Аэрационный дегазатор

Настоящее изобретение предлагает систему для уменьшения вовлеченных и растворенных газов из скважинного флюида. Система включает в себя скважинный флюид, по меньшей мере один технологический резервуар, в который поступает скважинный флюид, при этом первый технологический резервуар включает в себя сливное приспособление, через которое переливается скважинный флюид, механический дегазатор, присоединенный по меньшей мере к одному технологическому резервуару, конфигурированный для получения скважинного флюида,и аэрационное устройство, размещенное по меньшей мере в одном технологическом резервуаре,которое генерирует пузыри в скважинном флюиде. Настоящее изобретение также предлагает способ уменьшения вовлеченных и растворенных газов из скважинного флюида, который заключается в том, что заливают скважинный флюид в технологический резервуар, прикладывают центробежную силу к скважинному флюиду и генерируют пузыри в скважинном флюиде в технологическом резервуаре. 016519 Изобретение относится в основном к системе для обработки скважинных флюидов. Уровень техники При бурении или заканчивании скважин в толще земных пород обычно применяют различные флюиды по целому ряду причин. Обычные применения для флюидов скважины заключают в себе: смазывание и охлаждение режущих поверхностей буровых коронок обычно во время бурения, или вскрытие пласта (т.е. вскрытие намеченного нефтегазоносного пласта месторождения), транспортирование выбуренной породы (частиц пласта месторождения, выбитых с помощью режущего эффекта зубьев бурового долота) на поверхность, регулирование давления пластового флюида для предотвращения выбросов,поддерживание устойчивости скважины, суспендирование твердых частиц в скважине, минимизирование потерь флюида и стабилизирование пласта месторождения, через который бурят скважину, гидравлический разрыв пласта вблизи скважины, вытеснение флюида внутри скважины другим флюидом, чистка скважины, испытание скважины, замещение пакерной жидкости, ликвидация скважины или приготовление к ликвидации скважины, а также другая обработка скважины или пласта месторождения. При бурении некоторых подземных пластов, и в частности тех, которые содержат нефть или газ,часто встречаются скопления сероводорода. Циркуляция скважинного флюида выносит сероводород из пласта к поверхности. Такой сульфид в скважинном флюиде является проблематичным, так как он разъедает сталь в буровой установке и может высвобождаться в атмосферу в виде токсичного сульфидного газа на поверхности скважины. К тому же сероводород, загрязняющий нефть из скважинного флюида,может стать абсорбированным или связанным на поверхностях выбуренной породы, которую удаляют из пласта при бурении. Выбуренная порода тогда является опасным, загрязняющим окружающую среду материалом, делая утилизацию проблематичной. Обычно для защиты здоровья тех, кто работает с флюидом скважины, и тех, кто работает на поверхности скважины, условия работы должны контролироваться для обеспечения того, чтобы концентрация сероводорода, освобождаемого из флюида, выпущенного из-за парциального давления газа, составляла менее примерно 15 млн частей (ppm). Парциальное давление сероводорода при температурах окружающей среды является функцией концентрации сульфидных ионов во флюиде и рН флюида. Для обеспечения того, что предел в 15 миллионных частей не превышен даже для максимума концентрации сульфида, который может быть вовлечен в подземный пласт, рН скважинного флюида обычно поддерживают как минимум примерно 11,5. Также, чтобы предотвратить возникновение избыточной концентрации растворимых сульфидов в скважинном флюиде, в плановом порядке предпринимают действие по удалению сульфида из скважинного флюида. Растворенные газы вызывают много проблем в нефтяном месторождении. Газы и другие флюиды,присутствующие в подземных пластах, вместе называемые пластовыми флюидами, предрасположены входить в ствол скважины, пробуриваемой сквозь пласт. Во многих случаях для густого бурового раствора, рассолов для заканчивания, жидкостей для гидроразрыва и так далее предусматривают поддержание противодействующего давления, которое удерживает пластовые флюиды от вхождения в ствол скважины. Однако есть много примеров, где противодействующее давление является слишком низким,чтобы удержать пластовые флюиды. Это может быть, например, из-за погрешности в расчете плотности флюида, необходимой для поддержания избыточного гидростатического давления или кратковременного снижения давления из-за движения бурильной колонны в скважине. Газы могут также входить в скважину за счет молекулярной диффузии, если поток флюида из скважины является недостаточным, чтобы поддерживать их уничтожение. В конце концов, пластовые флюиды высвобождаются из фрагментов пласта, который заканчивают бурить. Пластовый флюид, который входит в скважину, тогда свободно смешивается с подаваемым флюидом скважины и поднимается на поверхность. Хорошо известны опасности неограниченных расширений пластовых флюидов в стволе скважины. Главной опасностью является лавинное умножение газообразования и расширения газа, при этом газовые пузыри поднимаются в потоке жидкости, расширяясь по мере подъема. Так как пузыри расширяются, то они вытесняют плотный флюид из скважины и дополнительно уменьшают гидростатическое давление ствола скважины. Такое продвижение может в итоге вести к выбросу, посредством чего теряется так много сдерживающего давления, что коллектор с высоким пластовым давлением может бесконтрольно фонтанировать в скважину. Менее драматичным, но одинаково важным, является химическое воздействие, которое могут оказывать пластовые флюиды на циркулирующий флюид, конструкцию скважины и соответствующий персонал. Это воздействие и опасности могут включать в себя, например: десорбированный метановый газ на поверхности может воспламениться; диоксид углерода может стать углекислотой, высококоррозийным соединением под воздействием воды, газообразный диоксид углерода является удушающим отравляющим веществом; сероводород может разъедать железистые металлы, особенно в контакте с водой, и является более разрушающим, чем диоксид углерода, потому что он может вызвать водородное охрупчивание; охрупченные системы труб при расчетных напряжениях могут разделить или разрушить скважину с катастрофическими последствиями; сероводородный газ является также токсичным, приводя к смерти здоровых людей при уровнях содержания 800-1000 миллионных долей. Удаление растворенных и вовлеченных газов является, таким образом, жизненно важным во многих аспектах успешного бурения и-1 016519 эксплуатации. Ранее применяли химические процессы, чтобы избежать воздействия растворенных газов, особенно сероводорода и диоксида углерода. Щелочь и подобные материалы с высоким рН, например гидроксид натрия, добавляют к циркулирующему скважинному флюиду для поддержания рН. Медь, цинк, а также соединения железа добавляли для реагирования с сероводородом и его связывания, хотя они часто имеют вредное действие на свойства циркулирующего скважинного флюида и могут вызвать экологические проблемы утилизации. Также были предложены окислители, такие как гипохлорит, но они могут оказывать разрушающие действия на органические и металлические конструктивные компоненты. Соответственно, существует необходимость в способе и устройстве для облегчения разложения и удаления сероводорода в скважинном флюиде. Сущность изобретения В одном аспекте изобретение относится к системе для уменьшения вовлеченных и растворенных газов из скважинного флюида, включающей в себя скважинный флюид, по меньшей мере один технологический резервуар, в который заливают скважинный флюид, при этом первый технологический резервуар включает в себя сливное приспособление, через которое переливается скважинный флюид, механический дегазатор, присоединенный по меньшей мере к одному технологическому резервуару и сконфигурированный для получения скважинного флюида, и аэрационное устройство, размещенное по меньшей мере в одном технологическом резервуаре, которое генерирует пузыри в скважинном флюиде. В другом аспекте изобретение относится к способу уменьшения вовлеченных и растворенных газов из скважинного флюида, способу, заключающемуся в том, что заливают скважинный флюид в технологический резервуар, прикладывают центробежную силу к скважинному флюиду и генерируют пузыри в скважинном флюиде в технологическом резервуаре. В другом аспекте изобретение относится к системе для уменьшения вовлеченных и растворенных газов из скважинного флюида, включающей в себя скважинный флюид, по меньшей мере один технологический резервуар, в который заливают скважинный флюид, при этом первый технологический резервуар содержит сливное приспособление, через которое переливается скважинный флюид, механический дегазатор, присоединенный по меньшей мере к одному технологическому резервуару и сконфигурированный для получения скважинного флюида, и средство для генерирования пузырей в скважинном флюиде. Другие аспекты и преимущества изобретения будут очевидны из следующего описания и прилагаемой формулы изобретения. Краткое описание чертежей На фиг. 1 показана конфигурация шланга в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 2 - конфигурация шланга в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 3 - график расходов воздуха при нагнетании в зависимости от периода времени в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 4 - схема системы в соответствии с вариантом воплощения; на фиг. 5 - график зависимости количества сероводорода, уменьшающегося относительно рН, в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 6 - схема системы в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 7 - блок-схема системы дегазации в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 8 - график зависимости количества сероводорода от времени в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 9 - график зависимости количества сероводорода от времени в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 10 - график зависимости количества сероводорода от времени в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 11 - график зависимости количества сероводорода от времени в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 12 - график зависимости количества сероводорода от времени в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 13 - график зависимости количества сероводорода от времени в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 14 - график зависимости количества сероводорода от времени в соответствии с вариантом воплощения изобретения; на фиг. 15 - график зависимости количества сероводорода от времени в соответствии с вариантом воплощения изобретения. Подробное описание В одном аспекте варианты воплощения изобретения направлены на новую систему и способ удаления вовлеченных и/или растворенных газов из скважинного флюида. В другом аспекте варианты воплощения изобретения направлены на новую систему и способ для удаления сероводорода, H2S, из скважинных флюидов. Варианты воплощения изобретения включают в себя как физическое удаление вовле-2 016519 ченного и/или растворенного для сжигания, так и химическое превращение газа в нетоксичные, не вызывающие коррозию формы. Варианты воплощения изобретения включают в себя удаление и разложениеH2S посредством по меньшей мере трех процессов, включающих в себя разделение H2S между газовой и жидкой фазами, кислотно-основное равновесие между сульфидами веществ, а также электрохимическое равновесие между растворенными H2S, кислородом (О 2) , серой (S) и водой (Н 2 О). Варианты воплощения настоящего изобретения включают устройства для дегазации и аэрации. Примеры устройств описаны ниже. Дегазатор Дегазаторы способствуют поддержанию плотности циркулирующего флюида, для того чтобы поддерживать гидростатическое давление скважинного флюида. Дегазатор применяет вакуум для флюидов и подвергает флюид центробежному ускорению. Флюид затем распыляют относительно поверхности,таким образом, удаляя вовлеченный воздух и медленно развивающиеся пузыри растворенных пластовых газов из циркулирующего флюида перед его возвращением в скважину или перед удалением флюидов. Таким образом, в определенных вариантах воплощения механический дегазатор, например, MISWACO CD-1400, производимый M-I, LLC (Houston, TX), может быть присоединен к технологическому резервуару. Скважинный флюид проходит через механический дегазатор, в котором на скважинный флюид действует центробежная сила. Центробежная сила механического дегазатора умножает силу, действующую на вовлеченные газовые пузыри, например сероводород, для увеличения плавучести газовых пузырей, таким образом, освобождая вовлеченные газовые пузыри из скважинного флюида. Увеличение плавучести газовых пузырей способствует ускорению подъема пузырей. Так как пузыри поднимаются к поверхности, то они улетучиваются. Специалистам в области техники будет очевидно, что вместо механического дегазатора можно использовать любое устройство, известное в области техники, которое будет прикладывать центробежную силу к жидкости. Аэрация Барботирующий воздух через жидкости поднимает как перенасыщающие, так и малонасыщающие растворенные газы при помощи выноса их из жидкости. Если растворенный газ не присутствует в применяемом для барботирования газе, парциальное давление растворенного газа является соответственно нулевым. Таким образом, растворенные газы распределяются во введенном или барботирующем газовом пузыре. При барботировании с постоянной скоростью в условиях равновесия пар/растворенный газ уменьшение растворенного газа происходит экспоненциально и ограничено только общим объемом барботирующего газа. Объем растворенного газа, удаляемого из жидкости, во многих случаях ограничен скоростью, с которой пузыри барботирующего газа могут подниматься сквозь жидкость и всплывать. Попытки закачивать большие объемы барботирующего газа потерпели неудачу, т.к. повышается содержание пузырей, потому что вязкость системы пузырь/жидкость повышается, таким образом, затрудняя подъем пузырей. Скорость переноса кислорода через поверхность раздела воздух/жидкость может быть определена только эмпирически. Для фиксированного объема барботирующего через жидкость воздуха массоперенос газов внутрь и наружу жидкости должен быть в строгой зависимости от площади поверхности на границе раздела воздух/газ. К тому же, чем больше времени каждый пузырь пребывает в жидкости - тем более полный обмен. Уравнение Стокса-Эйнштейна показывает, что время пребывания является в первую очередь функцией диаметра пузыря, большой плотности среды и вязкости системы. Уравнение Стокса-Эйнштейна может быть записано как: D=kT/f, где D - коэффициент диффузии, k - постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура иf - коэффициент трения, при этом f=6na, где а - радиус частицы и- вязкость растворителя. Маленькие пузыри имеют большую площадь поверхности по отношению к объему и поднимаются более медленно по сравнению с большими пузырями. Кроме того, при более высоких концентрациях маленькие пузыри будут загущать флюид. Соответственно, высокообъемная фракция маленьких пузырей будет обеспечивать большую реакцию с сероводородом, чем низкообъемная фракция больших пузырей. Термины "маленькие" и "большие", которые используется в настоящем описании при ссылке на пузырь, относятся к скорости, с которой пузыри поднимаются в заданной системе при заданном наборе условий, включающих скорость нагнетания воздуха, температуру, вязкость флюида и т.д. Пузыри могут быть генерированы любым способом, известным из уровня техники. Например, пузыри могут быть генерированы аэрационным устройством. В одном варианте воплощения аэрационное устройство может включать в себя перегородку или мембрану, выполненные с маленькими перфорационными отверстиями, через которые может выделяться воздух. В одном варианте воплощения мембрана может быть гибкой, такой как плетеная или фабричная ткань, или тонкий лист резины или другого эластомера с перфорированными отверстиями, отлитыми или по-другому сформированными таким образом. Альтернативно, мембрана может быть жесткой, например твердой фриттой, которая представляет собой тело из спеченных частиц с мелкими отверстиями между частицами, или металлическую поверхность с мелкими перфорационными отверстиями, или отверстиями, устроенными любым известным из уровня техники средством. Примеры такой коммерчески доступной пористой перегородки или перфорированного носителя даны, например, в главе 18 справочника Perry's Chemical Engineers' Handbook, 6 издание(1984). К тому же пузыри могут создаваться пропусканием газа через поверхность, свободную от отверстий, при малоинтенсивном потоке, как, например, проникновение водорода через палладиевую пленку. Однако специалистам в области техники будет очевидно, что такая мембрана может быть сконструирована из любого из ряда известных из уровня техники материалов, например стекла, металла, пластика и т.д., так чтобы воздух мог барботировать во флюиде. Пузыри могут быть также генерированы посредством прямого механического устройства, при этом воздух вводится в скважинный флюид смешиванием. К тому же пузыри могут быть генерированы химическим средством при помощи различных известных из уровня техники химических реакций, которые могут преобразовывать твердые и жидкие компоненты в газы. В другом варианте воплощения пузыри могут быть генерированы путем дестабилизирования газожидкостного раствора. Пузыри могут образовываться произвольно, когда изменяется давление или температура жидкости от предыдущего состояния насыщения газ/жидкость. В промышленном масштабе пневматическая флотация насыщает воду воздухом при более высоком приложенном давлении, например 100 psi (pounds per square inch - фунт/кв. дюйм), и затем снижает давление системы. Тогда воде позволяют течь из закрытого напорного трубопровода или сосуда в большой сосуд, сообщающийся с атмосферой. Несколько промышленных устройств и способов генерирования пузырей при помощи дестабилизации газо-жидкостного раствора упомянуты в справочнике Perry's Chemical Engineers' Handbook, 6 издание (1984). В одном варианте воплощения пузыри могут быть генерированы непосредственно впускным отверстием дегазатора. В одном варианте воплощения гибкий пористый шланг может барботировать воздух во флюиде. Гибкий пористый шланг может быть присоединен к утяжеленной раме при помощи любого известного из уровня техники способа, например пластиковыми шнурами или соединения проводом накруткой. Шлангу может быть придана любая форма с использованием стандартной соединительной арматуры для шлангов. В одном варианте воплощения шланг может быть расположен непосредственно на впускном отверстии дегазатора. Фиг. 1 показывает пример шланга, конфигурированного с небольшими перфорационными отверстиями 102 для введения пузырей непосредственно на впускном отверстии дегазатора. Пока кольцевой шланг из фиг. 1 обеспечивает короткие периоды времени контакта воздух/вода,он сводит к минимуму возможности для пенообразования, таким образом, уменьшая опасности, заключенные во вводящемся во флюид воздухе. В другом варианте воплощения, показанном на фиг. 12, более энергичное нагнетание воздуха может быть обеспечено при использовании образца барботера, который покрывает все основание технологического резервуара. Шланг 201 может быть прикреплен к утяжеленной раме 203. Такое расположение обеспечивает более линейное прилегание шланга или барботера, а также намного больше пузырей для данного технологического резервуара. Для шланга, который покрывает все основание резервуара, многие из генерируемых пузырей могут быть снаружи основной тяги дегазатора. В этом варианте воплощения применяемый дегазатор должен быть эффективным для уменьшения пенообразования. Для поддержания целостности пористого шланга и надлежащего размера пузырей надлежащий предел воздушных пузырей, введенных во флюид, может быть определен при помощи измерения расхода потока воздуха как функции от длины шланга и приложенного давления, как показано ниже в примерах. Для определения размера пузырей и объемной доли пузырей была сделана эмпирическая проверка с использованием открытого прямоугольного резервуара с дегазационной установкой, например, MI SWACO CD-1400, смонтированной в технологическом резервуаре. В этом опыте технологический резервуар заполнили питьевой водой вплоть до 17 и 5/8 дюймов верхней части, что составляет 1700 галлонов (6,4 м 3) воды. Посредством кольцевого шланга, показанного на фиг. 1, вводят пузыри в основание дегазатора. На фиг. 3 показаны получающиеся скорости нагнетания воздуха, достигаемые при изменяемых длинах шприцевого шланга для интервала давлений нагнетания. Генерирование мелких пузырей было ограничено давлениями нагнетания в 25 psi или ниже. Для более коротких по длине шлангов скорость нагнетания была ограничена из-за пережатия шланга. Соответственно, более длинные системы труб необходимы для достижения высоких расходов при низких давлениях нагнетания. Таким образом, в этом варианте воплощения приблизительно 50 л/мин воздуха на метр шланга требуется для поддержания генерирования мелких пузырей. Термодинамические соображения Распределение H2S между газовой и жидкой фазами является кинетическим процессом, который приближается к термодинамическому равновесию, описанному законом Генри: где Y1 является парциальным давлением веществ i над раствором, i является молярной долей вещества i в растворе, и Н является константой, соответственно называемой константой закона Генри, однозначно определяемой для каждого вещества i. Для H2S Н имеет значение 8,5610-3 атмм 3/моль при 20 С. Это соотношение применяется к воздуху и воде в системах дегазирования точно, если двум фазам позволено довольно долго состоять в контакте для всех частей газа и жидкости, чтобы придти в равнове-4 016519 сие. Например, если чистой воде было бы позволено находиться в атмосфере чистого H2S, то равновесная концентрация растворенного H2S составила бы 3740 мг/л. В одном варианте воплощения, как показано на фиг. 4, воздушные пузыри 419 нагнетаются в скважинный флюид 420, содержащийся в технологическом резервуаре 422. Вовлеченные газы, например сероводород, может улетучиваться и заполнять объем свободного пространства 424. Газы, которые заполняют свободное пространство 424, направляют в факел 426. В одном варианте воплощения вода, содержащая растворенный H2S, может заливаться в технологический резервуар со следующими системными ограничениями. Равновесная концентрация H2S в воздушном пространстве технологического резервуара может быть определена, как описано ниже. В одном примере технологический резервуар может иметь общий объем 8000 л, и может быть загружено 6000 л воды, содержащей 1000 мг/л H2S. Это дает 2000 л паровоздушного пространства. Воздух в паровоздушном пространстве может быть лишен кислорода (по причинам, обсуждаемым далее). В этом примере рН поддерживают постоянным при 2,0, H2S как раз покидает флюид. Следующая таблица суммирует начальные условия системы. Таблица 1 6000 л воды содержат (1000 мг/л 6000 л 1 г/1000 мг 1 кг/1000 г) 6 кг H2S. Молекулярная масса H2S составляет приблизительно 34 г/моль, значит (6 кг 1000 г/кг 1 мол/34 г) 176,47 моль H2S в воде. Пренебрегая очень небольшим количеством воды, замещенной газом, мольная доля H2S может быть рассчитана как (моль H2S)/(моль воды). Один литр воды весит около 1 кг, а молекулярная масса воды составляет 18 г/моль. Таким образом, имеется (1 кг 1000 г/кг 1 моль/18 г) 55 моль/л воды. Число молей воды может быть определено умножением общего объема неподвижной воды на долю в моль/л воды (55 моль/л 6000 л) для получения 330000 моль воды. Соответственно, мольная доля H2S составляет приблизительно (176,47/330000) 0,000535. Изначально воздушное пространство свободно от H2S, для его заполнения требуется, чтобы H2S покинул жидкость. Это уменьшает мольную долю, таким образом, снижая рассчитанное равновесие. Для решения считаем массовый баланс: где ST - общая сера в установке, в этом случае - 176,5 молей (из вышеупомянутого), SA - сера воздушного пространства (моль) и SL - сера жидкой фазы (моль). Соответственно, сера воздушного пространства может быть записана как: Для превращения серы воздушного пространства SA (моль) в мольную долю газа может быть применено уравнение состояния идеального газа для первого определения газообразного H2S. Принимая постоянную температуру в 25 С, уравнение состояния идеального газа может быть выражено как(PV=nRT, RT - постоянная) 22,4 (латм/моль)n=PV, где n - число молей, Р - давление и V - объем. Следующее, делим на общий объем для получения парциального давления: Подставив SA: Как упомянуто выше, мольная доля в жидкости составляет: Теперь, подставив переменные в закон Генри: Решение для серы жидкой фазы (моль)-SL=175,68 моль И затем подставление величины SL В уравнение 3 дает SA: Из вышеприведенного очевидно, что введение флюида в технологический резервуар и позволениеH2S улетучиваться делает очень мало для уменьшения содержания H2S во флюиде. Если бы система была эффективной, то объем для газа там должен быть больше, в который H2S может улетучиваться. Так как размер технологического резервуара является фиксированным и не может быть под давлением, то объем-5 016519 газа, в который H2S может улетучиваться, может быть увеличен при помощи пропускания газа через технологический резервуар. Кислотно-основное равновесие Ниже иллюстрируется важность поддержания рН флюида и определение порогового значения рН для эффективной отгонки сероводорода из скважинного флюида. Сероводород является кислотой с двумя эквивалентами на моль, последовательно ионизирующейся: Сероводород является слабой кислотой, что показано ее константами кислотности Вторая константа ионизации является относительно низкой или такой слабой, что S-2 является практически несуществующим в разбавленных водных системах. Закон Генри (показан в уравнении 1) выполняется, только когда нет химической реакции между растворенным веществом и растворителем. Соответственно, рН скважинного флюида оказывает воздействие на ионизацию сероводорода и концентрацию H2S. Таким образом, равновесие для H2S в системе жидкость-газ частично зависит от ионизации сероводорода. Сульфид в форме HS- является нелетучим. Как показано на фиг. 5, так как рН падает ниже 6, сульфид в скважинном флюиде склонен быть в нелетучей, HSформе. В одном варианте воплощения может быть добавлен буфер к флюиду для поддержания рН менее 6. Например, для поддержания рН при 4 может быть предложена лимонная кислота. Электрохимическое равновесие В одном варианте воплощения кислород барботирует в скважинном флюиде с целью удаления сероводорода из скважинного флюида. Кислород в барботирующем воздухе - обычно помеха в скважинных флюидах в стволе скважины из-за его коррозионных свойств, однако может быть полезным в операции барботажа в обычных флюидах. Сероводород реагирует с кислородом, чтобы стать относительно безвредной элементарной серой. Патент США 5525242, выданный Керешу (Kerecz), и патент США 6352943, выданный Коленбергу (Kohlenberg), описывают способы удаления сероводорода при помощи барботирования воздухом и, таким образом, введены в настоящее описание посредством этой ссылки. Кроме того, удаление воздуха может быть облегчено при помощи диспергирования воды в виде тумана или вызвав водоворот. Хотя азот может быть применен в процессах барботирования, кислород является более эффективным реагентом для барботирования с целью очистки от сероводорода, потому что кислород легко реагирует с сероводородом. Термодинамическая тенденция для преобразования атомарного кислорода в воде путем реагирования с сероводородом с образованием элементарной серы приводит к очень низкому остаточному сероводороду. Кинетика переноса кислорода через поверхность раздела газ/жидкость может быть ограничивающим фактором; однако с использованием маленьких пузырей, а не больших пузырей (как обсуждено ниже), этот процесс может стать более эффективным. Определение того, насколько большой вклад делает кислород в удаление сероводорода в скважинном флюиде, подробно изложено ниже. Окисление кислородом воздуха имеет место по реакции: Односторонняя стрелка использована для указания того, что реакция идет только в одном направлении, потому что равновесие между продуктами и реагентами является очень большим. Равновесие записывается: Величина K может быть определена по уравнению Нернста где Е - максимальное значение разницы потенциалов или ЭДС, R - термодинамическая газовая константа, Т - абсолютная температура, F - константа Фарадея и n - число электронов. При 25 С 0,0592 В может заменить RT/F в уравнении 5, приведенном выше. Суммарная реакция может быть записана так:-6 016519 Полуреакции и соответствующие окислительные потенциалы реакции окисления, показанной в выражении (6), представляют собой: Поэтому потенциал суммарной реакции составляет (1,22 9-0,142) 1,077. Число электронов - n - составляет 4. Подставление этих величин обратно в уравнение Нернста (уравнение 5) дает Соответственно, по существу весь кислород расходуется на сопутствующее разрушение сероводорода. Обзор процесса В одном варианте воплощения система для удаления сероводорода показана на фиг. 6. H2S входит в систему в качестве растворимых сульфидов со скважинным флюидом 630, так как он поступает в технологический резервуар 632. Скважинный флюид 630 наливают в технологический резервуар до тех, пока он не достигнет предварительно выбранной глубины, соответствующей предварительно выбранному объему. Например, в одном варианте воплощения предварительно выбранная глубина соответствует объему в 6 м 3 содержащегося скважинного флюида. Воздух 634 барботирует во флюиде 630. Механический дегазатор (не показан), присоединенный к технологическому резервуару 632, прилагает центробежную силу к скважинному флюиду 630 для содействия улетучиванию вовлеченных газов в объем свободного пространства 636. Удаляемые вовлеченные газы посылают в факел 638 для сгорания. Так как уровень скважинного флюида 630 в технологическом резервуаре поднимается над предварительно выбранной глубиной содержащегося скважинного флюида из-за входящего потока скважинного флюида и барботирующего воздуха, содержащийся флюид 630 переливается через сливное приспособление в технологическом резервуаре внутрь отдельной камеры. В одном варианте воплощения, как показано на фиг. 7, предлагают подвижную систему дегазации для удаления вовлеченных и/или растворенных газов из скважинного флюида. В этом варианте воплощения скважинный флюид, например отработавшая кислота, течет назад 701 из скважины. Скважинный флюид подвергается общему газожидкостному разделению 702, в установке выше по течению из системы, с газами, посылаемыми в факел 713. По меньшей мере один уравнительный резервуар 703 регулирует поток скважинного флюида перед тем, как скважинный флюид входит в технологический резервуар,содержащий по меньшей мере один слив. рН скважинного флюида может быть измерен в 704. рН скважинного флюида может быть измерен любым известным в области техники методом и не ограничивается тем, что в данном описании. Если скважинный флюид имеет рН более 4, то тогда добавляют кислоту,показано в 705, к скважинному флюиду до тех пор, пока рН не станет менее 4. В одном варианте воплощения кислота, добавляемая к скважинному флюиду для поддержания рН 4, может быть лимонной кислотой. Специалистам в области техники будет очевидно, что могут быть использованы другие кислоты для снижения и поддержания рН скважинного флюида. Если рН скважинного флюида менее 4, то тогда измеряют уровень флюида в технологическом резервуаре, показано в 706. Специалистам в области техники будет очевидно, что уровень флюида в технологическом резервуаре может быть измерен любым известным в области техники методом, например при помощи электронного датчика или вручную оператором системы. Как только уровень жидкости достигает заданной величины, требуемой для работы дегазатора, то дегазатор включается, показано в 707. В одном варианте воплощения скважинный флюид аэрируют 708 при помощи нагнетания воздуха или барботирования 709 через флюид в технологическом резервуаре. В одном варианте воплощения барботирующим флюидом через флюид в технологическом резервуаре является кислород. В одном варианте воплощения механический дегазатор и барботирование действуют одновременно. Центробежная сила механического дегазатора умножает силу, действующую на вовлеченные газовые пузыри и кислородные пузыри для повышения плавучести и высвобождения как вовлеченных газовых пузырей, так и кислородных пузырей. Повышение плавучести пузырей увеличивает скорость подъема пузырей. Так как вовлеченные газовые пузыри и кислородные пузыри поднимаются по направлению к поверхности, они улетучиваются из скважинного флюида. Кроме того, кислород, нагнетаемый в скважинный флюид, может реагировать с сероводородом, растворенным во флюиде, таким образом, давая элементарную серу, которая может быть более легко отделена от флюида. Если скважинный флюид поднимается до уровня слива 710 из-за входящего потока скважинного флюида и аэрации резервуара, то скважинный флюид окачивает слив и попадает в другую вместимость. Выводимый флюид 711 может тогда быть надежно размещен. Система аэрации и дегазации может работать непрерывно в течение периода времени. В одном варианте воплощения система аэрации и дегазации непрерывно работает в течение приблизительно целых 8-10 ч. Впоследствии аэрация и дегазация могут останавливаться периодически во время процесса для удаления элементарной серы из технологического резервуара, которая получается в результате реакции между кислородом, барботирующим в скважинном флюиде, и вовлеченным сероводородом.-7 016519 Примеры Пример 1. В качестве первого примера считаем случай, когда не происходит барботирования. Полагают, что все обрабатываемые 20 м 3, имеющие рН-2,0, имеют скорость подачи скважинного флюида 800 л/мин. Первоначально, скважинный флюид поступает в технологический резервуар, имеющий объем 8000 л. За один раз заливают 6 м 3 в технологический резервуар, скважинный флюид начнет переливаться через слив. Скважинный флюид в технологическом резервуаре и скважинный флюид, который переливается через слив, удерживают 1000 мг/л растворенных сульфидов. Соответственно, серу не удаляют из скважинного флюида. Фиг. 8 показывает соотношение между скважинным флюидом в технологическом резервуаре, скважинным флюидом, который переливается через слив, и молями сернистого газа. Пример 2. В другом примере 6000 л скважинного флюида с рН 2,0, содержащегося в 8000-литровом технологическом резервуаре, барботируется "нулевым воздухом", который представляет собой воздух, не содержащий кислород, с расходом 100 л/мин. Барботирование скважинного флюида нулевым воздухом при 100 л/мин приводит к недостаточной очистке от сероводорода. Как показано на фиг. 9, отработанный скважинный флюид в технологическом резервуаре непрерывно очищают от сероводорода, но даже после 100 мин достигают уровня серы только в примерно 580 мг/л для 6 м 3 скважинного флюида, удерживаемого в установке. Пример 3. В другом примере 6000 л скважинного флюида с рН 2,0, содержащегося в 8000-литровом технологическом резервуаре, барботируется нулевым воздухом с расходом 1000 л/мин. Количество серы,уменьшенное со временем, как результат барботирования, показано на фиг. 10, как для скважинного флюида в технологическом резервуаре, так и для скважинного флюида, который переливается через слив. Барботирование скважинного флюида нулевым воздухом при 1000 л/мин приводит к большему снижению содержания серы, чем барботирование скважинного флюида нулевым воздухом при 100 л/мин. Пример 4. В другом примере 6000 л скважинного флюида с рН 2,0, содержащегося в 8000-литровом технологическом резервуаре, барботируется нулевым воздухом с расходом 10000 л/мин. Барботирование скважинного флюида нулевым воздухом при 10000 л/мин приводит к значительному и непосредственному снижению сульфидов, как показано на фиг. 11, как для скважинного флюида в технологическом резервуаре, так и для скважинного флюида, который переливается через слив. Пример 5. Если рН поднимают до величины рН 8 в барботируемой системе, описанной выше в примере 4, то извлечение сероводорода является менее эффективным. Фиг. 12 показывает результат системы, где рН составляет 8, и нулевым воздухом барботируют скважинный флюид с расходом 1000 л/мин как для скважинного флюида в технологическом резервуаре, так и для скважинного флюида, который переливается через слив. Сравнение между фиг. 12 (рН 8) и фиг. 10 (рН 2) показывает, что извлечение сероводорода при более высоком рН скважинного флюида является гораздо менее эффективным, чем в скважинном флюиде с меньшим рН. Пример 6. Если скважинный флюид в технологическом резервуаре из примера 2 барботируется кислородом вместо нулевого воздуха при том же расходе 100 л/мин, незамедлительная очистка от сероводорода радикально не улучшается. Однако уменьшается конечная величина концентрации серы в скважинном флюиде. См. фиг. 13. Пример 7. Если скважинный флюид в технологическом резервуаре из примера 3 барботируется кислородом вместо нулевого воздуха, при том же расходе 1000 л/мин, концентрация серы, присутствующей в скважинном флюиде, является значительно уменьшенной. Как показано на фиг. 14, реакции заканчиваются менее чем за 40 мин. Пример 8. Если скважинный флюид в технологическом резервуаре из примера 5 барботируется кислородом вместо нулевого воздуха, при том же расходе 10000 л/мин, присутствующая в скважинном флюиде сера разрушается и извлекается за реальное время, как показано на фиг. 15. Этот пример предполагает безупречный массоперенос через поверхность раздела газ/жидкость. Преимущественно варианты воплощения настоящего изобретения обеспечивают систему и способ для уменьшения количества сероводорода в скважине. К тому же варианты воплощения настоящего изобретения могут уменьшать опасности как для конструкции скважины, так и для персонала, связанного с циркуляцией скважинного флюида, включая охрупчивание труб, коррозию оборудования, а также выход из строя. Хотя изобретение описывали касательно ограниченного числа вариантов воплощения, специалистам в области техники, имеющих преимущество этого раскрытия, будет очевидно, что могут быть раз-8 016519 работаны другие варианты воплощения, которые не отступают от объема изобретения, как раскрыто в настоящем описании. Соответственно, объем изобретения не следует ограничивать только прилагаемой формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система для удаления вовлеченных и растворенных газов из скважинного флюида, включающая в себя по меньшей мере один технологический резервуар, в который заливают скважинный флюид, при этом первый технологический резервуар включает в себя переливное приспособление, через которое переливается скважинный флюид; центробежный дегазатор, присоединенный по меньшей мере к одному технологическому резервуару и сконфигурированный для приема скважинного флюида; и аэрационное устройство, расположенное по меньшей мере в одном технологическом резервуаре,которое генерирует пузыри в скважинном флюиде,при этом аэрационное устройство располагают непосредственно у впускного отверстия центробежного дегазатора. 2. Система по п.1, в которой аэрационное устройство обеспечивает подачу газа для формирования пузырей в скважинном флюиде. 3. Система по п.2, в которой подаваемый газ содержит кислород. 4. Система по п.1 дополнительно включает в себя устройство измерения рН. 5. Система по п.1, дополнительно содержащая устройство измерения объема скважинного флюида в технологическом резервуаре. 6. Система по п.1 дополнительно включает в себя средства формирования факела. 7. Система по п.1, в которой аэрационное устройство содержит шланг по меньшей мере с одной перфорацией. 8. Система по п.7, в которой шланг содержит одно вещество, выбранное из группы, состоящей из эластомера, фритты, стекла, металла, пластика, а также любой их комбинации. 9. Способ удаления вовлеченных и растворенных газов из скважинного флюида, заключающийся в том, что заливают скважинный флюид в технологический резервуар; генерируют пузыри в скважинном флюиде, размещенном в технологическом резервуаре, причем генерирование осуществляют непосредственно у впускного отверстия технологического резервуара, и располагают впускное отверстие центробежного дегазатора непосредственно у впускного отверстия технологического резервуара. 10. Способ по п.9, дополнительно заключающийся в том, что определяют рН скважинного флюида в технологическом резервуаре. 11. Способ по п.10, дополнительно заключающийся в том, что поддерживают рН скважинного флюида в технологическом резервуаре ниже заданного значения. 12. Способ по 11, в котором поддерживание рН скважинного флюида заключается в том, что подают кислоту в скважинный флюид в технологическом резервуаре. 13. Способ по 12, в котором кислота является лимонной кислотой. 14. Способ по п.10, дополнительно содержащий факельное сжигание газа, причем сжигаемые газы отделяют от скважинного флюида. 15. Способ по п.9, в котором генерирование пузырей в скважинном флюиде включает в себя нагнетание газа в скважинный флюид. 16. Способ по п.9, в котором газ, нагнетаемый в скважинный флюид, содержит кислород. 17. Способ по п.9, в котором приложение центробежной силы к скважинному флюиду осуществляют после того, как скважинный флюид достигает заданного объема технологического резервуара. 18. Способ по п.9, в котором дополнительно переливают скважинный флюид в технологическом резервуаре через переливное приспособление. 19. Способ по п.10, в котором генерирование пузырей осуществляют путем нагнетания воздуха через шланг, содержащий по меньшей мере одну перфорацию. 20. Способ по п.19, в котором шланг содержит одно вещество, выбранное из группы, состоящей из эластомера, фритт, стекла, металла, пластика, а также любой их комбинации. 21. Способ по п.9, в котором приложение центробежной силы к скважинному флюиду и нагнетание воздуха в скважинный флюид осуществляют одновременно. 22. Система для удаления вовлеченных и растворенных газов из скважинного флюида, включающая в себя по меньшей мере один технологический резервуар, в который заливают скважинный флюид, при этом первый технологический резервуар включает в себя переливное приспособление, через которое переливается скважинный флюид;-9 016519 центробежный дегазатор, присоединенный по меньшей мере к одному технологическому резервуару и сконфигурированный для приема скважинного флюида; и средство для генерирования пузырей в скважинном флюиде,при этом средство для генерирования пузырей располагают непосредственно у впускного отверстия центробежного дегазатора.