷淋器125a连通，第二进液支管114b与第二喷淋器125b连通。

设置折风格栅121的目的是减缓气体从第一进气口122运动至第一出气口123的速率，增大油气田试油过程中试油酸气与碱液的反应时间，而设置两个折风格栅121能够进一步减缓气体从第一进气口122运动至第一出气口123的速率，使碱液将油气田试油过程中试油酸气中的酸性气体吸收完全。

需要指出的是，在本发明的其他实施例中，根据油气田试油过程中试油酸气中酸性气体含量多少，折风格栅121的数量还可做调整，可以是1个也可以是2个以上；同理，喷淋器125的数量同样如此。

如图5-7所示，折风格栅121由多个格栅片171组成，多个格栅片171靠近第一进气口122的一面设置有多个传质件172，传质件172布满整个格栅片171靠近第一进气口122的一面，传质件172的纵截面呈“L”形，当喷淋器125喷出碱液时部分碱液会附着于传质件172上，当油气田试油过程中试油酸气将要穿过折风格栅121时，其中的酸气会和传质件172上附着的碱液进行反应，进一步将其中的酸气进行吸收，提高酸气吸收率。

在油气田试油过程中试油酸气从第一进气口122进入耐酸反应釜120中的同时，碱液被进液管114输送至喷淋器125内，首先在第一喷淋器125a喷射出的碱液的作用下油气田试油过程中试油酸气中的一部分酸气被碱液吸收，未被吸收的气体则透过第一折风格栅121a，在第二喷淋器125b喷淋出的碱液的作用下，未被吸收的气体中的酸气则被碱液吸收完全得到天然气，吸收酸气后的碱液变为中和液，天然气则穿过第二折风格栅121b经第一出气口123排出。

耐酸反应釜120的侧壁设置有出液口(图未标)，第一出气口123高于出液口，以保证中和液从出液口排出而不是从第一出气口123排出。进一步地，出液口数量为2，其包括第一出液口124a和第二出液口124b，第一出液口124a设置于折风格栅121与第一进气口122之间，保证中和液能够及时排出；第二出液口124b设置于耐酸反应釜120的侧壁靠近第一出气口123处，进一步保证未从第一出液口124a排出的中和液穿过折风格栅121后从第二出液口124b排出。

进一步地，出液口处设置有出液管(图未标)，出液管与出液口连通，出液管靠近出液口处设置有出液阀(图未标)，出液阀用于控制中和液的排放，当中和液在耐酸反应釜120中达到一定量后，打开出液阀，排出中和液。出液管的管路上还设置有出液压力传感器(图未标)和出液缓冲器(图未标)，出液压力传感器与控制系统150通信连接，出液压力传感器用于测定出液管内水压，其将测定的水压信号反馈给控制系统150，操作者在控制系统150中得知出液管水压后，判断是否调节出液管内水压，若需调节出液管内水压，则操作人员通过控制出液缓冲器调节出液管内水压。对出液管内的压力随时监控并进行调整，使得油气田试油过程中试油酸气处理系统100的工作更加稳定。

需要指出的是，出液管上的出液压力传感器还可以选用压力表替代，通过操作人员随时看守压力表来实现对出液管内压力的监测。但该方式较为麻烦，太过耗费人力成本。

进一步地，出液管数量为2，其包括第一出液管131a和第二出液管131b，第一出液管131a与第一出液口124a连通，第二出液管131b与第二出液口124b连通；出液阀数量为2，出液阀包括第一出液阀132a和第二出液阀132b，出液压力传感器的数量为2，其包括第一出液压力传感器133a和第二出液压力传感器133b，出液缓冲器的容积为2L,出液缓冲器的数量为2，其包括第一出液缓冲器134a和第二出液缓冲器134b，第一出液阀132a、第一出液压力传感器133a和第一出液缓冲器134a均设置于第一出液管131a上，第二出液阀132b、第二出液压力传感器133b和第二出液缓冲器134b均设置于第二出液管131b上。

需要指出的是，在本发明的其他实施例中，根据使用需要，出液口的数量也可以是1个或者2个以上，出液管、出液阀、出液压力传感器及出液缓冲器均与出液口的数量相对应。

进一步地，出液管上设置有PH监测器(图未标)，PH监测器与出液缓冲器连接，PH监测器与控制系统150通信连接，PH监测器数量为2，其包括第一PH监测器135a和第二PH监测器135b，第一PH监测器135a设置于第一出液管131a上,第二PH监测器135b设置于第二出液管131b上，设置PH监测器的目的是监测出液管内中和水的PH值，以判断酸气过量还是碱液过量，从而通过操作控制系统150控制酸气或者碱液进入耐酸反应釜120时的速率。需要指出的是，PH监测器的数量与出液管的数量相对应。对出液管内中和液的PH随时监控并进行调整，使得油气田试油过程中试油酸气处理系统100的工作更加稳定。

如图3和图4所示，油气田试油过程中试油酸气中的酸性气体主要为氯化氢、氟化氢气体，但通常还含有较多硫化氢及二氧化硫等酸性气体。为保证油气田试油过程中试油酸气中的酸性气体能够被吸收完全，进一步地，油气田试油过程中试油酸气处理系统100还包括硫化氢吸收转化池140，硫化氢吸收转化池140通过气体运送管141与第一进气口122连通，气体运送管141通过由壬接头161与耐酸反应釜120连接。硫化氢吸收转化池140的顶部设置有顶盖142，顶盖142上设置有第二进气口144、第二出气口143和进气管149，进气管149穿过第二进气口144伸入硫化氢吸收转化池140内，第二出气口143与气体运送管141连通。硫化氢吸收转化池140的底部设置有排液口145，排液口145处设置有阀门(图未示)。硫化氢吸收转化池140内盛放质量浓度为1-5％的过氧化氢溶液，当油气田试油过程中试油酸气通入硫化氢吸收转化池140内后，硫化氢与过氧化氢反应生成硫和水，而油气田试油过程中试油酸气中的易溶气体也被溶解于过氧化氢溶液中。试油酸气首先经进气管149通入硫化氢吸收转化池140内，吸收掉其中的硫化氢气体以及大部分的氯化氢、氟化氢和一些易溶气体后再通入耐酸反应釜120中与碱液反应。

进一步地，硫化氢吸收转化池140内设置有过滤支撑网146，过滤支撑网146上设置有多个滤孔147，过滤支撑网146的上侧设置有滤布148。油气田试油过程中试油酸气中的硫化氢气体与过氧化氢反应后生成的硫在滤布148上累积，当硫化氢吸收转化池140内的过氧化氢需要更换时排空硫化氢吸收转化池140内的液体，此时可以取出滤布148上累积的硫单质，将硫单质回收利用，同时首先将油气田试油过程中试油酸气通入过氧化氢溶液中，过氧化氢吸收酸气后排出的饱和液为酸液，此酸液同样能够回收利用，比如用于吸收废气中的碱性气体。该设计能够使得生成的产物被收集重复利用，同时，操作简单方便。

以下针对试油气处理前后其中氯化氢的含量做主要分析。取两台本实施例所提供的油气田试油过程中试油酸气处理系统，一台连接有硫化氢吸收转化池，一台未连接硫化氢吸收转化池，在某一时段分别检测试其对油气田试油过程中试油酸气处理完成后其中氯化氢含量。如下表1所示。

表1不同时段硫化氢含量记录

分析上表可知，本发明所提供的油气田试油过程中试油酸气处理系统对氯化氢的去除率能到到97％以上，而当连接有硫化氢吸收转化池时，系统对氯化氢的吸收率更高，基本实现将油气田试油过程中试油酸气中的氯化氢处理完全；从油气田试油过程中试油酸气处理系统对氯化氢的吸收情况可以推知其对油气田试油过程中试油酸气中的其他酸气的吸收也能够达到很好的效果。

综上所述，油气田试油过程中试油酸气处理系统由于其采用喷淋碱液的方式对油气田试油过程中试油酸气中的酸性气体进行吸收，该方式操作简单方便不会产生二次污染；折风格栅的设置加大了试油酸气与碱液的反应时间扩大碱液与酸气的接触面积保证了油气田试油过程中试油酸气与碱液反应完全；而通过控制系统与多个部件的通信连接，实现了油气田试油过程中试油酸气处理系统的智能监控，保证试油酸气处理系统高效运行且工作稳定，同时能够有效节省人力；而设置硫化氢吸收转化池进一步保证油气田试油过程中试油酸气中酸性有害气体被吸收完全；而硫化氢吸收转化池内过滤支撑网及滤布的设置使得反应生成的硫单质能够被收集重新利用，有效避免了资源浪费。

本发明还提供了一种废气处理系统，该废气处理系统包括上述的油气田试油过程中试油酸气处理系统，其由于包括本发明提供的油气田试油过程中试油酸气处理装置使得其处理效率高且处理过程不会产生二次污染。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种油气田试油过程中试油酸气处理系统，其特征在于，包括储液容器、耐酸反应釜、控制系统和硫化氢吸收转化池，所述储液容器与所述耐酸反应釜通过进液管连通，所述进液管设置有用于加压的柱塞泵，所述耐酸反应釜的一端设置有第一进气口，所述耐酸反应釜内靠近所述第一进气口处设置有折风格栅，所述折风格栅与所述第一进气口之间设置有喷淋器，所述喷淋器与所述进液管连通，所述耐酸反应釜远离所述第一进气口的一端设置有第一出气口，所述耐酸反应釜的侧壁还设置有出液口，所述第一出气口高于所述出液口，所述控制系统与所述柱塞泵电路连接，

所述第一进气口通过气体运送管与所述硫化氢吸收转化池连通，所述硫化氢吸收转化池的顶部设置有顶盖，所述顶盖上设置有第二进气口和第二出气口，所述气体运送管与所述第二出气口连通，所述顶盖还设置有进气管，所述进气管穿过所述第二进气口伸入硫化氢吸收转化池内，所述硫化氢吸收转化池的底部设置有排液口，硫化氢吸收转化池内设置有过滤支撑网，所述过滤支撑网设置有多个滤孔，所述过滤支撑网的上侧设置有过滤布。

2.根据权利要求1所述的油气田试油过程中试油酸气处理系统，其特征在于，所述储液容器内设置有液位传感器，所述液位传感器与所述控制系统通信连接。

3.根据权利要求1所述的油气田试油过程中试油酸气处理系统，其特征在于，所述进液管位于所述柱塞泵与所述耐酸反应釜之间的管路上设置有进液压力传感器和用于调节进液管水压的进液缓冲器，所述进液压力传感器所述控制系统通信连接。

4.根据权利要求1所述的油气田试油过程中试油酸气处理系统，其特征在于，所述出液口处设置有出液管，所述出液管与所述出液口连通，所述出液管的管路上设置有出液阀、出液压力传感器、用于调节出液管水压的出液缓冲器，所述出液压力传感器与所述控制系统通信连接。

5.根据权利要求4所述的油气田试油过程中试油酸气处理系统，其特征在于，所述出液管的管路上设置有pH监测器，所述pH监测器与所述控制系统通信连接。

6.根据权利要求4所述的油气田试油过程中试油酸气处理系统，其特征在于，所述出液口包括第一出液口和第二出液口，所述出液管包括第一出液管和第二出液管，所述第一出液管与所述第一出液口连通，第二出液口与第二出液管连通，所述第一出液口设置于所述耐酸反应釜靠近所述第一进气口的一端，所述第二出液口设置于所述耐酸反应釜靠近所述第一出气口的一端。

7.根据权利要求1所述的油气田试油过程中试油酸气处理系统，其特征在于，所述储液容器的底部设置有排液管，所述排液管上设置有排液阀。

8.一种废气处理系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的油气田试油过程中试油酸气处理系统。