[发明专利]石油工程循环气体再生方法及其专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石油钻井、完井作业、增产措施、试油、试气、采油施工过程中循环气体的再生处理方法及其专用装置。

背景技术

在石油钻井等工程施工中，为提高钻井速度、及时发现、评价和保护油气层，提高油气产量，在适用于气体钻井的油田普遍采用气体钻井等技术，气体钻井、完井及注气采油等增产措施是近几年国内外得到普遍重视和应用的一项新技术。它采用氮气、空气、天然气、二氧化碳气、采油机尾气等气体作为循环流体，极大地降低了井筒液柱压力，实现了真正意义上的欠平衡钻井、完井等施工。目前，国内外气体钻井从装备配套到施工工艺已经形成比较成熟的技术，气体钻井数量逐年升高，具有广阔的发展前景。

气体钻井施工中，空气与地层烃类气体易引起井下着火、爆炸等恶性事故。使用氮气、天然气、二氧化碳气等作为循环流体，能避免井下燃烧爆炸等问题。但是，在氮气钻井、天然气钻井、二氧化碳气体钻井中，由于惰性气体的用量大，生产成本昂贵，在一定程度上限制了该项技术的推广应用。

在气体钻井中，在钻头切削和高速气流的冲击下，地层矿物被高度分散，生成包括微米级甚至纳米级的固相颗粒。因此从井筒返出的流体，除含大量气体外，还含有钻屑、水、油等物质。要做到气体的循环利用，必需进行分离、提纯，除掉混合流体中的固体和液体成分，使气体达到重复使用的标准。目前国内外在气体钻井施工中，上述气体还不能循环利用，而是将其放掉或燃烧，不仅带来环境污染，而且导致气体资源的浪费，成本升高，设备投资高，制约了该项技术的应用。若能将昂贵的氮气、天然气等处理再生，就可大大降低气体钻井成本和设备购置费。

因此，发明一种循环气体再生技术是降低气体钻井成本、提高油气田整体开发效益的迫切需要。

发明内容

针对目前国内外在气体钻井施工中，作为循环流体的氮气、空气、天然气、二氧化碳气、采油机尾气还不能循环利用的问题，本发明提供了一种可用于石油钻井、完井作业、试油、试气、增产措施及气举采油、注气采油等施工过程中循环气体处理再利用技术。通过简单、高效、低成本的处理方法，使气体再生循环利用，降低惰性气体的生产成本，提高油气田整体开发效益。

具体技术方案如下。

本发明提出的石油工程循环气体的再生方法包括以下步骤：

(1)三相分离并降温：使从井筒返出的高温气液固的混合相通过处理液，气体从处理液中逸出，液体和固体留在处理液中得到混合液，逸出的气体被处理液降温；混合相流量：0.2～80m³/秒·m³处理液，环空出口的混合相流速：3～30m/s，环空出口的混合相温度：20～150℃，处理液温度：10～70℃；

(2)干燥：将步骤(1)逸出的气体送入干燥装置进行干燥，干燥后的气体循环使用；

(3)液固分离：将步骤(1)得到的混合液进行液固分离，分离出其中的固体，液体循环使用。

对所述的循环气体没有特别的限定，只要能够用在石油钻井、完井作业、试油、试气、增产措施及气举采油、注气采油等石油工程中就可以，例如为氮气、空气、天然气、二氧化碳气或采油机尾气。

对所述的处理液也没有特别的限定，只要能将气体从井筒返出的气体/液体/固体的混合相分离出来就可以，例如满足这种要求的处理液可以是水溶液、油、水包油乳液、油包水乳液。

用于石油工程的分离净化气/液/固三相流体中气体的水溶液可以是下述水溶液中的一种：

(1)含有一种或多种可溶性无机盐或有机盐的水溶液，所述盐的总重量百分比含量为0.1％～10％。例如0.5％的氯化铝的水溶液或1％的氯化钙的水溶液。盐的总含量不能太少，太少无效，太多浪费。

(2)含有一种或多种可溶性聚合物的水溶液，所述可溶性聚合物的总重量百分比含量为0.05％～0.1％。例如0.1％的聚丙烯酰胺的水溶液或0.05％的聚乙二醇的水溶液。

(3)含有可溶性无机盐和可溶性聚合物的水溶液，所述可溶性无机盐和可溶性聚合物的重量百分比含量分别为0.1％～10％和0.05％～0.1％，所述可溶性无机盐可以是一种或多种，所述可溶性聚合物可以是一种或多种。

在上述三种水溶液中，可溶性无机盐包括铝盐、铁盐、钙盐、镁盐、钾盐、聚合铝和聚合铁，可溶性有机盐包括有机铝盐、有机钙盐和有机钾盐。