CN108222869A - 一种安全环保密闭欠平衡钻井地面作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全环保密闭欠平衡钻井地面作业方法，涉及含硫油气井欠平衡钻井作业领域，其步骤如下：第一步：井内返出的钻井液流经自动节流管汇控压后进入气液两相分离器，将含有硫化氢的气体分离；第二步：两相分离器返出的钻井液进入密闭振动筛，将岩屑和钻井液中剩余的气体进行分离；第三步：密闭振动筛流出的钻井液进入密闭循环罐，对罐内的钻井液进行硫化氢监测，监测到硫化氢后进行除硫处理；第四步：密闭循环罐返出的钻井液由钻井泵泵入井内实施密闭欠平衡钻井；将经除硫处理的气体送入点火装置燃烧。采用本方法，一方面可实现密闭循环式分离和处理含硫天然气和含硫钻井液，另一方面硫化氢清除效果能得到显著提高。

Description

一种安全环保密闭欠平衡钻井地面作业方法

技术领域

本发明涉及含硫油气井欠平衡钻井作业领域，确切地说涉及一种安全环保密闭欠平衡钻井地面作业方法，是用于含硫地层欠平衡钻井作业中地面工艺流程方法。

背景技术

随着油气勘探的进一步深入，我国目前已经在四川、渤海湾、鄂尔多斯、塔里木和准噶尔等深层油气层中发现了硫化氢等有害气体，严重阻碍了该类地层的勘探开发进程。目前，我国含硫气田气产量占全国气产量的60%，其中四川盆地含硫天然气产量占总产量的80%。因此，加快含硫气藏的开发应用有助于解决增大我国油气供应量、保障国家能源安全。随着油气资源的不断开采和日益衰竭，采用常规钻井技术进行含硫油气藏的钻探面临着严重井漏和钻探成功率低等问题，欠平衡钻井技术能够有效发现和保护油气藏，是含硫地层进入后期开发的有效技术手段。欠平衡钻井过程中井底压力小于地层压力，含硫油气藏中有害气体会进入井筒返至地面，目前钻探过程中地面系统处于敞开状态，有害气体会自由挥发进入空气危害人体和环境，根据“欠平衡钻井技术规范（SY/T 6543.2～2009）”，欠平衡钻井过程中排气管线中硫化氢含量超过50ppm就将停止欠平衡作业。

公开号为CN101463713，公开日为2009年6月24日的中国专利文献公开了一种含硫地层欠平衡钻井作业的钻井液循环分离方法，属于含硫油气井钻井液的处理技术领域，分离方法包括压力控制、油，固，气分离、天然气分离、硫化氢清除和固控及配浆处理几个步骤，设备包括钻井液密闭分离系统和固控系统，该发明设计了一种可对钻井液中硫化氢进行有效控制、对地层产物进行密闭分离的含硫地层欠平衡钻井液的循环分离方法；解决了现有技术敞开处理对人员造成威胁，对环境带来损害的问题，具有完全密闭处理，循环利用和对地层产物进行在线监控和精确计量，以及了解地层情况的特点。

但以上述专利文献为代表的现有技术，仍然存在以下缺陷：

1、现有欠平衡钻井液循环分离过程中，没有实现完全密闭式清除硫化氢，暴露在外的硫化氢打到一定浓度后，会对处理人员带来严重的安全隐患。

2、现有欠平衡钻井液循环分离方法，其对硫化氢的清除效果并不理想。

发明内容

本发明旨在针对现有欠平衡技术中所存在的无法安全有效分离和处理硫化氢的技术问题，提供一种安全环保密闭欠平衡钻井地面作业方法，采用本方法，一方面可实现密闭循环式分离和处理含硫天然气和含硫钻井液，另一方面硫化氢清除效果能得到显著提高。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种安全环保密闭欠平衡钻井地面作业方法，其特征在于步骤如下：

第一步：井内返出的钻井液流经自动节流管汇控压后进入气液两相分离器，将含有硫化氢的气体分离；

第二步：两相分离器返出的钻井液进入密闭振动筛，将岩屑和钻井液中剩余的气体进行分离；

第三步：密闭振动筛流出的钻井液进入密闭循环罐，对罐内的钻井液进行硫化氢监测，监测到硫化氢后进行除硫处理；

第四步：密闭循环罐返出的钻井液由钻井泵泵入井内实施密闭欠平衡钻井；

将经两相分离器分离出的气体和经密闭振动筛分离出的气体送入除硫装置进行除硫处理，经除硫处理的气体送入点火装置燃烧。

所述的密闭振动筛包括进液口、硫化氢探头、除硫剂喷洒口、真空泵、螺旋排屑机构、储液罐、密闭箱和振动筛网；所述的储液罐设置于密闭箱的下方；在密闭箱上开有所述进液口和除硫剂喷洒口；密闭箱内设置有所述振动筛网和螺旋排屑机构，振动筛网的一端与所述进液口连通，振动筛网倾斜式布置在密闭箱内，螺旋排屑机构位于所述振动筛网的下方；在所述密闭箱上设置有检测密闭箱内硫化氢浓度的硫化氢探头，真空泵与所述密闭箱连通。

所述振动筛网倾斜式布置在密闭箱内是指：振动筛网朝向所述进液口的一端较高，另一端较低的倾斜式布置。

经密闭振动筛振动分离出的岩屑经岩屑回收装置回收。

经过上述工艺流程，井下进入的硫化氢有害气体被清除，点火后不会对人员造成伤害和环境造成污染，实现了密闭欠平衡钻井的安全环保作业。

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，采用经两相分离器返出的钻井液进入密闭振动筛，将岩屑和钻井液中剩余的气体进行分离，然后将密闭循环罐返出的钻井液由钻井泵泵入井内实施密闭欠平衡钻井，同时将经两相分离器分离出的气体和经密闭振动筛分离出的气体送入除硫装置进行除硫处理，经除硫处理的气体送入点火装置燃烧。这样的工艺流程，与现有技术相比，钻井液一直处于密闭过程中，当处理时，硫化氢不会直接暴露在空气中，从而保证了处理人员的生命安全。

2、本发明中，利用密闭振动筛对液体的振动和真空泵的负压作用，将钻井液中的硫化氢气体析出，在密闭环境中通过真空泵抽走，实现了钻井液中硫化氢的有效清除，保证了人员和设备安全。

3、本发明中，通过硫化氢探头，自动喷洒除硫剂，进一步清除钻井液和岩屑表面残留的硫化氢，最大限度地实现了排除的钻井液和岩屑无硫化氢。

4、本发明中，经过除硫的可燃气体通过点火装置燃烧，避免对人体的伤害和对环境污染，实现安全环保作业。

5、本发明中，振动筛网朝向所述进液口的一端较高，另一端较低的倾斜式布置，这样的方式，更加有利于将钻井液和气体通过振动筛分离出来，增强了分离效果。

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进一步的详细说明，其中：

图1为本发明的工艺流程图；

图2为密闭振动筛的结构示意图。

图中标记：

自动节流管汇1、两相分离器2、密闭振动筛3、密闭循环罐4、除硫装置5、点火装置6、岩屑回收装置7、进液口8、硫化氢探头9、除硫剂喷洒口10、真空泵11、螺旋排屑机构12、储液罐13、密闭箱14、振动筛网15。

具体实施方式

实施例1

作为本发明的一较佳实施方式，其公开了一种安全环保密闭欠平衡钻井地面作业方法，其步骤如下：

第一步：井内返出的钻井液流经自动节流管汇1控压后进入两相分离器2，将含有硫化氢的气体分离；分离的含硫气体经过除硫装置5除硫后通过点火装置6燃烧；

第二步：两相分离器2返出的钻井液进入密闭振动筛3，将岩屑和钻井液中剩余的少量气体进行有效分离；密闭振动筛3分离的少量含硫气体经过除硫装置5后通过气体回收装置6回收，密闭振动筛3分离的岩屑经过岩屑回收装置7回收处理；

第三步：密闭振动筛3流出的钻井液进入密闭循环罐4，对罐内的钻井液进行硫化氢监测，监测到硫化氢后进行除硫处理；

第四步：密闭循环罐4返出的干净钻井液由钻井泵泵入井内实施密闭欠平衡钻井。

本例中，密闭振动筛可以采用现有技术中的振动筛，只要振动筛是密闭的即可。

本例中，所采用的自动节流管汇、除硫装置、点火装置、气体回收装置和岩屑回收装置均为本领域的现有技术，在此不再赘述。

实施例2

作为本发明的最佳实施方式，其在实施例的基础上，所采用的密闭振动筛包括进液口、硫化氢探头、除硫剂喷洒口、真空泵、螺旋排屑机构、储液罐、密闭箱和振动筛网；所述的储液罐设置于密闭箱的下方；在密闭箱上开有所述进液口和除硫剂喷洒口；密闭箱内设置有所述振动筛网和螺旋排屑机构，振动筛网的一端与所述进液口连通，振动筛网倾斜式布置在密闭箱内，所述振动筛网倾斜式布置在密闭箱内是指：振动筛网朝向所述进液口的一端较高，另一端较低的倾斜式布置，螺旋排屑机构位于所述振动筛网的下方；在所述密闭箱上设置有检测密闭箱内硫化氢浓度的硫化氢探头，真空泵与所述密闭箱连通。在密闭欠平衡施工中，含硫化氢和岩屑的钻井液通过进液口8进入真空式密闭振动筛后，在振动筛网15上经过，振动筛网15将岩屑和钻井液进行分离，岩屑下落至螺旋排屑机构12，通过该机构送出密闭振动筛；而钻井液则滤过筛网进入下方的储液罐13，通过液泵泵入循环罐；如果钻井液中含有的硫化氢气体经过振动筛网15振动挥发出来，经硫化氢探头9监测到，真空泵11就会启动将挥发的少量硫化氢气体抽出，抽出的气体进行除硫处理后回收，同时除硫剂喷洒口10会喷洒除硫剂在振动筛网15上，进一步清除钻井液和岩屑表面附着的硫化氢，最大程度保证不会有硫化氢泄露，从而实现岩屑和钻井液的密闭分离，实现密闭欠平衡钻井。

经过上述工艺流程，井下进入的硫化氢有害气体被清除，燃烧后不会对人员造成伤害和环境造成污染，实现了密闭欠平衡钻井的安全环保作业。

Claims (4)

1.一种安全环保密闭欠平衡钻井地面作业方法，其特征在于步骤如下：

第一步：井内返出的钻井液流经自动节流管汇（1）控压后进入气液两相分离器（2），将含有硫化氢的气体分离；

第二步：两相分离器（2）返出的钻井液进入密闭振动筛（3），将岩屑和钻井液中剩余的气体进行分离；

第三步：密闭振动筛（3）流出的钻井液进入密闭循环罐（4），对罐内的钻井液进行硫化氢监测，监测到硫化氢后进行除硫处理；

第四步：密闭循环罐（4）返出的钻井液由钻井泵泵入井内实施密闭欠平衡钻井；

将经两相分离器（2）分离出的气体和经密闭振动筛（3）分离出的气体送入除硫装置（5）进行除硫处理，经除硫处理的气体送入点火装置（6）燃烧。

2.根据权利要求1所述的一种安全环保密闭欠平衡钻井地面作业方法，其特征在于：所述的密闭振动筛（3）包括进液口（8）、硫化氢探头（9）、除硫剂喷洒口（10）、真空泵（11）、螺旋排屑机构（12）、储液罐（13）、密闭箱（14）和振动筛网（15）；所述的储液罐（13）设置于密闭箱（14）的下方；在密闭箱（14）上开有所述进液口（8）和除硫剂喷洒口（10）；密闭箱（14）内设置有所述振动筛网（15）和螺旋排屑机构（12），振动筛网（15）的一端与所述进液口（8）连通，振动筛网（15）倾斜式布置在密闭箱（14）内，螺旋排屑机构（12）位于所述振动筛网（15）的下方；在所述密闭箱（14）上设置有检测密闭箱（14）内硫化氢浓度的硫化氢探头（9），真空泵（11）与所述密闭箱（14）连通。

3.根据权利要求1所述的一种安全环保密闭欠平衡钻井地面作业方法，其特征在于：经密闭振动筛（3）振动分离出的岩屑经岩屑回收装置（7）回收。

4.根据权利要求2所述的一种安全环保密闭欠平衡钻井地面作业方法，其特征在于：所述振动筛网倾斜式布置在密闭箱内是指：振动筛网朝向所述进液口的一端较高，另一端较低的倾斜式布置。