欠平衡钻井液地面循环系统中硫化氢的应急处理方法与流程

本发明涉及石油钻探钻井工艺技术领域，更具体地说涉及一种主要用于在于大气隔离的密闭欠平衡钻井循环系统中的钻井液地面循环系统中硫化氢的应急处理方法。

背景技术：

常规的欠平衡钻井工艺钻井液地面循环系统主要包括有节流管汇、多相分离器、固控系统以及循环罐等处理装置。循环系统中的液气分离器主要用于分离随钻井液从井筒内返出的地层气体，在含硫地层中，包含有天然气与硫化氢等气体。如果在地面循环系统中，多相分离器不能完全的分离处理地层气体，将造成排出至固控系统的钻井液中有硫化氢气体逸出的可能，对操作人员造成伤害。如果未分离处理完全的硫化氢气体过多，也会对循环系统中的设备及井下工具造成腐蚀损害。因此，如需在含硫地层进行欠平衡钻井作业时，有必要提供一种工艺方法对在常规欠平衡钻井工艺钻井液地面循环系统中的硫化氢气体进行防止逸出的应急处理。

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。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种欠平衡钻井液地面循环系统中硫化氢的应急处理方法，本发明的发明目的旨在于解决现有技术中除硫剂加入量收到限制时，对硫化氢进一步的处理，清除未完全分离的硫化氢，避免硫化氢气侵钻井液在固控系统处挥发至大气环境中对人员、设备与环境的伤害，防止意外事故的发生，满足安全环保钻井的需求。

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：

欠平衡钻井液地面循环系统中硫化氢的应急处理方法，首先将从井内返出的含有硫化氢的钻井液经过降压后进入多相分离器进行液气分离，分离后的钻井液排至固控系统中；在钻井液进入固控系统前或进入固控系统时，对钻井液中硫化氢含量进行监测，当监测的硫化氢含量超过标准而不能继续排至固控系统时，注入除硫剂至多相分离器中，并使钻井液中的硫化氢与除硫剂反应；其特征在于：采用下述两种处理方法中的任意一种或者两种的组合对钻井液进行处理；

a、打开多相分离器排液管线上分支管路通道，将未分离干净的钻井液再次回注至多相分离器进液口进行再次循环分离；

b、将多相分离器处理后的未分离干净的钻井液直接绕过固控系统，注入至井内进行循环处理。

所述未分离干净的钻井液，具体是指，在除硫剂加入量受到限制时，经多相分离器中除硫剂与钻井液中硫化氢进行反应后，不能完全清楚干净硫化氢，还含有部分硫化氢在钻井液中。

所述含有硫化氢的钻井液经过降压后进入多相分离器，具体是指：含有硫化氢的钻井液经过节流管汇进行降压处理，所述节流管汇通过一级或多级串联的方式对钻井液进行降压。

所述含有硫化氢的钻井液经过降压后进入多相分离器进行液气分离，分离后的气体经过脱硫与燃烧处理。

所述对钻井液中硫化氢进行监测，具体是指，采用硫化氢监测仪对钻井液中的硫化氢进行监测。

所述硫化氢监测仪安装在固控系统上。

所述固控系统至少包括振动筛、除砂器和离心机。

所述多相分离器为四相分离器。

与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：

1、本发明的独特的优点在于采用药剂注入、旁通回流以及循环回注三种应急保险措施方法来控制地面分离系统不能完全分离有毒有害气体时的钻井液流体处理控制工艺，也可以采用本发明中提到的各级方法的组合进行处理，最大限度的避免硫化氢等有毒有害气体在固控系统中挥发至大气对人员与环境造成伤害。

2、与现有技术相比，由于药剂过多量的添加将对钻井液材料的性能造成一定的影响，因此本申请在药剂加入量收到限制时，可以采取旁通回流、循环回注或者两种方式的结合的方式，对残留有硫化氢的钻井液进一步处理，旁通回流的方式，将未处理干净的钻井液进行循环处理，可以在药剂加入量受到限制的情况下，延长除硫剂与硫化氢的反应时间，防止存留的除硫剂对钻井液材料的性能造成影响。

3、采用循环回注的方式，是在地层返出的气体量过大，所有分离设备均不能够完全处理，而不能停止循环的情况下，直接将多相分离器处理后的未分离干净的钻井液直接绕过固控系统，注入至井内进行循环处理，绕过固控系统，防止钻井液中硫化氢的泄露，最大限度的避免硫化氢等有毒有害气体在固控系统中挥发至大气对人员与环境造成伤害。

附图说明

图1为本发明方法的工艺流程示意图；

图2为本发明的不同工艺需求的方法流程示意图。

具体实施方式

实施例1

作为本发明一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：

欠平衡钻井液地面循环系统中硫化氢的应急处理方法，首先将从井内返出的含有硫化氢的钻井液经过降压后进入多相分离器进行液气分离，分离后的钻井液排至固控系统中；在钻井液进入固控系统前或进入固控系统时，对钻井液中硫化氢含量进行监测，当监测的硫化氢含量超过标准而不能继续排至固控系统时，注入除硫剂至多相分离器中，并使钻井液中的硫化氢与除硫剂反应；采用下述处理方法对钻井液进行处理；打开多相分离器排液管线上分支管路通道，将未分离干净的钻井液再次回注至多相分离器进液口进行再次循环分离。

实施例2

作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：

欠平衡钻井液地面循环系统中硫化氢的应急处理方法，首先将从井内返出的含有硫化氢的钻井液经过降压后进入多相分离器进行液气分离，分离后的钻井液排至固控系统中；在钻井液进入固控系统前或进入固控系统时，对钻井液中硫化氢含量进行监测，当监测的硫化氢含量超过标准而不能继续排至固控系统时，注入除硫剂至多相分离器中，并使钻井液中的硫化氢与除硫剂反应；采用下述处理方法对钻井液进行处理；将多相分离器处理后的未分离干净的钻井液直接绕过固控系统，注入至井内进行循环处理。

实施例3

作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：

欠平衡钻井液地面循环系统中硫化氢的应急处理方法，首先将从井内返出的含有硫化氢的钻井液经过降压后进入四相分离器进行液气分离，分离后的钻井液排至固控系统中；在钻井液进入固控系统前或进入固控系统时，对钻井液中硫化氢含量进行监测，当监测的硫化氢含量超过标准而不能继续排至固控系统时，注入除硫剂至四相分离器中，并使钻井液中的硫化氢与除硫剂反应；采用下述处理方法对钻井液进行处理；采用下述两种处理方法的组合对钻井液进行处理；打开四相分离器排液管线上分支管路通道，将未分离干净的钻井液再次回注至四相分离器进液口进行再次循环分离；将四相分离器处理后的未分离干净的钻井液直接绕过固控系统，注入至井内进行循环处理。

实施例4

下面结合附图给出本发明的实施例：含硫地层流体随钻井液从井筒返出至地面井口1后，经过节流管汇2降压以及多相分离器4进行液气分离，分离后的气体经过脱硫6与燃烧7处理，分离后的钻井液可通过打开阀门17依靠分离器4的压力直接排至固控系统10，当分离器4内的压力不足时，可通过打开阀门18，并开启排液泵19来排出钻井液。固控系统10上安装有硫化氢监测仪25，可实时监测排至固控系统10的钻井液中硫化氢含量。多相分离器4上安装有硫化氢监测仪26，可实时监测多相分离器中钻井液中硫化氢的含量；当监测的硫化氢含量超过标准而不能排至固控系统10时，可通过应急处理措施进行处理。首先是自动打开加药装置9及其阀门14，通过泵13向多相分离器4进液口处自动注入除硫剂等相关药剂进行除硫处理，注入管路上设置有单流阀15，避免钻井液进入加药装置9。需要注意的是由于药剂过多量的添加将对钻井液材料的性能造成一定影响。此时，如果药剂加入量受到限制，首先自动打开多相分离器4排液管线上分支管路通道，即打开阀门20，将未分离干净的钻井液再次回注至多相分离器入进液口进行再次循环分离，该回注管路上也设置有单流阀16，防止高压管路上钻井液直接进入排液管线。如果地层返出的气体量过大，所有分离设备均不能够完全处理，又不能停止循环，则关闭阀门22与阀门23，打开阀门21、24，将多相分离器4处理后的仍含有气体的钻井液直接绕过固控系统10与地面循环罐11，通过泥浆泵12注入井内进行循环处理，至此完成了欠平衡钻井液地面循环系统中的硫化氢应急处理工艺方法。

在本发明中，所有阀门、仪器、泵以及设备等均可以采用集中控制或其他已知方式进行控制。本发明省略了返出钻井液中其他如岩屑、油等相态物质的处理流程，但其硫化氢应急处理流程均包含在本发明的保护范围。如果在较高压力的地层进行钻井，本发明可以采用为二级或多级分离器分离的方法，其应急处理方法与单级分离器的方法类似，二级分离器应急分离方法流程示意图如图2所示。也可以采用本发明中提到的各级方法的组合进行处理，以上方法均包含在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的基本原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。