[發明專利]鉆井液中有害氣體密閉清除方法

有效

• 申請號: 201710567442.8
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107165595B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 羨維偉;韓烈祥;陳科旭;張鵬;潘登;任偉;鄭沖濤;劉小瑋;劉先明;程艷;孫翊成;何嵬
• 申請（專利權）人: 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B21/06
• 分類號: E21B21/06;E21B21/08
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 冉鵬程

技術領域

本發明涉及石油鉆探密閉鉆井工藝技術領域，主要是用于在于大氣隔離的密閉鉆井循環系統中的鉆井液有害氣體的清除方法，更具體地說涉及一種鉆井液中有害氣體密閉清除方法。

背景技術

欠平衡鉆井是指在鉆井過程中井筒鉆井液液柱壓力小于地層壓力時的鉆井工藝，欠平衡鉆井技術具有提高鉆井效率、發現和保護儲層以及提高油氣產量等諸多優點，在國內外具有廣闊的市場前景。在欠平衡鉆井過程中，由于地層壓力大于井底液柱壓力，地層流體就會進入井眼并隨鉆井液返至地面。返出的流體中包含有易揮發的烴類氣體或硫化氫等有毒有害氣體。目前國內主要地面處理裝備普遍采用氣液兩相分離器，由于該裝置內具有一定壓力，只能分離鉆井液中的大部分段塞流或大氣泡氣體，且壓力越高，越不利于氣體的分離。鉆井液中還殘留著不易分離的小氣泡形態的硫化氫等有害氣體。如果沒有完全分離干凈的鉆井液排入撇油罐或振動篩等敞開式裝置后，硫化氫等有毒有害氣體的揮發會對井場人員以及周圍的環境造成嚴重威脅。因此，目前在含硫地層實施鉆井作業時，當硫化氫濃度大于50ppm，就不能采用欠平衡鉆井技術。即使在常規過平衡鉆井過程中（即井筒鉆井液液柱壓力大于地層壓力），在鉆遇不可預見含硫化氫等有毒有害氣體地層時，如果沒有相關地面氣體處理設備，揮發到大氣中的地層氣體也將對人員和環境造成傷害。

隨著新《中華人民共和國安全生產法》與《中華人民共和國環境保護法》兩法的頒布，國家與社會對環境保護與安全生產愈加重視與嚴格。在鉆井過程中對鉆井液中有毒有害氣體進行完全密閉清除的工藝方法成為一種必然趨勢。

國家知識產權局于2009年9月9日，公開了一件公開號為CN101525993A，名稱為“含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監測與控制方法”的發明專利，該發明專利是鉆井液經過密閉取樣器時對鉆井液中硫化氫含量進行監測，并將監測到的硫化氫含量信號輸入至控制系統，控制系統換算成所需除硫劑的量并發出指令，注入除硫劑至四相分離器并使鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應從而清除殘留硫化氫。

上述現有技術中對硫化氫的處理方法中，過量地添加除硫劑至鉆井液中，會對鉆井液材料的性能造成一定的影響，因此會對除硫劑的添加量產生一定的限制，而限制了除硫劑的添加量之后，就會影響硫化氫的清除效果和效率，不能很好的清除掉鉆井液中的硫化氫。

發明內容

為了克服上述現有技術中存在的缺陷和不足，本發明提供了一種鉆井液中有害氣體密閉清除方法，本發明可以使在完全與大氣隔離的鉆井液地面處理系統中分級處理鉆井液中不同形態的硫化氫等有害氣體，完全避免了有毒有害氣侵鉆井液暴露于大氣環境中揮發后對人員、設備與環境的傷害，防止了意外事故的發生，滿足鉆井安全環保的迫切需求。

為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明是通過下述技術方案實現的：

鉆井液中有害氣體密閉清除方法，含有有害氣體的鉆井液從井內返出地面，進入地面鉆井液密閉處理系統中，其特征在于：含有有害氣體的鉆井液從井內返出，經過降壓后進入初級分離器，經過初級分離器分離后的鉆井液直接導入二級分離器中進行二次分離，二次分離器的工作壓力小于初級分離器的工作壓力；經過二級分離器分離后的鉆井液通過離心泵泵入第三級分離系統中，在第三級分離系統中，分別采用負壓抽離、液下擾流、流體溫控相結合的結構方式對參與氣體進行分離；將上述各級分離系統中分離出的氣體導入氣體處理裝置中進行處理；經第三級分離系統分離后的鉆井液排入固控系統進行處理，經固控系統處理后的鉆井液排入井內進行循環。

在第三級分離系統的排液口處設置氣體監測儀器，當監測到仍有未分離的氣體存在時，通過加藥裝置向第三級分離系統的進液管線中注入除硫劑，使第三級分離系統中的鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應；若氣體仍為完全處理，通過加藥裝置向二級分離器的進液管線中注入除硫劑，使二級分離器中的鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應；依次類推，通過加藥裝置向初級分離器的進液管線中注入除硫劑，使初級分離器中的鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應。

在第三級分離系統的排液口處設置氣體監測儀器，當監測到仍有未分離的氣體存在時，在第三級分離系統的排液管線上設置分支管路，將第三級分離系統中排出的未分離干凈的鉆井液再次回注到第三級分離系統中進行再次循環處理；若仍不能將鉆井液分離干凈，在二級分離器的排液管線上設置分支管路，將二級分離器分離后的鉆井液回注到二級分離器中進行再次循環處理。

將第三級分離系統中處理后的鉆井液繞過固控系統直接注入井內進行循環處理。