CN107191147A - 钻井液硫化氢清除*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于在含硫地层钻井作业的钻井液硫化氢清除***，涉及石油钻探密闭钻井工艺技术领域，钻井液硫化氢清除***，其特征在于包括：***入口、高速旋流器、加热***、搅拌机构、喷射机构、分离罐体、真空***、数据监测与采集***、除硫剂注入***、集中控制***和排液***，本发明可以在完全密闭的环境中将钻井液中硫化氢气体以及水解态硫化氢分离，能够防止钻井液中的硫化氢在常规固控***处挥发至空气中对人员和环境造成伤害，满足含硫地层钻井作业的安全要求。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻探密闭钻井工艺技术领域，尤其涉及用于在含硫地层钻井作业的钻井液硫化氢清除***。
背景技术
欠平衡钻井是使井底压力小于地层压力的钻井技术，其具有提高钻井效率、保护储层以及提高油气产量等诸多优点。随着勘探开发的力度不断加大，深井、超深井钻井技术的快速发展，所勘探储层中含硫化氢储层的比例日益增多。目前前国内的技术规范规定，在含硫地层实施钻井作业时，当硫化氢浓度大于50ppm，就不能采用欠平衡钻井技术。因此，欠平衡钻井技术在含硫地层勘探开发过程中的应用受到限制。为拓展欠平衡钻井技术的应用范围，本发明提供了一种钻井液硫化氢分离装置，该装置能够在密闭条件下将钻井液中的硫化氢完全分离，保障人员与环境的安全。
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***，控制***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，不能很好的清除掉钻井液中的硫化氢。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于解决现有欠平衡钻井技术不能在含硫地层实施作业的技术瓶颈，创新提供一种钻井液硫化氢清除***，使在含硫地层进行欠平衡钻井成为可能。本发明可以在完全密闭的环境中将钻井液中的包括微小气泡的硫化氢气体以及溶于钻井液中的硫化氢清除。本发明能够防止未分离干净的钻井液在常规固控***处接触空气并挥发至大气中对人员和环境造成伤害，满足含硫地层钻井作业的安全要求。
为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明是通过下述技术方案实现的：
钻井液硫化氢清除***，其特征在于包括：***入口、高速旋流器、加热***、搅拌机构、喷射机构、分离罐体、真空***和数据监测与采集***，所述***入口与高速旋流器相连接，所述高速旋流器与加热***连接，所述加热***与搅拌机构连接，所述搅拌机构与喷射机构连接，所述高速旋流器、加热***、搅拌机构和喷射机构设置在分离罐体的内部，所述分离罐体与真空***连接，所述钻井液硫化氢清除***还包括：除硫剂注入***、集中控制***和排液***，所述除硫剂注入***、集中控制***和排液***与分离罐体相连接。
所述真空***包括两个真空泵，所述两个真空泵采用双路并联组合方式运行。
所述排液***的出口设置有冷却机构，所述排液***的冷却方式为风冷和水冷相结合的混合冷却装置。
所述分离罐体的进液管路上设置有除硫剂注入管路。
所述分离罐体底部设置有倾斜底板结构。
所述分离罐体还设置有钻井液入口、纵向清洗管路、排污口、底部凹型排污槽、清洗管路、排气口、排液口、清洗管路和循环回路管口，所述清洗管路上设置有喷嘴。
所述分离罐体内部设置有两个隔离板。
所述隔离板交错布置在分离罐体的内部，使得钻井液在分离罐体内的流道为“S”型。
所述数据监测与采集***能够实时监测装置中的气体与液体流量、压力、温度、硫化氢浓度、可燃气体浓度、钻井液密度、钻井液PH值以及液位等所有可监测参数。
所述集中控制***可根据监测的数据对钻井液加热***、搅拌扰流机构、液下湍流机构、真空***、冷却排液***以及除硫剂注入***进行实时操作控制。
工作原理：
含硫化氢钻井液从井口返出并经节流管汇降压后进入密闭多相分离器。在分离岩屑及部分气体后，将钻井液通过砂砾泵泵入钻井液硫化氢清除***。***分离罐采用方型罐结构，在满足运输条件下最大限度提高***的钻井液处理量。在罐内设置有两个错位安装的隔离板，将钻井液在罐内的流道设置为“S”型，增加钻井液在***内的停留时间，有助于硫化氢气体分离。分离罐底部设置为倾斜底板结构，同时设置有自动清洗管路***，可以自动清洗沉积在底部的岩屑，并通过底部凹型排污槽排除至罐外进行处理。在***分离罐内入口，钻井液首先进入高速旋流器，通过离心分离后，气体从旋流器上部分离，分离的钻井液落入罐内。在分离罐内通过加热***对钻井液进行增温调节，受钻井液温度升高的影响，硫化氢的溶解度降低，部分硫化氢气体从钻井液中分离出来。在罐内设置有搅拌机构，能够将钻井液底部流体进行搅拌扰流，有助于粘度较大钻井液中硫化氢气体的分离。同时在罐内中部设置有液下扰流喷射机构，将罐内钻井液出口附近钻井液抽至罐内中部底层钻井液处喷射，可以将钻井液底部的不易分离的微小气泡的硫化氢循环至液面进行脱气分离。在罐内的上部空间采用真空***将罐内抽至负压状态，使钻井液中硫化氢气泡在上升至液面过程中随着压力减小气泡直径增大，进而浮力增加，有利于气泡的快速上升与分离。本发明的真空***能够快速将罐内分离的气体抽离至罐外，同时使罐内空气压力自动保持在设定负压值。真空***通过以下技术方案实现：硫化氢清除罐内的含硫气体受真空泵抽吸作用进入气液分离器，经过气液分离后，气体进入真空泵。由于真空泵出口排出的流体中包括冷却水和含硫气体，因此在真空泵将气体增压后排至其出口分离罐。含硫气体部分通过分离罐顶部出口排至***外进行处理，分离的冷却水重新回到真空泵参与冷却循环，节约用水量，并保证设备运行安全。该真空***采用双路并联组合方式运行，并采用变频技术进行自动控制。当硫化氢分离罐内真空度低于设定值时，开启一台真空泵及管路***，并逐级增加设备运行频率直至真空度处于设定值；当真空度超过设定值时，可以通过降低真空泵运行频率，同时还可以通过自动控制气液分离器上部连接至大气的真空度调节阀进行真空度自动快速调节，确保***安全。硫化氢分离罐的排液***设置为双路并联组合方式运行，并采用变频技术自动控制保持分离罐内液面平稳。为保证排出至固控***的钻井液中硫化氢处于最低水平，在排液***的出口设置有冷却机构，降低钻井液温度，提高硫化氢溶解度。本发明中，设置有两道硫化氢浓度超标紧急安全控制措施。在排液***的出口设置有钻井液分支循环回路，当监测到处理完的钻井液中仍有易挥发的硫化氢气体时，可开启该回路进行循环处理；另在分离罐的入口管线处设置有除硫剂注入口，可及时注入除硫剂进行除硫处理，保证人员与设备的安全。本发明的钻井液硫化氢清除***在分离罐出入口处分别设置有流量、温度、密度以及PH监测机构，同时在罐内设置有硫化氢浓度、可燃气体浓度、压力以及液位监测机构，实时在线监测***各项运行参数，并将数据传输至集中控制***，控制***根据监测参数向各控制机构发出控制指令。本发明的钻井液硫化氢清除***设置为组合式分体撬装结构，既可以满足运输要求，便于安装拆卸，又节约占地空间。
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. 本发明的钻井液硫化氢清除***设置为组合式分体撬装结构，既可以满足运输要求，便于安装拆卸，又节约占地空间。
2.本发明由于硫化氢分离罐采用“S”型结构，增加钻井液在***内的停留时间，有助于硫化氢气体充分的分离。采用自动增温、机械扰流、液下喷射以及负压抽离的多重技术措施，提高钻井液中硫化氢的分离效率。设置的真空***采用双路并联组合方式运行，并采用变频控制与调节阀的结合方式快速自动调节***真空度，保障***持续正常运行。本发明的排液***亦采用双路并联组合方式运行，采用变频控制与液位监测机构能够联动实现液位的自动调节，保证***运行时分离罐内液面的平稳计量。本发明设置的冷却机构采用风冷与水冷相结合的方式，快速冷却钻井液温度，增加了硫化氢在钻井液中的溶解度。
3.本发明的独特优点还有采用双重紧急控制措施，即在硫化氢浓度超过设定值时紧急打开设置的排液分支循环回路，并同时在分离罐进液口注入除硫剂的方法控制硫化氢在钻井液中的浓度，保证人员与设备的安全。
4.本发明的独特优点还在于采用组合式分体撬装结构，既可以满足运输要求，便于安装和拆卸，又节约井场占地空间。
附图说明
图1为本发明的***工艺流程图；
图2为本发明中真空***的流程示意图；
图3为本发明中排液***与冷却机构流程示意图；
图4为钻井液除硫剂注入***流程示意图；
图5为本发明的硫化氢分离罐罐体结构示意图；
图6为本发明的硫化氢分离罐罐体的俯视图；
图7为本发明的三维结构示意图。
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1-7，本实施例公开了：
钻井液硫化氢清除***，其特征在于包括：***入口、高速旋流器、加热***、搅拌机构、喷射机构、分离罐体、真空***和数据监测与采集***，所述***入口与高速旋流器相连接，所述高速旋流器与加热***连接，所述加热***与搅拌机构连接，所述搅拌机构与喷射机构连接，所述高速旋流器、加热***、搅拌机构和喷射机构设置在分离罐体的内部，所述分离罐体与真空***连接，所述钻井液硫化氢清除***还包括：除硫剂注入***、集中控制***和排液***，所述除硫剂注入***、集中控制***和排液***与分离罐体相连接。
实施例2
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-7，本实施例公开了：
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所述真空***包括两个真空泵，所述两个真空泵采用双路并联组合方式运行。
所述排液***的出口设置有冷却机构，所述排液***的冷却方式为风冷和水冷相结合的混合冷却装置。
实施例3
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-7，本实施例公开了：
钻井液硫化氢清除***，其特征在于包括：***入口、高速旋流器、加热***、搅拌机构、喷射机构、分离罐体、真空***和数据监测与采集***，所述***入口与高速旋流器相连接，所述高速旋流器与加热***连接，所述加热***与搅拌机构连接，所述搅拌机构与喷射机构连接，所述高速旋流器、加热***、搅拌机构和喷射机构设置在分离罐体的内部，所述分离罐体与真空***连接，所述钻井液硫化氢清除***还包括：除硫剂注入***、集中控制***和排液***，所述除硫剂注入***、集中控制***和排液***与分离罐体相连接。
所述真空***包括两个真空泵，所述两个真空泵采用双路并联组合方式运行。
所述排液***的出口设置有冷却机构，所述排液***的冷却方式为风冷和水冷相结合的混合冷却装置。
所述分离罐体的进液管路上设置有除硫剂注入管路。
所述分离罐体底部设置有倾斜底板结构。
实施例4
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-7，本实施例公开了：
钻井液硫化氢清除***，其特征在于包括：***入口、高速旋流器、加热***、搅拌机构、喷射机构、分离罐体、真空***和数据监测与采集***，所述***入口与高速旋流器相连接，所述高速旋流器与加热***连接，所述加热***与搅拌机构连接，所述搅拌机构与喷射机构连接，所述高速旋流器、加热***、搅拌机构和喷射机构设置在分离罐体的内部，所述分离罐体与真空***连接，所述钻井液硫化氢清除***还包括：除硫剂注入***、集中控制***和排液***，所述除硫剂注入***、集中控制***和排液***与分离罐体相连接。
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所述排液***的出口设置有冷却机构，所述排液***的冷却方式为风冷和水冷相结合的混合冷却装置。
所述分离罐体的进液管路上设置有除硫剂注入管路。
所述分离罐体底部设置有倾斜底板结构。
所述分离罐体还设置有钻井液入口、纵向清洗管路、排污口、底部凹型排污槽、清洗管路、排气口、排液口、清洗管路和循环回路管口，所述清洗管路上设置有喷嘴。
所述分离罐体内部设置有两个隔离板。
实施例5
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-7，本实施例公开了：
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所述分离罐体的进液管路上设置有除硫剂注入管路。
所述分离罐体底部设置有倾斜底板结构。
所述分离罐体还设置有钻井液入口、纵向清洗管路、排污口、底部凹型排污槽、清洗管路、排气口、排液口、清洗管路和循环回路管口，所述清洗管路上设置有喷嘴。
所述分离罐体内部设置有两个隔离板。
所述隔离板交错布置在分离罐体的内部，使得钻井液在分离罐体内的流道为“S”型。
实施例6
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-7，本实施例公开了：
钻井液硫化氢清除***，其特征在于包括：***入口、高速旋流器、加热***、搅拌机构、喷射机构、分离罐体、真空***和数据监测与采集***，所述***入口与高速旋流器相连接，所述高速旋流器与加热***连接，所述加热***与搅拌机构连接，所述搅拌机构与喷射机构连接，所述高速旋流器、加热***、搅拌机构和喷射机构设置在分离罐体的内部，所述分离罐体与真空***连接，所述钻井液硫化氢清除***还包括：除硫剂注入***、集中控制***和排液***，所述除硫剂注入***、集中控制***和排液***与分离罐体相连接。
所述真空***包括两个真空泵，所述两个真空泵采用双路并联组合方式运行。
所述排液***的出口设置有冷却机构，所述排液***的冷却方式为风冷和水冷相结合的混合冷却装置。
所述分离罐体的进液管路上设置有除硫剂注入管路。
所述分离罐体底部设置有倾斜底板结构。
所述分离罐体还设置有钻井液入口、纵向清洗管路、排污口、底部凹型排污槽、清洗管路、排气口、排液口、清洗管路和循环回路管口，所述清洗管路上设置有喷嘴。
所述分离罐体内部设置有两个隔离板。
所述隔离板交错布置在分离罐体的内部，使得钻井液在分离罐体内的流道为“S”型。
所述数据监测与采集***能够实时监测装置中的气体与液体流量、压力、温度、硫化氢浓度、可燃气体浓度、钻井液密度、钻井液PH值以及液位等所有可监测参数。
实施例7
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-7，本实施例公开了：
含硫化氢钻井液从***入口105进入分离罐。进入罐内后，钻井液首先进入高速旋流器114，如图1所示。通过离心分离后，气体从旋流器上部分离，分离的钻井液落入罐内。通过加热***113对钻井液进行增温调节，受钻井液温度升高的影响，硫化氢的溶解度降低，部分硫化氢气体从钻井液中分离出来。罐内设置的搅拌机构112，能够将钻井液底部流体进行搅拌扰流，有助于粘度较大钻井液中硫化氢气体的分离。罐内设置的液下扰流喷射机构101，将罐内钻井液出口附近钻井液抽至罐内中部底层钻井液处喷射，可以将钻井液底部的不易分离的微小气泡的硫化氢循环至液面进行脱气分离。在罐内的上部空间设置真空***111将罐内抽至负压状态，使钻井液中硫化氢气泡在上升至液面过程中随着压力减小气泡直径增大，进而浮力增加，有利于气泡的快速上升与分离。
本发明设置的冷却排液***106采用变频技术自动控制保持分离罐内液面平稳，并通过冷却机构降低钻井液温度，提高硫化氢溶解度，保证排出至固控***的钻井液中硫化氢处于最低水平。本发明在分离罐的入口管线处设置有除硫剂注入口，通过除硫剂注入***107可及时注入除硫剂进行除硫处理，保证人员与设备的安全。本发明的硫化氢清除***设置有数据监测与采集***115，实时监测***中的气体与液体流量、压力、温度、硫化氢浓度、可燃气体浓度、钻井液密度、钻井液PH值以及液位等所有可监测参数。采集的数据可以直接传送到集中监控***108，该监控***可根据监测的数据对加热***、搅拌机构、液下扰流机构、真空***、冷却排液***以及除硫剂注入***进行实时操作控制。
本发明的真空***111工艺流程如图2所示，能够快速将罐内分离的气体抽离至罐外，同时使罐内空气压力自动保持在设定负压值。真空***通过以下技术方案实现：硫化氢清除罐104内的含硫气体受真空泵5A抽吸作用由管路a进入气液分离器1，分离器1上设置有压力、浓度等监测机构11。经过气液分离后，气体由管路c、d进入真空泵4A。管路d上设置有止回阀2A与控制开关阀3A。由于真空泵出口排出的流体中包括冷却水和含硫气体，因此在真空泵将气体增压后经管路e排至其出口分离罐5A。含硫气体通过分离罐顶部出口经管路f、g排至***外14进行处理，排气管路g上设置有流量监测机构13。分离罐5A分离的冷却水经过管路h重新回到真空泵4A参与冷却循环，节约用水量，并保证设备运行安全。本发明的真空***采用双路并联组合方式运行，气体可以通过管路c、k进入真空泵4B。管路k上设置有止回阀2B与控制开关阀3B。真空泵4B将气体经管路l排至其出口分离罐5B。气体通过管路m、g排至***外14进行处理。分离罐5B分离的冷却水经过管路o重新回到真空泵4B参与冷却循环。真空***中的冷却水可以通过入口10由阀门9、8A控制的管路j、i或由阀门9、8B控制的管路j、n分别注入分离罐5A与5B内，分离罐也分别设置有排液阀7A与7B。
真空***的两路流程可以通过控制***108对阀门3A、3B、6A与6B的自动开关控制来实现单路或并联的运行。本发明的真空***采用变频技术进行自动控制。当监测机构11监测到硫化氢分离罐内真空度低于设定值时，开启一台真空泵及管路***，并逐级增加设备运行频率直至真空度处于设定值；当真空度超过设定值时，可以通过降低真空泵运行频率，同时还可以通过自动控制气液分离器1上部管路b连接至大气的真空度调节阀12进行真空度自动快速调节，确保***安全。
本发明的冷却排液***106工艺流程如图3所示，设置为双路并联组合方式运行，并采用变频技术自动控制保持分离罐内液面平稳。设置有冷却机构，降低钻井液温度，提高硫化氢溶解度。真空***通过以下技术方案实现：经分离罐104分离后的钻井液通过管路2a、进入变频泵205A，并由管路2b排出。管路2a上设置有排污阀206A，便于排污。管路2b上设置有止回阀204A，亦设置有压力检测机构207A，实时监测管路***压力。如果监测到排除液体中还有未分离干净的钻井液，可以打开阀门202A，将排出的钻井液经管路2j重新输送回分离罐104进行二次分离。同理另一路排除管路可以使钻井液通过管路2k、进入变频泵205B，并由管路2l排出。管路2k上设置有排污阀206B。管路2l上设置有止回阀204A与压力检测机构207B。并可以打开阀门202B，将钻井液经管路2m重新输送回分离罐104。两路流程可以通过控制***108对阀门201A、201B、203A与203B的自动开关控制来实现单路或并联的运行。排出的钻井液可以经管路2c直接排出***外212，管路2c上设置有流量监测机构208与排污阀221。也可以通过阀门209、211与213的控制来将钻井液导入冷却机构110进行冷却。钻井液经管路2d后进入冷却机构，在冷却机构内形成旋绕结构2e，经冷却后再排出。冷却机构内采用冷却泵215经管路2g将冷却液由喷嘴208喷至钻井液旋绕结构2e。冷却产生的热量通过冷却机构顶部的排风***216排出。冷却前后的钻井液温度可以分别通过温度监测机构210与214来监测。冷却机构的冷却液可以通过打开阀门217由外界218经管路2f补充。同时，冷却机构的冷却液还可以通过打开阀门220由泵219经管路2h分别输送至变频泵205A与205B，对泵进行冷却，换热后的液体通过管路2i输送回冷却机构110，实现冷却液的循环高效利用。
实施例8
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-7，本实施例公开了：
含硫化氢钻井液从***入口105进入分离罐。进入罐内后，钻井液首先进入高速旋流器114，如图1所示。通过离心分离后，气体从旋流器上部分离，分离的钻井液落入罐内。通过加热***113对钻井液进行增温调节，受钻井液温度升高的影响，硫化氢的溶解度降低，部分硫化氢气体从钻井液中分离出来。罐内设置的搅拌机构112，能够将钻井液底部流体进行搅拌扰流，有助于粘度较大钻井液中硫化氢气体的分离。罐内设置的液下扰流喷射机构101，将罐内钻井液出口附近钻井液抽至罐内中部底层钻井液处喷射，可以将钻井液底部的不易分离的微小气泡的硫化氢循环至液面进行脱气分离。在罐内的上部空间设置真空***111将罐内抽至负压状态，使钻井液中硫化氢气泡在上升至液面过程中随着压力减小气泡直径增大，进而浮力增加，有利于气泡的快速上升与分离。
本发明设置的冷却排液***106采用变频技术自动控制保持分离罐内液面平稳，并通过冷却机构降低钻井液温度，提高硫化氢溶解度，保证排出至固控***的钻井液中硫化氢处于最低水平。本发明在分离罐的入口管线处设置有除硫剂注入口，通过除硫剂注入***107可及时注入除硫剂进行除硫处理，保证人员与设备的安全。本发明的硫化氢清除***设置有数据监测与采集***115，实时监测***中的气体与液体流量、压力、温度、硫化氢浓度、可燃气体浓度、钻井液密度、钻井液PH值以及液位等所有可监测参数。采集的数据可以直接传送到集中监控***108，该监控***可根据监测的数据对加热***、搅拌机构、液下扰流机构、真空***、冷却排液***以及除硫剂注入***进行实时操作控制。
本发明的真空***111工艺流程如图2所示，能够快速将罐内分离的气体抽离至罐外，同时使罐内空气压力自动保持在设定负压值。真空***通过以下技术方案实现：硫化氢清除罐104内的含硫气体受真空泵5A抽吸作用由管路a进入气液分离器1，分离器1上设置有压力、浓度等监测机构11。经过气液分离后，气体由管路c、d进入真空泵4A。管路d上设置有止回阀2A与控制开关阀3A。由于真空泵出口排出的流体中包括冷却水和含硫气体，因此在真空泵将气体增压后经管路e排至其出口分离罐5A。含硫气体通过分离罐顶部出口经管路f、g排至***外14进行处理，排气管路g上设置有流量监测机构13。分离罐5A分离的冷却水经过管路h重新回到真空泵4A参与冷却循环，节约用水量，并保证设备运行安全。本发明的真空***采用双路并联组合方式运行，气体可以通过管路c、k进入真空泵4B。管路k上设置有止回阀2B与控制开关阀3B。真空泵4B将气体经管路l排至其出口分离罐5B。气体通过管路m、g排至***外14进行处理。分离罐5B分离的冷却水经过管路o重新回到真空泵4B参与冷却循环。真空***中的冷却水可以通过入口10由阀门9、8A控制的管路j、i或由阀门9、8B控制的管路j、n分别注入分离罐5A与5B内，分离罐也分别设置有排液阀7A与7B。
真空***的两路流程可以通过控制***108对阀门3A、3B、6A与6B的自动开关控制来实现单路或并联的运行。本发明的真空***采用变频技术进行自动控制。当监测机构11监测到硫化氢分离罐内真空度低于设定值时，开启一台真空泵及管路***，并逐级增加设备运行频率直至真空度处于设定值；当真空度超过设定值时，可以通过降低真空泵运行频率，同时还可以通过自动控制气液分离器1上部管路b连接至大气的真空度调节阀12进行真空度自动快速调节，确保***安全。
本发明的冷却排液***106工艺流程如图3所示，设置为双路并联组合方式运行，并采用变频技术自动控制保持分离罐内液面平稳。设置有冷却机构，降低钻井液温度，提高硫化氢溶解度。真空***通过以下技术方案实现：经分离罐104分离后的钻井液通过管路2a、进入变频泵205A，并由管路2b排出。管路2a上设置有排污阀206A，便于排污。管路2b上设置有止回阀204A，亦设置有压力检测机构207A，实时监测管路***压力。如果监测到排除液体中还有未分离干净的钻井液，可以打开阀门202A，将排出的钻井液经管路2j重新输送回分离罐104进行二次分离。同理另一路排除管路可以使钻井液通过管路2k、进入变频泵205B，并由管路2l排出。管路2k上设置有排污阀206B。管路2l上设置有止回阀204A与压力检测机构207B。并可以打开阀门202B，将钻井液经管路2m重新输送回分离罐104。两路流程可以通过控制***108对阀门201A、201B、203A与203B的自动开关控制来实现单路或并联的运行。排出的钻井液可以经管路2c直接排出***外212，管路2c上设置有流量监测机构208与排污阀221。也可以通过阀门209、211与213的控制来将钻井液导入冷却机构110进行冷却。钻井液经管路2d后进入冷却机构，在冷却机构内形成旋绕结构2e，经冷却后再排出。冷却机构内采用冷却泵215经管路2g将冷却液由喷嘴208喷至钻井液旋绕结构2e。冷却产生的热量通过冷却机构顶部的排风***216排出。冷却前后的钻井液温度可以分别通过温度监测机构210与214来监测。冷却机构的冷却液可以通过打开阀门217由外界218经管路2f补充。同时，冷却机构的冷却液还可以通过打开阀门220由泵219经管路2h分别输送至变频泵205A与205B，对泵进行冷却，换热后的液体通过管路2i输送回冷却机构110，实现冷却液的循环高效利用。
本发明中，设置有两道硫化氢浓度超标紧急安全控制措施。在排液***的出口设置有钻井液分支循环回路2j与2m，当监测到处理完的钻井液中仍有易挥发的硫化氢气体时，可开启该回路进行循环处理；另设置有除硫剂注入***107，在分离***的入口管线处及时注入除硫剂进行除硫处理，保证人员与设备的安全。除硫剂注入***通过以下技术方案实现（见图4）：注入***设置有储液罐320，除硫剂通过输送泵304经管路3a与3b注入至分离***的入口管线。管线3a上设置有过滤器302与开关阀303。管线3b上设置有止回阀307与开关阀306。通过压力监测机构308监测注入管线上的压力，当超过设定值后可以通过打开阀门309将除硫剂经管线3c注入至储液罐320内。储液罐320上设置有安全阀310与液位计量机构311。储液罐的上卸料机构采用一体化设置，即当需要上料时，关闭阀门317与318，打开泵315，打开阀门313、316，界外除硫剂312将经管线3d、3e、3f与3g进入罐内，进液管路上设置有过滤器314；当需要卸料时，关闭阀门313与316，打开阀门317与318，打开泵315，储罐320内的除硫剂将经管线3g、3h、3e与3i排除界外319。
本发明的***分离罐104采用方型罐结构，如图6所示，在满足运输条件下最大限度提高***的钻井液处理量。在罐内设置有两个错位安装的隔离板104j，将钻井液在罐内的流道设置为“S”型，即钻井液经入口104k进入罐内后，沿通道A、B和C流动，增加了钻井液在***内的停留时间，有助于硫化氢气体分离。分离罐底部设置为倾斜底板结构104d，同时设置有自动清洗管路***，清洗液从104l进入后，通过纵向清洗管路104a上的喷嘴104f可以清洗挡板两侧的残留钻井液，通过横向清洗管路104e可以清洗沉积在底部的岩屑，并通过底部凹型排污槽104c经排污口104b排除至罐外进行处理。分离罐上还设置有人孔104a、排气口104h、排液口104m以及循环回路管口104n。
本发明的钻井液硫化氢清除***设置为上下组合式分体撬装结构，如图7所示。上部撬装包括有罐体104、加热***113、搅拌结构112、液下扰流机构101、真空***111、清罐管路***109以及冷却机构110。分离罐体104的进液管路105上设置有除硫剂注入管路103。分离罐上设置***参数监测与采集***，并有栏杆与楼梯102等辅助操作设施。下部撬装主要包括排液***106、除硫剂注入***107以及集中控制***108。组合撬装的结构设置，既可以满足运输要求，便于安装拆卸，又节约占地空间。
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。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。
Claims (10)
1.钻井液硫化氢清除***，其特征在于包括：***入口、高速旋流器、加热***、搅拌机构、喷射机构、分离罐体、真空***和数据监测与采集***，所述***入口与高速旋流器相连接，所述高速旋流器与加热***连接，所述加热***与搅拌机构连接，所述搅拌机构与喷射机构连接，所述高速旋流器、加热***、搅拌机构和喷射机构设置在分离罐体的内部，所述分离罐体与真空***连接，所述钻井液硫化氢清除***还包括：除硫剂注入***、集中控制***和排液***，所述除硫剂注入***、集中控制***和排液***与分离罐体相连接。
2.根据权利要求1所述钻井液硫化氢清除***，其特征在于：所述真空***包括两个真空泵，所述两个真空泵采用双路并联组合方式运行。
3.根据权利要求1所述钻井液硫化氢清除***，其特征在于：所述排液***的出口设置有冷却机构，所述排液***的冷却方式为风冷和水冷相结合的混合冷却装置。
4.根据权利要求1所述钻井液硫化氢清除***，其特征在于：所述分离罐体的进液管路上设置有除硫剂注入管路。
5.根据权利要求1所述钻井液硫化氢清除***，其特征在于：所述分离罐体底部设置有倾斜底板结构。
6.根据权利要求1所述钻井液硫化氢清除***，其特征在于：所述分离罐体还设置有钻井液入口、纵向清洗管路、排污口、底部凹型排污槽、清洗管路、排气口、排液口、清洗管路和循环回路管口，所述清洗管路上设置有喷嘴。
7.根据权利要求1所述钻井液硫化氢清除***，其特征在于：所述分离罐体内部设置有两个隔离板。
8.根据权利要求8所述钻井液硫化氢清除***，其特征在于：所述隔离板交错布置在分离罐体的内部，使得钻井液在分离罐体内的流道为“S”型。
9.根据权利要求1所述钻井液硫化氢清除***，其特征在于：所述数据监测与采集***能够实时监测装置中的气体与液体流量、压力、温度、硫化氢浓度、可燃气体浓度、钻井液密度、钻井液PH值以及液位等所有可监测参数。
10.根据权利要求1所述钻井液硫化氢清除***，其特征在于：所述集中控制***可根据监测的数据对钻井液加热***、搅拌扰流机构、液下湍流机构、真空***、冷却排液***以及除硫剂注入***进行实时操作控制。
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