[发明专利]钻井液中有害气体密闭清除方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻探密闭钻井工艺技术领域，主要是用于在于大气隔离的密闭钻井循环系统中的钻井液有害气体的清除方法，更具体地说涉及一种钻井液中有害气体密闭清除方法。

背景技术

欠平衡钻井是指在钻井过程中井筒钻井液液柱压力小于地层压力时的钻井工艺，欠平衡钻井技术具有提高钻井效率、发现和保护储层以及提高油气产量等诸多优点，在国内外具有广阔的市场前景。在欠平衡钻井过程中，由于地层压力大于井底液柱压力，地层流体就会进入井眼并随钻井液返至地面。返出的流体中包含有易挥发的烃类气体或硫化氢等有毒有害气体。目前国内主要地面处理装备普遍采用气液两相分离器，由于该装置内具有一定压力，只能分离钻井液中的大部分段塞流或大气泡气体，且压力越高，越不利于气体的分离。钻井液中还残留着不易分离的小气泡形态的硫化氢等有害气体。如果没有完全分离干净的钻井液排入撇油罐或振动筛等敞开式装置后，硫化氢等有毒有害气体的挥发会对井场人员以及周围的环境造成严重威胁。因此，目前在含硫地层实施钻井作业时，当硫化氢浓度大于50ppm，就不能采用欠平衡钻井技术。即使在常规过平衡钻井过程中（即井筒钻井液液柱压力大于地层压力），在钻遇不可预见含硫化氢等有毒有害气体地层时，如果没有相关地面气体处理设备，挥发到大气中的地层气体也将对人员和环境造成伤害。

随着新《中华人民共和国安全生产法》与《中华人民共和国环境保护法》两法的颁布，国家与社会对环境保护与安全生产愈加重视与严格。在钻井过程中对钻井液中有毒有害气体进行完全密闭清除的工艺方法成为一种必然趋势。

国家知识产权局于2009年9月9日，公开了一件公开号为CN101525993A，名称为“含硫地层欠平衡钻井中硫化氢的监测与控制方法”的发明专利，该发明专利是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。

上述现有技术中对硫化氢的处理方法中，过量地添加除硫剂至钻井液中，会对钻井液材料的性能造成一定的影响，因此会对除硫剂的添加量产生一定的限制，而限制了除硫剂的添加量之后，就会影响硫化氢的清除效果和效率，不能很好的清除掉钻井液中的硫化氢。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种钻井液中有害气体密闭清除方法，本发明可以使在完全与大气隔离的钻井液地面处理系统中分级处理钻井液中不同形态的硫化氢等有害气体，完全避免了有毒有害气侵钻井液暴露于大气环境中挥发后对人员、设备与环境的伤害，防止了意外事故的发生，满足钻井安全环保的迫切需求。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

钻井液中有害气体密闭清除方法，含有有害气体的钻井液从井内返出地面，进入地面钻井液密闭处理系统中，其特征在于：含有有害气体的钻井液从井内返出，经过降压后进入初级分离器，经过初级分离器分离后的钻井液直接导入二级分离器中进行二次分离，二次分离器的工作压力小于初级分离器的工作压力；经过二级分离器分离后的钻井液通过离心泵泵入第三级分离系统中，在第三级分离系统中，分别采用负压抽离、液下扰流、流体温控相结合的结构方式对参与气体进行分离；将上述各级分离系统中分离出的气体导入气体处理装置中进行处理；经第三级分离系统分离后的钻井液排入固控系统进行处理，经固控系统处理后的钻井液排入井内进行循环。

在第三级分离系统的排液口处设置气体监测仪器，当监测到仍有未分离的气体存在时，通过加药装置向第三级分离系统的进液管线中注入除硫剂，使第三级分离系统中的钻井液中的硫化氢与除硫剂反应；若气体仍为完全处理，通过加药装置向二级分离器的进液管线中注入除硫剂，使二级分离器中的钻井液中的硫化氢与除硫剂反应；依次类推，通过加药装置向初级分离器的进液管线中注入除硫剂，使初级分离器中的钻井液中的硫化氢与除硫剂反应。

在第三级分离系统的排液口处设置气体监测仪器，当监测到仍有未分离的气体存在时，在第三级分离系统的排液管线上设置分支管路，将第三级分离系统中排出的未分离干净的钻井液再次回注到第三级分离系统中进行再次循环处理；若仍不能将钻井液分离干净，在二级分离器的排液管线上设置分支管路，将二级分离器分离后的钻井液回注到二级分离器中进行再次循环处理。

将第三级分离系统中处理后的钻井液绕过固控系统直接注入井内进行循环处理。