本发明涉及油田开发中防腐技术和环境保护的领域，涉及一种油田金属管线、罐体及设施在高含硫化氢污水会发生严重腐蚀而在联合站内除硫的撬装装置及方法。
背景技术：
在含硫尤其是高含硫化氢的油田开发过程中，由于油井产出的地层水(后称油田污水)中溶解有h2s侵蚀性气体，或者由于输送管线内长期滋生了一定的硫酸盐还原菌(srb)也会产生h2s气体而溶解于油田污水中。油田污水进入联合站站内后，站内金属管线和罐体会因溶解有h2s的含硫污水或温压大幅变化如油田污水从压力管线到常压环境的污水罐导致逸出h2s气体，造成严重电化学腐蚀、应力腐蚀开裂及氢致开裂，会显著降低管道或设备的服役寿命，同时因h2s气味难闻、有剧毒会对环境造成污染甚至威胁站内人员和周边群众的人身安全。
目前，国内外油田含硫化氢污水中除硫方法主要包括物理化学除硫法和生化除硫法两大类。如物理气提除硫法就是利用h2s在污水中溶解度小，采用燃气、空气等降低h2s气相分压，使得h2s与分离，但该法对设备投资较大、成本较高；化学氧化法(空气氧化、化学氧化、光催化氧化)就是把硫化物氧化为硫单质去除，但成本高、能耗较大、易造成二次污染；化学沉积法就是利用金属离子与污水中的s2-、hs-、h2s等形成沉淀的分离方法，但加入沉淀药剂用量大并含水大量污泥，也易造成二次污染；生化处理往往结合其他除硫法一起使用，菌种选择是关键，其氧化效果快、能耗较低、但投资较高且对设备材料有特殊要求。
为了经济有效地针对高含硫化氢油田污水在联合站内脱除，设计了一种涉及液态除硫剂和固态除硫剂的化学氧化和化学沉积联合除硫工艺，并考虑到油田污水产出量不稳定，兼顾了防腐和污水达标处理，采用在联合站内入口处安装简便易拆卸的撬装除硫装置。
技术实现要素：
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种用于高含硫化氢油田污水在联合站内入口处的除硫撬装装置及方法，不仅可以有效减缓含硫污水对油田地面管线、罐体及其它金属设施的腐蚀，还可以有效改善污水达标处理难度，并保护生态环境和人身安全。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
一种高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装装置，包括除硫罐体，除硫罐体一路通过污水排放管线依次连通阀门、固液分离器和喂液泵至污水处理系统，在除硫罐体顶部分别设有第二压力计、h2s气体检测仪和排气口，排气口连通放空管，放空管上设有流量计；在除硫罐体上还设有ph传感器、温度传感器和液位传感器，在除硫罐体内设有用于污水处理的固态除硫模块，固态除硫模块层设于除硫罐体的污水进水口处。
对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：
本装置中，所述污水管线采用l245ns抗硫钢级的地面金属管线。
本装置中，所述温度计为抗h2s/co2腐蚀的接触式热电偶数显温度计。。
本装置中，所述压力计采用隔膜压力计。
本装置中，所述流量计为液体双转子流量计。
本装置中，所述管式混合器将加药口加入的杀菌剂c12烷基双季铵盐、ph调节剂naoh和液态除硫剂1,3,5-三-(2-羟乙基)-六氢均三嗪进行混合反应的立式管。
本装置中，所述除硫罐体采用a3钢材质，内壁喷砂处理后喷涂与罐体金属材质具有相近热膨胀系数的抗腐蚀的玻璃鳞片涂料。
相应地，本发明给出了一种高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装方法，包括以下步骤：
1)将油田污水经污水管线输送至污水进水口处，并通过加药口加入的杀菌剂c12烷基双季铵盐、ph调节剂naoh和液态除硫剂1,3,5-三-(2-羟乙基)-六氢均三嗪在管式混合器进行混合反应；
2)通过第一压力计和温度计监测污水管线内油田污水的温度和压力；根据管式混合器混合药剂时间和除硫罐体对含硫污水处理能力，通过调节阀来控制污水流量；
3)通过加药口前在线ph计测试油田含硫污水的ph值，同时根据在药剂加注模块中加注ph调节剂来调节污水ph值在7.8～8.0范围，该数值可通过在除硫罐体上设置的ph传感器来反映；
4)油田污水流经除硫罐体内的固态除硫模块，与上部支撑架上的固态除硫剂氧化铁充分接触反应，将液态除硫剂1,3,5-三-(2-羟乙基)-六氢均三嗪未充分除净的液态h2s进行除硫，在除硫罐体内新逸出的h2s气体经排气口外排；
5)经固态除硫后的污水排出除硫罐体流经至固液分离器进行固液分离后，喂液泵运送至油田污水处理系统。
本方法中，所述步骤2)中，油田污水的温度在20～70℃，压力在1～10mpa；混合药剂时间2～3min，污水流量小于10m3/h。
本发明由于采取以上技术方案技术效果在于：
通过该高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装工艺装置，可实现采油产液经油水分离后的含硫污水在输送进入联合站入口处基本完全处理污水中溶解的含硫物质和逸出的硫化氢气体，从而有效减缓含硫污水对站内管线、罐体及其它金属设施的腐蚀，有效改善污水达标回注处理难度，也可降低污水处理后回注注水井对管柱腐蚀程度，同时降低对环境污染，降低安全隐患。因此，本发明具有显著的经济效益和社会效益，具有较强的油田应用性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为本发明装置结构示意图。
图中：1-污水管线，2-第一压力计，3-温度计，4-截止阀，5-调节阀，6-流量计，7-管道式在线ph计，8-加药口，9-提升泵，10-管式混合器，11-污水进水口，12-除硫罐体，13-第二压力计，14-排气口，15-h2s气体检测仪，16-减压阀，17-ph传感器，18-温度传感器，19-液位传感器，20-固态除硫模块，21-污水排放口，22-固液分离器，23-喂液泵。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装装置，包括除硫罐体12、污水管线1、排气管线和污水排放管线。其中，除硫罐体12一路通过污水管线1连通进站污水，在污水管线1上依次设有第一压力计2、温度计3、截止阀4、调节阀5、流量计6、管道式在线ph计7、加药口8、提升泵9、管式混合器10和污水进水口11，除硫罐体12一路通过污水排放管线依次连通阀门、固液分离器22和喂液泵23至污水处理系统，在除硫罐体12顶部分别设有第二压力计13、h2s气体检测仪15和排气口14，排气口14连通放空管，放空管上设有流量计6；在除硫罐体12上还设有ph传感器17、温度传感器18和液位传感器19，在除硫罐体12内设有用于污水处理的固态除硫模块20，固态除硫模块20层设于除硫罐体12的污水进水口11处。
污水管线用于在油田联合站污水进站口连接管式混合器、除硫罐、固液分离器以及污水处理系统。其中，管线采用l245ns抗硫钢级的地面金属管线。
其中，温度计为抗h2s/co2腐蚀的接触式热电偶数显温度计，用来测定流经管线内污水温度。压力计采用适合强腐蚀、高温、有固体悬浮物的液态介质环境的隔膜压力计，用来测定污水流经管线内的压力。流量计为抗腐蚀的液体双转子流量计，用来精确计量流经管线的污水流量。管道式在线ph计设计在管线流程中加药口前，目的是用来测试污ph值以便确定在药剂加注模块中ph调节剂的用量，满足最佳的污水除硫环境的酸碱度。截止阀和调节阀分别用来阻断污水流动和调节污水流量的阀门。
其中，泵体是用来提升污水至管式混合器和除硫罐，或作为喂液装置用来把污水输送至污水处理系统，本发明中提升泵采用抗堵塞性能好的污水螺旋离心泵，喂液泵采用能较好实现对工艺过程某参数如流量、液位的调节控制的隔膜泵。
其中，管式混合器是将油田污水与药剂加注模块加药撬加入的杀菌剂、ph调节剂、液态除硫剂进行充分混合反应。杀菌剂的选用种类主要是针对铁细菌、腐生菌和硫酸盐还原菌，尤其是硫酸盐还原菌会在密闭缺氧环境会产生新的h2s，选用效果较好的c12烷基双季铵盐杀菌剂；ph调节剂是将污水的ph值调节至7.8～8.0范围，通常采用naoh进行调节形成弱碱性污水环境；液态除硫剂是先将含硫污水中h2s、hs-、s2-等形式含硫物初步去除，采用在弱碱环境下除硫效果优越的1,3,5-三-(2-羟乙基)-六氢均三嗪液态除硫剂。
其中，除硫罐体采用a3钢材质，内壁喷砂处理后喷涂与罐体金属材质具有相近热膨胀系数的抗腐蚀的玻璃鳞片涂料。其中，污水进水口设电磁阀门是连同混合器后污水进入除硫罐的开关阀门，通过电磁线圈产生电磁力来实现，采用抗腐蚀的316l不锈钢材质。第二压力计是测试罐内气体压力计，采用可以连续稳定的高可靠性地输出压力信号的浮球式压力计。排气口是实现罐体压力过高而释放至某压力范围，且排气管路上设置有截止阀和减压阀。h2s气体检测仪是实时检测罐体内存在的气态h2s浓度，以确保排气口排放的h2s气体不超标。ph传感器是连续监测除硫罐体内的污水ph值，选用带有自动温度补偿功能密封的ph传感器。温度传感器是连续监测除硫罐体内的污水温度，采用316l不锈钢材质的热电偶类型的温度传感器。液位传感器是采用利用液体静压力的测量原理，通过先进的隔离型扩散硅敏感传感器将静压转换为电信号以电流方式输出的静压式液位传感器。固态除硫模块是将固态除硫剂氧化铁装入除硫罐上部支撑架上，经液态除硫剂除硫的污水中未除净液态h2s分子或在除硫罐体内环境逸出的h2s气体，与氧化铁充分接触反应，以达到除硫目的。
其中，污水排放口是将除硫罐的污水排出罐体流经至固液分离器。固液分离器是采用离心式固液分离器，将除硫罐内除硫处理后的污水含有一定固体物质如硫化铁进行固液分离，分离后的污水通过截止阀、调节阀再利用喂液泵输送至油田污水处理系统。
固态除硫模块主要包括了联合站内的污水处理站的除油、沉降、过滤、净化工艺以及环节中的加药处理等。
管式混合前在加药口8的药剂加中加入的包括杀菌剂加注、ph调节剂加注和液态除硫剂加注。
实施过程：
将输送油田污水进入联合站入口处的抗硫钢级的污水管线1上截止阀4打开，隔膜式第一压力计2和接触式热电偶数显温度计3可分别连续稳定监测管线内污水的温度和压力；根据管式混合器10混合药剂时间设计要求和除硫罐对含硫污水处理能力的大小，通过调节阀5来控制污水流量，可由抗腐蚀的液体双转子流量计6精确计量；在加药口8前安装管道式在线ph计7来测试污水ph值，以便估算在药剂加注模块中加注ph调节剂用量来调节含硫污水处理的ph值达到7.8～8最佳范围，满足最佳的污水除硫环境的酸碱度。
之后，在药剂加注模块中利用加药撬先进行杀菌剂加注，来有效杀灭硫酸盐还原菌等细菌，再进行ph调节剂加注，来调节污水最佳的液态除硫的污水弱碱环境即ph值范围7.8～8.0，最后进行液态除硫剂1,3,5-三-(2-羟乙基)-六氢均三嗪加注，以除去极大部分含硫物质。
之后，开启提升泵9，将污水提升至管式混合器10，再通电，电磁线圈作用下将污水进水口11的电磁阀门打开，污水进入除硫罐体12。
之后，污水流经除硫罐体12内的安装的固态除硫模块20，与上部支撑架上的固态除硫剂氧化铁充分接触反应，可将上流程中的液态除硫剂未充分除净液态h2s分子或在除硫罐体内环境新逸出的h2s气体。
除硫罐体12上部空间内气压和h2s含量分别通过第二压力计13和h2s气体检测仪15来连续监测，当除硫罐体内上部气压达到某一设定值且h2s含量低于某一值时，打开截止阀和减压阀16，将废弃经排气口14外排。
之后，经固态除硫后的污水落入除硫罐体12的下部，利用带有自动温度补偿功能的ph传感器17来连续监测除硫罐体12内的污水ph值，利用热电偶类型的温度传感器18来连续监测除硫罐体内的污水温度，同时利用静压式液位传感器19来监测除硫罐体12内的液位。
当液位达到某一设定值后，打开污水排放口21的截止阀，将污水排出罐体流经至离心式的固液分离器22。
之后，固液分离器22将罐体内除硫处理后的污水含有一定固体物质如硫化铁进行固液分离，分离后的污水通过截止阀、调节阀再利用喂液泵23运送至油田污水处理系统。
最后，联合站内的污水处理模块经除油、沉降、过滤、净化工艺以及环节中的加药处理等实现污水净化达标外排满足生态环境要求，或回注补充地层能量以水驱提高采收率。
下面通过具体实施例来进一步说明本发明方法的效果。
在一个实施例中，以某油田联合站入口安装含硫污水除硫撬装装置为对象，其中来水性质：矿化度约为3200mg/l，ca2 和mg2 浓度分别约为430mg/l和128mg/l，so42-和hco3-浓度分别约为670mg/l和960mg/l，cl-浓度约为1540mg/l，s2-浓度约为210mg/l，以及ph值约为7.3。
将油田污水经污水管线输送至污水进水口处，并通过加药口加入的针对硫酸盐还原菌杀菌剂c12烷基双季铵盐、ph调节剂naoh和液态除硫剂1,3,5-三-(2-羟乙基)-六氢均三嗪分别按照15mg/l、15mg/l、120mg/l浓度控制各药剂用量，在管式混合器进行混合反应；通过第一压力计和温度计监测污水管线内油田污水的温度为28℃和压力为1.8mpa；设计管式混合器混合药剂时间控制约为为3min，根据除硫罐体对含硫污水处理能力，控制污水流量控制约为8m3/h；本例将除硫罐体上的ph传感器测试ph值控制在8.0，在药剂加注模块中加入ph调节剂naoh用量控制为0.27g/h；油田污水流经固态除硫模块，与固态除硫剂氧化铁充分接触反应，将液态除硫剂1,3,5-三-(2-羟乙基)-六氢均三嗪未充分除净的液态h2s进行除硫，新逸出的h2s气体经排气口外排；经固态除硫后的污水经检测s2-浓度由410mg/l降为近6mg/l，之后排出除硫罐体流经至固液分离器进行固液分离后，喂液泵运送至油田污水处理系统。
从以上实施例可以看出，本发明可实现采油产液经油水分离后的含硫污水在输送进入联合站入口处基本完全处理污水中溶解的含硫物质和逸出的硫化氢气体，从而有效减缓含硫污水对站内管线、罐体及其它金属设施的腐蚀，对于油田污水处理后续处理回注注水井对管柱腐蚀程度评价的基础研究具有重要作用。
本发明将除硫撬装装置设计在联合站入口处先对含硫污水开展先脱硫处理，充分应用了液态除硫剂和固态除硫相结合的工艺方法，极大降低了含硫量，减小了后续污水处理工艺技术难度，也估算可节约整个污水处理成本在15％以上。同时，也有助于基本杜绝在后续污水处理系统的非密闭系统环节出现高含硫污水h2s的逸出而污染环境甚至造成人体伤害。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
1.一种高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装装置，其特征在于，包括除硫罐体(12)，除硫罐体(12)一路通过污水排放管线依次连通阀门、固液分离器(22)和喂液泵(23)至污水处理系统，在除硫罐体(12)顶部分别设有第二压力计(13)、h2s气体检测仪(15)和排气口(14)，排气口(14)连通放空管，放空管上设有流量计(6)；在除硫罐体(12)上还设有ph传感器(17)、温度传感器(18)和液位传感器(19)，在除硫罐体(12)内设有用于污水处理的固态除硫模块(20)，固态除硫模块(20)层设于除硫罐体(12)的污水进水口(11)处。
2.根据权利要求1所述的一种高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装装置，其特征在于，所述污水管线采用l245ns抗硫钢级的地面金属管线。
3.根据权利要求1所述的一种高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装装置，其特征在于，所述温度计为抗h2s/co2腐蚀的接触式热电偶数显温度计。
4.根据权利要求1所述的一种高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装装置，其特征在于，所述压力计采用隔膜压力计。
5.根据权利要求1所述的一种高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装装置，其特征在于，所述流量计为液体双转子流量计。
6.根据权利要求1所述的一种高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装装置，其特征在于，所述管式混合器将加药口加入的杀菌剂c12烷基双季铵盐、ph调节剂naoh和液态除硫剂1,3,5-三-(2-羟乙基)-六氢均三嗪进行混合反应的立式管。
7.根据权利要求1所述的一种高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装装置，其特征在于，所述除硫罐体采用a3钢材质，内壁喷砂处理后喷涂与罐体金属材质具有相近热膨胀系数的抗腐蚀的玻璃鳞片涂料。
8.一种权利要求1-7所述装置的高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将油田污水经污水管线(1)输送至污水进水口(11)处，并通过加药口(8)加入的杀菌剂c12烷基双季铵盐、ph调节剂naoh和液态除硫剂1,3,5-三-(2-羟乙基)-六氢均三嗪在管式混合器(10)进行混合反应；
2)通过第一压力计(2)和温度计(3)监测污水管线(1)内油田污水的温度和压力，根据管式混合器(10)混合药剂时间和除硫罐体(12)对含硫污水处理能力设计值，通过调节阀(5)来控制污水流量；
3)通过加药口(8)前在线ph计(7)测试油田含硫污水的ph值，同时根据在药剂加注模块中加注ph调节剂来调节污水ph值在7.8～8.0范围，该数值可通过在除硫罐体(12)上设置的ph传感器(17)来反映；
4)油田污水流经除硫罐体(12)内的固态除硫模块(20)，与上部支撑架上的固态除硫剂氧化铁充分接触反应，将液态除硫剂1,3,5-三-(2-羟乙基)-六氢均三嗪未充分除净的液态h2s进行除硫，在除硫罐体(12)内新逸出的h2s气体经排气口(14)外排；
5)经固态除硫后的污水排出除硫罐体(12)流经至固液分离器(22)进行固液分离后，喂液泵(23)运送至油田污水处理系统。
9.根据权利要求8所述的高含硫化氢油田污水联合站内除硫撬装方法，其特征在于，所述步骤2)中，油田污水的温度在20～70℃，压力在1～10mpa；混合药剂时间2～3min，污水流量小于10m3/h。
技术总结