[发明专利]运输和处理酸性流体的方法和系统

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及用于运输和处理可以在偏远位置(location)收集的酸性(sour)流体例如酸性天然气的方法和系统。

2.相关技术的描述

酸性(acid)流体是含有显著量的酸性气体例如硫化氢或二氧化碳的流体。油气工业中遇到的一种类型的酸性流体是酸性天然气，即含有显著量硫化氢的天然气。可收集自天然地下烃储层的酸性天然气，通常通过管线运输到气体处理设备(plant)。在气体处理设备中，对酸性天然气进行脱硫处理用以除去其硫化氢和/或二氧化碳内容物中的至少一些。

在收集酸性气体的位置提供气体处理设备通常是不切实际的。例如，在一些情形中，酸性天然气收集自不便于设置气体处理设备的区域中的储层。此外，为单个储层或井位提供气体处理设备可能是不切实际的。替代地，可能期望使用一个气体处理设备来接收和处理来自多个彼此间远离的收集区域或储层的酸性天然气，使得气体处理设备位于远离一个或多个收集区域。因此，酸性天然气在气体处理设备中进行处理之前会经过长距离输送。

在图1中显示了一种用于运输和处理酸性天然气烃的这种常规系统。所描述的系统包括四个收集位置，各自位于储层附近。每个收集位置包括计量站和气体脱水单元。在相关计量站中接收和计量在每个位置收集的天然气。在气体脱水单元中除去水，然后所得干燥的酸性天然气通过管线流到气体处理设备。如所描述的，单条管线可接收来自各个收集位置的酸性天然气并且将干燥的酸性天然气的合并流(combined flow)提供给气体处理设备。

气体处理设备通常包括用于实施脱硫操作以从气体除去酸的装置。例如，可在设备里用吸收器(absorber)进行脱硫处理，所述设备使用化学和/或物理溶剂从酸性天然气除去一种或多种酸性气体。吸收器通常接收具有很小酸性气体含量的溶剂(即作为贫含酸性气体(sour gas-lean)的溶剂)并且使该溶剂与酸性天然气混合使得该溶剂从酸性气体吸收酸，从而形成脱硫的天然气和具有提高的酸性气体含量的溶剂(即富含酸性气体(sour gas-rich)的溶剂)。然后将富含酸性气体的溶剂输送到再生设备，于此从该溶剂除去酸，从而使该溶剂再生。可重新使用该再生的溶剂(作为贫含酸性气体的溶剂)，可将被去除的酸进一步处理，例如通过将被去除的硫送至生产可用的硫输出产品的硫磺成型装置来进行处理。

在一个具体系统中，酸性天然气中的硫化氢浓度可能相对高，高达约15％或更大，而二氧化碳浓度也可能高，高达约10％或更大。每个收集位置可能距离气体处理设备相当远的距离，有可能高达35km，并且收集位置可能在气体处理设备区域中，和/或可能与气体处理设备被多山地区和/或人口稠密地区隔开。可将酸性天然气运通过管线在高压下输到气体处理设备，于此将该酸性天然气脱硫并回收硫。

酸性流体的运输会要求特殊的考虑事项，特别是当酸性流体长距离运输时。例如，一些金属在暴露于硫化氢时有硫化物应力开裂的倾向，因此用于运输酸性流体的常规系统可能需要由特殊金属合金制成的设备。此外，因为硫化氢对人体有毒，酸性流体向环境的无意释放会是不期望的，特别是在某些区域例如人口稠密区域中。因此，常规系统典型地包括各种阀门或其它机械装置来限制在该系统的任意部分出现故障的情况下可释放的气体的体积。例如，图1的系统通常可包括在沿着管线的多个位置和在每个收集位置的隔离阻断阀。在系统正常运行时所述阀门通常是打开的。如果发生故障，例如管线的爆裂或其它泄露，可手动或自动关闭一些或全部阀门以将系统发生故障的部分隔离并且防止气体的另外释放。

虽然阀门的使用可极大地改善系统的安全性，但是阀门还可使系统的构造和/或操作复杂化，增加系统的操作和/或维护成本，并且引入可能发生故障的另外位点(point)。因此，仍存在对用于运输和处理酸性流体的改进系统的需要。

发明概述

本发明的实施方案总体上提供用于运输和处理酸性气体例如来自天然地下烃储层的酸性天然气的系统和方法，可通过将溶剂引入到所述酸性天然气中对其进行处理。在本发明的一些系统和方法中，可在收集酸性气体的相同位置处理酸性气体从而输送脱硫气体而不是酸性气体。用于脱硫的溶剂可通过再生装置来提供，所述再生装置还可位于远离收集位置，并且可以给在不同收集位置的多个酸性流体收集器提供溶剂。