專利名稱：含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測與控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含硫地層欠平衡鉆井硫化氫的監(jiān)測與控制方法技術(shù)領(lǐng)域， 用于監(jiān)測和控制井內(nèi)返出鉆井液中的硫化氫。
背景技術(shù)：
欠平衡鉆井技術(shù)可以有效保護儲層、提高鉆井速度，所以近年來在我 國得到了廣泛的應(yīng)用。而含硫油氣藏在我國分布較廣，是我國重要的油氣 資源，因此實施含硫油氣藏的欠平衡鉆井對于加快油氣資源的勘探開發(fā)及 保障國家的油氣安全具有重要的意義。
國內(nèi)目前使用的欠平衡地面裝備(包括液氣分離器、撇油罐以及固控 系統(tǒng)的振動篩、除砂器、離心機等)還無法滿足含硫氣田欠平衡施工的需 要，因此產(chǎn)生了一種新的鉆井液循環(huán)分離方法，即鉆井液密閉式循環(huán)分離 方法。該方法可分兩步進行首先將井內(nèi)返出的含有硫化氫的鉆井液通過 密閉裝置(包括密閉取樣器、四相分離器、密閉式沉砂罐、密閉式儲油罐、 密閉式鉆井液緩沖罐和真空除氣器等)進行處理，該過程可將鉆井液中的 原油、氣體以及大顆粒的巖屑清除，同時也將硫化氫清除千凈；然后再將 這些經(jīng)過處理后不含硫化氫的鉆井液排入固控系統(tǒng)，進行鉆井液性能的調(diào) 節(jié)后，循環(huán)至井內(nèi)。這種鉆井液密閉式循環(huán)分離方法既有很強的可操作性， 又可以避免環(huán)境污染，保障鉆井安全，是含硫氣藏實施欠平衡鉆井較為理 想的方法。
但是上述方法中，固控系統(tǒng)是敞開式結(jié)構(gòu)，直接與大氣相連通，如果 密閉裝置沒有將鉆井液中的硫化氫清除完全，使還帶有硫化氫的鉆井液進 入固控系統(tǒng)，那么會產(chǎn)生非常嚴重的后果，硫化氫會揮發(fā)至大氣中，對大 氣環(huán)境帶來不可估量的損害，并且還會引發(fā)嚴重的安全事故。由此可見， 對鉆井液中硫化氫進行監(jiān)測和控制，保證硫化氫在密閉裝置內(nèi)全部清除是 鉆井液密閉式循環(huán)分離方法實施的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明針對含硫地層欠平衡鉆井中采用的密閉 式循環(huán)分離方法而提出一種硫化氫監(jiān)測和控制的方法，密閉式循環(huán)分離方 法中，本發(fā)明能實時監(jiān)測密閉裝置中各設(shè)備所含有硫化氫的量，并作出相 應(yīng)的控制動作，從而避免硫化氫進入固控系統(tǒng)直接揮發(fā)至大氣中，污染大 氣和產(chǎn)生意外事故。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測與控制方法，首先將井內(nèi)返出的含有硫化氫的鉆井液通過密閉裝置處理，所述密閉裝置至少包括密閉 取樣器、四相分離器、密閉式沉砂罐、密閉式儲油罐、密閉式鉆井液緩沖 罐和真空除氣器，經(jīng)過處理后的鉆井液排入固控系統(tǒng)，進行鉆井液性能的 調(diào)節(jié)后，循環(huán)至井內(nèi)，其特征在于鉆井液經(jīng)過密閉取樣器時對鉆井液中 硫化氫含量進行監(jiān)測，并將監(jiān)測到的硫化氫含量信號輸入至控制系統(tǒng)，控 制系統(tǒng)換算成所需除硫劑的量并發(fā)出指令，注入除硫劑至四相分離器并使 鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)從而清除殘留硫化氫。 本發(fā)明進一步的技術(shù)方案是
鉆井液經(jīng)過密閉式沉砂罐、密閉式儲油罐和密閉式鉆井液緩沖罐時分 別監(jiān)測鉆井液中硫化氫的含量，并將監(jiān)測到的各硫化氫含量信號輸入至控 制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)分別換算成所需對應(yīng)除硫劑的量并發(fā)出指令，注入除硫 劑并使密閉式陳砂罐、密閉式儲油罐和密閉式鉆井液緩沖罐中的硫化氫與 各對應(yīng)注入的除硫劑反應(yīng)，從而進一步清除殘留硫化氫。
本發(fā)明再進一步的技術(shù)方案是
對由密閉式鉆井液緩沖罐流出的鉆井液進行硫化氫含量的監(jiān)測，當硫 化氫仍未完全清除，或者井內(nèi)返出鉆井液中硫化氫含量突然升高，而密閉 裝置無法完全清除時，監(jiān)測到的硫化氫含量信號輸入至控制系統(tǒng)，控制系 統(tǒng)發(fā)出指令關(guān)閉密閉式鉆井液緩沖罐與固控系統(tǒng)上的閥門，并打開密閉 式鉆井液緩沖罐與鉆井泵之間的閥門，使鉆井液直接由鉆井泵泵入立管； 當監(jiān)測到由密閉式鉆井液緩沖罐流出的鉆井液硫化氫含量為零時，控制系 統(tǒng)發(fā)出指令打開密閉式鉆井液緩沖罐與固控系統(tǒng)上的閥門，并關(guān)閉密閉式 鉆井液緩沖罐與鉆井泵之間的閥門。
本發(fā)明更進一步的技術(shù)方案是
在發(fā)出關(guān)閉密閉式鉆井液緩沖罐與固控系統(tǒng)上的閥門，并打開密閉式 鉆井液緩沖罐與鉆井泵之間的閥門指令時，控制系統(tǒng)還發(fā)出指令啟動固 控系統(tǒng)中的振動篩和鼓風機。
本發(fā)明還進一步的技術(shù)方案是-
在發(fā)出啟動固控系統(tǒng)中的振動篩和鼓風機指令時，控制系統(tǒng)還發(fā)出指 令向密封裝置各罐體內(nèi)注入大劑量的除硫劑，并完全清除鉆井液中的硫 化氫。
本發(fā)明中，所述固控系統(tǒng)至少包括振動篩、除砂器和離心機。 本發(fā)明中，監(jiān)測密閉裝置中各機構(gòu)硫化氫含量的是硫化氫監(jiān)測儀。 本發(fā)明中，向密閉裝置各機構(gòu)注入除硫劑的裝置為除硫劑儲存及注射
器o
本發(fā)明中，所述的控制系統(tǒng)是計算機。 本發(fā)明的優(yōu)點表現(xiàn)在
1、由于本發(fā)明采用"鉆井液經(jīng)過密閉取樣器時對鉆井液中硫化氫含 量進行監(jiān)測，并將監(jiān)測到的硫化氫含量信號輸入至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)換算成所需除硫劑的量并發(fā)出指令，注入除硫劑至四相分離器并使鉆井液中 的硫化氫與除硫劑反應(yīng)從而清除殘留硫化氫"的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相 比，在四相分離器中， 一部分硫化氫以氣態(tài)的形式由排氣管線排出并進行 燃燒處理， 一部分則被注入的除硫劑清除，從理論上講，井內(nèi)返出的硫化 氫在這一過程中會大部分甚至全部被清除；從而有效地杜絕了含有硫化氫 的鉆井液進入敞開的固控系統(tǒng)中，不會造成大氣污染，也避免了安全事故 的發(fā)生，同時，由于注入的除硫劑是經(jīng)過控制系統(tǒng)精確換算后得來，除硫 劑的加入量會與鉆井液中的硫化氫完全反應(yīng)，解決了 "除硫劑的量過小， 不能將鉆井液中的硫化氫清除徹底，除硫劑量過大，因除硫劑多為堿性物 質(zhì)，從而會腐蝕設(shè)備，并對鉆井液性能產(chǎn)生影響"的技術(shù)難題。
2、 由于本發(fā)明采用對密閉裝置的密閉式沉砂罐、密閉式儲油罐和密 閉式鉆井液緩沖罐中的硫化氫的含量進行監(jiān)測，并一旦監(jiān)測到就會注入相 應(yīng)除硫劑再次除硫處理，從而使硫化氫本重重攔截，以至完全、徹底地清 除，完全不會使含有硫化氫的鉆井液進入敞開的固控系統(tǒng)中，保障了鉆井 安全。 ^
3、 由于本發(fā)明采用"由密閉式鉆井液緩沖罐流出的鉆井液進行硫化 氫含量的監(jiān)測"的技術(shù)方案，這樣，就能對經(jīng)過多次除硫處理的鉆井液進 行再次監(jiān)測和處理，并且，當井內(nèi)返出鉆井液中硫化氫含量突然升高，而 密閉裝置無法完全清除時，監(jiān)測到的硫化氫含量信號輸入至控制系統(tǒng)，控 制系統(tǒng)發(fā)出指令關(guān)閉密閉式鉆井液緩沖罐與固控系統(tǒng)上的閥門，并打開 密閉式鉆井液緩沖罐與鉆井泵之間的閥門，使鉆井液直接由鉆井泵泵入立 管，實現(xiàn)了真正的密封循環(huán)，這種操作切斷了硫化氫向外擴散的途徑，防 止了安全事故的發(fā)生；啟動固控系統(tǒng)中的振動篩和鼓風機，防止了硫化氫 在大氣中聚集。


下面將結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作出進一步的詳細 說明，其中
圖1為四相分離器中除硫劑注射程序圖
圖2為密閉式儲油罐、密閉式沉砂罐和密閉式鉆井液緩沖罐除硫劑注 射程序圖
圖3為由密閉式鉆井液緩沖罐流出的鉆井液進行硫化氫含量的監(jiān)測及 控制措施示意圖具體實施方式
實施例1
參照說明書附圖2，本發(fā)明公開了一種含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫 的監(jiān)測與控制方法，首先將井內(nèi)返出的含有硫化氫的鉆井液通過密閉裝置 處理，所述密閉裝置至少包括密閉取樣器、四相分離器、密閉式沉砂罐、 密閉式儲油罐、密閉式鉆井液緩沖罐和真空除氣器，經(jīng)過處理后的鉆井液排入固控系統(tǒng)，進行鉆井液性能的調(diào)節(jié)后，循環(huán)至井內(nèi)，鉆井液經(jīng)過密閉 取樣器時對鉆井液中硫化氫含量進行監(jiān)測，并將監(jiān)測到的硫化氫含量信號 輸入至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)換算成所需除硫劑的量并發(fā)出指令，注入除硫 劑至四相分離器并使鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)從而清除殘留硫化氫。
實施例2
參照說明書附圖1、 2，本發(fā)明一較佳實施方式是在實施例1的基礎(chǔ) 上，鉆井液經(jīng)過密閉式沉砂罐、密閉式儲油罐和密閉式鉆井液緩沖罐時分 別監(jiān)測鉆井液中硫化氫的含量，并將監(jiān)測到的各硫化氫含量信號輸入至控 制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)分別換算成所需對應(yīng)除硫劑的量并發(fā)出指令，注入除硫 劑并使密閉式陳砂罐、密閉式儲油罐和密閉式鉆井液緩沖罐中的硫化氫與 各對應(yīng)注入的除硫劑反應(yīng)，從而進一步清除殘留硫化氫。
實施例3
參照說明書附圖1、 2、 3，本發(fā)明另一較佳實施方式是在實施例1 或2的基礎(chǔ)上，還對由密閉式鉆井液緩沖罐流出的鉆井液進行硫化氫含量 的監(jiān)測，當硫化氫仍未完全清除，或者井內(nèi)返出鉆井液中硫化氫含量突然 升高，而密閉裝置無法完全清除時，監(jiān)測到的硫化氫含量信號輸入至控制 系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令關(guān)閉密閉式鉆井液緩沖罐與固控系統(tǒng)上的閥門， 并打開密閉式鉆井液緩沖罐與鉆井泵之間的閥門，使鉆井液直接由鉆井泵 泵入立管；當監(jiān)測到由密閉式鉆井液緩沖罐流出的鉆井液硫化氫含量為零 時，控制系統(tǒng)發(fā)出指令打開密閉式鉆井液緩沖罐與固控系統(tǒng)上的閥門，并 關(guān)閉密閉式鉆井液緩沖罐與鉆井泵之間的閥門。
實施例4
參照說明書附圖1、 2、 3，本發(fā)明另一較佳實施方式是在實施例3
的基礎(chǔ)上，在發(fā)出關(guān)閉密閉式鉆井液緩沖罐與固控系統(tǒng)上的閥門，并打開
密閉式鉆井液緩沖罐與鉆井泵之間的閥門指令時，控制系統(tǒng)還發(fā)出指令 啟動固控系統(tǒng)中的振動篩和鼓風機。 實施例5
參照說明書附圖1、 2、 3，本發(fā)明另一較佳實施方式是在實施例1
或2的基礎(chǔ)上，還對由密閉式鉆井液緩沖罐流出的鉆井液進行硫化氫含量
的監(jiān)測，當硫化氫仍未完全清除，或者井內(nèi)返出鉆井液中硫化氫含量突然 升高，而密閉裝置無法完全清除時，監(jiān)測到的硫化氫含量信號輸入至控制
系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令關(guān)閉密閉式鉆井液緩沖罐與固控系統(tǒng)上的閥門， 并打開密閉式鉆井液緩沖罐與鉆井泵之間的閥門，使鉆井液直接由鉆井泵 泵入立管；啟動固控系統(tǒng)中的振動篩和鼓風機；向密封裝置各罐體內(nèi)注入 大劑量的除硫劑，并完全清除鉆井液中的硫化氫。當監(jiān)測到由密閉式鉆井 液緩沖罐流出的鉆井液硫化氫含量為零時，控制系統(tǒng)發(fā)出指令打開密閉式 鉆井液緩沖罐與固控系統(tǒng)上的閥門，并關(guān)閉密閉式鉆井液緩沖罐與鉆井泵之間的閥門。 實施例6
上述實施例中，所述固控系統(tǒng)至少包括振動篩、除砂器和離心機。監(jiān) 測密閉裝置中各機構(gòu)硫化氫含量的是硫化氫監(jiān)測儀，硫化氫監(jiān)測儀分別安 裝在密閉取樣器入口、四相分離器進液口、四相分離器出液口、密閉式
沉砂罐內(nèi)、密閉式儲油罐內(nèi)以及密閉式鉆井液緩沖^i內(nèi)、密閉式沉砂罐的
出液口、密閉式儲油罐的出液口以及密閉式鉆井液緩沖罐出液口。向密閉 裝置各機構(gòu)注入除硫劑的裝置為除硫劑儲存及注射器。所述的控制系統(tǒng)是 計算機。
本發(fā)明不限于上述實施例，根據(jù)上述實施例的描述，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員還可作出一些顯而易見的改變，但這些改變均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要 求的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測與控制方法，首先將井內(nèi)返出的含有硫化氫的鉆井液通過密閉裝置處理，所述密閉裝置至少包括密閉取樣器、四相分離器、密閉式沉砂罐、密閉式儲油罐、密閉式鉆井液緩沖罐和真空除氣器，經(jīng)過處理后的鉆井液排入固控系統(tǒng)，進行鉆井液性能的調(diào)節(jié)后，循環(huán)至井內(nèi)，其特征在于鉆井液經(jīng)過密閉取樣器時對鉆井液中硫化氫含量進行監(jiān)測，并將監(jiān)測到的硫化氫含量信號輸入至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)換算成所需除硫劑的量并發(fā)出指令，注入除硫劑至四相分離器并使鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)從而清除殘留硫化氫。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測與控 制方法，其特征在于鉆井液經(jīng)過密閉式沉砂罐、密閉式儲油罐和密閉式 鉆井液緩沖罐時分別監(jiān)測鉆井液中硫化氫的含量，并將監(jiān)測到的各硫化氫 含量信號輸入至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)分別換算成所需對應(yīng)除硫劑的量并發(fā) 出指令，注入除硫劑并使密閉式陳砂罐、密閉式儲油罐和密閉式鉆井液緩 沖罐中的硫化氫與各對應(yīng)注入的除硫劑反應(yīng)，從而進一步清除殘留硫化氫。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測 與控制方法，其特征在于對由密閉式鉆井液緩沖罐流出的鉆井液進行硫 化氫含量的監(jiān)測，當硫化氫仍未完全清除，或者井內(nèi)返出鉆井液中硫化氫 含量突然升高，而密閉裝置無法完全清除時，監(jiān)測到的硫化氫含量信號輸 入至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)出指令關(guān)閉密閉式鉆井液緩沖罐與固控系統(tǒng) 上的閥門，并打開密閉式鉆井液緩沖罐與鉆井泵之間的閥門，使鉆井液直 接由鉆井泵泵入立管；當監(jiān)測到由密閉式鉆井液緩沖罐流出的鉆井液硫化 氫含量為零時，控制系統(tǒng)發(fā)出指令打開密閉式鉆井液緩沖罐與固控系統(tǒng)上 的閥門，并關(guān)閉密閉式鉆井液緩沖罐與鉆井泵之間的閥門。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測與控 制方法，其特征在于在發(fā)出關(guān)閉密閉式鉆井液緩沖罐與固控系統(tǒng)上的閥 門，并打開密閉式鉆井液緩沖罐與鉆井泵之間的閥門指令時，控制系統(tǒng)還 發(fā)出指令啟動固控系統(tǒng)中的振動篩和鼓風機。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測與控 制方法，其特征在于在發(fā)出啟動固控系統(tǒng)中的振動篩和鼓風機指令時， 控制系統(tǒng)還發(fā)出指令向密封裝置各罐體內(nèi)注入大劑量的除硫劑，并完全 清除鉆井液中的硫化氫。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測 與控制方法，其特征在于所述固控系統(tǒng)至少包括振動篩、除砂器和離心 機。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測 與控制方法，其特征在于監(jiān)測密閉裝置中各機構(gòu)硫化氫含量的是硫化氫監(jiān)測儀。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含硫地層欠平衡鉆井中硫化氣的監(jiān)測 與控制方法，其特征在于向密閉裝置各機構(gòu)注入除硫劑的裝置為除硫劑 儲存及注射器。 .
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測與 控制方法，其特征在于所述的控制系統(tǒng)是計算機-。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測與控制方法，鉆井液經(jīng)過密閉取樣器時對鉆井液中硫化氫含量進行監(jiān)測，并將監(jiān)測到的硫化氫含量信號輸入至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)換算成所需除硫劑的量并發(fā)出指令，注入除硫劑至四相分離器并使鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)從而清除殘留硫化氫。本發(fā)明能實時監(jiān)測密閉裝置中各設(shè)備所含有硫化氫的量，并作出相應(yīng)的控制動作，從而避免硫化氫進入固控系統(tǒng)直接揮發(fā)至大氣中，污染大氣和產(chǎn)生意外事故。
文檔編號E21B47/00GK101525993SQ200910058640
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者劉小瑋, 張保貴, 軻 柏, 羨維偉, 鄭沖濤 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司