CN111044412A - 沉积硫源判别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沉积硫源判别系统，属于油气田开发技术领域。所述系统包括：气源设备(101)、循环硫沉积装置(102)、硫源分析装置(103)和脱硫装置(104)。通过设计与气源设备(101)相连通的循环硫沉积装置(102)，以及与循环硫沉积装置(102)相连的硫源分析装置(103)，并将循环沉积装置(102)的主要组件置于恒温箱(9)中，使循环硫沉积过程更接近于真实地层条件下的硫沉积过程，进而使硫源分析装置(103)中对于含硫天然气中不同的硫源的分析所得到的结果数据更为准确，从而实现了实时准确判别沉积硫源的目的。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种沉积硫源判别系统。
背景技术
我国高含硫气藏分布广泛，随着地层压力和温度的不断下降，元素硫会以单体的形式从含硫天然气中析出，并在储层岩石的孔隙中沉积，而硫沉积在一定的条件下是不可逆的，一旦沉积，便会堵塞天然气的渗透通道，难以恢复原始的渗透能力，从而降低地层有效孔隙空间及渗透率，因此，硫沉积成为必须要解决的难题，沉积硫源的判别与评估也就成为高含硫气藏开采的重要步骤。
目前，常用PVT(Process Verification Test，过程验证测试)对元素硫在天然气中的溶解度变化来估计硫沉积量，对真实的沉积硫源的判别研究几乎空白，室内测试与真实地层渗透条件差异较大，导致目前的测试方法不能实现准确判别岩心硫沉积硫源的目的，亟需一种可以实时准确判别沉积硫源的系统。
发明内容
本发明实施例提供了一种沉积硫源判别系统,能够实现模拟真实地层条件，进行循环硫沉积，进而实时准确判别沉积硫源。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种沉积硫源判别系统，所述系统包括：气源设备101、循环硫沉积装置102、硫源分析装置103和脱硫装置104；所述气源设备101，用于输出含硫天然气；所述气源设备101通过管线与所述循环硫沉积装置102的输入端连接；所述循环硫沉积装置102包括并联的分气支路1021、硫沉积支路1022以及天然气循环支路1023，所述分气支路1021与硫源分析装置103通过管线连接，所述硫源分析装置103用于对所述含硫天然气中的不同硫源进行分析；其中，所述硫沉积支路1022包括通过管线连通的第一单向阀1、调压阀2、岩心夹持器3以及第二单向阀4；其中，所述天然气循环支路1023包括通过管线连接的第一活塞5和第一盛液容器6、通过管线连接的第二活塞7和第二盛液容器8以及注入部件，所述注入部件与所述第一活塞5和所述第一盛液容器6之间的管线连通；所述注入部件与所述第二活塞7和所述第二盛液容器8之间的管线连通；所述第一活塞5、第二活塞7、分气支路1021、硫沉积支路1022以及连接所述支路和活塞的管道均置于恒温箱9中；所述第一活塞5的输入管线与所述分气支路1021以及所述硫沉积支路1022的输入管线连通；所述第二活塞7的输入管线与所述分气支路1021以及所述硫沉积支路1022的输出管线连通；所述循环硫沉积装置102的输出端与真空泵10的输入端通过管线连接，所述真空泵10的输出端通过管线与所述脱硫装置103连接。
在一种可能设计中，所述岩心夹持器3的一个输入端通过管道连接有环压泵11。
在一种可能设计中，所述环压泵11与所述岩心夹持器3之间连接有第一压力传感器12。
在一种可能设计中，所述系统还包括智能终端13，所述智能终端13通过导线与所述第一压力传感器12连接。
在一种可能设计中，所述第一活塞5的输入管线上连接有第二压力传感器14；所述第二活塞7的输入管线上连接有第三压力传感器15。
在一种可能设计中，所述系统还包括智能终端13，所述智能终端13通过导线与所述第二压力传感器14和所述第三压力传感器15连接。
在一种可能设计中，所述注入结构包括：注入泵16和储液池17。
在一种可能设计中，所述系统中的各个管线内部设有防腐层。
在一种可能设计中，任两个组件之间的管线上还包括气动阀，所述气动阀用于控制管线的通断。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：通过设计与气源设备101相连通的循环硫沉积装置102，以及与循环硫沉积装置102相连的硫源分析装置103，并将循环沉积装置102的主要组件置于恒温箱9中，使循环硫沉积过程更接近于真实地层条件下的硫沉积过程，进而使硫源分析装置103中对于含硫天然气中不同的硫源的分析所得到的结果数据更为准确，从而实现了实时准确判别沉积硫源的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例提供的一种沉积硫源判别系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种沉积硫源判别系统的具体结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种沉积硫源判别系统的结构示意图。参见图1，系统包括：气源设备101、循环硫沉积装置102、硫源分析装置103和脱硫装置104，下面对上述各个部分进行介绍：
气源设备101的结构和具体实现功能
气源设备101，用于输出含硫天然气；该气源设备101通过管线与该循环硫沉积装置102的输入端连接。在一种实施方式中，气源设备所储存的含硫天然气取自天然气开采现场的高含硫天然气。在一种实施方式中，技术人员通过控制环压泵11以及注入泵16的开断使气源设备101输出的气体流通至该系统的管线中，实现充分沉积。
循环硫沉积装置102的结构和具体实现功能
循环硫沉积装置102，用于提供沉积环境，使含硫天然气实现循环流通，从而使硫元素沉积于岩心岩样中。循环硫沉积装置102的输入端通过管线与气源设备101连接，循环硫沉积装置102的输出端与真空泵10的输入端通过管线连接，真空泵10的输出端通过管线与该脱硫装置104连接。循环硫沉积装置102包括并联的分气支路1021、硫沉积支路1022以及天然气循环支路1023。
分气支路1021：该分气支路1021与硫源分析装置103通过管线连接。在一种实施方式中，该分气支路1021可设置开口，开口处连接硫源分析装置103，从而实现在硫沉积过程中，硫源分析装置103实时采集流过分气支路1021中的含硫天然气，进行含硫成分的分析与测量。
硫沉积支路102：该硫沉积支路1022包括通过管线连通的第一单向阀1、调压阀2、岩心夹持器3以及第二单向阀4。在气源设备101开启的情况下，含硫天然气通过第一单向阀1、调压阀2流至岩心夹持器3，含硫天然气经过岩心夹持器3中的岩心岩样时，部分硫元素停留于岩心岩样中，大部分的含硫天然气通过第二单向阀4流至分气支路1021以及能够流通的管道中，长时间含硫天然气的流通会造成硫沉积于岩心岩样，对岩心岩样的孔隙度和渗透率等均造成影响。
在一种实施方式中，岩心夹持器3的筒体外围包裹有一层保温层，并在筒体设置有热电偶来测量岩心岩样的温度，基于该所测量的岩心岩样的温度和真实地层的温度条件，对恒温箱的温度进行调节，从而实现模拟真实地层温度，提高该判别系统的准确性。在一种实施方式中，岩心夹持器3的一个输入端通过管道连接有环压泵11，环压泵11与所述岩心夹持器3之间连接有第一压力传感器12。在一种实施方式中，第一活塞5的输入管线上连接有第二压力传感器14；第二活塞7的输入管线上连接有第三压力传感器15。
在一种实施方式中，该系统还包括智能终端13，基于上述压力传感器的设置，可以有以下三种实施方式：
一、该智能终端13可以与第一压力传感器12连接，从而实时获得环压泵11中的压力信息；
二、该智能终端13可以与第二压力传感器14和第三压力传感器15相连，从而实时获得第一活塞5和第二活塞7上端处的压力信息；
三、该智能终端13可以与第一压力传感器12、第二压力传感器14和第三压力传感器15连接，从而获得环压泵11、第一活塞5和第二活塞7中的压力信息，进而综合三处的压力信息整体把握硫沉积的进程和系统状态。
在一种实施方式中，该环压泵12可以是恒速恒压泵，该环压泵12设有压力上限(过压)、压力下限(欠压)的停泵保护，具有压力、流速和流量等参数的面板显示，可以实现实时监测和控制气源设备101的进气情况。
在一种实施方式中，本发明实施例中的压力传感器，可采用陶瓷压力传感器，压力直接作用于陶瓷膜片的前表面，当膜片发生微小的形变时，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成闭桥，由于压敏电阻的压阻效应使闭桥产生一个与压力成正比的电信号。压力传感器与调压阀配合使用，对岩心夹持器3内岩心岩样的渗透率进行实时监测，从而判别硫沉积的程度，技术人员通过硫沉积的程度来控制系统的运行与否。
单向阀使含硫天然气只能单向流通岩心夹持器3，其中，单向阀的方向为气源设备101到脱硫装置104的方向。单向阀的结构主要包括阀体、阀芯和弹簧，当气体流入单向阀的入口时，克服弹簧的弹力做功，推动阀芯的移动而使通道接通，而当气体反方向流入时，阀芯压紧在阀座上，使气体无法通过单向阀。
天然气循环支路1023：该天然气循环支路1023包括通过管线连接的第一活塞5和第一盛液容器6、通过管线连接的第二活塞7和第二盛液容器8以及注入部件，该注入部件与该第一活塞和该第一盛液容器之间的管线连通；该注入部件与该第二活塞7和该第二盛液容器8之间的管线连通；第一活塞5的输入管线与该分气支路1021以及该硫沉积支路1022的输入管线连通；第二活塞7的输入管线与该分气支路1021以及该硫沉积支路1022的输出管线连通。
其中，第一活塞5、第二活塞7、分气支路1021、硫沉积支路1022以及连接所述支路和活塞的管道均置于恒温箱9中。在一种实施方式中，基于岩心夹持器3中采集的岩心岩样的温度以及真实地层的温度，可以调节恒温箱9的温度范围，使该系统的硫沉积的过程更贴近于真实底层下的硫沉积过程。
基于天然气循环支路1023实现循环硫沉积的过程如下：
启动调压阀2，启动注入泵16，使得第一活塞5中的胶塞受到注入泵16泵出的液体的推动上移，推动第一活塞5中的气体经过第一单向阀1、调压阀2，,由左至右通过岩心夹持器3，流经第二单向阀4，,到达右端的第二活塞7，然后通过控制相关气动阀的开闭，使注入泵16泵出的液体推动右端的第二活塞7中的天然气从分气支路1021中由右至左回到左端的第一活塞5中，再次控制相关气动阀的开闭，第一活塞5中的胶塞再次受到注入泵16泵出的液体的推动上移，进而推动气体从岩心夹持器3的左端通过到达右端的第二活塞7，从而实现循环硫沉积的过程。
硫源分析装置103的结构和具体实现功能
硫源分析装置103与分气支路1021接通，用于对该含硫天然气中的不同硫源进行分析，其中分气支路1021可以接通管线与该硫源分析装置连接，在硫沉积过程中，可以通过控制管线的开闭，每隔一段时间采集分气支路1021中流通的含硫天然气，进而对含硫天然气的成分进行分析与测量；在一种实施方式中，硫源分析装置103可包括总硫分析单元1031、有机硫分析单元1032和无机硫分析单元1033。
在一种实施方式中，总硫分析单元1031可包括进样器、裂解炉、滴定池、信号转换器和终端，该滴定池中设置有测定电极，测定电极与信号转换器连接，信号转换器与计算机连接，当总硫分析单元开始工作时，进样器中的含硫天然气进入裂解炉与氧气混合燃烧，各种硫化物转化为二氧化硫，进入滴定池中，并与滴定池中电解液中的电解质发生反应，消耗的电解质使测定电极产生一个偏差电压，信号转换器根据偏差电压的大小调节流入测定电极的电流，最终根据电解液中消耗的电解质计算出含硫天然气中硫的含量，继而得到样品总硫化物的含量。
在一种实施方式中，有机硫分析单元1032采用硫化学发光检测器(SCD)和气相色谱仪，通过将SCD安装在色谱检测口上并作为单独的硫检测器进行操作，进而基于燃烧等化学反应除去高浓度硫化氢，避免高浓度硫化氢进入SCD，从而保证有机硫成分直接由气相色谱测定。
在一种实施方式中，无机硫分析单元1033可采用硫酸盐硫分析法和亚硫酸钠溶解单质硫的分析法的结合进行分析测定。硫酸盐硫分析的具体步骤为：将含硫天然气加热溶解于水中，加入氯化铜溶液煮沸置冷后加入氨试液过滤，反复洗涤反应后的沉淀物，将滤液和洗涤液混合后加入氯化钡溶液后，将沉淀取出放干称重即可测得硫酸盐硫的含量；亚硫酸钠溶解单质硫的分析方法具体步骤为，将气体浸入亚硫酸钠溶液中，生成硫代硫酸钠后，采用碘量法测定硫代硫酸钠的含量，从而得到单质硫的含量；将单质硫和硫化物中的硫含量加和,即为无机硫的总量。
当然，该硫源分析装置103可以根据具体实施情况，增加其他分析单元，本实施例对此不做限定。
脱硫装置104的结构和具体实现功能
脱硫装置104，用于对沉积完毕后的含硫天然气进行脱硫处理；该脱硫装置104通过管线与真空泵10的输出端连接，真空泵10的输入端通过管线与循环硫沉积装置102的输出端连接，真空泵10用于将分气支路1021和硫沉积支路1022中的含硫天然气抽至该脱硫装置104。
在一种实施方式中，该真空泵10由泵体、转子、旋片、端盖和弹簧组成。两个旋片将转子、泵腔和两个端盖所围成的空间分为几部分，当转子顺时针旋转时，与吸气口相通的空间部分逐步增大，此时处于吸气状态；当转子继续旋转时，与排气口相通的空间部分的气体压强增大，气体被压缩通过排气口排出。在本实施例中，可通过控制真空泵10的转子顺时针旋转，使系统中的含硫天然气流至脱硫装置104中。
在一种实施方式中，该脱硫装置104由吸收塔、输送机、除雾器和换热器组成，具体脱硫步骤如下：将作为吸收剂的干法脱硫剂在吸收塔内充分与含硫天然气接触混合，以达到脱硫效果，脱硫后的天然气可以传输到天然气储气罐。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过设计与气源设备101相连通的循环硫沉积装置102，以及与循环硫沉积装置102相连的硫源分析装置103，并将循环沉积装置102的主要组件置于恒温箱9中，使循环硫沉积过程更接近于真实地层条件下的硫沉积过程，进而使硫源分析装置中对于含硫天然气中不同的硫源的分析所得到的结果数据更为准确，从而实现了实时准确判别沉积硫源的目的。
在一种可能设计中，系统的各个管线内部设有防腐层，在一种实施方式中，该防腐层为聚酰胺环氧树脂层，具有良好的粘连性和防腐性。当然，也可以采用任何一类具有坚韧、柔软性、结合力强、耐磨、耐油、耐水等特点的防腐层。
在一种可能设计中，任两个组件之间的管线上还包括气动阀，所述气动阀用于控制管线的通断。参见图2，该气动阀包括：循环硫沉积装置102中的气动阀18、气动阀19、气动阀20、气动阀21、气动阀26、气动阀27和气动阀28；硫源分析装置103中的气动阀23、气动阀24和气动阀25；与脱硫装置104相连的气动阀22。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
图2是本发明实施例提供了一种沉积硫源判别系统的具体结构图。参见图2，该实施例提供的技术方案具体工作原理包括：
201、通入含硫天然气至系统中。
首先检查系统的各部分是否连接完好，各组件是否完整，确认无误后，保证所有气动阀处于关闭状态；然后将岩心岩样置于岩心夹持器3中，打开气动阀18和气动阀19，打开气动阀28，启动环压泵11，接入气源设备101，使含硫天然气通入系统的分气支路1021、硫沉积支路1022以及天然气循环支路1023中活塞以上部分的管线中。
202、通过循环硫沉积装置102，使得硫沉积于岩心岩样中。
首先启动调压阀2，打开气动阀20，启动注入泵16，使得第一活塞5中的胶塞受到注入泵16泵出的液体的推动上移，推动第一活塞5中的气体从岩心夹持器3的左端通过到达右端的第二活塞7，然后关闭气动阀20，打开气动阀21和气动阀26，注入泵16泵出的液体使得右端的第二活塞7中的天然气从分气支路1021中由右至左回到左端的第一活塞5中，此时关闭气动阀21，打开气动阀20和气动阀27，使得第一活塞5中的胶塞再次受到注入泵16泵出的液体的推动上移，进而推动气体从岩心夹持器3的左端通过到达右端的第二活塞7，从而实现硫沉积的过程。
203、启动硫源分析装置103数据分析。
在硫沉积过程中，打开气动阀23、气动阀24和气动阀25，启动总硫分析单元1031，有机硫分析单元1032和无机硫分析单元1033，对含硫天然气的不同硫源成分进行分析。在硫沉积过程中，第一压力传感器12、第二压力传感器14和第三压力传感器15中的压力电信号通过导线传输到智能终端13中。
204、启动脱硫装置104对含硫天然气进行处理。
在硫沉积结束后，关闭所有气动阀，打开气动阀22，启动真空泵10，将分气支路1021以及硫沉积支路1022中的含硫天然气抽至脱硫装置104中进行处理。
205、分析并判别沉积硫源。
将调压阀2、第二压力传感器14和第三压力传感器15中的数据进行整合，生成压力曲线，并结合硫源分析装置104中所得的有机硫、无机硫和总硫的含量数据变化，得到岩心硫沉积的硫源。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (9)
1.一种沉积硫源判别系统，其特征在于，所述系统包括：气源设备(101)、循环硫沉积装置(102)、硫源分析装置(103)和脱硫装置(104)；
所述气源设备(101)，用于输出含硫天然气；
所述气源设备(101)通过管线与所述循环硫沉积装置(102)的输入端连接；
所述循环硫沉积装置(102)包括并联的分气支路(1021)、硫沉积支路(1022)以及天然气循环支路(1023)；
所述分气支路(1021)与硫源分析装置(103)通过管线连接，所述硫源分析装置(103)用于对所述含硫天然气中的不同硫源进行分析；
其中，所述硫沉积支路(1022)包括通过管线连通的第一单向阀(1)、调压阀(2)、岩心夹持器(3)以及第二单向阀(4)；
其中，所述天然气循环支路(1023)包括通过管线连接的第一活塞(5)和第一盛液容器(6)、通过管线连接的第二活塞(7)和第二盛液容器(8)以及注入部件，所述注入部件与所述第一活塞(5)和所述第一盛液容器(6)之间的管线连通；所述注入部件与所述第二活塞(7)和所述第二盛液容器(8)之间的管线连通；
所述第一活塞(5)、第二活塞(7)、分气支路(1021)、硫沉积支路(1022)以及连接所述支路和活塞的管道均置于恒温箱(9)中；
所述第一活塞(5)的输入管线与所述分气支路(1021)以及所述硫沉积支路(1022)的输入管线连通；所述第二活塞(7)的输入管线与所述分气支路(1021)以及所述硫沉积支路(1022)的输出管线连通；
所述循环硫沉积装置(102)的输出端与真空泵(10)的输入端通过管线连接，所述真空泵(10)的输出端通过管线与所述脱硫装置(104)连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述岩心夹持器(3)的一个输入端通过管道连接有环压泵(11)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环压泵(11)与所述岩心夹持器(3)之间连接有第一压力传感器(12)。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括智能终端(13)，所述智能终端(13)通过导线与所述第一压力传感器(12)连接。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一活塞(5)的输入管线上连接有第二压力传感器(14)；所述第二活塞(7)的输入管线上连接有第三压力传感器(15)。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括智能终端(13)，所述智能终端(13)通过导线与所述第二压力传感器(14)和所述第三压力传感器(15)连接。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述注入结构包括：注入泵(16)和储液池(17)。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统中的各个管线内部设有防腐层。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，任两个组件之间的管线上还包括气动阀，所述气动阀用于控制管线的通断。
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