本發(fā)明涉及石油鉆探密閉鉆井工藝技術領域，尤其涉及用于在含硫地層鉆井作業(yè)的鉆井液中硫化氫的清除方法。

背景技術：

鉆井技術按照鉆井液在井底的液柱壓力與地層壓力不同分為常規(guī)鉆井與欠平衡鉆井。當井底壓力小于地層壓力時稱為欠平衡鉆井。在欠平衡鉆井過程中，地層流體會進入井筒并隨鉆井液返至地面。欠平衡鉆井技術具有提高鉆井效率、保護儲層以及提高油氣產(chǎn)量等優(yōu)點。但是當鉆遇含硫地層時，由于沒有相應的鉆井液硫化氫密閉處理設備，常規(guī)的欠平衡鉆井工藝鉆井液地面循環(huán)系統(tǒng)主要包括有節(jié)流管匯、多相分離器、固控系統(tǒng)以及循環(huán)罐等處理裝置。循環(huán)系統(tǒng)中的液氣分離器主要用于分離隨鉆井液從井筒內(nèi)返出的地層氣體，在含硫地層中，包含有天然氣與硫化氫等氣體。如果在地面循環(huán)系統(tǒng)中，多相分離器不能完全的分離處理地層氣體，將造成排出至固控系統(tǒng)的鉆井液中有硫化氫氣體逸出的可能，對操作人員造成傷害。如果未分離處理完全的硫化氫氣體過多，也會對循環(huán)系統(tǒng)中的設備及井下工具造成腐蝕損害。

國家知識產(chǎn)權局于2009年9月9日，公開了一件公開號為cn101525993a，名稱為“含硫地層欠平衡鉆井中硫化氫的監(jiān)測與控制方法”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從而清除殘留硫化氫。

上述現(xiàn)有技術中對硫化氫的處理方法中，過量地添加除硫劑至鉆井液中，會對鉆井液材料的性能造成一定的影響，因此會對除硫劑的添加量產(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。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種用于含硫地層鉆井作業(yè)的鉆井液中的硫化氫清除方法，本發(fā)明的發(fā)明目的旨在于解決鉆井液中硫化氫的清除問題，當除硫劑用量受到限制時，仍能有效清除鉆井液中的硫化氫，既不影響鉆井液中材料的性能，又能有效地清除硫化氫。本發(fā)明可以在完全密閉的環(huán)境中將鉆井液中硫化氫氣體以及水解態(tài)硫化氫分離，能夠防止鉆井液中的硫化氫在常規(guī)固控系統(tǒng)處揮發(fā)至空氣中對人員和環(huán)境造成傷害，滿足含硫地層鉆井作業(yè)的安全要求。

為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明是通過下述技術方案實現(xiàn)的：

含硫地層鉆井作業(yè)的鉆井液中硫化氫的清除方法，其特征在于：含硫化氫的鉆井液從井內(nèi)返出，經(jīng)過降壓后進入分離罐中，進入分離罐的鉆井液經(jīng)過離心分離，離心分離后的氣體從分離罐上部分離，分離后的鉆井液落入分離罐內(nèi)；通過鉆井液加熱系統(tǒng)對鉆井液進行增溫調(diào)節(jié)；并對分離罐內(nèi)的鉆井液底部流體進行攪拌擾流；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)設置真空系統(tǒng)，通過真空系統(tǒng)將分離罐內(nèi)抽至負壓狀態(tài)；通過冷卻排液系統(tǒng)保持分離罐內(nèi)液面平穩(wěn)，并通過冷卻機構(gòu)降低冷卻排液系統(tǒng)中鉆井液的溫度，確保排出至固控系統(tǒng)的鉆井液中硫化氫處于安全標準范圍以內(nèi)。

在分離罐的入口管線處設置除硫劑出入口，通過除硫劑注入系統(tǒng)注入除硫劑進行除硫處理。

設置數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)實時監(jiān)測硫化氫處理過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測到的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測到的監(jiān)測數(shù)據(jù)對加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻排液系統(tǒng)、除硫劑注入系統(tǒng)、用于對鉆井液底部流體進行攪拌擾流的攪拌機構(gòu)和用于將鉆井液出口處的鉆井液抽送至鉆井液液面處噴射的噴射系統(tǒng)進行實時操作控制。

所述監(jiān)測數(shù)據(jù)包括氣體與液體流量、壓力、溫度、硫化氫濃度、可燃氣體濃度、鉆井液密度、鉆井液ph值和鉆井液液位數(shù)據(jù)。

所述通過真空系統(tǒng)將分離罐內(nèi)抽至負壓狀態(tài)，具體是指：分離罐內(nèi)的含硫氣體受真空泵抽吸作用進入氣液分離器中，經(jīng)過氣液分離后，氣體在真空泵的作用下增壓排至出口分離罐中，含硫氣體通過出口分離罐頂部出口排至真空系統(tǒng)外進行處理。

真空系統(tǒng)的冷卻水通過冷卻水入口和冷卻水管路進入到出口分離罐中，出口分離罐的冷卻水一部分通過冷卻水回路注入到真空泵中，另一部分由出口分離罐上的冷卻水出口排出。

所述真空系統(tǒng)包括兩路控制流程，數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測分離罐中真空度，并通過監(jiān)控系統(tǒng)控制真空系統(tǒng)實現(xiàn)單路或并聯(lián)的運行。

通過冷卻排液系統(tǒng)保持分離罐內(nèi)液面平穩(wěn)，具體是指：經(jīng)分離罐分離后的鉆井液通過管路進入變頻泵，并由變頻泵排出管路將鉆井液排出；實時監(jiān)測冷卻排液系統(tǒng)管路壓力和鉆井液中硫化氫濃度，若監(jiān)測到排出的鉆井液中的硫化氫濃度超標，則將排出的鉆井液經(jīng)回路重新輸送會分離罐中進行二次分離。

通過冷卻機構(gòu)降低冷卻排液系統(tǒng)中鉆井液的溫度，具體是指：鉆井液由冷卻排液系統(tǒng)管路進入冷卻機構(gòu)，在冷卻機構(gòu)內(nèi)形成旋繞結(jié)構(gòu)，經(jīng)冷卻后再排出至冷卻排液系統(tǒng)外。

所述除硫劑注入系統(tǒng)設置有儲液罐，除硫劑通過輸送泵注入至分離罐的入口管線中，輸送泵至分離罐入口管線的輸送管線中設置有過濾器與開關閥。

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

1、采用自動增溫、機械擾流、液下噴射以及負壓抽離的多重技術措施，提高鉆井液中硫化氫的分離效率。設置的真空系統(tǒng)采用雙路并聯(lián)組合方式運行，并采用變頻控制與調(diào)節(jié)閥的結(jié)合方式快速自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)真空度，保障系統(tǒng)持續(xù)正常運行。本發(fā)明的排液系統(tǒng)亦采用雙路并聯(lián)組合方式運行，采用變頻控制與液位監(jiān)測機構(gòu)能夠聯(lián)動實現(xiàn)液位的自動調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)運行時分離罐內(nèi)液面的平穩(wěn)計量。本發(fā)明設置的冷卻機構(gòu)采用風冷與水冷相結(jié)合的方式，快速冷卻鉆井液溫度，增加了硫化氫在鉆井液中的溶解度。

2、本發(fā)明的獨特優(yōu)點還有采用雙重緊急控制措施，即在硫化氫濃度超過設定值時緊急打開設置的排液分支循環(huán)回路，并同時在分離罐進液口注入除硫劑的方法控制硫化氫在鉆井液中的濃度，保證人員與設備的安全。

3、本發(fā)明在分離罐內(nèi)通過鉆井液加熱系統(tǒng)對鉆井液進行增溫調(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)設置有攪拌機構(gòu)，能夠?qū)@井液底部流體進行攪拌擾流，有助于粘度較大鉆井液中硫化氫氣體的分離。同時在罐內(nèi)中部設置有液下擾流噴射機構(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，進而浮力增加，有利于氣泡的快速上升與分離。硫化氫分離罐的排液系統(tǒng)設置為雙路并聯(lián)組合方式運行，并采用變頻技術自動控制保持分離罐內(nèi)液面平穩(wěn)。為保證排出至固控系統(tǒng)的鉆井液中硫化氫處于最低水平，在排液系統(tǒng)的出口設置有冷卻機構(gòu)，降低鉆井液溫度，提高硫化氫溶解度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明中真空系統(tǒng)的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明中排液系統(tǒng)與冷卻機構(gòu)流程示意圖；

圖4為本發(fā)明鉆井液除硫劑注入系統(tǒng)流程示意圖。

具體實施方式

實施例1

作為本發(fā)明一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了：

含硫地層鉆井作業(yè)的鉆井液中硫化氫的清除方法，含硫化氫的鉆井液從井內(nèi)返出，經(jīng)過降壓后進入分離罐104中，進入分離罐104的鉆井液經(jīng)過離心分離，離心分離后的氣體從分離罐104上部分離，分離后的鉆井液落入分離罐104內(nèi)；通過鉆井液加熱系統(tǒng)113對鉆井液進行增溫調(diào)節(jié)；并對分離罐104內(nèi)的鉆井液底部流體進行攪拌擾流；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)設置真空系統(tǒng)111，通過真空系統(tǒng)111將分離罐104內(nèi)抽至負壓狀態(tài)；通過冷卻排液系統(tǒng)106保持分離罐內(nèi)液面平穩(wěn)，并通過冷卻機構(gòu)110降低冷卻排液系統(tǒng)106中鉆井液的溫度，確保排出至固控系統(tǒng)的鉆井液中硫化氫處于安全標準范圍以內(nèi)。

實施例2

作為本發(fā)明又一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了：

含硫地層鉆井作業(yè)的鉆井液中硫化氫的清除方法，含硫化氫的鉆井液從井內(nèi)返出，經(jīng)過降壓后進入分離罐104中，進入分離罐104的鉆井液經(jīng)過離心分離，離心分離后的氣體從分離罐104上部分離，分離后的鉆井液落入分離罐104內(nèi)；通過鉆井液加熱系統(tǒng)113對鉆井液進行增溫調(diào)節(jié)；并對分離罐104內(nèi)的鉆井液底部流體進行攪拌擾流；將分離罐104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104內(nèi)設置真空系統(tǒng)111，通過真空系統(tǒng)111將分離罐內(nèi)抽至負壓狀態(tài)；通過冷卻排液系統(tǒng)106保持分離罐內(nèi)液面平穩(wěn)，并通過冷卻機構(gòu)110降低冷卻排液系統(tǒng)106中鉆井液的溫度，確保排出至固控系統(tǒng)的鉆井液中硫化氫處于安全標準范圍以內(nèi)；在分離罐104的入口管線處設置除硫劑出入口，通過除硫劑注入系統(tǒng)107注入除硫劑進行除硫處理；

設置數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)115和監(jiān)控系統(tǒng)108，數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)115實時監(jiān)測硫化氫處理過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測到的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)108，監(jiān)控系統(tǒng)108根據(jù)監(jiān)測到的監(jiān)測數(shù)據(jù)對加熱系統(tǒng)113、真空系統(tǒng)111、冷卻排液系統(tǒng)106、除硫劑注入系統(tǒng)107、用于對鉆井液底部流體進行攪拌擾流的攪拌機構(gòu)112和用于將鉆井液出口處的鉆井液抽送至鉆井液液面處噴射的噴射機構(gòu)101進行實時操作控制。

實施例3

作為本發(fā)明又一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了：

含硫地層鉆井作業(yè)的鉆井液中硫化氫的清除方法，含硫化氫的鉆井液從井內(nèi)返出，經(jīng)過降壓后進入分離罐104中，進入分離罐104的鉆井液經(jīng)過離心分離，離心分離后的氣體從分離罐104上部分離，分離后的鉆井液落入分離罐104內(nèi)；通過鉆井液加熱系統(tǒng)113對鉆井液進行增溫調(diào)節(jié)；并對分離罐104內(nèi)的鉆井液底部流體進行攪拌擾流；將分離罐104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)設置真空系統(tǒng)111，通過真空系統(tǒng)111將分離罐內(nèi)抽至負壓狀態(tài)；通過冷卻排液系統(tǒng)106保持分離罐內(nèi)液面平穩(wěn)，并通過冷卻機構(gòu)110降低冷卻排液系統(tǒng)106中鉆井液的溫度，確保排出至固控系統(tǒng)的鉆井液中硫化氫處于安全標準范圍以內(nèi)；在分離罐104的入口管線處設置除硫劑出入口，通過除硫劑注入系統(tǒng)107注入除硫劑進行除硫處理；設置數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)115和監(jiān)控系統(tǒng)108，數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)115實時監(jiān)測硫化氫處理過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測到的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)108，監(jiān)控系統(tǒng)108根據(jù)監(jiān)測到的監(jiān)測數(shù)據(jù)對加熱系統(tǒng)113、真空系統(tǒng)111、冷卻排液系統(tǒng)106、除硫劑注入系統(tǒng)107、用于對鉆井液底部流體進行攪拌擾流的攪拌機構(gòu)112和用于將鉆井液出口處的鉆井液抽送至鉆井液液面處噴射的噴射機構(gòu)101進行實時操作控制。所述監(jiān)測數(shù)據(jù)包括氣體與液體流量、壓力、溫度、硫化氫濃度、可燃氣體濃度、鉆井液密度、鉆井液ph值和鉆井液液位數(shù)據(jù)。

所述通過真空系統(tǒng)111將分離罐104內(nèi)抽至負壓狀態(tài)，具體是指：分離罐104內(nèi)的含硫氣體受真空泵4a、4b抽吸作用進入氣液分離器1中，經(jīng)過氣液分離后，氣體在真空泵4a、4b的作用下增壓排至出口分離罐5a、5b中，含硫氣體通過出口分離罐5a、5b頂部出口排至真空系統(tǒng)外14進行處理；真空系統(tǒng)111的冷卻水通過冷卻水入口10和冷卻水管路進入到出口分離罐5a、5b中，出口分離罐5a、5b的冷卻水一部分通過冷卻水回路注入到真空泵4a、4b中，另一部分由出口分離罐上的冷卻水出口7a、7b排出；所述真空系統(tǒng)包括兩路控制流程，數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測分離罐中真空度，并通過監(jiān)控系統(tǒng)控制真空系統(tǒng)實現(xiàn)單路或并聯(lián)的運行。

實施例4

作為本發(fā)明又一較佳實施例，參照說明書附圖1，本實施例公開了：

含硫地層鉆井作業(yè)的鉆井液中硫化氫的清除方法，含硫化氫的鉆井液從井內(nèi)返出，經(jīng)過降壓后進入分離罐104中，進入分離罐104的鉆井液經(jīng)過離心分離，離心分離后的氣體從分離罐104上部分離，分離后的鉆井液落入分離罐104內(nèi)；通過鉆井液加熱系統(tǒng)113對鉆井液進行增溫調(diào)節(jié)；并對分離罐104內(nèi)的鉆井液底部流體進行攪拌擾流；將分離罐104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)設置真空系統(tǒng)111，通過真空系統(tǒng)111將分離罐內(nèi)抽至負壓狀態(tài)；通過冷卻排液系統(tǒng)106保持分離罐內(nèi)液面平穩(wěn)，并通過冷卻機構(gòu)110降低冷卻排液系統(tǒng)106中鉆井液的溫度，確保排出至固控系統(tǒng)的鉆井液中硫化氫處于安全標準范圍以內(nèi)；在分離罐104的入口管線處設置除硫劑出入口，通過除硫劑注入系統(tǒng)107注入除硫劑進行除硫處理；設置數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)115和監(jiān)控系統(tǒng)108，數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)115實時監(jiān)測硫化氫處理過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測到的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)108，監(jiān)控系統(tǒng)108根據(jù)監(jiān)測到的監(jiān)測數(shù)據(jù)對加熱系統(tǒng)113、真空系統(tǒng)111、冷卻排液系統(tǒng)106、除硫劑注入系統(tǒng)107、用于對鉆井液底部流體進行攪拌擾流的攪拌機構(gòu)112和用于將鉆井液出口處的鉆井液抽送至鉆井液液面處噴射的噴射機構(gòu)101進行實時操作控制。所述監(jiān)測數(shù)據(jù)包括氣體與液體流量、壓力、溫度、硫化氫濃度、可燃氣體濃度、鉆井液密度、鉆井液ph值和鉆井液液位數(shù)據(jù)。

所述通過真空系統(tǒng)111將分離罐104內(nèi)抽至負壓狀態(tài)，具體是指：分離罐104內(nèi)的含硫氣體受真空泵4a、4b抽吸作用進入氣液分離器1中，經(jīng)過氣液分離后，氣體在真空泵4a、4b的作用下增壓排至出口分離罐5a、5b中，含硫氣體通過出口分離罐5a、5b頂部出口排至真空系統(tǒng)外14進行處理；真空系統(tǒng)111的冷卻水通過冷卻水入口10和冷卻水管路進入到出口分離罐5a、5b中，出口分離罐5a、5b的冷卻水一部分通過冷卻水回路注入到真空泵4a、4b中，另一部分由出口分離罐上的冷卻水出口7a、7b排出；所述真空系統(tǒng)包括兩路控制流程，數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測分離罐中真空度，并通過監(jiān)控系統(tǒng)控制真空系統(tǒng)實現(xiàn)單路或并聯(lián)的運行；通過冷卻排液系統(tǒng)106保持分離罐104內(nèi)液面平穩(wěn)，具體是指：經(jīng)分離罐104分離后的鉆井液通過管路進入變頻泵205a，并由變頻泵205a排出管路將鉆井液排出；實時監(jiān)測冷卻排液系統(tǒng)106管路壓力和鉆井液中硫化氫濃度，若監(jiān)測到排出的鉆井液中的硫化氫濃度超標，則將排出的鉆井液經(jīng)回路重新輸送會分離罐104中進行二次分離；通過冷卻機構(gòu)110降低冷卻排液系統(tǒng)106中鉆井液的溫度，具體是指：鉆井液由冷卻排液系統(tǒng)106管路進入冷卻機構(gòu)110，在冷卻機構(gòu)110內(nèi)形成旋繞結(jié)構(gòu)2e，經(jīng)冷卻后再排出至冷卻排液系統(tǒng)外212；所述除硫劑注入系統(tǒng)107設置有儲液罐320，除硫劑通過輸送泵304注入至分離罐104的入口管線中，輸送泵304至分離罐入口管線的輸送管線中設置有過濾器302與開關閥303。

實施例5

作為本發(fā)明又一較佳實施例，參照說明書附圖1-4，本實施例公開了：

含硫地層鉆井作業(yè)的鉆井液中硫化氫的清除方法，含硫化氫鉆井液從系統(tǒng)入口105進入分離罐104。進入罐內(nèi)后，鉆井液首先進入高速離心分離筒114，如圖1所示。通過離心分離后，氣體從上部分離，分離的鉆井液落入罐內(nèi)。通過鉆井液加熱系統(tǒng)113對鉆井液進行增溫調(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。罐內(nèi)設置的攪拌機構(gòu)112，能夠?qū)@井液底部流體進行攪拌擾流，有助于粘度較大鉆井液中硫化氫氣體的分離。罐內(nèi)設置的液下擾流噴射機構(gòu)101，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)至液面進行脫氣分離。在罐內(nèi)的上部空間設置真空系統(tǒng)111將罐內(nèi)抽至負壓狀態(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，進而浮力增加，有利于氣泡的快速上升與分離。本發(fā)明設置的冷卻排液系統(tǒng)106采用變頻技術自動控制保持分離罐內(nèi)液面平穩(wěn)，并通過冷卻機構(gòu)降低鉆井液溫度，提高硫化氫溶解度，保證排出至固控系統(tǒng)的鉆井液中硫化氫處于最低水平。本發(fā)明在分離罐的入口管線處設置有除硫劑注入口，通過除硫劑注入系統(tǒng)107可及時注入除硫劑進行除硫處理，保證人員與設備的安全。本發(fā)明的硫化氫清除系統(tǒng)設置有數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集系統(tǒng)115，實時監(jiān)測系統(tǒng)中的氣體與液體流量、壓力、溫度、硫化氫濃度、可燃氣體濃度、鉆井液密度、鉆井液ph值以及液位等所有可監(jiān)測參數(shù)。采集的數(shù)據(jù)可以直接傳送到集中監(jiān)控系統(tǒng)108，該監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)對加熱系統(tǒng)、攪拌機構(gòu)、噴射機構(gòu)、真空系統(tǒng)、冷卻排液系統(tǒng)以及除硫劑注入系統(tǒng)進行實時操作控制。

本實施例的真空系統(tǒng)111工藝流程如圖2所示，能夠快速將罐內(nèi)分離的氣體抽離至罐外，同時使罐內(nèi)空氣壓力自動保持在設定負壓值。真空系統(tǒng)通過以下技術方案實現(xiàn)：硫化氫分離罐104內(nèi)的含硫氣體受真空泵4a、4b抽吸作用由管路a進入氣液分離器1，氣液分離器1上設置有壓力、濃度等監(jiān)測機構(gòu)11。經(jīng)過氣液分離后，氣體由管路c、d，c、k進入真空泵4a、4b。管路d、k上設置有止回閥2a、2b與控制開關閥3a、3b。由于真空泵4a、4b出口排出的流體中包括冷卻水和含硫氣體，因此在真空泵將氣體增壓后經(jīng)管路e、i排至其出口分離罐5a、5b。含硫氣體通過出口分離罐5a、5b頂部出口經(jīng)管路f、m、g排至真空系統(tǒng)外14進行處理，排氣管路g上設置有流量監(jiān)測機構(gòu)13。分離罐5a、5b分離的冷卻水經(jīng)過管路h、o重新回到真空泵4a、4b參與冷卻循環(huán)，節(jié)約用水量，并保證設備運行安全。本發(fā)明的真空系統(tǒng)采用雙路并聯(lián)組合方式運行，氣體可以通過管路c、k進入真空泵4b。管路k上設置有止回閥2b與控制開關閥3b。真空泵4b將氣體經(jīng)管路l排至其出口分離罐5b。氣體通過管路m、g排至真空系統(tǒng)外14進行處理。分離罐5b分離的冷卻水經(jīng)過管路o重新回到真空泵4b參與冷卻循環(huán)。真空系統(tǒng)中的冷卻水可以通過入口10由閥門9、8a控制的管路j、i或由閥門9、8b控制的管路j、n分別注入分離罐5a與5b內(nèi)，分離罐也分別設置有排液閥7a與7b。真空系統(tǒng)的兩路流程可以通過監(jiān)控系統(tǒng)108對閥門3a、3b、6a與6b的自動開關控制來實現(xiàn)單路或并聯(lián)的運行。本發(fā)明的真空系統(tǒng)采用變頻技術進行自動控制。當監(jiān)測機構(gòu)11監(jiān)測到硫化氫分離罐內(nèi)真空度低于設定值時，開啟一臺真空泵及管路系統(tǒng)，并逐級增加設備運行頻率直至真空度處于設定值；當真空度超過設定值時，可以通過降低真空泵運行頻率，同時還可以通過自動控制氣液分離器1上部管路b連接至大氣的真空度調(diào)節(jié)閥12進行真空度自動快速調(diào)節(jié)，確保系統(tǒng)安全。

本發(fā)明的冷卻排液系統(tǒng)106工藝流程如圖3所示，設置為雙路并聯(lián)組合方式運行，并采用變頻技術自動控制保持鉆井液分離罐104內(nèi)液面平穩(wěn)。設置有冷卻機構(gòu)，降低鉆井液溫度，提高硫化氫溶解度。真空系統(tǒng)通過以下技術方案實現(xiàn)：經(jīng)分離罐104分離后的鉆井液通過管路2a、進入變頻泵205a，并由管路2b排出。管路2a上設置有排污閥206a，便于排污。管路2b上設置有止回閥204a，亦設置有壓力檢測機構(gòu)207a，實時監(jiān)測管路系統(tǒng)壓力。如果監(jiān)測到排除液體中還有未分離干凈的鉆井液，可以打開閥門202a，將排出的鉆井液經(jīng)管路2j重新輸送回分離罐104進行二次分離。同理另一路排除管路可以使鉆井液通過管路2k、進入變頻泵205b，并由管路2l排出。管路2k上設置有排污閥206b。管路2l上設置有止回閥204a與壓力檢測機構(gòu)207b。并可以打開閥門202b，將鉆井液經(jīng)管路2m重新輸送回分離罐104。兩路流程可以通過監(jiān)控系統(tǒng)108對閥門201a、201b、203a與203b的自動開關控制來實現(xiàn)單路或并聯(lián)的運行。排出的鉆井液可以經(jīng)管路2c直接排出冷卻排液系統(tǒng)外212，管路2c上設置有流量監(jiān)測機構(gòu)208與排污閥221。也可以通過閥門209、211與213的控制來將鉆井液導入冷卻機構(gòu)110進行冷卻。鉆井液經(jīng)管路2d后進入冷卻機構(gòu)，在冷卻機構(gòu)內(nèi)形成旋繞結(jié)構(gòu)2e，經(jīng)冷卻后再排出。冷卻機構(gòu)內(nèi)采用冷卻泵215經(jīng)管路2g將冷卻液由噴嘴208噴至鉆井液旋繞結(jié)構(gòu)2e。冷卻產(chǎn)生的熱量通過冷卻機構(gòu)頂部的排風系統(tǒng)216排出。冷卻前后的鉆井液溫度可以分別通過溫度監(jiān)測機構(gòu)210與214來監(jiān)測。冷卻機構(gòu)的冷卻液可以通過打開閥門217由外界218經(jīng)管路2f補充。同時，冷卻機構(gòu)的冷卻液還可以通過打開閥門220由泵219經(jīng)管路2h分別輸送至變頻泵205a與205b，對泵進行冷卻，換熱后的液體通過管路2i輸送回冷卻機構(gòu)110，實現(xiàn)冷卻液的循環(huán)高效利用。

本發(fā)明中，設置有兩道硫化氫濃度超標緊急安全控制措施。在排液系統(tǒng)的出口設置有鉆井液分支循環(huán)回路2j與2m，當監(jiān)測到處理完的鉆井液中仍有易揮發(fā)的硫化氫氣體時，可開啟該回路進行循環(huán)處理；另設置有除硫劑注入系統(tǒng)107，在分離罐的入口管線處及時注入除硫劑進行除硫處理，保證人員與設備的安全。除硫劑注入系統(tǒng)通過以下技術方案實現(xiàn)（見圖4）：注入系統(tǒng)設置有儲液罐320，除硫劑通過輸送泵304經(jīng)管路3a與3b注入至分離系統(tǒng)的入口管線。管線3a上設置有過濾器302與開關閥303。管線3b上設置有止回閥307與開關閥306。通過壓力監(jiān)測機構(gòu)308監(jiān)測注入管線上的壓力，當超過設定值后可以通過打開閥門309將除硫劑經(jīng)管線3c注入至儲液罐320內(nèi)。儲液罐320上設置有安全閥310與液位計量機構(gòu)311。儲液罐的上卸料機構(gòu)采用一體化設置，即當需要上料時，關閉閥門317與318，打開泵315，打開閥門313、316，界外除硫劑312將經(jīng)管線3d、3e、3f與3g進入罐內(nèi)，進液管路上設置有過濾器314；當需要卸料時，關閉閥門313與316，打開閥門317與318，打開泵315，儲罐320內(nèi)的除硫劑將經(jīng)管線3g、3h、3e與3i排除界外319。

在本發(fā)明中，所有閥門、儀器、泵以及設備等均可以采用集中控制或其他已知方式進行控制。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，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、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。