本發(fā)明涉及石油鉆探密閉鉆井工藝技術(shù)領(lǐng)域，主要是用于在于大氣隔離的密閉鉆井循環(huán)系統(tǒng)中的鉆井液有害氣體的清除方法，更具體地說涉及一種鉆井液中有害氣體密閉清除方法。

背景技術(shù)：

欠平衡鉆井是指在鉆井過程中井筒鉆井液液柱壓力小于地層壓力時(shí)的鉆井工藝，欠平衡鉆井技術(shù)具有提高鉆井效率、發(fā)現(xiàn)和保護(hù)儲(chǔ)層以及提高油氣產(chǎn)量等諸多優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外具有廣闊的市場(chǎng)前景。在欠平衡鉆井過程中，由于地層壓力大于井底液柱壓力，地層流體就會(huì)進(jìn)入井眼并隨鉆井液返至地面。返出的流體中包含有易揮發(fā)的烴類氣體或硫化氫等有毒有害氣體。目前國(guó)內(nèi)主要地面處理裝備普遍采用氣液兩相分離器，由于該裝置內(nèi)具有一定壓力，只能分離鉆井液中的大部分段塞流或大氣泡氣體，且壓力越高，越不利于氣體的分離。鉆井液中還殘留著不易分離的小氣泡形態(tài)的硫化氫等有害氣體。如果沒有完全分離干凈的鉆井液排入撇油罐或振動(dòng)篩等敞開式裝置后，硫化氫等有毒有害氣體的揮發(fā)會(huì)對(duì)井場(chǎng)人員以及周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。因此，目前在含硫地層實(shí)施鉆井作業(yè)時(shí)，當(dāng)硫化氫濃度大于50ppm，就不能采用欠平衡鉆井技術(shù)。即使在常規(guī)過平衡鉆井過程中（即井筒鉆井液液柱壓力大于地層壓力），在鉆遇不可預(yù)見含硫化氫等有毒有害氣體地層時(shí)，如果沒有相關(guān)地面氣體處理設(shè)備，揮發(fā)到大氣中的地層氣體也將對(duì)人員和環(huán)境造成傷害。

隨著新《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》與《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》兩法的頒布，國(guó)家與社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)與安全生產(chǎn)愈加重視與嚴(yán)格。在鉆井過程中對(duì)鉆井液中有毒有害氣體進(jìn)行完全密閉清除的工藝方法成為一種必然趨勢(shì)。

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2009年9月9日，公開了一件公開號(hào)為cn101525993a，名稱為“含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測(cè)與控制方法”的發(fā)明專利，該發(fā)明專利是鉆井液經(jīng)過密閉取樣器時(shí)對(duì)鉆井液中硫化氫含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)到的硫化氫含量信號(hào)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。

上述現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)硫化氫的處理方法中，過量地添加除硫劑至鉆井液中，會(huì)對(duì)鉆井液材料的性能造成一定的影響，因此會(huì)對(duì)除硫劑的添加量產(chǎn)生一定的限制，而限制了除硫劑的添加量之后，就會(huì)影響硫化氫的清除效果和效率，不能很好的清除掉鉆井液中的硫化氫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種鉆井液中有害氣體密閉清除方法，本發(fā)明可以使在完全與大氣隔離的鉆井液地面處理系統(tǒng)中分級(jí)處理鉆井液中不同形態(tài)的硫化氫等有害氣體，完全避免了有毒有害氣侵鉆井液暴露于大氣環(huán)境中揮發(fā)后對(duì)人員、設(shè)備與環(huán)境的傷害，防止了意外事故的發(fā)生，滿足鉆井安全環(huán)保的迫切需求。

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

鉆井液中有害氣體密閉清除方法，含有有害氣體的鉆井液從井內(nèi)返出地面，進(jìn)入地面鉆井液密閉處理系統(tǒng)中，其特征在于：含有有害氣體的鉆井液從井內(nèi)返出，經(jīng)過降壓后進(jìn)入初級(jí)分離器，經(jīng)過初級(jí)分離器分離后的鉆井液直接導(dǎo)入二級(jí)分離器中進(jìn)行二次分離，二次分離器的工作壓力小于初級(jí)分離器的工作壓力；經(jīng)過二級(jí)分離器分離后的鉆井液通過離心泵泵入第三級(jí)分離系統(tǒng)中，在第三級(jí)分離系統(tǒng)中，分別采用負(fù)壓抽離、液下擾流、流體溫控相結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式對(duì)參與氣體進(jìn)行分離；將上述各級(jí)分離系統(tǒng)中分離出的氣體導(dǎo)入氣體處理裝置中進(jìn)行處理；經(jīng)第三級(jí)分離系統(tǒng)分離后的鉆井液排入固控系統(tǒng)進(jìn)行處理，經(jīng)固控系統(tǒng)處理后的鉆井液排入井內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。

在第三級(jí)分離系統(tǒng)的排液口處設(shè)置氣體監(jiān)測(cè)儀器，當(dāng)監(jiān)測(cè)到仍有未分離的氣體存在時(shí)，通過加藥裝置向第三級(jí)分離系統(tǒng)的進(jìn)液管線中注入除硫劑，使第三級(jí)分離系統(tǒng)中的鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)；若氣體仍為完全處理，通過加藥裝置向二級(jí)分離器的進(jìn)液管線中注入除硫劑，使二級(jí)分離器中的鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)；依次類推，通過加藥裝置向初級(jí)分離器的進(jìn)液管線中注入除硫劑，使初級(jí)分離器中的鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)。

在第三級(jí)分離系統(tǒng)的排液口處設(shè)置氣體監(jiān)測(cè)儀器，當(dāng)監(jiān)測(cè)到仍有未分離的氣體存在時(shí)，在第三級(jí)分離系統(tǒng)的排液管線上設(shè)置分支管路，將第三級(jí)分離系統(tǒng)中排出的未分離干凈的鉆井液再次回注到第三級(jí)分離系統(tǒng)中進(jìn)行再次循環(huán)處理；若仍不能將鉆井液分離干凈，在二級(jí)分離器的排液管線上設(shè)置分支管路，將二級(jí)分離器分離后的鉆井液回注到二級(jí)分離器中進(jìn)行再次循環(huán)處理。

將第三級(jí)分離系統(tǒng)中處理后的鉆井液繞過固控系統(tǒng)直接注入井內(nèi)進(jìn)行循環(huán)處理。

在第三級(jí)分離系統(tǒng)中，分別采用負(fù)壓抽離、液下擾流、流體溫控相結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式對(duì)參與氣體進(jìn)行分離；具體是指：經(jīng)二級(jí)分離器處理后的鉆井液進(jìn)入第三級(jí)分離系統(tǒng)中的分離罐中，經(jīng)過離心分離，離心分離后的氣體由分離罐上部分離，分離后的鉆井液落入分離罐內(nèi)；通過鉆井液加熱系統(tǒng)對(duì)鉆井液進(jìn)行增溫調(diào)節(jié)；并對(duì)分離罐內(nèi)的鉆井液底部流體進(jìn)行攪拌擾流；將分離罐內(nèi)的鉆井液出口處的鉆井液抽送至鉆井液液面處噴射；在分離罐內(nèi)設(shè)置真空系統(tǒng)，通過真空系統(tǒng)將分離罐內(nèi)抽至負(fù)壓狀態(tài)；真空系統(tǒng)將分離罐中的氣體抽至氣體處理裝置中。

經(jīng)過降壓后進(jìn)入初級(jí)分離器，具體是指：返出的鉆井液經(jīng)過節(jié)流管匯降低壓力，所述節(jié)流管匯包括一級(jí)節(jié)流管匯或多級(jí)節(jié)流管匯串聯(lián)。

在第三級(jí)分離系統(tǒng)中，經(jīng)過氣體處理裝置處理后的氣體輸送至點(diǎn)火裝置處進(jìn)行點(diǎn)火燃燒。

在第三級(jí)分離系統(tǒng)中，將經(jīng)過氣體處理裝置處理后的氣體進(jìn)行收集，將收集的處理后的氣體注入井內(nèi)進(jìn)行重復(fù)循環(huán)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所帶來的有益的技術(shù)效果表現(xiàn)在：

1、對(duì)于井口返出的含有硫化氫等有毒有害氣體的高壓流體采用三級(jí)分離系統(tǒng)進(jìn)行逐級(jí)降壓的分離方法，對(duì)鉆井液中不同形態(tài)氣泡的有害氣體進(jìn)行分級(jí)處理。在第三級(jí)分離系統(tǒng)中采用負(fù)壓抽離、液下擾流、流體溫控等相結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式來對(duì)殘余的不易分離的微小氣泡氣體進(jìn)行分離，最大限度的提高設(shè)備的分離效率。本發(fā)明對(duì)于分離出的氣體設(shè)置有脫硫等氣體處理設(shè)備進(jìn)行環(huán)保處理。分離的氣體可以進(jìn)行點(diǎn)火燃燒，在充氣鉆井中也可以重新加壓后注入井內(nèi)循環(huán)，節(jié)約了設(shè)備資源的消耗，降低了使用成本。

2、本發(fā)明的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)還有采用藥劑注入、旁通回流以及循環(huán)回注三級(jí)保險(xiǎn)措施方法來控制地面分離系統(tǒng)不能完全分離有毒有害氣體時(shí)的鉆井液流體處理控制工藝，最大限度的避免硫化氫等有毒有害氣體在固控系統(tǒng)中揮發(fā)至大氣對(duì)人員與環(huán)境造成傷害。同時(shí)將接單根前的立管壓力泄至分離系統(tǒng)中，提高了鉆井作業(yè)的安全性，滿足安全環(huán)保的要求。

3、含有硫化氫等有害氣體的鉆井液從井口經(jīng)管線a返出地面，進(jìn)入地面鉆井液密閉處理系統(tǒng)。返出的流體壓力較高，設(shè)置有高壓力級(jí)別的節(jié)流管匯來降低系統(tǒng)壓力，避免了直接將返出鉆井液導(dǎo)入到分離器可能超過設(shè)備工作壓力造成的井控風(fēng)險(xiǎn)。如果在高壓高含硫氣井儲(chǔ)層段鉆井時(shí)，井口返出流體壓力過高，可采用雙節(jié)流系統(tǒng)裝置串聯(lián)的方式來逐級(jí)降低地面循環(huán)壓力，避免了單節(jié)流管匯工作負(fù)荷過重，同時(shí)還避免了一次壓力降過高造成的鉆井液起泡現(xiàn)象，提高了分離效率。

4、高壓流體通過節(jié)流管匯降壓后經(jīng)管線b進(jìn)入初級(jí)分離器，初級(jí)分離器具有一定工作壓力（≥2.5mpa）。由于壓力越高，分離器分離效率越低，初級(jí)分離器只能分離返出鉆井液中段塞流氣泡或大氣泡的氣體。管線的工作壓力應(yīng)大于初級(jí)分離器的工作壓力。本發(fā)明中，初級(jí)分離器3可以是常規(guī)的液氣分離器或其他已知類型分離器。

5、將初級(jí)分離器分離后的鉆井液經(jīng)管線c直接導(dǎo)入第二級(jí)分離器進(jìn)行二次分離。第二級(jí)分離器的工作壓力應(yīng)小于初級(jí)分離器，約為1.0~2.5mpa。在二級(jí)分離中，鉆井液中大部分氣體將被分離干凈，但在一定壓力條件下，直徑小于3mm的微小氣泡仍不易被完全分離。管線c的工作壓力應(yīng)大于第二級(jí)分離器的工作壓力。本發(fā)明中，第二級(jí)分離器可以是常規(guī)液氣分離器、多相分離器或其他已知類型分離器。

6、將第二級(jí)分離器分離后的鉆井液采用高速離心砂泵經(jīng)管線泵入第三級(jí)分離系統(tǒng)。如果第二級(jí)分離系統(tǒng)壓力較高，通過旁通管路直接依靠壓力將鉆井液排入第三級(jí)分離系統(tǒng)。第三級(jí)分離系統(tǒng)的工作壓力可以通過負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，壓力范圍約為-0.05~0.5mpa。在第三級(jí)分離系統(tǒng)中，分別采用負(fù)壓抽離、液下擾流、流體溫控等相結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式來對(duì)殘余微小氣體進(jìn)行分離。本發(fā)明中的第三級(jí)分離系統(tǒng)可以是已知的負(fù)壓分離設(shè)備或?qū)ｉT設(shè)計(jì)的氣液分離系統(tǒng)。

7、本發(fā)明的第三級(jí)分離系統(tǒng)中，在分離罐內(nèi)通過鉆井液加熱系統(tǒng)對(duì)鉆井液進(jìn)行增溫調(diào)節(jié)，受鉆井液溫度升高的影響，硫化氫的溶解度降低，部分硫化氫氣體從鉆井液中分離出來。在罐內(nèi)設(shè)置有攪拌機(jī)構(gòu)，能夠?qū)@井液底部流體進(jìn)行攪拌擾流，有助于粘度較大鉆井液中硫化氫氣體的分離。同時(shí)在罐內(nèi)中部設(shè)置有液下擾流噴射機(jī)構(gòu)，將罐內(nèi)鉆井液出口附近鉆井液抽至罐內(nèi)中部底層鉆井液處噴射，可以將鉆井液底部的不易分離的微小氣泡的硫化氫循環(huán)至液面進(jìn)行脫氣分離。在罐內(nèi)的上部空間采用真空系統(tǒng)將罐內(nèi)抽至負(fù)壓狀態(tài)，使鉆井液中硫化氫氣泡在上升至液面過程中隨著壓力減小氣泡直徑增大，進(jìn)而浮力增加，有利于氣泡的快速上升與分離。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法的工藝流程示意圖；

圖2為本發(fā)明方法的不同工藝需求的方法流程示意圖；

圖3為本發(fā)明第三級(jí)分離系統(tǒng)的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

作為本發(fā)明一較佳實(shí)施例，參照說明書附圖1，本實(shí)施例公開了：

鉆井液中有害氣體密閉清除方法，含有有害氣體的鉆井液從井內(nèi)返出地面，進(jìn)入地面鉆井液密閉處理系統(tǒng)中，含有有害氣體的鉆井液從井內(nèi)返出，經(jīng)過降壓后進(jìn)入初級(jí)分離器，經(jīng)過初級(jí)分離器分離后的鉆井液直接導(dǎo)入二級(jí)分離器中進(jìn)行二次分離，二次分離器的工作壓力小于初級(jí)分離器的工作壓力；經(jīng)過二級(jí)分離器分離后的鉆井液通過離心泵泵入第三級(jí)分離系統(tǒng)中，在第三級(jí)分離系統(tǒng)中，分別采用負(fù)壓抽離、液下擾流、流體溫控相結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式對(duì)參與氣體進(jìn)行分離；將上述各級(jí)分離系統(tǒng)中分離出的氣體導(dǎo)入氣體處理裝置中進(jìn)行處理；經(jīng)第三級(jí)分離系統(tǒng)分離后的鉆井液排入固控系統(tǒng)進(jìn)行處理，經(jīng)固控系統(tǒng)處理后的鉆井液排入井內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。

實(shí)施例2

作為本發(fā)明又一較佳實(shí)施例，參照說明書附圖1，本實(shí)施例公開了：

鉆井液中有害氣體密閉清除方法，含有有害氣體的鉆井液從井內(nèi)返出地面，進(jìn)入地面鉆井液密閉處理系統(tǒng)中，含有有害氣體的鉆井液從井內(nèi)返出，經(jīng)過降壓后進(jìn)入初級(jí)分離器，經(jīng)過初級(jí)分離器分離后的鉆井液直接導(dǎo)入二級(jí)分離器中進(jìn)行二次分離，二次分離器的工作壓力小于初級(jí)分離器的工作壓力；經(jīng)過二級(jí)分離器分離后的鉆井液通過離心泵泵入第三級(jí)分離系統(tǒng)中，在第三級(jí)分離系統(tǒng)中，分別采用負(fù)壓抽離、液下擾流、流體溫控相結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式對(duì)參與氣體進(jìn)行分離；將上述各級(jí)分離系統(tǒng)中分離出的氣體導(dǎo)入氣體處理裝置中進(jìn)行處理；經(jīng)第三級(jí)分離系統(tǒng)分離后的鉆井液排入固控系統(tǒng)進(jìn)行處理，經(jīng)固控系統(tǒng)處理后的鉆井液排入井內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。在第三級(jí)分離系統(tǒng)的排液口處設(shè)置氣體監(jiān)測(cè)儀器，當(dāng)監(jiān)測(cè)到仍有未分離的氣體存在時(shí)，可以采用下述三種方法中的一種或多種的組合進(jìn)行處理：

a、在第三級(jí)分離系統(tǒng)的排液口處設(shè)置氣體監(jiān)測(cè)儀器，當(dāng)監(jiān)測(cè)到仍有未分離的氣體存在時(shí)，通過加藥裝置向第三級(jí)分離系統(tǒng)的進(jìn)液管線中注入除硫劑，使第三級(jí)分離系統(tǒng)中的鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)；若氣體仍為完全處理，通過加藥裝置向二級(jí)分離器的進(jìn)液管線中注入除硫劑，使二級(jí)分離器中的鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)；依次類推，通過加藥裝置向初級(jí)分離器的進(jìn)液管線中注入除硫劑，使初級(jí)分離器中的鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)；

b、在第三級(jí)分離系統(tǒng)的排液口處設(shè)置氣體監(jiān)測(cè)儀器，當(dāng)監(jiān)測(cè)到仍有未分離的氣體存在時(shí)，在第三級(jí)分離系統(tǒng)的排液管線上設(shè)置分支管路，將第三級(jí)分離系統(tǒng)中排出的未分離干凈的鉆井液再次回注到第三級(jí)分離系統(tǒng)中進(jìn)行再次循環(huán)處理；若仍不能將鉆井液分離干凈，在二級(jí)分離器的排液管線上設(shè)置分支管路，將二級(jí)分離器分離后的鉆井液回注到二級(jí)分離器中進(jìn)行再次循環(huán)處理；

c、將第三級(jí)分離系統(tǒng)中處理后的鉆井液繞過固控系統(tǒng)直接注入井內(nèi)進(jìn)行循環(huán)處理。

上述三種處理方法，可以擇一進(jìn)行使用，也可以兩兩結(jié)合或者三種同時(shí)使用。

實(shí)施例3

作為本發(fā)明又一較佳實(shí)施例，本實(shí)施例公開了：

鉆井液中有害氣體密閉清除方法，含有有害氣體的鉆井液從井內(nèi)返出地面，進(jìn)入地面鉆井液密閉處理系統(tǒng)中，含有有害氣體的鉆井液從井內(nèi)返出，經(jīng)過降壓后進(jìn)入初級(jí)分離器，經(jīng)過初級(jí)分離器分離后的鉆井液直接導(dǎo)入二級(jí)分離器中進(jìn)行二次分離，二次分離器的工作壓力小于初級(jí)分離器的工作壓力；經(jīng)過二級(jí)分離器分離后的鉆井液通過離心泵泵入第三級(jí)分離系統(tǒng)中，在第三級(jí)分離系統(tǒng)中，分別采用負(fù)壓抽離、液下擾流、流體溫控相結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式對(duì)參與氣體進(jìn)行分離；將上述各級(jí)分離系統(tǒng)中分離出的氣體導(dǎo)入氣體處理裝置中進(jìn)行處理；經(jīng)第三級(jí)分離系統(tǒng)分離后的鉆井液排入固控系統(tǒng)進(jìn)行處理，經(jīng)固控系統(tǒng)處理后的鉆井液排入井內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。經(jīng)過降壓后進(jìn)入初級(jí)分離器，具體是指：返出的鉆井液經(jīng)過節(jié)流管匯降低壓力，所述節(jié)流管匯包括一級(jí)節(jié)流管匯或多級(jí)節(jié)流管匯串聯(lián)。在第三級(jí)分離系統(tǒng)中，經(jīng)過氣體處理裝置處理后的氣體輸送至點(diǎn)火裝置處進(jìn)行點(diǎn)火燃燒。

在第三級(jí)分離系統(tǒng)的排液口處設(shè)置氣體監(jiān)測(cè)儀器，當(dāng)監(jiān)測(cè)到仍有未分離的氣體存在時(shí)，在第三級(jí)分離系統(tǒng)的排液口處設(shè)置氣體監(jiān)測(cè)儀器，當(dāng)監(jiān)測(cè)到仍有未分離的氣體存在時(shí)，通過加藥裝置向第三級(jí)分離系統(tǒng)的進(jìn)液管線中注入除硫劑，使第三級(jí)分離系統(tǒng)中的鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)；若氣體仍為完全處理，通過加藥裝置向二級(jí)分離器的進(jìn)液管線中注入除硫劑，使二級(jí)分離器中的鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)；依次類推，通過加藥裝置向初級(jí)分離器的進(jìn)液管線中注入除硫劑，使初級(jí)分離器中的鉆井液中的硫化氫與除硫劑反應(yīng)；

當(dāng)監(jiān)測(cè)到仍有未分離的氣體存在時(shí)，在第三級(jí)分離系統(tǒng)的排液管線上設(shè)置分支管路，將第三級(jí)分離系統(tǒng)中排出的未分離干凈的鉆井液再次回注到第三級(jí)分離系統(tǒng)中進(jìn)行再次循環(huán)處理；若仍不能將鉆井液分離干凈，在二級(jí)分離器的排液管線上設(shè)置分支管路，將二級(jí)分離器分離后的鉆井液回注到二級(jí)分離器中進(jìn)行再次循環(huán)處理；

在本實(shí)施例中，在第三級(jí)分離系統(tǒng)中，將經(jīng)過氣體處理裝置處理后的氣體進(jìn)行收集，將收集的處理后的氣體注入井內(nèi)進(jìn)行重復(fù)循環(huán)。

實(shí)施例4

作為本發(fā)明又一較佳實(shí)施例，參照說明書附圖1和2，本實(shí)施例公開了：

鉆井液中有害氣體密閉清除方法，含有硫化氫等有害氣體的鉆井液從井口1經(jīng)管線a返出地面，進(jìn)入地面鉆井液密閉處理系統(tǒng)。返出的流體壓力較高，設(shè)置有高壓力級(jí)別的節(jié)流管匯2來降低系統(tǒng)壓力，高壓流體通過節(jié)流管匯2降壓后經(jīng)管線b進(jìn)入初級(jí)分離器3，初級(jí)分離器3具有一定工作壓力（≥2.5mpa）。由于壓力越高，分離器分離效率越低，初級(jí)分離器3只能分離返出鉆井液中段塞流氣泡或大氣泡的氣體。管線b的工作壓力應(yīng)大于初級(jí)分離器3的工作壓力。本發(fā)明中，初級(jí)分離器3可以是常規(guī)的液氣分離器或其他已知類型分離器。

將初級(jí)分離器3分離后的鉆井液經(jīng)管線c直接導(dǎo)入第二級(jí)分離系統(tǒng)4進(jìn)行二次分離。第二級(jí)分離系統(tǒng)4的工作壓力應(yīng)小于初級(jí)分離器，約為1.0~2.5mpa。在二級(jí)分離中，鉆井液中大部分氣體將被分離干凈，但在一定壓力條件下，直徑小于3mm的微小氣泡仍不易被完全分離。管線c的工作壓力應(yīng)大于第二級(jí)分離系統(tǒng)4的工作壓力。本發(fā)明中，第二級(jí)分離系統(tǒng)4可以是常規(guī)液氣分離器、多相分離器或其他已知類型分離器。

將第二級(jí)分離系統(tǒng)4分離后的鉆井液采用高速離心砂泵30經(jīng)管線d泵入第三級(jí)分離系統(tǒng)5。如果第二級(jí)分離系統(tǒng)4壓力較高，可以采用關(guān)閉閥門39，并打開閥門38的方式通過旁通管路直接依靠壓力將鉆井液排入第三級(jí)分離系統(tǒng)5。第三級(jí)分離系統(tǒng)5的工作壓力可以通過負(fù)壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，壓力范圍約為-0.05~0.5mpa。在第三級(jí)分離系統(tǒng)5中，分別采用負(fù)壓抽離、液下擾流、流體溫控等相結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式來對(duì)殘余微小氣體進(jìn)行分離。本發(fā)明中的第三級(jí)分離系統(tǒng)5可以是已知的負(fù)壓分離設(shè)備或?qū)ｉT設(shè)計(jì)的氣液分離系統(tǒng)。

將以上各級(jí)分離系統(tǒng)中分離出的氣體分別通過管線h、i、j導(dǎo)入氣體處理裝置6，各管線設(shè)置有單向閥13、14、15，防止氣體反竄。第三級(jí)分離系統(tǒng)分離的氣體需有真空泵16等抽吸設(shè)備抽入處理裝置6，該裝置可以是脫硫干燥等氣體處理設(shè)備。經(jīng)處理后的氣體通過管線k、l連接至點(diǎn)火裝置7進(jìn)行點(diǎn)火燃燒，管線l上靠近點(diǎn)火裝置處有防火閥18，防止氣量小時(shí)火苗回竄。如果在充氣鉆井中，分離出的氣體中還含有氮?dú)?、二氧化碳或烴類氣體，可以將分離后的氣體收集后，關(guān)閉管線l上的閥門17，并打開m管線上的閥門20、22，打開多相加壓泵19對(duì)氣體進(jìn)行加壓后通過管線m、g再次注入井內(nèi)參與重復(fù)循環(huán)。也可以打開閥門23，通采用氣體注入裝置8通過管線n補(bǔ)充注入氣量。管線m、n上均安裝單向閥24、21。

經(jīng)三級(jí)分離系統(tǒng)分離后的鉆井液可通過離心砂泵36經(jīng)管線u、e直接排入固控系統(tǒng)10進(jìn)行下一步處理，再通過上水罐11與泥漿泵12經(jīng)管線f再次泵入井內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。在各級(jí)分離系統(tǒng)的排氣口均設(shè)置有有害氣體監(jiān)測(cè)儀器，同時(shí)在第三級(jí)分離系統(tǒng)的排液口亦設(shè)置有氣體監(jiān)測(cè)儀器，當(dāng)監(jiān)測(cè)到仍有未分離的氣體存在時(shí)，可采用三級(jí)處理措施進(jìn)行分級(jí)處理或者是以結(jié)合的方式進(jìn)行處理。

一級(jí)措施是打開加藥裝置9及其注入泵37，打開閥門33經(jīng)管線9c向第三級(jí)分離系統(tǒng)5的進(jìn)液管線d中注入除硫劑等相關(guān)處理藥劑，向管線中直接注入藥劑的優(yōu)點(diǎn)是可以更好的混合藥劑與鉆井液并發(fā)生反應(yīng)。若氣體仍未完全處理，再打開閥門27經(jīng)管線9b向第二級(jí)分離系統(tǒng)4的進(jìn)液管線c注入藥劑。依次類推，如需加量處理時(shí)，打開閥門26經(jīng)管線9a向初級(jí)分離器3的進(jìn)液管匯b注入藥劑。需要注意的是藥劑加注泵37的注入壓力應(yīng)高于管線b中的流體壓力。各注入管線上均設(shè)置有單向閥25、28、32。

由于藥劑過多量的添加將對(duì)鉆井液材料的性能造成一定影響?？刹扇〉诙?jí)措施，即首先打開閥門35，聯(lián)通第三級(jí)分離系統(tǒng)5排液管線u上分支管路通道o，將未分離干凈的鉆井液再次回注至第三級(jí)分離系統(tǒng)5中進(jìn)行再次循環(huán)分離；若仍未分離干凈，再打開閥門31，聯(lián)通第二級(jí)分離系統(tǒng)4排液管路d分支通道p，將經(jīng)第二級(jí)分離系統(tǒng)4分離后的鉆井液回注到該系統(tǒng)中重新進(jìn)行循環(huán)分離。旁通回流管線o、p上分別設(shè)置有單向閥29、34，防止回流。

如果地層返出的氣體量過大，所有分離設(shè)備均不能夠完全處理，又不能停止鉆井液的循環(huán)，可采取第三級(jí)措施，即打開閥門40、44，關(guān)閉閥門35、41、42、43。將地面三級(jí)分離系統(tǒng)處理后的仍含有氣體的鉆井液直接經(jīng)管線v、q、f通過泥漿泵12注入井內(nèi)進(jìn)行循環(huán)處理，由此完成氣體處理的三級(jí)防控措施。

在起下鉆過程中，需要卸掉立管壓力才能進(jìn)行接單根等操作，在本發(fā)明的鉆井液密閉循環(huán)處理系統(tǒng)中，可以打開閥門38、47，可將立管壓力經(jīng)管線r、t泄至第三級(jí)分離系統(tǒng)5中。如果立管與分離系統(tǒng)壓差過大，也可打開閥門45，經(jīng)管線r、s直接泄入第二級(jí)分離系統(tǒng)4中。管線s、t上均設(shè)置有單向閥46、48。

實(shí)施例5

作為本發(fā)明又一較佳實(shí)施例，參照說明書附圖3，本實(shí)施例公開了：

在本實(shí)施例中，在第三級(jí)處理系統(tǒng)中，經(jīng)二級(jí)分離器處理后的鉆井液進(jìn)入第三級(jí)分離系統(tǒng)中的分離罐100中，經(jīng)過離心分離，離心分離后的氣體由分離罐上部分離，分離后的鉆井液落入分離罐內(nèi)；通過鉆井液加熱系統(tǒng)200對(duì)鉆井液進(jìn)行增溫調(diào)節(jié)；并對(duì)分離罐內(nèi)的鉆井液底部流體進(jìn)行攪拌擾流；將分離罐內(nèi)的鉆井液出口處的鉆井液抽送至鉆井液液面處噴射；在分離罐內(nèi)設(shè)置真空系統(tǒng)300，通過真空系統(tǒng)將分離罐內(nèi)抽至負(fù)壓狀態(tài)；真空系統(tǒng)將分離罐中的氣體抽至氣體處理裝置中。

在本發(fā)明中，所有閥門、儀器、泵以及設(shè)備等均可以采用集中控制或其他已知方式進(jìn)行控制。本發(fā)明省略了返出鉆井液中其他如巖屑、油等相態(tài)物質(zhì)的處理流程，但其氣相處理流程均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍。如果在較低壓力的地層進(jìn)行鉆井，本發(fā)明可以簡(jiǎn)化為二級(jí)分離的方法，其流程示意圖如圖2所示。也可以采用本發(fā)明中提到的各級(jí)方法的組合進(jìn)行處理，以上方法均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的基本原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。