[发明专利]含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法

说明书

技术领域

    本发明涉及含硫地层欠平衡钻井硫化氢的监测与控制方法技术领域，用于监测和控制井内返出钻井液中的硫化氢。

背景技术

欠平衡钻井技术可以有效保护储层、提高钻井速度，所以近年来在我国得到了广泛的应用。而含硫油气藏在我国分布较广，是我国重要的油气资源，因此实施含硫油气藏的欠平衡钻井对于加快油气资源的勘探开发及保障国家的油气安全具有重要的意义。

国内目前使用的欠平衡地面装备（包括液气分离器、撇油罐以及固控系统的振动筛、除砂器、离心机等）还无法满足含硫气田欠平衡施工的需要，因此产生了一种新的钻井液循环分离方法，即钻井液密闭式循环分离方法。该方法可分两步进行：首先将井内返出的含有硫化氢的钻井液通过密闭装置（包括密闭取样器、四相分离器、密闭式沉砂罐、密闭式储油罐、密闭式钻井液缓冲罐和真空除气器等）进行处理，该过程可将钻井液中的原油、气体以及大颗粒的岩屑清除，同时也将硫化氢清除干净；然后再将这些经过处理后不含硫化氢的钻井液排入固控系统，进行钻井液性能的调节后，循环至井内。这种钻井液密闭式循环分离方法既有很强的可操作性，又可以避免环境污染，保障钻井安全，是含硫气藏实施欠平衡钻井较为理想的方法。

但是上述方法中，固控系统是敞开式结构，直接与大气相连通，如果密闭装置没有将钻井液中的硫化氢清除完全，使还带有硫化氢的钻井液进入固控系统，那么会产生非常严重的后果，硫化氢会挥发至大气中，对大气环境带来不可估量的损害，并且还会引发严重的安全事故。由此可见，对钻井液中硫化氢进行监测和控制，保证硫化氢在密闭装置内全部清除是钻井液密闭式循环分离方法实施的关键。

发明内容

    为解决上述技术问题，本发明针对含硫地层欠平衡钻井中采用的密闭式循环分离方法而提出一种硫化氢监测和控制的方法，密闭式循环分离方法中，本发明能实时监测密闭装置中各设备所含有硫化氢的量，并作出相应的控制动作，从而避免硫化氢进入固控系统直接挥发至大气中，污染大气和产生意外事故。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法，首先将井内返出的含有硫化氢的钻井液通过密闭装置处理，所述密闭装置至少包括密闭取样器、四相分离器、密闭式沉砂罐、密闭式储油罐、密闭式钻井液缓冲罐和真空除气器，经过处理后的钻井液排入固控系统，进行钻井液性能的调节后，循环至井内，其特征在于：钻井液经过密闭取样器时对钻井液中硫化氢含量进行监测，并将监测到的硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统换算成所需除硫剂的量并发出指令，注入除硫剂至四相分离器并使钻井液中的硫化氢与除硫剂反应从而清除残留硫化氢。

本发明进一步的技术方案是：

钻井液经过密闭式沉砂罐、密闭式储油罐和密闭式钻井液缓冲罐时分别监测钻井液中硫化氢的含量，并将监测到的各硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统分别换算成所需对应除硫剂的量并发出指令，注入除硫剂并使密闭式沉砂罐、密闭式储油罐和密闭式钻井液缓冲罐中的硫化氢与各对应注入的除硫剂反应，从而进一步清除残留硫化氢。

本发明再进一步的技术方案是：

对由密闭式钻井液缓冲罐流出的钻井液进行硫化氢含量的监测，当硫化氢仍未完全清除，或者井内返出钻井液中硫化氢含量突然升高，而密闭装置无法完全清除时，监测到的硫化氢含量信号输入至控制系统，控制系统发出指令：关闭密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并打开密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门，使钻井液直接由钻井泵泵入立管；当监测到由密闭式钻井液缓冲罐流出的钻井液硫化氢含量为零时，控制系统发出指令打开密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并关闭密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门。

本发明更进一步的技术方案是：

在发出关闭密闭式钻井液缓冲罐与固控系统上的阀门，并打开密闭式钻井液缓冲罐与钻井泵之间的阀门指令时，控制系统还发出指令：启动固控系统中的振动筛和鼓风机。

本发明还进一步的技术方案是：

在发出启动固控系统中的振动筛和鼓风机指令时，控制系统还发出指令：向密封装置各罐体内注入大剂量的除硫剂，并完全清除钻井液中的硫化氢。

本发明中，所述固控系统至少包括振动筛、除砂器和离心机。

本发明中，监测密闭装置中各机构硫化氢含量的是硫化氢监测仪。

本发明中，向密闭装置各机构注入除硫剂的装置为除硫剂储存及注射器。

本发明中，所述的控制系统是计算机。