专利名称：含硫地层欠平衡钻井作业的钻井液循环分离方法
技术领域：
一种含硫地层欠平衡钻井作业的钻井液循环分离方法，用于处 理含硫地层欠平衡钻井作业中从井内返出的含有硫化氢的钻井液，属于含硫油 气井钻探工程中钻井液的处理技术领域。
背景技术：
由于欠平衡钻井技术可以有效保护储层、提高钻井速度，因此 近年来在国内各大油田得到了广泛的应用，但是，我国现已开发的油气田都不 同程度地含有硫化氢气体，有的还属高含硫油气田，随着油气资源需求的不断 增长和易采油气藏的日益衰竭，含硫油气藏将成为重要的接替资源；而欠平衡 钻井技术作为发现和保护油气层的有效工艺，必然会大量应用于含硫储层的勘 探开发，因此在含硫地层应用欠平衡技术是油气资源勘探开发的一个趋势；在 欠平衡钻井过程中，由于钻井液的压力小于地层压力，所以地层流体就会进入 井眼并返至地面，返至地面的钻井液中含有油、气，以及钻井产生的岩屑，为 了维护钻井液的性能，钻井液在再次泵入井下之前，必须把其中的油、气、固 分离出去；目前国内对钻井液中的油、气、固的分离主要是通过液气分离器、 撇油罐以及固控系统的振动筛、除砂气、离心机等来完成的；由于使用的撇油 罐和固控系统都是与大气连通的，所以，当钻井液中含有硫化氢时，硫化氢就 会从撇油罐和固控系统向大气中挥发，挥发出去的硫化氢会对操作人员与当地 居民的生命安全造成威胁，对环境带来严重的损害，所以目前在含有H2S的地 层实施钻井作业时，就不能采用欠平衡钻井技术，当应用欠平衡技术进行钻井 时，如遇到H2S，则必须立即停止欠平衡钻井作业
发明内容
:本发明的目的是针对国内目前使用的钻井液地面分离方法无法 实施含硫地层的欠平衡钻井作业的问题，采用密闭分离的方式，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作业的钻井液循环分离方法。
本发明是这样实现的，分离方法包括下列步骤
第一步首先将井内返出的钻井液注入节流管汇，进行压力控制； 第二部将达到设计压力的钻井液排向四相分离器，进行油、固、天然气 和水的分离；
第三步被排除了固相、原油和天然气的钻井液先被送入钻井液缓冲罐， 然后流向真空除气器对带入的天然气进行完全分离；
第四步没有固相、原油和天然气的钻井液被排向密闭硫化氢清除罐，对 溶解在钻井液中的少量硫化氢进行清除；
第五步将干净的钻井液泵入固控装置进行固控及配浆处理，然后由钻井 泵泵入井眼实施钻井；
所述四相分离器分离出来的固相被送入密闭沉砂罐，带入密闭沉砂罐的天
然气被排向点火装置燃烧；
所述四相分离器分离出来的原油排向储油罐，带入的天然气从储油罐排向 点火装置燃烧；
从所述第二步四相分离器和第三步真空除气器分离出来的天然气被排向 点火装置燃烧；
经过上述工艺过程，井下出来的钻井液中含有的硫化氢、轻质油及大颗粒 的岩屑就被分离出去了，不再对环境及人员造成伤害，以此不断循环，实现欠 平衡钻井液的密闭循环分离。.
本发明由钻井液密闭分离系统和固控系统组成，
按照上述分离步骤实施含硫地层欠平衡钻井液的密闭循环分离方法的装 置包括钻井液密闭分离系统和固控系统，钻井液密闭分离系统包括节流管汇、四相分离器、密闭沉砂罐、密闭储油罐、密闭钻井液缓冲罐、真空除气器、点 火装置和密闭硫化氢清除罐；固控系统由标准钻井固控装置构成；
本发明的优点和有益效果是在分离钻井液中硫化氢、原油及天然气的过 程中，系统处于密闭状态，分离出的天然气被燃烧，分离出的油被密闭储存， 溶解在钻井液中的硫化氢被清除，这样不仅避免了硫化氢的外溢而造成人员的 伤亡，而且还避免了轻质油向大气中的挥发而造成火灾隐患；另外，密闭分离 系统还可以对地层产物进行在线监控和精确计量，为了解地层情况提供资料。
图l为本发明的流程示意图。 具体实施方法
下面结合附图给出
具体实施例方式
实施本发明的系统装置包括钻井液密闭分离系统和固控系统组成，钻井液
密闭分离系统包括节流管汇4、四相分离器5、密闭沉砂罐1和2、密闭储油 罐6、密闭钻井液缓冲罐9、真空除气器8、点火装置7、密闭硫化氢清除罐 10;固控系统包括一套标准钻井固控装置11;分离方法是将井内返出的含有
硫化氢的钻井液通过下列步骤完成的
第一步将从井内返出的钻井液注入钻井液密闭分离系统的节流管汇4， 将压力控制到设计的要求；
第二部将达到设计压力的钻井液排向四相分离器5进行油、固、气和水
的分离，其中的原油排向储油罐6，带入的少量天然气从储油罐6排向点火装 置7燃烧，固相物质分离到密闭沉砂罐1和2，进入密闭沉砂罐1和2中的流 体含有钻井液及少量气体，经在沉砂罐1和2中静止后，天然气会逸出，液固 也会分层，当天然气积累到一定量时，打开排气管线，将天然气排向点火装置7燃烧处理，静止在罐体上部的钻井液将定时被排入钻井液缓冲罐9中；而固 相颗粒则留在沉砂罐1和2的底部，沉砂罐1和2中的固相量如果超过设计量 后，关闭此罐，并将罐运至井场外或停钻后进行处理；
第三步被排除了固相、原油和天然气的钻井液分别从四相分离器5和密 闭沉砂罐1和2被排向钻井液缓冲罐9，然后流向真空除气器8将溶解在钻井 液中的微小气泡进行分离，被分离的天然气被排向点火装置7燃烧，处理过的 钻井液再泵入密闭硫化氢清除罐10;
第四步被泵入密闭硫化氢清除罐10的钻井液，在这里，硫化氢清除罐
10将溶解在钻井液中，还未被完全分离出的残留的硫化氢，通过添加化学剂 的方法将其清除；经过硫化氢清除罐10处理后的钻井液已不含有地层产出的 有害物质，成为"干净"的钻井液；
第五步从密闭硫化氢清除罐10出来的干净钻井液流向标准固控装置进
行常规固控及配浆处理，然后由钻井泵泵入井眼实施钻井工程；
经过上述工艺过程，井下出来的钻井液中含有的硫化氢、轻质油及大颗粒 的岩屑就被分离出去了，不再对环境及人员造成伤害，以此不断循环，实现欠 平衡钻井液的密闭循环分离。
权利要求
1. 一种含硫地层欠平衡钻井作业的钻井液循环分离方法，其特征在于分离方法包括下列步骤第一步首先将井内返出的钻井液注入节流管汇，进行压力控制；第二部将达到设计压力的钻井液排向四相分离器，进行油、固、天然气和水的分离；第三步被排除了固相、原油和天然气的钻井液先被送入钻井液缓冲罐，然后流向真空除气器对带入的天然气进行完全分离；第四步没有固相、原油和天然气的钻井液被排向密闭硫化氢清除罐，对溶解在钻井液中的少量硫化氢进行清除；第五步将干净的钻井液泵入固控装置进行固控及配浆处理，然后由钻井泵泵入井眼实施钻井。
2. 根据权利要求1所述的含硫地层欠平衡钻井液的循环分离方法，其特征在于所述四相分离器、分离出来的固相被送入密闭沉砂罐，带入密闭沉砂罐的天然气被排向点火装置燃烧。
3. 根据权利要求1所述的含硫地层欠平衡钻井液的循环分离方法，其特征在于所述四相分离器分离出来的原油排向储油罐，带入的天然气从储油罐排向点火装置燃烧。
4. 根据权利要求1所述的含硫地层欠平衡钻井液的循环分离方法，其特征在于从所述第二步四相分离器和第三步真空除气器分离出来的天然气被排向点火装置燃烧。
5. 根据权利要求1所述的含硫地层欠平衡钻井液的循环分离方法，其特征在于实施所述分离方法的装置包括钻井液密闭分离系统和固控系统，钻井液密闭分离系统包括节流管汇、四相分离器、密闭沉砂罐、密闭储油罐、密闭钻井液缓冲罐、真空除气器、点火装置和密闭硫化氢清除罐；固控系统由标准钻井固控装置构成。
全文摘要
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，本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。
文档编号E21B21/00GK101463713SQ20091005811
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者刘小玮, 张保贵, 轲 柏, 羡维伟 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工艺技术研究院