[发明专利]利用废烟气作钻井、修井循环介质的方法及处理装置

说明书

本发明属于勘探开发中钻井、修井的一种方法，以及采用该方法所需的装置。特别是一种采用废烟气作为泡沫液中的气相或单独作为循环介质钻井、修井及其烟气的收集、处理装置。尤其适合用于低压油气井的钻井、修井和完井作业；也可用于一般地质钻勘作业。

在勘探开发，特别是在油气田的勘探开发过程中，由于低压导致钻井、修井、完井作业过程中常规的流体(泥浆、清水)不能建立正常的井筒循环，因此，不仅效率低、安全性差，而且流体夹带的部分固体颗粒漏入地层还会对油气层造成损害。为了克服上述缺陷，目前在低压井钻井、修井作业时一般多采用空气、天然气或氮气类惰性气体作为循环介质。但这几种介质中，采用天然气、空气作为气相或单独作为循环介质存在易引起井下起火和爆炸，由于用气量大(日用气量一般在3～5万立方米)，因此，前者还存在必需有天然气管网及使用成本高等弊病；而采用氮气类惰性气体又存在不但需要移动式制氮等装备与之配套，而且因其成本特高而影响其经济效益等缺陷。

本发明的目的是研究设计一种利用井场废烟气作循环介质钻井、修井的方法及其处理装置，以克服背景技术存在的缺陷，达到可有效防止钻井作业时井下起火、爆炸，提高钻井等作业的安全性，降低钻井、修井作业成本，有效地保护油气层等目的。

本发明的解决方案是将井场柴油机工作时排出的废气，经冷却，除尘及气、水分离，压力平衡，增压处理后或单独作循环介质，或作为泡沫液中的气相用以完成低压井钻井、修井作业。经上述收集、处理后的柴油机烟道废气，其主要成份为二氧化碳惰性类气体，该气体代替背景技术中的空气、天然气或现场制取的氮气等惰性气体作为泡沫液中的气相或单独作为循环介质来完成钻井、修井作业，从而在到其目的。因此，本发明利用烟气作钻井、修井循环介质的方法包括：

A．废烟气的收集、净化处理：将柴油机(动力机)排出的高温烟气引入冷却装置冷却至60℃以下，然后经除尘及气、水分离处理；

B．增压处理：首先将经除尘及气、水分离后的烟气通过鼓风或抽风机送入低压压缩机初压至0．7～1．0MPa，再经冷却装置送入高压压缩机增压至3～30MPa后；

C．或直接作为循环介质注入井下、或作为气相与泡沫基液作用形成泡沫液后再注入井下完成钻井、修井作业。

上述利用废烟气作钻井、修井循环介质的收集、处理装置包括柴油机废烟气排气系统，烟气冷却器，除尘及水、气分离器，鼓风或抽风机(压力平衡装置)，低压压缩机系统，高压压缩机系统；上述烟气排气系统，冷却装置，除尘及气、水分离器，鼓风或抽风机，低压压缩机系统，高压压缩机系统，顺次通过管道连通而组成整套废烟气收集、处理装置。该装置通过高压压缩机系统的压缩烟气出口与井口水龙头，或通过泡沫发生器与井口水龙头连接。以提供循环介质。而所述鼓风或抽风机亦可设于烟气冷却器与除尘及气、水分离器之间。

本发明由于采用井场柴油机工作时排出的废烟气作为钻井、修井作业中的循环介质，既克服了采用空气和天然气作循环介质存在易燃、易爆，安全性差且采用天然气成本高等缺陷；又克服了采用氮气惰性气体作循环介质需要移动式制氮设备，且因制氮成本特高往往使油气藏勘探开发失去经济意义等弊病。柴油机排出的废烟气其成份主要是二氧化碳，用作钻井、修井作业的循环介质既不会引起井下起火、爆炸，安全可靠，而且成本极低；作为循环介质使用其成本仅为天然气的二、三百分之一，与氮气相比则不足其千分之一。从而可使低压油气井的开发效益成倍提高，并可有效保护油气层。

附图及附图说明

图1为本发明方法流程示意图；图中：

A．柴油机废烟气排气系统；B．烟气冷却，C．除尘及气、水分离，D．低压压缩，E．高压压缩，F．井口，G．气、液、固三相分离，H．泡沫基液，M．泥浆泵，N．泡沫发生器，K₁、K₂(图2中9)；阀门；流程图中：实线箭头为烟气流程，虚线箭头为泡沫基液流程，虚、实双线箭头为泡沫液流向。

图2为本发明废烟气收集、处理装置连接关系示意图；图中：1．柴油机烟气排气管，2．冷却装置，3．除尘及气、水分离器，4．鼓风机，5．低压压缩机，6．压缩机附属冷却装置，7．高压压缩机，8．泡沫发生器，9．阀门(K₂)，10．输出管；P．泡沫基液注入方向。

实施例1