一种钻井液固控循环系统工艺方法
【专利摘要】本发明涉及一种钻井液固控循环系统工艺方法，特别涉及一种石油天然气钻井过程中产生的钻井液处理的工艺方法。本发明所述的一种钻井液固控循环系统工艺方法的设备组合：设有专用浓缩处理器I、专用离心机、油田泥浆泵I、专用旋流器组I、专用浓缩处理器II、油田泥浆泵II、专用旋流器组II、专用浓缩处理器III、油田泥浆泵III、储料箱、油田泥浆泵IV、专用压滤机(或专用叠螺机)、固相泥饼收集桶(或泥浆转运罐)、循环液储备罐。本发明有益效果：采用两级专用旋流器组循环分级除砂、除泥、脱稳、破胶，分级效果好；采用三级专用浓缩处理器循环浓缩，浓缩效果好；处理后的钻井液循环使用；处理后的固相泥饼(或高浓度泥浆)直接运走。
【专利说明】一种钻井液固控循环系统工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钻井液固控循环系统工艺方法，特别涉及一种石油天然气钻井过程中产生的钻井液处理的工艺方法。
【背景技术】
[0002]钻井液，是钻井过程中使用的循环的流体，是液体、固体和化学处理剂的混合物。钻井液的循环，是钻井液经钻井泵加压获得水压后，通过高压管汇、水龙头输送到钻杆内腔，沿钻杆内腔流到地下，从钻头喷嘴喷射出来，将钻头在地层下破碎的岩屑沿钻杆外的环形空间带回地面，将由井口返回地面的(泥浆)里面的大的钻屑、重晶石及其他的大固体颗粒进行有效的分离，处理过的钻井液(泥浆)可以重复使用，从而降低钻井的成本，并且有利于环境保护。
[0003]钻井实践表明，当泥浆中固相颗粒减少I %时，钻头的寿命延长7?10%，钻速提高29%以上。在钻井过程中，优良的钻井液性能是提高钻井速度，降低钻井成本、预防井下事故、保护油气产层的前提，而钻井液固控系统是维持钻井液性能的保证。
[0004]传统的废弃井液处理方法为就地掩埋，具体地，对于远离水源地的钻井现场，钻井前需要在井场挖2000至5000方的泥浆地，铺设塑料薄膜，并用泥浆池存放废弃钻井液；经过泥浆池的自然沉降，上面澄清的泥浆水作为钻井液循环使用；钻井完毕后，通过在泥浆池中添加水泥和石灰，就地掩埋。此传统的废弃钻井液处理方法存在以下不足:①经过泥浆的自然沉降，上面澄清的泥浆水作为钻井液循环使用，因泥浆的粘度和比重较大，其中的固相颗粒只能稍稍的减少，继续使用这种泥浆，必然会有一些岩屑和沙砾随泥浆进入泥浆泵，被再次送入井底，造成泥浆泵易损坏和钻头寿命的大大缩短，钻头进尺减少，钻速降低，大量的岩屑和沙粒破坏了泥浆的造壁性能，甚至造成井塌、卡钻等事故在井场挖土坑作为废弃钻井液存储池，存在一定的地表水污染风险，例如在施工过程中遇到暴雨和其他水源汇集井场，废弃钻井液可能会泄漏到邻近的农田、水体和表层土壤中，破坏井场附近的生态环境；③目前部分地区已经禁止采用就地掩埋，完井后要求清理干净，清理工作费时，成本高；④本身采用就地挖坑的方法劳动强度大，效率低。
[0005]目前多通过拉运至处理站集中处理的方式替代传统的就地掩埋方式，以减少生态环境的破坏，普遍采用就地放置大型钻井液储存罐的形式，钻井平台产生的钻井液通过输送管道流入储存罐，储存罐装满后使用铲车或者人工方式将储存罐运至处理站。主要不足:①储存罐占地面积大；②运输费用高成本高效率低；⑤统计分析结果表明，钻井时钻井液每日维护费用约90%是在固相控制或以此相关的问题上，钻井液中加重、重晶石的费用约占钻井液总材料费用的75 %，有用的部分泥浆液不能循环使用，导致钻井运行成本闻。
[0006]近年来，固控系统从钻井液循环罐到固控设备，技术上都有了较大改进，工艺流程趋向合理。钻井液固控设备的净化流程大致是:井口(返出的钻井液)一钻井液振动筛一真空除气器一钻井液除砂器一除泥器一钻井液离心机一净化的钻井液返回井口，主要不足:①钻井液振动筛筛网网目选择较困难且筛网易堵，影响处理效果；②与钻井液除砂器、除泥器中配套的振动筛网目选择比较困难且筛网易堵，影响处理效果由于钻井液离心机之前工序设备存在不足，导致大颗粒径(大于20 μ m)的泥浆进入高速离心机，影响钻井离心机的分选效果，导致处理后的钻井液固相颗粒较多，钻头的使用寿命短。
[0007]国外固相控制设备性能良好、工作稳定、寿命长，已实现设备类型的标准化、系列化和专用化。美国石油工具有限公司固相控制系统由4台振动筛和两台干燥器组成；4台振动筛和一台干燥器并联在一起，井内返出的钻井液由钻井液分配器分流到4台振动筛和一台干燥器进行处理，它们分离出的固相颗粒再由另一台干燥器进行处理，使颗粒进一步脱水；脱出的液体回收，干燥的颗粒被排掉，其主要不足:①振动筛和干燥器筛网网目选择困难，且筛网易堵；②进口产品价格昂贵，配件成本高，周期长。
[0008]专利号为201420016318.4的实用新型专利《一种废弃钻井液处理系统及其收集装置》，主要存在不足:有用的部分钻井液不能循环使用，导致钻井运行成本高。
[0009]专利号为201320881564.1的实用新型专利《废液钻井液处理装置》，主要存在不足:废弃钻井液经脱稳分离单元后，没有浓缩过程，直接进入板框压滤机，由于入料浓度低，导致板框压滤机工作效率低。
[0010]随着石油勘探工业的发展，钻井深度不断增加，钻遇地层日益复杂，深井、超深井、水平井、欠平衡井等特殊井越来越多，对钻井液固控系统提出了更高的要求。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于克服现有技术不足之处，提供一种钻井液固控循环系统工艺方法。
[0012]本发明所述的一种钻井液固控循环系统工艺方法是:①钻井液经专用浓缩处理器I浓缩处理后，分级为-0.020mm的钻井液和+0.020mm的钻井液两部分:-0.020mm的钻井液直接进入专用离心机处理后分级为-0.005mm的钻井液和+0.005mm的钻井液两部分，-0.005mm的钻井液自流入循环液储备罐，+0.005mm的钻井液自流入储料箱；+0.020mm的钻井液经油田泥浆泵I输送至专用旋流器组I分级为-0.074mm的钻井液和+0.074的钻井液两部分；②经专用旋流器组I分级后，+0.074mm的钻井液直接自流入专用浓缩处理器III内；-0.074mm的钻井液自流入专用浓缩处理器II内，浓缩处理后分级为-0.020mm的钻井液和+0.020mm的钻井液两部分，其中，+0.020mm的钻井液经油田泥浆泵II输送至专用旋流器组II分级为+0.033mm的钻井液和-0.033mm的钻井液两部分；_0.020mm的钻井液返回专用浓缩处理器I内；③经专用旋流器组II分级后，+0.033mm的钻井液自流入专用浓缩处理器III内，-0.033mm的钻井液返回专用浓缩处理器II 进入专用浓缩处理器III内的钻井液，经浓缩处理后，浓度较高的底流经油田泥浆泵III输送至储料箱；浓度较低的溢流自流入专用浓缩处理器II ;⑤进入储料箱内的钻井液经油田泥浆泵IV输送至专用压滤机(或专用叠螺机)，经专用压滤机过滤后，滤液水自流入循环液储备罐循环使用，固相泥饼直接装入固相泥饼收集桶运走(或经专用叠螺机处理后，浓度较高的底流自流入泥浆转运罐；浓度较低的溢流返回专用浓缩处理器III)。
[0013]本发明所述的一种钻井液固控循环系统工艺方法的设备组合是:主要设备包括专用浓缩处理器1、专用离心机、油田泥浆泵1、专用旋流器组1、专用浓缩处理器I1、油田泥浆泵I1、专用旋流器组I1、专用浓缩处理器II1、油田泥浆泵II1、储料箱、油田泥浆泵IV、专用压滤机(或专用叠螺机)、固相泥饼收集桶(或泥浆转运罐)、循环液储备罐；专用浓缩处理器I的溢流口与专用离心机的入料口相连；专用浓缩处理器I的底流口与油田泥浆泵I的入料口相连；油田泥浆泵I的出料口与专用旋流器组I的入料口相连；专用旋流器组I的底流口与专用浓缩处理器III的入料口相连；专用旋流器组I的溢流口与专用浓缩处理器II的入料口相连；专用浓缩处理器II的底流口与油田泥浆泵II的入料口相连；专用浓缩处理器II的溢流口与专用浓缩处理器I的入料口相连；油田泥浆泵II的出料口与专用旋流器组II的入料口相连；专用旋流器组II的底流口与专用浓缩处理器III的入料口相连；专用旋流器组II的溢流口与专用浓缩处理器II的入料口相连；专用浓缩处理器III的底流口与油田泥浆泵III的入料口相连；专用浓缩处理器III的溢流口与专用浓缩处理器II的入料口相连；油田泥浆泵III的出料口与储料箱的入料口相连；储料箱的出料口与油田泥浆泵IV的入料口相连；油田泥浆泵IV的出料口与专用压滤机(或专用叠螺机)的入料口相连；专用压滤机的滤液水出料口与循环液储备罐的入料口相连，专用压滤机的固相泥饼直接装入固相泥饼收集桶运走(或专用叠螺机的底流口与泥浆转运罐的入料口相连，专用叠螺机的溢流口与专用浓缩处理器III的入料口相连)。
[0014]本发明的有益效果是:
[0015]I)采用两级专用旋流器组将钻井液按粒度循环分级除砂、除泥、脱稳、破胶，分级效果好；
[0016]2)采用三级专用浓缩处理器将钻井液循环浓缩，浓缩效果好，提高了浓缩尾矿的浓度，减少了浓缩尾矿的体积；
[0017]3)由于浓缩后的矿浆浓度大，若采用专用压滤机处理，缩短了入料时间，提高了专用压滤机的工作效率；若采用专用叠螺机处理，减少了最终的矿浆量，减少了运输费用；
[0018]4)处理后的钻井液循环使用；
[0019]5)处理后的固相泥饼直接装入固相泥饼收集桶运走或处理后的高浓度泥浆装入泥浆转运罐运走。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]附图1是本发明所述的一种钻井液固控循环系统工艺方法的设备流程(一)的示意图，图中:
[0021]1-钻井液 2-专用浓缩处理器I 3-专用离心机 4-油田泥浆泵I
[0022]5-专用旋流器组I 6-专用浓缩处理器II 7-油田泥浆泵II 8_专用旋流器组II
[0023]9-专用浓缩处理器III 10-油田泥浆泵III 11_储料箱12-油田泥浆泵IV
[0024]13—专用压滤机 14-固相泥饼收集桶15-循环液储备罐
[0025]附图2是本发明所述的一种钻井液固控循环系统工艺方法的设备流程(二)的示意图，图中:
[0026]1-钻井液 2-专用浓缩处理器I 3-专用离心机 4-油田泥浆泵I
[0027]5-专用旋流器组I 6-专用浓缩处理器II 7-油田泥浆泵II 8-专用旋流器组II
[0028]9-专用浓缩处理器III 10-油田泥浆泵III 11_储料箱12-油田泥浆泵IV
[0029]13-专用叠螺机14-泥浆转运罐15-循环液储备罐
【具体实施方式】
[0030]①钻井液(I)经专用浓缩处理器1(2)浓缩处理后，分级为-0.020mm的钻井液和+0.020mm的钻井液两部分:-0.020mm的钻井液直接进入专用离心机(3)处理后分级为-0.005mm的钻井液和+0.005mm的钻井液，-0.005mm的钻井液自流入循环液储备罐
(15)，+0.005mm的钻井液自流入储料箱(11) ；+0.020mm的钻井液经油田泥浆泵I⑷输送至专用旋流器组I (5)分级为-0.074mm的钻井液和+0.074的钻井液两部分；②经专用旋流器组I (5)分级后，+0.074mm的钻井液直接自流入专用浓缩处理器III (9)内「0.074mm的钻井液自流入专用浓缩处理器II (6)内，浓缩处理后分级为+0.020mm的钻井液和-0.020mm的钻井液两部分，其中，+0.020mm的钻井液经油田泥浆泵II (7)输送至专用旋流器组II (8)分级为+0.044mm的钻井液和-0.044mm的钻井液两部分；-0.020mm的钻井液返回专用浓缩处理器I (2)内；③经专用旋流器组II (8)分级后，+0.044mm的钻井液自流入专用浓缩处理器III (9)内，-0.044mm的钻井液返回专用浓缩处理器IU6) 进入专用浓缩处理器111(9)内的钻井液，经浓缩处理后，浓度较高的底流经油田泥浆泵III(1)输送至储料箱
(11);浓度较低的溢流自流入专用浓缩处理器IU6);⑤进入储料箱(11)内的钻井液经油田泥浆泵IV(12)输送至专用压滤机(13)(或专用叠螺机(13))，经专用压滤机(13)过滤后，滤液水自流入循环液储备罐(15)循环使用，固相泥饼直接装入固相泥饼收集桶(14)运走(或经专用叠螺机(13)处理后,浓度较高的底流自流入泥浆转运罐(14);浓度较低的溢流返回专用浓缩处理器III (9))。
【权利要求】
1.一种钻井液固控循环系统工艺方法，其特征是:①钻井液经专用浓缩处理器I浓缩处理后，分级为-0.020mm的钻井液和+0.020mm的钻井液两部分:-0.020mm的钻井液直接进入专用离心机处理后分级为-0.005mm的钻井液和+0.005mm的钻井液两部分，-0.005mm的钻井液自流入循环液储备罐，+0.005mm的钻井液自流入储料箱；+0.020mm的钻井液经油田泥浆泵I输送至专用旋流器组I分级为-0.074mm的钻井液和+0.074的钻井液两部分；②经专用旋流器组I分级后，+0.074mm的钻井液直接自流入专用浓缩处理器III内；-0.074mm的钻井液自流入专用浓缩处理器II内，浓缩处理后分级为_0.020mm的钻井液和+0.020mm的钻井液两部分，其中，+0.020mm的钻井液经油田泥浆泵II输送至专用旋流器组II分级为+0.033mm的钻井液和-0.033mm的钻井液两部分；_0.020mm的钻井液返回专用浓缩处理器I内；③经专用旋流器组II分级后，+0.033mm的钻井液自流入专用浓缩处理器III内，-0.033mm的钻井液返回专用浓缩处理器II 进入专用浓缩处理器III内的钻井液，经浓缩处理后，浓度较高的底流经油田泥浆泵III输送至储料箱；浓度较低的溢流自流入专用浓缩处理器II ;⑤进入储料箱内的钻井液经油田泥浆泵IV输送至专用压滤机(或专用叠螺机)，经专用压滤机过滤后，滤液水自流入循环液储备罐循环使用，固相泥饼直接装入固相泥饼收集桶运走(或经专用叠螺机处理后，浓度较高的底流自流入泥浆转运罐；浓度较低的溢流返回专用浓缩处理器III);⑥工艺方法的设备组合是:主要设备包括专用浓缩处理器1、专用离心机、油田泥浆泵1、专用旋流器组1、专用浓缩处理器I1、油田泥浆泵I1、专用旋流器组I1、专用浓缩处理器II1、油田泥浆泵II1、储料箱、油田泥浆泵IV、专用压滤机(或专用叠螺机)、固相泥饼收集桶(或泥浆转运罐)、循环液储备罐。
2.根据权利要求1所述的一种钻井液固控循环系统工艺方法，其特征是:专用浓缩处理器I的溢流口与专用离心机的入料口相连；专用浓缩处理器I的底流口与油田泥浆泵I的入料口相连；油田泥浆泵I的出料口与专用旋流器组I的入料口相连；专用旋流器组I的底流口与专用浓缩处理器III的入料口相连；专用旋流器组I的溢流口与专用浓缩处理器II的入料口相连；专用浓缩处理器II的底流口与油田泥浆泵II的入料口相连；专用浓缩处理器II的溢流口与专用浓缩处理器I的入料口相连；油田泥浆泵II的出料口与专用旋流器组II的入料口相连；专用旋流器组II的底流口与专用浓缩处理器III的入料口相连；专用旋流器组II的溢流口与专用浓缩处理器II的入料口相连；专用浓缩处理器III的底流口与油田泥浆泵III的入料口相连；专用浓缩处理器III的溢流口与专用浓缩处理器II的入料口相连；油田泥浆泵III的出料口与储料箱的入料口相连；储料箱的出料口与油田泥浆泵IV的入料口相连；油田泥浆泵IV的出料口与专用压滤机(或专用叠螺机)的入料口相连；专用压滤机的滤液水出料口与循环液储备罐的入料口相连，专用压滤机的固相泥饼直接装入固相泥饼收集桶运走(或专用叠螺机的底流口与泥浆转运罐的入料口相连，专用叠螺机的溢流口与专用浓缩处理器III的入料口相连)。
【文档编号】E21B21/06GK104499970SQ201410726909
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】梁吉军, 史晓晖, 马达昌, 刘云明, 陈超, 蔺磊, 王聪, 亓洁舲, 任加新, 亓玉, 刘兴旺, 孙昌伟, 辛伟 申请人:山东莱芜煤矿机械有限公司