CN110376332A - 一种油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置及测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置及测定方法，涉及油田油井用脱硫剂性能测试范围。一种油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置及测定方法，处理流程依次是连接好除硫率测定装置，在三级硫化氢吸收器中定量添加有机类液体除硫剂，开启氮气携带硫化氢发生单元中的硫化氢气体进入三级硫化氢吸收器单元，测定含硫化氢尾气检测单元中乙酸锌溶液固定的硫化氢气体，以相同体积的蒸馏水代替三级硫化氢吸收器中定量添加有机类液体除硫剂测定含硫化氢尾气检测单元中乙酸锌溶液固定的硫化氢气体，通过计算公式计算除硫率。通过该测试方法的计算解决了目前油井用有机类液体除硫剂的除硫率无定量测试指标和计算测试装备的问题。

Description

一种油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置及测定方法

技术领域

本发明涉及油田油井用脱硫剂性能测试范围，具体涉及一种油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置及测定方法。

背景技术

目前，随着油田的持续开发，在多个油田陆续发现油井生产过程中原油中含有高浓度硫化氢，硫化氢浓度远超GBZ2.1-2007《工作场所有害因素职业接触限值》规定工作场所硫化氢浓度不高于10mg/m³，其中部分油井超过10000mg mg/m³，存在硫化氢超标井瞬间致死的危险，国内油田每年均造成多起油井硫化氢中毒的亡人事故，因此国内各大油田针对含硫化氢油井硫化氢开展治理工作。针对油井硫化氢超标目前国内主要的方法是通过油井加注二乙醇胺、均三嗪、环丁砜等为主剂的有机类液体除硫剂，有机类液体除硫剂存在除硫效果好，无沉淀不会造成井筒结垢，同时反应过程中不放热不存在自燃的安全隐患。以长庆油田为例每口油井加量在5-120kg/d之间，估算全油田脱硫剂年用量达3000余吨，但是有机类脱硫剂在采购、使用、质检过程中存在除硫剂除硫效率性能方面国内外没有相应的指标以及测试方法，导致产品质检和除硫剂性能评价方面存在难度。

油井用有机液体脱硫剂测试中存在的问题，主要有以下几方面的问题：油井用有机液体类除硫剂除硫没有相应的性能评价指标；室内评价除硫剂时需要一定浓度的硫化氢气体，但是硫化氢浓度过高存在人员中毒的安全风险，硫化氢浓度太低无法评价出除硫剂性能；现有的有机类液体除硫剂与硫化氢的反应时间为25min，除硫剂测试装置应具有相应的反应时间的容器和气体流速；测试过程中存在过量硫化氢气体未吸收可能存在泄漏在环境中造成安全环保隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置及测定方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置，包括硫化氢生成装置、流量计、除硫装置和测定装置；

硫化氢生成装置产生的硫化氢经流量计进入除硫装置，在除硫装置内反应预设时间段后进入测定装置。

进一步度，还包括接在测定装置之后的尾气回收装置。

进一步的，尾气回收装置内装有氢氧化钠溶液。

进一步的，除硫装置为三个串联的硫化氢吸收器。

一种油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置的测定方法，包括以下步骤：

1)硫化氢生成装置产生预设量的硫化氢；

2)硫化氢经流量计进入除硫装置，反应预设时间，所述除硫装置内装有预设溶度的有机类除硫剂的水溶液；

3)除硫装置内残留的硫化氢进入测定装置，采用碘量法测定残留硫化氢的量；

4)将除硫装置内的预设溶度的有机类除硫剂的水溶液换为水，做空白测定，重复步骤1)-3)；

本步骤中进入除硫装置内的硫化氢与步骤2)中进入除硫装置内的硫化氢的量相同，采用碘量法测定残留硫化氢的量时，所滴加的碘液与步骤3)的量相同；

5)计算除硫率η，按照以下公式计算:

式中：η---除硫率，％；

---碘量法测定所用的碘液浓度，moL/L；

---碘量法测定消耗的碘液体积，L；

C_I---碘量法测定所用的硫代硫酸钠浓度，moL/L；

V₀---步骤4)所消耗的硫代硫酸钠体积，L；

V₁---步骤3)所消耗的硫代硫酸钠体积，L。

进一步的，步骤1)中产生的硫化氢由氮气吹拂进入除硫装置。

进一步的，步骤2)中除硫装置内的硫化氢的反应预设时间为25min。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

一种油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置及测定方法，除硫率测定装置包含流量计、硫化氢发生单元、三级硫化氢吸收器单元、含硫化氢尾气检测单元、尾气处理单元五大部分，处理流程依次是连接好除硫率测定装置，在三级硫化氢吸收器中定量添加有机类液体除硫剂，开启氮气携带硫化氢发生单元中的硫化氢气体进入三级硫化氢吸收器单元，测定含硫化氢尾气检测单元中乙酸锌溶液固定的硫化氢气体，以相同体积的蒸馏水代替三级硫化氢吸收器中定量添加有机类液体除硫剂测定含硫化氢尾气检测单元中乙酸锌溶液固定的硫化氢气体，最终通过计算公式计算除硫率，通过以上检测流程即可完成油井用有机类液体除硫剂除硫率的测试。通过该测试方法的计算解决了目前油井用有机类液体除硫剂的除硫率无定量测试指标和计算测试装备的问题。

附图说明

图1为本发明提供的一种油井用有机类除硫剂的除硫率测试装置的结构图；

其中：1-流量计；2-加酸漏斗；3-磨口平底烧瓶；4-铁架台；5-一级硫化氢吸收器；6-二级硫化氢吸收器；7-三级硫化氢吸收器；8-第一磨口锥形瓶；9-第一止水夹；10-第二止水夹；11-第三止水夹；12-磁力搅拌器；13-第二磨口锥形瓶。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

基于现状提出了一种油井用有机类液体除硫剂的除硫率测试方法，首先提出了除硫率定义，其定义就是在1mL除硫剂溶液吸收的硫化氢量与空白1mL蒸馏水吸收硫化氢的百分比值；二是为了制造浓度在300mg/m³人体中毒浓度以下的硫化氢气体，我们通过硫化钠与盐酸反应生成硫化氢，通过氮气将生成的硫化氢气体吹至脱硫剂吸收测试装置内部；三是为了使得测试过程中脱硫反应控制在25min内，我们提出了三级吸收的理念并计算了三级吸收瓶的体积，使得硫化氢气体能够有反应时间，同时通过控制氮气吹硫化氢气体的速度在50mL/min、100mL/min、350mL/min三个梯度同样可以使得脱硫反应控制在25min之内；四是为了防止试验中过量硫化氢气体危害人体健康我们在整改试验过程中设置了尾气吸收装置，通过氢氧化钠溶液吸收过量硫化氢；在以上过程的基础上为了保证测试的准确性我们提出了回收率这个指标，通过计算回收率可以看出整个设备是否存在硫化氢气体泄漏。

参见图1，图1为本发明提供的一种油井用有机类除硫剂的除硫率测试装置的结构图；所述除硫率测试装置包括流量计1、加酸漏斗2、磨口平底烧瓶3、铁架台4、一级硫化氢吸收器5、二级硫化氢吸收器6、三级硫化氢吸收器7、磨口锥形瓶8、第一止水夹9、第二止水夹10、第三止水夹11、磁力搅拌器12和第二磨口锥形瓶13，磨口平底烧瓶3作为硫化氢生成装置，一级硫化氢吸收器5、二级硫化氢吸收器6和三级硫化氢吸收器7作为除硫装置，磨口锥形瓶8作为测定装置，第二磨口锥形瓶13作为尾气回收装置，第一止水夹9、第二止水夹10和第三止水夹11用于实现所在管道的通断；铁架台4固定磨口平底烧瓶3，磨口平底烧瓶3的瓶塞插有流量计1和加酸漏斗2，磨口平底烧瓶3下放置有磁力搅拌器12，磨口平底烧瓶3的出口与一级硫化氢吸收器5的入口相连通，一级硫化氢吸收器5出口与二级硫化氢吸收器6的入口相连通，二级硫化氢吸收器6的出口于三级硫化氢吸收器7的入口相连通，三级硫化氢吸收器7的出口与磨口锥形瓶8的入口相连通，磨口锥形瓶8的出口与第二磨口锥形瓶13的入口相连通；第一止水夹9设在磨口平底烧瓶3的出口处，第二止水夹10设在一级硫化氢吸收器5的入口处，第三止水夹11设在磨口锥形瓶8的入口处。

本发明的油井用有机类除硫剂的除硫率测试装置的测定方法的具体操作如下：

第一步：准备除硫率测定装置中所需实验仪器：40-400mL/min流量计1、125mL加酸漏斗2、500mL具塞磨口平底烧瓶3、铁架台4、250mL一级硫化氢吸收器5、250mL二级硫化氢吸收器6、250mL三级硫化氢吸收器7、150mL磨口锥形瓶8、150mL磨口锥形瓶9。

第二步：按照以下连接方式连接除硫率测定装置：

连接40-400mL/min流量计1用于检测氮气流量，40-400mL/min流量计1出口接500mL具塞磨口平底烧瓶顶部玻璃管3，500mL具塞磨口平底烧瓶3连接250mL一级硫化氢吸收器5，250mL一级硫化氢吸收器5出口连接250mL二级硫化氢吸收器6，250mL二级硫化氢吸收器6出口连接250mL三级硫化氢吸收器7，250mL三级硫化氢吸收器7出口连接150mL磨口锥形瓶8，150mL磨口锥形瓶8出口连接150mL磨口锥形瓶9，各单元之间通过聚四氟乙烯软管连接。

第三步：通氮气检查除硫率测定装置各部位气密性(用凡士林涂抹各连接部位，后分别用肥皂水检查装置气密性，肥皂水不起泡即为气密性良好)。

第四步：按照以下浓度要求测试过程所用试剂，具体要求如下：6moL/L盐酸溶液、0.25moL/L硫化钠溶液、1moL/L乙酸锌溶液、碘化钾、乙酸铅试纸、10％质量浓度氢氧化钠溶液、1％质量浓度淀粉指示液、0.01moL/L硫代硫酸钠标准溶液、0.1moL/L碘标准溶液、高纯氮气。

第五步：用移液管移取5mL的1moL/乙酸锌溶液L于第一磨口锥形瓶8中，用水稀释至50mL。

第六步：用移液管移取75mL的10％质量浓度氢氧化钠溶液放入第二磨口锥形瓶13，用于尾气吸收瓶。

第七步：在一级硫化氢吸收器5、二级硫化氢吸收器6、三级硫化氢吸收器7共3个洗瓶里各加入蒸馏水200mL，用移液管分别移取1mL不同测试样品的除硫剂试样于一级硫化氢吸收器5、二级硫化氢吸收器6，再用移液管移取2mL除硫剂试样于三级硫化氢吸收器7，除硫剂试样加量总计4mL。

第八步：取去离子水400mL于500mL磨口平底烧瓶3中(内置磁子一粒，反应瓶放于磁力搅拌器上)，加入6mL的0.25moL/L硫化钠溶液，盖上瓶塞，关闭全部止水夹，从加酸漏斗2内加入4mL的6moL/L盐酸，打开磁力搅拌器搅拌5min。

第九步：打开第一止水夹9，开启气源，以50mL/min的流速吹气10-15min，以100mL/min流速吹气8-10min，再以350mL/min流速吹气35-40min，关闭气源，按下述第九步操作步骤测定吸收瓶8中硫化物含量。

第十步：将第九步所制备的试样加入15mL、0.1moL/L碘标准溶液，再加5mL的6moL/L盐酸溶液，密封混匀。在暗处放置10min，用0.01moL/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色时，加入1mL的0.1moL/L淀粉指示剂，继续滴定至蓝色刚好消失为止。

第十一步：空白试验：以相同体积的蒸馏水代替上述第七步中一级硫化氢吸收器5、二级硫化氢吸收器6、三级硫化氢吸收器7中除硫剂试样，按上述第九步所述步骤进行空白试验。

第十二步：除硫率计算，除硫率η的计算按照以下公式计算：

式中：η---除硫率，％；

---碘量法测定所用的碘液浓度，moL/L；

---碘量法测定消耗的碘液体积，L；

C_I---碘量法测定所用的硫代硫酸钠浓度，moL/L；

V₀---步骤4)所消耗的硫代硫酸钠体积，L；

V₁---步骤3)所消耗的硫代硫酸钠体积，L。

实施例

以脱硫剂主剂组成为质量百分比为50％的1,3,5-三(3-羟乙基)-六氢均三嗪、15％的1227、5％甲醇的油井用除硫剂除硫率测定为例，其测定试验步骤如下：

第一步：按照以下要求准备除硫率测定装置中所需实验仪器：40-400mL/min流量计1、125mL加酸漏斗2、500mL具塞磨口平底烧瓶3、铁架台4、250mL的一级硫化氢吸收器5、250mL的二级硫化氢吸收器6、250mL的三级硫化氢吸收器7、150mL的第一磨口锥形瓶8和150mL的第二磨口锥形瓶13。

第二步：按照以下连接方式连接除硫率测定装置：

40-400mL/min流量计1用于监测氮气流量，40-400mL/min流量计1出口接500mL具塞磨口平底烧瓶顶部玻璃管3，500mL具塞磨口平底烧瓶3连接250mL的一级硫化氢吸收器5，250mL的一级硫化氢吸收器5出口连接250mL的二级硫化氢吸收器6，250mL的二级硫化氢吸收器6出口连接250mL的三级硫化氢吸收器7，250mL的三级硫化氢吸收器7出口连接150mL第一磨口锥形瓶8，150mL的第一磨口锥形瓶8出口连接150mL的第二磨口锥形瓶13，各单元之间通过聚四氟乙烯软管连接。

第三步：通氮气检查除硫率测定装置各部位气密性，用凡士林涂抹各连接部位，后分别用肥皂水检查装置气密性，肥皂水不起泡即为气密性良好。

第四步：按照以下浓度要求测试过程所用试剂，具体要求如下：6moL/L盐酸溶液、0.25moL/L硫化钠溶液、1moL/L乙酸锌溶液、碘化钾、乙酸铅试纸、10％质量浓度氢氧化钠溶液、1％质量浓度淀粉指示液、0.01moL/L硫代硫酸钠标准溶液、0.1moL/L碘标准溶液、高纯氮气。

第五步：用移液管移取5mL的1moL/乙酸锌溶液放入第一磨口锥形瓶8中，用水稀释至50mL。

第六步：用移液管移取75mL的10％质量浓度氢氧化钠溶液于150mL的第二磨口锥形瓶13，用于尾气吸收瓶。

第七步：在一级硫化氢吸收器5、二级硫化氢吸收器6、三级硫化氢吸收器7共3个洗瓶里各加入蒸馏水200mL，用移液管分别移取1mL除硫剂试样于级硫化氢吸收器5、二级硫化氢吸收器6，再用移液管移取2mL除硫剂试样于三级硫化氢吸收器7中，除硫剂试样加量总计4mL。

第八步：取去离子水400mL放入500mL的磨口平底烧瓶3中(内置磁子一粒，反应瓶放于磁力搅拌器上)，加入6mL的0.25moL/L硫化钠溶液，盖上瓶塞，关闭全部止水夹，从加酸漏斗2内加入4mL的6moL/L盐酸，打开磁力搅拌器搅拌5min。

第九步：打开第一止水夹9，开启气源，以50mL/min的流速吹气115min，以100mL/min流速吹气8min，再以350mL/min流速吹气40min，关闭气源，按下述第九步操作步骤测定吸收瓶8中硫化物含量。

第十步：将第九步所制备的试样加入15mL、0.1moL/L碘标准溶液，再加5mL的6moL/L盐酸溶液，密封混匀。在暗处放置10min，用0.01moL/L硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色时，加入1mL的0.1moL/L淀粉指示剂，继续滴定至蓝色刚好消失为止。

第十一步：空白试验：以相同体积的蒸馏水代替上述第七步中一级硫化氢吸收器5、二级硫化氢吸收器6、三级硫化氢吸收器7除硫剂试样，按上述第九步所述步骤进行空白试验。

第十二步：除硫率计算，除硫率(η)的计算按照以下公式计算得99％。

式中：--0.1moL/L；---0.015L；C₁---0.01moL/L；V₀---0.013L；V₁---0.01L。

本发明的有益效果是针对油井用有机类液体除硫剂除硫性能评价首次提出了除硫率定义，制造浓度在300mg/m³人体中毒浓度以下的测试用硫化氢气体，提出了三级吸收的理念并计算了三级吸收瓶的体局和控制氮气吹硫化氢气体的速度在50mL/min、100mL/min、350mL/min三个梯度同样可以使得脱硫反应控制在25min之内，为了防止试验中过量硫化氢气体危害人体健康我们在整改试验过程中设置了尾气吸收装置，通过氢氧化钠溶液吸收过量硫化氢。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置，其特征在于，包括硫化氢生成装置、流量计、除硫装置和测定装置；

硫化氢生成装置产生的硫化氢经流量计进入除硫装置，在除硫装置内反应预设时间段后进入测定装置。

2.根据权利要求1所述的油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置，其特征在于，还包括接在测定装置之后的尾气回收装置。

3.根据权利要求2所述的油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置，其特征在于，尾气回收装置内装有氢氧化钠溶液。

4.根据权利要求1所述的油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置，其特征在于，除硫装置为三个串联的硫化氢吸收器。

5.一种根据权利要求1所述的油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)硫化氢生成装置产生预设量的硫化氢；

2)硫化氢经流量计进入除硫装置，反应预设时间，所述除硫装置内装有预设溶度的有机类除硫剂的水溶液；

3)除硫装置内残留的硫化氢进入测定装置，采用碘量法测定残留硫化氢的量；

4)将除硫装置内的预设溶度的有机类除硫剂的水溶液换为水，做空白测定，重复步骤1)-3)；

本步骤中进入除硫装置内的硫化氢与步骤2)中进入除硫装置内的硫化氢的量相同，采用碘量法测定残留硫化氢的量时，所滴加的碘液与步骤3)的量相同；

5)计算除硫率η，按照以下公式计算:

式中：η---除硫率，％；

--碘量法测定所用的碘液浓度，moL/L；

---碘量法测定消耗的碘液体积，L；

C_I---碘量法测定所用的硫代硫酸钠浓度，moL/L；

V₀---步骤4)所消耗的硫代硫酸钠体积，L；

V₁---步骤3)所消耗的硫代硫酸钠体积，L。

6.根据权利要求5所述的油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置的测定方法，其特征在于，步骤1)中产生的硫化氢由氮气吹拂进入除硫装置。

7.根据权利要求5所述的油井用有机类除硫剂的除硫率测定装置的测定方法，其特征在于，步骤2)中除硫装置内的硫化氢的反应预设时间为25min。