[发明专利]含硫地层欠平衡钻井作业的钻井液循环分离方法

说明书

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。

技术背景：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。

附图说明：

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方法：

下面结合附图给出本发明的实施例：

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；