CN101525993A - 含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，钻井液经过密闭取样器时对钻井液中硫化氢含量进行监测，并将监测到的硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统换算成所需除硫剂的量并发出指令，注入除硫剂至四相分离器并使钻井液中的硫化氢与除硫剂反应从而清除残留硫化氢。本发明能实时监测密闭装置中各设备所含有硫化氢的量，并作出相应的控制动作，从而避免硫化氢进入固控系统直接挥发至大气中，污染大气和产生意外事故。
Description
技术领域
本发明涉及含硫地层欠平衡钻井硫化氢的监测与控制方法技术领域，用于监测和控制井内返出钻井液中的硫化氢。
背景技术
欠平衡钻井技术可以有效保护储层、提高钻井速度，所以近年来在我国得到了广泛的应用。而含硫油气藏在我国分布较广，是我国重要的油气资源，因此实施含硫油气藏的欠平衡钻井对于加快油气资源的勘探开发及保障国家的油气安全具有重要的意义。
国内目前使用的欠平衡地面装备(包括液气分离器、撇油罐以及固控系统的振动筛、除砂器、离心机等)还无法满足含硫气田欠平衡施工的需要，因此产生了一种新的钻井液循环分离方法，即钻井液密闭式循环分离方法。该方法可分两步进行：首先将井内返出的含有硫化氢的钻井液通过密闭装置(包括密闭取样器、四相分离器、密闭式沉砂罐、密闭式储油罐、密闭式钻井液缓冲罐和真空除气器等)进行处理，该过程可将钻井液中的原油、气体以及大颗粒的岩屑清除，同时也将硫化氢清除干净；然后再将这些经过处理后不含硫化氢的钻井液排入固控系统，进行钻井液性能的调节后，循环至井内。这种钻井液密闭式循环分离方法既有很强的可操作性，又可以避免环境污染，保障钻井安全，是含硫气藏实施欠平衡钻井较为理想的方法。
但是上述方法中，固控系统是敞开式结构，直接与大气相连通，如果密闭装置没有将钻井液中的硫化氢清除完全，使还带有硫化氢的钻井液进入固控系统，那么会产生非常严重的后果，硫化氢会挥发至大气中，对大气环境带来不可估量的损害，并且还会引发严重的安全事故。由此可见，对钻井液中硫化氢进行监测和控制，保证硫化氢在密闭装置内全部清除是钻井液密闭式循环分离方法实施的关键。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明针对含硫地层欠平衡钻井中采用的密闭式循环分离方法而提出一种硫化氢监测和控制的方法，密闭式循环分离方法中，本发明能实时监测密闭装置中各设备所含有硫化氢的量，并作出相应的控制动作，从而避免硫化氢进入固控系统直接挥发至大气中，污染大气和产生意外事故。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，首先将井内返出的含有硫化氢的钻井液通过密闭装置处理，所述密闭装置至少包括密闭取样器、四相分离器、密闭式沉砂罐、密闭式储油罐、密闭式钻井液缓冲罐和真空除气器，经过处理后的钻井液排入固控系统，进行钻井液性能的调节后，循环至井内，其特征在于：钻井液经过密闭取样器时对钻井液中硫化氢含量进行监测，并将监测到的硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统换算成所需除硫剂的量并发出指令，注入除硫剂至四相分离器并使钻井液中的硫化氢与除硫剂反应从而清除残留硫化氢。
本发明进一步的技术方案是：
钻井液经过密闭式沉砂罐、密闭式储油罐和密闭式钻井液缓冲罐时分别监测钻井液中硫化氢的含量，并将监测到的各硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统分别换算成所需对应除硫剂的量并发出指令，注入除硫剂并使密闭式陈砂罐、密闭式储油罐和密闭式钻井液缓冲罐中的硫化氢与各对应注入的除硫剂反应，从而进一步清除残留硫化氢。
本发明再进一步的技术方案是：
对由密闭式钻井液缓冲罐流出的钻井液进行硫化氢含量的监测，当硫化氢仍未完全清除，或者井内返出钻井液中硫化氢含量突然升高，而密闭装置无法完全清除时，监测到的硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统发出指令：关闭密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并打开密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门，使钻井液直接由钻井泵泵入立管；当监测到由密闭式钻井液缓冲罐流出的钻井液硫化氢含量为零时，控制系统发出指令打开密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并关闭密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门。
本发明更进一步的技术方案是：
在发出关闭密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并打开密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门指令时，控制系统还发出指令：启动固控系统中的振动筛和鼓风机。
本发明还进一步的技术方案是：
在发出启动固控系统中的振动筛和鼓风机指令时，控制系统还发出指令：向密封装置各罐体内注入大剂量的除硫剂，并完全清除钻井液中的硫化氢。
本发明中，所述固控系统至少包括振动筛、除砂器和离心机。
本发明中，监测密闭装置中各机构硫化氢含量的是硫化氢监测仪。
本发明中，向密闭装置各机构注入除硫剂的装置为除硫剂储存及注射器。
本发明中，所述的控制系统是计算机。
本发明的优点表现在：
1、由于本发明采用“钻井液经过密闭取样器时对钻井液中硫化氢含量进行监测，并将监测到的硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统换算成所需除硫剂的量并发出指令，注入除硫剂至四相分离器并使钻井液中的硫化氢与除硫剂反应从而清除残留硫化氢”的技术方案，与现有技术相比，在四相分离器中，一部分硫化氢以气态的形式由排气管线排出并进行燃烧处理，一部分则被注入的除硫剂清除，从理论上讲，井内返出的硫化氢在这一过程中会大部分甚至全部被清除；从而有效地杜绝了含有硫化氢的钻井液进入敞开的固控系统中，不会造成大气污染，也避免了安全事故的发生，同时，由于注入的除硫剂是经过控制系统精确换算后得来，除硫剂的加入量会与钻井液中的硫化氢完全反应，解决了“除硫剂的量过小，不能将钻井液中的硫化氢清除彻底，除硫剂量过大，因除硫剂多为碱性物质，从而会腐蚀设备，并对钻井液性能产生影响”的技术难题。
2、由于本发明采用对密闭装置的密闭式沉砂罐、密闭式储油罐和密闭式钻井液缓冲罐中的硫化氢的含量进行监测，并一旦监测到就会注入相应除硫剂再次除硫处理，从而使硫化氢本重重拦截，以至完全、彻底地清除，完全不会使含有硫化氢的钻井液进入敞开的固控系统中，保障了钻井安全。
3、由于本发明采用“由密闭式钻井液缓冲罐流出的钻井液进行硫化氢含量的监测”的技术方案，这样，就能对经过多次除硫处理的钻井液进行再次监测和处理，并且，当井内返出钻井液中硫化氢含量突然升高，而密闭装置无法完全清除时，监测到的硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统发出指令：关闭密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并打开密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门，使钻井液直接由钻井泵泵入立管，实现了真正的密封循环，这种操作切断了硫化氢向外扩散的途径，防止了安全事故的发生；启动固控系统中的振动筛和鼓风机，防止了硫化氢在大气中聚集。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作出进一步的详细说明，其中：
图1为四相分离器中除硫剂注射程序图
图2为密闭式储油罐、密闭式沉砂罐和密闭式钻井液缓冲罐除硫剂注射程序图
图3为由密闭式钻井液缓冲罐流出的钻井液进行硫化氢含量的监测及控制措施示意图
具体实施方式
实施例1
参照说明书附图2，本发明公开了一种含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，首先将井内返出的含有硫化氢的钻井液通过密闭装置处理，所述密闭装置至少包括密闭取样器、四相分离器、密闭式沉砂罐、密闭式储油罐、密闭式钻井液缓冲罐和真空除气器，经过处理后的钻井液排入固控系统，进行钻井液性能的调节后，循环至井内，钻井液经过密闭取样器时对钻井液中硫化氢含量进行监测，并将监测到的硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统换算成所需除硫剂的量并发出指令，注入除硫剂至四相分离器并使钻井液中的硫化氢与除硫剂反应从而清除残留硫化氢。
实施例2
参照说明书附图1、2，本发明一较佳实施方式是：在实施例1的基础上，钻井液经过密闭式沉砂罐、密闭式储油罐和密闭式钻井液缓冲罐时分别监测钻井液中硫化氢的含量，并将监测到的各硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统分别换算成所需对应除硫剂的量并发出指令，注入除硫剂并使密闭式陈砂罐、密闭式储油罐和密闭式钻井液缓冲罐中的硫化氢与各对应注入的除硫剂反应，从而进一步清除残留硫化氢。
实施例3
参照说明书附图1、2、3，本发明另一较佳实施方式是：在实施例1或2的基础上，还对由密闭式钻井液缓冲罐流出的钻井液进行硫化氢含量的监测，当硫化氢仍未完全清除，或者井内返出钻井液中硫化氢含量突然升高，而密闭装置无法完全清除时，监测到的硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统发出指令：关闭密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并打开密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门，使钻井液直接由钻井泵泵入立管；当监测到由密闭式钻井液缓冲罐流出的钻井液硫化氢含量为零时，控制系统发出指令打开密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并关闭密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门。
实施例4
参照说明书附图1、2、3，本发明另一较佳实施方式是：在实施例3的基础上，在发出关闭密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并打开密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门指令时，控制系统还发出指令：启动固控系统中的振动筛和鼓风机。
实施例5
参照说明书附图1、2、3，本发明另一较佳实施方式是：在实施例1或2的基础上，还对由密闭式钻井液缓冲罐流出的钻井液进行硫化氢含量的监测，当硫化氢仍未完全清除，或者井内返出钻井液中硫化氢含量突然升高，而密闭装置无法完全清除时，监测到的硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统发出指令：关闭密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并打开密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门，使钻井液直接由钻井泵泵入立管；启动固控系统中的振动筛和鼓风机；向密封装置各罐体内注入大剂量的除硫剂，并完全清除钻井液中的硫化氢。当监测到由密闭式钻井液缓冲罐流出的钻井液硫化氢含量为零时，控制系统发出指令打开密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并关闭密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门。
实施例6
上述实施例中，所述固控系统至少包括振动筛、除砂器和离心机。监测密闭装置中各机构硫化氢含量的是硫化氢监测仪，硫化氢监测仪分别安装在：密闭取样器入口、四相分离器进液口、四相分离器出液口、密闭式沉砂罐内、密闭式储油罐内以及密闭式钻井液缓冲罐内、密闭式沉砂罐的出液口、密闭式储油罐的出液口以及密闭式钻井液缓冲罐出液口。向密闭装置各机构注入除硫剂的装置为除硫剂储存及注射器。所述的控制系统是计算机。
本发明不限于上述实施例，根据上述实施例的描述，本领域的普通技术人员还可作出一些显而易见的改变，但这些改变均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1、一种含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，首先将井内返出的含有硫化氢的钻井液通过密闭装置处理，所述密闭装置至少包括密闭取样器、四相分离器、密闭式沉砂罐、密闭式储油罐、密闭式钻井液缓冲罐和真空除气器，经过处理后的钻井液排入固控系统，进行钻井液性能的调节后，循环至井内，其特征在于：钻井液经过密闭取样器时对钻井液中硫化氢含量进行监测，并将监测到的硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统换算成所需除硫剂的量并发出指令，注入除硫剂至四相分离器并使钻井液中的硫化氢与除硫剂反应从而清除残留硫化氢。
2、根据权利要求1所述的含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，其特征在于：钻井液经过密闭式沉砂罐、密闭式储油罐和密闭式钻井液缓冲罐时分别监测钻井液中硫化氢的含量，并将监测到的各硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统分别换算成所需对应除硫剂的量并发出指令，注入除硫剂并使密闭式陈砂罐、密闭式储油罐和密闭式钻井液缓冲罐中的硫化氢与各对应注入的除硫剂反应，从而进一步清除残留硫化氢。
3、根据权利要求1或2所述的含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，其特征在于：对由密闭式钻井液缓冲罐流出的钻井液进行硫化氢含量的监测，当硫化氢仍未完全清除，或者井内返出钻井液中硫化氢含量突然升高，而密闭装置无法完全清除时，监测到的硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统发出指令：关闭密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并打开密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门，使钻井液直接由钻井泵泵入立管；当监测到由密闭式钻井液缓冲罐流出的钻井液硫化氢含量为零时，控制系统发出指令打开密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并关闭密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门。
4、根据权利要求3所述的含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，其特征在于：在发出关闭密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并打开密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门指令时，控制系统还发出指令：启动固控系统中的振动筛和鼓风机。
5、根据权利要求4所述的含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，其特征在于：在发出启动固控系统中的振动筛和鼓风机指令时，控制系统还发出指令：向密封装置各罐体内注入大剂量的除硫剂，并完全清除钻井液中的硫化氢。
6、根据权利要求1或2所述的含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，其特征在于：所述固控系统至少包括振动筛、除砂器和离心机。
7、根据权利要求1或2所述的含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，其特征在于：监测密闭装置中各机构硫化氢含量的是硫化氢监测仪。
8、根据权利要求1或2所述的含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，其特征在于：向密闭装置各机构注入除硫剂的装置为除硫剂储存及注射器。
9、根据权利要求1或2所述的含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，其特征在于：所述的控制系统是计算机。
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