CN113959894B - 一种含硫气井采出气中的含硫量测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含硫气井采出气中的含硫量测定方法，涉及含硫气井开采技术领域，包括以下步骤：S1：采集待测天然气井口的采出气，并进行降压、降温处理；S2：将经降压、降温处理后的采出气进行气、固、液分离，得到含硫固体、含硫液体和含硫气体；S3：分别测定含硫固体、含硫液体和含硫气体中的硫含量，获得步骤S1中采集的采出气中的含硫总量；本发明，可以测量采出气中的含硫总量，准确反映采出气中的含硫总量，为防腐、防堵测试给出更有价值的参考数据。
Description
技术领域
本发明涉及含硫气井开发技术领域，具体涉及一种含硫气井采出气中的含硫量测定方法。
背景技术
高含硫气藏是指产出的天然气中硫化氢含量为30～150g/m3的气藏；由于高含硫天然气中一般还含有CO2，故具有十分强的腐蚀性，因此高含硫气井腐蚀是含硫气井开发的难题之一；由于硫化氢气体对人体健康、安全和环境构成严重威胁，甚至危及生命，因此现有技术中通常都对采出气中的硫化氢气体进行含量测定，并根据硫化氢气体的含量进行高含硫气井防腐、防堵措施。
但在高含硫气藏的采出气中不仅仅含有硫化氢气体，还含有大量的单质硫以及含硫有机物，且采出气中的单质硫会沉积在地面设备、管线中，造成设备的严重腐蚀；同时含硫有机硫在运输过程中也会造成设备和管线的腐蚀，因此单一的硫化氢含量测定并不能准确的反应采出气中的含硫量，也不能为防腐、防堵措施给出较为有价值的参考数据。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中采出气中含硫量测定只集中在硫化氢含量的测定而导致含硫量测定不准、参考价值低的问题，提供一种含硫气井采出气中的含硫量测定方法，测量采出气中的含硫总量，准确反映采出气中的含硫总量，为防腐、防堵测试给出更有价值的参考数据。
本发明的技术方案如下：
一种含硫气井采出气中的含硫量测定方法，具体包括以下步骤：
S1：采集待测天然气井口的采出气，并进行降压、降温处理；
S2：将经降压、降温处理后的采出气进行气、固、液分离，得到含硫固体、含硫液体和含硫气体；
S3：分别测定含硫固体、含硫液体和含硫气体中的硫含量，获得步骤S1中采集的采出气中的含硫总量。
在上述技术方案中，将高含硫气藏中采出的采出气经过降压、降温处理，使采出气中的单质硫被充分析出、可以液化的含硫有机物充分液化，然后再进行气、固、液分离得到含硫固体、含硫液体和含硫气体的质量，使其可以分别获得含硫固体中的含硫量、含硫液体中含硫量和含硫气体中的含硫量。
在采出气中，含硫固体中硫含量的主要来源为单质硫，因此可以将含硫固体测得的含硫量约等于单质硫含量，为单质硫的腐蚀防治提供数据；上述技术方案不仅能较为准确的测量含硫气井采出气中的含硫总量，还能单独测定单质硫的含量，为设备和管线的防腐、防堵提供参考数据。
进一步地，在步骤S1中，对采出气的降压、降温均采用阶梯性降压、降温，每一次降温的温度差不低于30℃、每一次降压的压力下降不低于30％；使采出气中单质硫和含硫有机物被充分析出。
进一步地，在步骤S1中，降压、降温后的采出气温度为-10℃～25℃，压力为0.3～0.5MPa。
进一步地，在步骤S2中，所述含硫固体、含硫液体和含硫气体被分离后，分别测量分离得到的含硫固体、含硫液体和含硫气体的质量；便于分别计算含硫固体中的含硫量、含硫液体中含硫量和含硫气体中的含硫量，以获得含硫固体、含硫气体、含硫液体中的含硫量，不仅有利于防腐、防堵处理，还为采出气处理过程中的废水处理提供参考数据。
进一步地，步骤S3具体包括以下步骤：
S31：分别从含硫固体、含硫液体和含硫气体中依次取出一定量的测量样品；并对测量样品进行标号，例如：含硫固体的测量样品标号为M1、含硫液体的测量样品标号为M2、含硫气体的测量样品标号为M3；
S32：分别将测量样品充分燃烧，并分别将生成的气体与碳酸氢钠溶液接触，反应生成硫酸根离子，分别测定硫酸根的含量，并根据测得的硫酸根含量分别计算得到含硫固体、含硫液体和含硫气体的测量样品中的含硫量；
S33：根据步骤S2中测定的含硫固体、含硫液体和含硫气体的质量和步骤S3中计算出的测量样品中含硫固体、含硫液体、含硫气体的含硫量，分别计算出步骤S2中分离得到的含硫固体、含硫液体和含硫气体的含硫量；将步骤S2中分离得到的含硫固体、含硫液体和含硫气体中含硫量相加，即可得到步骤S1中采集的采出气中的总含硫量MS。
进一步地，也可以直接用测量样品获得的含硫固体、含硫液体和含硫气体中含硫量直接推算采出气中的总含硫量MS。
进一步地，步骤S1中，采集的采出气的质量为M0；对采集的采出气进行称重，获取采出气的质量M0。
进一步地，需要说明的是，所述采出气的质量M0可以直接通过带有称重设备的容器测得，其称重方式为：
先将容器抽真空，并称重得到容器的质量，然后再向其中通入采出气，然后获得容器和采出气的总质量，将总质量减去容器的质量，即可得到采出气的质量M0。
进一步地，根据步骤S2中分离得到的含硫固体、含硫液体和含硫气体的质量相加得到的总质量M和采出气的质量M0，校正所述采出气中的总含硫量MS。
进一步地，采出气中的总含硫量的校正方法为：
首先计算含硫固体、含硫液体和含硫气体的总质量M与采出气的质量M0的质量比，得到测量损失率w；测量损失率w的计算公式如下：
然后计算得到的校正后的总含硫量MS总，校正后的总含硫量MS总的计算公式如下：
实进一步地，在步骤S1中，在采出气降压、降温之前，还采用硫化氢检测仪检测采出气中的硫化氢浓度ρg0；
在步骤S3中，含硫气体先采用硫化氢检测仪检测含硫气体中的硫化氢浓度ρg1，再测定含硫气体中的硫含量。
然后根据采出气中的硫化氢浓度ρg0、含硫气体中的硫化氢浓度ρg1、含硫液体中的硫含量、含硫气体中的硫含量计算获得采出气中的含硫有机物中的含硫量ρ有机总；实现采出气中硫化氢含量、含硫有机物中含硫量、单质硫的含量测定，为防腐、防堵提供更加完善的数据。
其具体计算方法为：
根据测得的采出气中硫化氢的浓度ρg0和含硫气体中的硫化氢的溶度ρg1，计算获得所述含硫液体中溶解的硫化氢的浓度ρg2；
根据含硫液体中硫化氢的浓度ρg2，即可计算含硫液体中含硫有机物中的含硫量ρl1；
根据所述含硫气体中的硫化氢的浓度ρg1和所述含硫气体中的含硫量，即可得到含硫气体中含硫有机物的含硫量ρl2；
根据含硫液体中含硫有机物中的含硫量ρl1和含硫气体中含硫有机物的含硫量ρl2，即可得到采出气中含硫有机物的含硫量ρ有机总。
与现有的技术相比本发明的有益效果是：
一种含硫气井采出气中的含硫量测定方法，将高含硫气藏中采出的采出气经过降温、降压，使采出气中的单质硫被充分析出、可以液化的含硫有机物充分液化，然后再进行气、固、液分离得到含硫固体、含硫液体和含硫气体的质量，使其可以分别获得含硫固体中的含硫量、含硫液体中含硫量和含硫气体中的含硫量；在采出气中，含硫固体中硫含量的主要来源为单质硫，因此可以将含硫固体测得的含硫量约等于单质硫含量，为单质硫的腐蚀防治提供数据。上述技术方案不仅能较为准确的测量含硫气井采出气中的含硫总量，还能单独测定单质硫的含量，为设备和管线的防腐、防堵提供参考数据。
附图说明
图1为一种含硫气井采出气中的含硫量测定方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例一
高含硫气藏因为采出气含硫量高，需要对采出气中的含硫量进行监控、测定。且在高含硫气藏的采出气中不仅仅含有硫化氢气体，还含有大量的单质硫以及含硫有机物，且采出气中的单质硫会沉积在地面设备、管线中，造成设备的严重腐蚀；同时含硫有机硫在运输过程中也会造成设备和管线的腐蚀；但现有技术中通常都只对采出气中的硫化氢气体进行含量测定，并根据硫化氢气体的含量进行高含硫气井防腐、防堵措施，因此难以准确的反应采出气中的含硫量，也不能为防腐、防堵措施给出较为有价值的参考数据。
为了解决上述问题，提供了一种含硫气井采出气中的含硫量测定方法，请参阅图1，具体包括以下步骤：
S1：采集待测天然气井口的采出气，并进行降压、降温处理；
S2：将经降压、降温处理后的采出气进行气、固、液分离，得到含硫固体、含硫液体和含硫气体；
S3：分别测定含硫固体、含硫液体和含硫气体中的硫含量，获得步骤S1中采集的采出气中的含硫总量。
在上述技术方案中，将高含硫气藏中采出的采出气经过降压、降温处理，使采出气中的单质硫被充分析出、可以液化的含硫有机物充分液化，然后再进行气、固、液分离得到含硫固体、含硫液体和含硫气体的质量，使其可以分别获得含硫固体中的含硫量、含硫液体中含硫量和含硫气体中的含硫量。
在采出气中，含硫固体中硫含量的主要来源为单质硫，因此可以将含硫固体测得的含硫量约等于单质硫含量，为单质硫的腐蚀防治提供数据；上述技术方案不仅能较为准确的测量含硫气井采出气中的含硫总量，还能单独测定单质硫的含量，为设备和管线的防腐、防堵提供参考数据。
在步骤S1中，对采出气的降压、降温均采用阶梯性降压、降温，每一次降温的温度差不低于30℃、每一次降压的压力下降不低于30％；使采出气中单质硫和含硫有机物被充分析出。
在步骤S1中，降压、降温后的采出气温度为-10℃～25℃，压力为0.3～0.5MPa。
在步骤S2中，所述含硫固体、含硫液体和含硫气体被分离后，分别测量分离得到的含硫固体、含硫液体和含硫气体的质量；便于分别计算含硫固体中的含硫量、含硫液体中含硫量和含硫气体中的含硫量，以获得含硫固体、含硫气体、含硫液体中的含硫量，不仅有利于防腐、防堵处理，还为采出气处理过程中的废水处理提供参考数据。
步骤S3具体包括以下步骤：
S31：分别从含硫固体、含硫液体和含硫气体中依次取出一定量的测量样品；并对测量样品进行标号，例如：含硫固体的测量样品标号为M1、含硫液体的测量样品标号为M2、含硫气体的测量样品标号为M3；
S32：分别将测量样品充分燃烧，并分别将生成的气体与碳酸氢钠溶液接触，反应生成硫酸根离子，分别测定硫酸根的含量，并根据测得的硫酸根含量分别计算得到含硫固体、含硫液体和含硫气体的测量样品中的含硫量；
S33：根据步骤S2中测定的含硫固体、含硫液体和含硫气体的质量和步骤S3中计算出的测量样品中含硫固体、含硫液体、含硫气体的含硫量，分别计算出步骤S2中分离得到的含硫固体、含硫液体和含硫气体的含硫量；将步骤S2中分离得到的含硫固体、含硫液体和含硫气体中含硫量相加，即可得到步骤S1中采集的采出气中的总含硫量MS。
在一些实施例中，也可以直接用测量样品获得的含硫固体、含硫液体和含硫气体中含硫量直接推算采出气中的总含硫量MS。
步骤S1中，采集的采出气的质量为M0；对采集的采出气进行称重，获取采出气的质量M0。
需要说明的是，所述采出气的质量M0可以直接通过带有称重设备的容器测得，其称重方式为：
先将容器抽真空，并称重得到容器的质量，然后再向其中通入采出气，然后获得容器和采出气的总质量，将总质量减去容器的质量，即可得到采出气的质量M0。
进一步地，根据步骤S2中分离得到的含硫固体、含硫液体和含硫气体的质量相加得到的总质量M和采出气的质量M0，校正所述采出气中的总含硫量MS。
采出气中的总含硫量的校正方法为：
首先计算含硫固体、含硫液体和含硫气体的总质量M与采出气的质量M0的质量比，得到测量损失率w；测量损失率w的计算公式如下：
然后计算得到的校正后的总含硫量MS总，校正后的总含硫量MS总的计算公式如下：
实施例二
实施例二是对实施例一的进一步说明，相同的部件这里不再赘述，在步骤S1中，在采出气降压、降温之前，还采用硫化氢检测仪检测采出气中的硫化氢浓度ρg0；
在步骤S3中，含硫气体先采用硫化氢检测仪检测含硫气体中的硫化氢浓度ρg1，再测定含硫气体中的硫含量。
然后根据采出气中的硫化氢浓度ρg0、含硫气体中的硫化氢浓度ρg1、含硫液体中的硫含量、含硫气体中的硫含量计算获得采出气中的含硫有机物中的含硫量ρ有机总；实现采出气中硫化氢含量、含硫有机物中含硫量、单质硫的含量测定，为防腐、防堵提供更加完善的数据。
其具体计算方法为：
根据测得的采出气中硫化氢的浓度ρg0和含硫气体中的硫化氢的溶度ρg1，计算获得所述含硫液体中溶解的硫化氢的浓度ρg2；
根据含硫液体中硫化氢的浓度ρg2，即可计算含硫液体中含硫有机物中的含硫量ρl1；
根据所述含硫气体中的硫化氢的浓度ρg1和所述含硫气体中的含硫量，即可得到含硫气体中含硫有机物的含硫量ρl2；
根据含硫液体中含硫有机物中的含硫量ρl1和含硫气体中含硫有机物的含硫量ρl2，即可得到采出气中含硫有机物的含硫量ρ有机总。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (3)
1.一种含硫气井采出气中的含硫量测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采集待测天然气井口的采出气，并进行降压、降温处理；
S2：将经降压、降温处理后的采出气进行气、固、液分离，得到含硫固体、含硫液体和含硫气体；
S3：分别测定含硫固体、含硫液体和含硫气体中的硫含量，获得步骤S1中采集的采出气中的含硫总量；
所述步骤S2中，分别测量分离得到的含硫固体、含硫液体和含硫气体的质量；
所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31：分别从含硫固体、含硫液体和含硫气体中依次取出一定量的测量样品；
S32：分别将测量样品充分燃烧，并分别将生成的气体与碳酸氢钠溶液接触，反应生成硫酸根离子，分别测定硫酸根的含量，并根据测得的硫酸根含量分别计算得到含硫固体、含硫液体和含硫气体的测量样品中的含硫量；
S33：根据步骤S2中测定的含硫固体、含硫液体和含硫气体的质量和步骤S3中计算的测量样品中含硫固体、含硫液体、含硫气体的含硫量，分别计算出步骤S2中分离得到的含硫固体、含硫液体和含硫气体的含硫量；将步骤S2中分离得到的含硫固体、含硫液体和含硫气体中含硫量相加，即可得到步骤S1中采集的采出气中的总含硫量MS；
所述步骤S1中，采集的采出气的质量为M0；
根据步骤S2中分离得到的含硫固体、含硫液体和含硫气体的质量相加得到的总质量M和采出气的质量M0，校正所述采出气中的总含硫量MS；
所述采出气中的总含硫量的校正方法为：
首先计算含硫固体、含硫液体和含硫气体的总质量M与采出气的质量M0的质量比，得到测量损失率w；测量损失率w的计算公式如下：
然后计算得到的校正后的总含硫量MS总，校正后的总含硫量MS总的计算公式如下：
所述步骤S1中，在采出气降压、降温之前，还采用硫化氢检测仪检测采出气中的硫化氢浓度ρg0；
在步骤S3中，含硫气体先采用硫化氢检测仪检测含硫气体中的硫化氢浓度ρg1，再测定含硫气体中的硫含量；
根据采出气中的硫化氢浓度ρg0、含硫气体中的硫化氢浓度ρg1、含硫液体中的硫含量、含硫气体中的硫含量计算获得采出气中的含硫有机物中的含硫量ρ有机总；其具体计算方法为：
根据测得的采出气中硫化氢的浓度ρg0和含硫气体中的硫化氢的溶度ρg1，计算获得所述含硫液体中溶解的硫化氢的浓度ρg2；
根据含硫液体中硫化氢的浓度ρg2，即可计算含硫液体中含硫有机物中的含硫量ρl1；
根据所述含硫气体中的硫化氢的浓度ρg1和所述含硫气体中的含硫量，即可得到含硫气体中含硫有机物的含硫量ρl2；
根据含硫液体中含硫有机物中的含硫量ρl1和含硫气体中含硫有机物的含硫量ρl2，即可得到采出气中含硫有机物的含硫量ρ有机总。
2.根据权利要求1所述的一种含硫气井采出气中的含硫量测定方法，其特征在于，所述步骤S1中，对采出气的降压、降温均采用阶梯性降压、降温，每一次降温的温度差不低于30℃、每一次降压的压力下降不低于30％。
3.根据权利要求2所述的一种含硫气井采出气中的含硫量测定方法，其特征在于，所述步骤S1中，降压、降温后的采出气温度为-10℃～25℃，压力为0.3～0.5MPa。
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