CN103015927B - 一种废弃钻井液优化处理重复利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废弃钻井液优化处理重复利用方法，包括维护储备废弃钻井液步骤，以占废弃钻井液质量百分比计，准备杀菌剂0.1-0.3%，除氧剂0.1-0.2%,碱度控制剂0.1-0.2%和分散剂0.05-0.2%，备用；在常温常压下按照以下程序进行：a、每四天在废弃钻井液中加入上述比例的杀菌剂并用3M测试片做细菌总数测试试验；b、每五天在废弃钻井液中加入上述比例的除氧剂；c、每七天在废弃钻井液中加入上述比例的碱度控制剂并测量废弃钻井液的pH值使其保持在10-11之间；d、每七天在废弃钻井液中加入上述比例的分散剂。本方法特别适合水平井钻井作业，极大地缓解了环境压力并降低了钻井液成本，解决了现有技术中所存在的无法有效去除其中的微米级和亚微米级固相的难题。
Description
技术领域
本发明涉及废弃钻井液优化处理重复利用技术领域，是一种可应用于鄂尔多斯盆地长庆油田水平井和使用类似钻井液的水平井区块，特别适用于上部消耗钻井液较多的大井眼钻进作业。
背景技术
目前国内处理废弃钻井液方式主要是直接排放到泥浆池后沉淀、固化，这种处理方式下废弃钻井液不能有效重复利用，并且直接排放后增加了周边环境的污染的可能性，总体上造成企业的环境风险和成本压力进一步增加。
随着地处鄂尔多斯盆地的长庆油田区块钻井工艺难度的不断加大，钻井工程施工对钻井液质量的要求日益提高，为保证工程质量、施工进度和对油气藏的保护，需要大量使用各种处理剂，随着处理剂所耗原料的稀缺性上升，这一做法虽然保证了钻井液质量但却给企业带来巨大的成本压力。同时，在旧有的钻井液排放模式下，完井后钻井液被直接排入泥浆池中通过化学工艺进行固化，这在造成资源不能有效再利用的同时也必然带来了钻井液成本的急速上升，并带来了巨大的环境压力。油气田钻探开发过程中产生的钻井液污染度高，对当地的自然环境造成负面影响。尤其是水平井的钻探施工，所产生的废弃钻井液体积更是不可小觑，这一现象与企业通过成本领先战略获得竞争优势的理念背道而驰。
公开号为CN1458076，公开日为2003年11月26日的中国专利文献公开了一种废弃钻井液混凝脱水处理方法，具体方法是在废弃钻井液中加入无机铝盐凝聚剂和有机阳离子聚电解质絮凝剂溶液，搅拌均匀后静止混凝10～15分钟；待废弃钻井液完全化学脱稳脱水后，再将团块絮凝物和部分絮出水离心脱水；无机铝盐凝聚剂优选是三氯化铝，其使用量为2000～3500mg/L；有机阳离子聚电解质絮凝剂是带有季铵盐阳离子官能团的有机阳离子聚电解质，在无机铝盐凝聚剂和有机阳离子聚电解质絮凝剂凝聚与絮凝的协同作用下，促使悬浮的细信粒聚结为大块絮凝物，经离心脱水，最终达到废弃钻井液固液分离的目的。
而以上述专利文献为代表的简单的将废弃钻井液直接重复使用在钻井过程中始终无法有效去除其中的微米级和亚微米级固相，不但严重制约了机械钻速的提高，而且造成摩阻高、泥饼质量差等负面影响甚至导致压差卡钻等井下复杂事故发生，此外废弃钻井液中大量的微米级和亚微米级固相对产层也将造成不可逆伤害，因此我们在长北区块有针对性的开发了这项废弃钻井液优化处理重复利用技术。
发明内容
为解决上述现有技术所存在的技术问题，本发明提出了一种废弃钻井液优化处理重复利用方法，特别适合水平井钻井作业，极大地缓解了环境压力并降低了钻井液成本，解决了现有技术中所存在的无法有效去除其中的微米级和亚微米级固相的难题。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种废弃钻井液优化处理重复利用方法，其特征在于：包括维护储备废弃钻井液步骤，维护储备废弃钻井液步骤是指：以占废弃钻井液质量百分比计，准备杀菌剂0.1-0.3%，除氧剂0.1-0.2%,碱度控制剂0.1-0.2%和分散剂0.05-0.2%，备用；在常温常压下按照以下程序进行：
a、每四天在废弃钻井液中加入上述比例的杀菌剂并用3M测试片做细菌总数测试试验，若细菌量超过50cfu/ml，则增加杀菌剂至最大量的比例；
b、每五天在废弃钻井液中加入上述比例的除氧剂并测量废弃钻井液中的氧含量使其氧含量保持在5mg/L以下；
c、每七天在废弃钻井液中加入上述比例的碱度控制剂并测量废弃钻井液的pH值使其保持在10-11之间，防止钻井液的聚沉和细菌的滋生；
d、每七天在废弃钻井液中加入上述比例的分散剂，防止钻井液中聚合物的聚沉。
还包括有e、每天开搅拌器或者泵循环8-10小时，防止长时间静置出现沉降。
所述的杀菌剂是指甲硝唑改性双季铵盐。
所述的除氧剂是指二乙基羟胺。
所述的碱度控制剂是指氢氧化钠溶液。
所述的分散剂是指硅氟降粘剂或木质素。
还包括有再次利用废弃钻井液步骤：
A、通过振动筛均为200目的筛布除去废弃钻井液中74μm以上的固体颗粒；
B、再通过旋流器直径为200mm的除砂器除去粒径32-64μm的劣质固相，之后用旋流器直径100mm除泥器分离粒径在16-32μm间的劣质固相，除泥器上部溢流液体经3250r/min高速离心机去除3μm以上的有害固相，最后将离心机上部溢流液体再次回收到废弃钻井液中，以占废弃钻井液质量百分比计，同时添加0.1%-0.2%的化学絮凝剂絮凝沉降0.1-1μm的亚微米固相，通过以上工艺有效降低有害固相含量并实现对废弃钻井液密度优化；
C、将B步骤处理过的废弃钻井液用清水稀释，（废弃钻井液与清水按1:1的比例添加），以占废弃钻井液与清水总质量百分比计，同时添加0.1%-0.15%的黄原胶，0.1%的聚阴离子纤维素（高粘），0.2%的聚阴离子纤维素（低粘）将其配成满足设计性能参数的钻完井液。
所述B步骤中，化学絮凝剂是指聚丙烯酰胺。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
1、本发明中，包括有维护储备废弃钻井液步骤，通过abcd这样特定的步骤，能够防止钻井液的聚沉和细菌的滋生，所回收钻井液中所含有效成分比较多，维护储存所需成本较低，这样在使用时极大地减少了钻井液成本，带来了很好地经济效益。回收的废弃钻井液大幅度减轻废弃钻井液排放带来的环境污染问题，能够满足长庆油气田钻探开发HSE环境保护的要求，取得良好的社会效益。
2、本发明中，还包括有e、每天开搅拌器或者泵循环8-10小时，能够防止长时间静置出现沉降。
3、本发明中，还包括有再次利用废弃钻井液步骤，通过ABC这样特定的步骤，和维护储备废弃钻井液步骤相结合，特别适合水平井钻井作业，极大地缓解了环境压力并降低了钻井液成本，解决了现有技术中所存在的无法有效去除其中的微米级和亚微米级固相的难题。
4、本发明可广泛应用于鄂尔多斯盆地长庆油田水平井和使用类似钻井液的水平井区块，特别适用于上部消耗钻井液较多的大井眼钻进作业。
5、本发明提供的这种废弃钻井液优化处理重复利用方法，成本低，经济效益好，并且能获得良好的社会效益和环境效益。针对目前处理废弃钻井液的环境成本和经济成本，特别是废弃钻井液本身潜在利用价值，利用该项新技术对废弃钻井液进行优化处理重复利用具有广阔的应用前景。
6、所述的杀菌剂是指甲硝唑改性双季铵盐，特定的选用这种杀菌剂是由于其生物毒性较低，同时季铵盐对杀菌的活性组分还具有增效作用。所述的除氧剂是指二乙基羟胺。特定的选用这种除氧剂，主要是保证其与钻井液的配伍性。所述的碱度控制剂是指氢氧化钠溶液。特定的选用这种碱度控制计是因为保持与钻井液使用相同碱度控制剂，保持与钻井液的配伍性。所述的分散剂是指硅氟降粘剂或木质素，特定的选用这种分散剂，主要这种降粘剂降粘效果明显，并且与钻井液配伍性良好。所述B步骤中，化学絮凝剂是指聚丙烯酰胺，特定的选用这种化学絮凝剂，是综合考虑聚丙烯酰胺具有包被抑制井壁泥岩水化分散增加井壁稳定性，絮凝钻屑和润滑钻具的三重功效。
具体实施方式
实施例1
作为本发明的一较佳实施方式，本发明公开了一种废弃钻井液优化处理重复利用方法，包括维护储备废弃钻井液步骤，维护储备废弃钻井液步骤是指：以占废弃钻井液质量百分比计，准备杀菌剂0.1-0.3%，除氧剂0.1-0.2%,碱度控制剂0.1-0.2%和分散剂0.05-0.2%，备用；在常温常压下按照以下程序进行：
a、每四天在废弃钻井液中加入上述比例的杀菌剂并用3M测试片做细菌总数测试试验，若细菌量超过50cfu/ml，则增加杀菌剂至最大量的比例；
b、每五天在废弃钻井液中加入上述比例的除氧剂并测量废弃钻井液中的氧含量使其氧含量保持在5mg/L以下；
c、每七天在废弃钻井液中加入上述比例的碱度控制剂并测量废弃钻井液的pH值使其保持在10-11之间，防止钻井液的聚沉和细菌的滋生；
d、每七天在废弃钻井液中加入上述比例的分散剂，防止钻井液中聚合物的聚沉。
实施例2
作为本发明的另一较佳实施方式，在上述实施例的基础上，本发明还包括有e、每天开搅拌器或者泵循环8-10小时，防止长时间静置出现沉降。所述的杀菌剂是指甲硝唑改性双季铵盐。所述的除氧剂是指二乙基羟胺。所述的碱度控制剂是指氢氧化钠溶液。所述的分散剂是指硅氟降粘剂或木质素。
实施例3
作为本发明的最佳实施方式，本发明还包括有再次利用废弃钻井液步骤：
A、通过振动筛均为200目的筛布除去废弃钻井液中74μm以上的固体颗粒；
B、再通过旋流器直径为200mm的除砂器除去粒径32-64μm的劣质固相，之后用旋流器直径100mm除泥器分离粒径在16-32μm间的劣质固相，除泥器上部溢流液体经3250r/min高速离心机去除3μm以上的有害固相，最后将离心机上部溢流液体再次回收到废弃钻井液中，以占废弃钻井液质量百分比计，同时添加0.1%-0.2%的化学絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）絮凝沉降0.1-1μm的亚微米固相，通过以上工艺有效降低有害固相含量并实现对废弃钻井液密度优化；
C、将B步骤处理过的废弃钻井液用清水稀释，（废弃钻井液与清水按1:1的比例添加），以占废弃钻井液与清水总质量百分比计，同时添加0.1%-0.15%的黄原胶，0.1%的聚阴离子纤维素（高粘），0.2%的聚阴离子纤维素（低粘）将其配成满足设计性能参数的钻完井液。
D、在311mm及以上尺寸大井眼的上部井段地层中，重复利用回收的废弃钻井液时可加大使用量，提高体系钻井液密度；进入纸坊组后地层造浆比较厉害，要控制回收废弃钻井液的使用量，防止体系固相过多引起泥包、卡钻等情况发生。刘家沟组存在诱导性漏失部位，优化处理的废弃钻井液可在发生漏失的情况下及时补充体系钻井液体积，防止其他井下复杂情况出现。在下部井段使用回收处理的废弃钻井液要充分利用固控设备清除固相，加大稀释剂和絮凝剂使用量，同时保持较高的pH值，定期加入防腐剂完全满足下部井段要求。储层段在使用回收利用的废弃CQ-NDW钻完井液时，可直接补充循环体系或稀释后再使用，特别适合于泥岩、碳质泥岩和煤层钻进使用。
实施例4
下述为本发明的具体验证实例：目前国内处理废弃钻井液方式主要是直接排放到泥浆池后沉淀、固化，这种处理方式下废弃钻井液不能有效重复利用，并且直接排放环境后增加了周边环境的污染的可能性，总体上造成企业的环境风险和成本压力进一步增加。
中石油壳牌(中国)勘探合作开发的长北项目每年可以完成5口双分支水平井。每口井每一开完井后，都会留有大量上一开的泥浆。如：二开完井后一般会剩下300方左右的抑制钾盐聚合物泥浆；三开完井盐水顶替后也会剩下250方左右CQ-NDW泥浆。也就意味着长北项目每年约累计产生完井泥浆2700多方，目前这些泥浆仅能有10%得到利用，其余都只能在完井后排到废液池，在自然条件下自然蒸发。二开KCL泥浆平均成本为2100元/方，三开低伤害聚合物平均成本为1600元/方。这也就意味这长北项目每年大概都会将400多万的泥浆成本扔掉。
再利用了本项废弃钻井液优化处理重复利用技术之后，按百分之七十实收率计算，每年大概回收利用废弃泥浆1925方，节约成本约420万元，而投入费用仅为29.2万元，投入产出比为1：14.4。而且极大地降低了泥浆成本和缓解了环境压力，实现了壳牌的零排放目标，减少了清水用量，同时在5口井试验中均很好的完成钻井作业，其中三口井天然气产量突破100万方/天。
Claims (8)
1.一种废弃钻井液优化处理重复利用方法，其特征在于：包括维护储备废弃钻井液步骤，维护储备废弃钻井液步骤是指：以占废弃钻井液质量百分比计，准备杀菌剂0.1-0.3%，除氧剂0.1-0.2%,碱度控制剂0.1-0.2%和分散剂0.05-0.2%，备用；在常温常压下按照以下程序进行：
a、每四天在废弃钻井液中加入上述比例的杀菌剂并用3M测试片做细菌总数测试试验，若细菌量超过50cfu/ml，则增加杀菌剂至最大量的比例；
b、每五天在废弃钻井液中加入上述比例的除氧剂并测量废弃钻井液中的氧含量使其氧含量保持在5mg/L以下；
c、每七天在废弃钻井液中加入上述比例的碱度控制剂并测量废弃钻井液的pH值使其保持在10-11之间；
d、每七天在废弃钻井液中加入上述比例的分散剂。
2.根据权利要求1所述的一种废弃钻井液优化处理重复利用方法，其特征在于：还包括有e、每天开搅拌器或者泵循环8-10小时。
3.根据权利要求1或2所述的一种废弃钻井液优化处理重复利用方法，其特征在于：所述的杀菌剂是指甲硝唑改性双季铵盐。
4.根据权利要求1或2所述的一种废弃钻井液优化处理重复利用方法，其特征在于：所述的除氧剂是指二乙基羟胺。
5.根据权利要求1或2所述的一种废弃钻井液优化处理重复利用方法，其特征在于：所述的碱度控制剂是指氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求1或2所述的一种废弃钻井液优化处理重复利用方法，其特征在于：所述的分散剂是指硅氟降粘剂或木质素。
7.根据权利要求1所述的一种废弃钻井液优化处理重复利用方法，其特征在于：还包括有再次利用废弃钻井液步骤：
A、通过振动筛均为200目的筛布除去废弃钻井液中74μm以上的固体颗粒；
B、再通过旋流器直径为200mm的除砂器除去粒径32-64μm的劣质固相，之后用旋流器直径100mm除泥器分离粒径在16-32μm间的劣质固相，除泥器上部溢流液体经3250r/min高速离心机去除3μm以上的有害固相，最后将离心机上部溢流液体再次回收到废弃钻井液中，以占废弃钻井液质量百分比计，同时添加0.1%-0.2%的化学絮凝剂絮凝沉降0.1-1μm的亚微米固相；
C、将B步骤处理过的废弃钻井液用清水按照1:1的比例稀释，以占废弃钻井液与清水总质量百分比计，同时添加0.1%-0.15%的黄原胶，0.1%-0.2%的聚阴离子纤维素将其配成满足设计性能参数的钻完井液。
8.根据权利要求7所述的一种废弃钻井液优化处理重复利用方法，其特征在于：所述B步骤中，化学絮凝剂是指聚丙烯酰胺。
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