CN111140227A - 一种含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集方法 - Google Patents
一种含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于石油钻探密闭钻井工艺技术领域，具体涉及一种含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集方法，包括对设置在循环***主路上的岩屑收集回路、设置在所述岩屑收集回路上的除硫支路、清洗支路和存储支路等的逻辑控制，有效解决含硫地层密闭循环***中不能及时获取岩屑的技术难题，可以在完全密闭带压的环境中将钻井液中岩屑样品收集，能够防止返出流体中的硫化氢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的含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集***与方法。
Description
技术领域
本发明属于石油钻探密闭钻井工艺技术领域，具体涉及一种含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集方法。
背景技术
在钻井过程中，从井筒返出地面的包含多相流物质（天然气、硫化氢、岩屑）的钻井液通过井口装置导流进入地面管汇，地层流体可能会随钻井液返至地面，而当钻井过程中遇到含硫地层时，硫化物就有可能随着返出的钻井液一并升至地面并泄露造成对环境的危害。
如现有技术中，如公开号为CN201090210Y，名称为“一种气体钻井岩屑自动取样装置”的中国实用新型专利文献，就公开了一种气体钻井岩屑自动取样装置，用于气体钻井中岩屑的收集，涉及一种气体钻井岩屑自动取样装置的制造技术领域，该实用新型包括岩屑收集、岩屑存储和控制三部分，取样管安装在主管汇的上方，岩屑收集筒的上端外缘上设置有排气孔，内部设置有过滤板，阀门与阀门控制器连接，阀门控制器与控制计算机连接，阀门的开启或者关闭由阀门控制器根据计算机给出的岩屑返出时间进行控制。
但是这种技术方案就没有考虑到采出液中携带硫化物等重污染源的情形，采用最简单直接的采出收集控制方式，已经不适用与当前的生产要求了。在新的安全环保要求下，应当避免这种因钻采过程中的硫化物返出对环境造成危害，因此为了符合新的环境和要求，应当采用钻井液密闭循环***设计来避免采出泄露。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效解决含硫地层密闭循环***中不能及时获取岩屑的技术难题，可以在完全密闭带压的环境中将钻井液中岩屑样品收集，能够防止返出流体中的硫化氢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的含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集方法。
一种含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，开启岩屑收集回路上分离筒进口管路上的进口阀门和出口管路上的出口阀门，并检测进口阀门和出口阀门是否完全开启；
步骤2，检测到进口阀门和出口阀门完全开启后，调节循环***主路上的主阀门开启至设定开度，然后根据设定的控制时长、设置在所述出口管路上的出口流量计检测值或者设置在所述进口管路与出口管路之间的分离筒压差监测计检测值，控制主阀门完全开启，主阀门完全开启后则关闭进口阀门和出口阀门；
所述根据设置在所述出口管路上的出口流量计检测值控制主阀门完全开启，是指连接在分离筒出口的出口管路上的出口流量计检测搭配有流量通过，并且流量检测值大于设定的阈值，则控制主阀门完全开启。
所述根据分离筒压差监测计检测值控制主阀门完全开启，是指当设置所述进口管路与出口管路之间的分离筒压差监测计检测到进口管路与出口管路之间的产生压差，且压差值大于设定的阈值，则控制主阀门完全开启。
步骤3，在进口阀门和出口阀门完全关闭后，通过压力检测单元检测到的分离筒内的压力控制分离筒上泄压支路的泄压阀门开闭；同时依次先开启除硫支路上的除硫阀门向分离筒内注入除硫剂；在除硫剂注入完毕后关闭除硫阀门，然后开启压缩气体输入管路的压缩气阀门，送入对分离筒内的残余硫化氢进行吹扫的压缩空气；
在所述步骤3过程中，根据压力检测单元检测到的分离筒内的压力，若检测到的压力超过设定的泄压阈值，则开启泄压阀门对分离筒进行泄压，直至检测到的压力低于设定的泄压阈值后关闭泄压阀门；所述压缩气阀门开启的时间为设定值。
所述除硫支路上的除硫阀的开闭根据设置在分离筒用于检测分离筒内硫化氢含量的硫化氢监测计检测值控制，当硫化氢监测计的检测值低于设定的硫化氢阈值时则控制除硫阀开启，反之则关闭。
步骤4，残余硫化氢吹扫完毕后，关闭压缩气阀门和泄压阀门，开启排屑管路上的排屑阀门，然后开启清洗剂输入管路上的清洗阀门和清洗液泵送单元向分离筒内泵送清洗剂对分离出的岩屑进行清洗，同时开启岩屑储存箱底部废液排出管路上的废液泵送单元和排液阀门将清洗完岩屑的清洗液废液排出，清洗完毕后关闭清洗阀门和清洗液泵送单元；
步骤5，检测废液排出管路内无流量后，关闭废液泵送单元和排液阀门，启动岩屑储存箱内的干燥装置对岩屑样品进行烘干，烘干完成后关闭干燥装置即可开箱取出岩屑样品。
与现有技术相比，本发明的技术方案使用了四相分离的设计的技术方案，以及硫化氢清除装等步骤。该方法摒弃了传统的振动筛，将井口返出流体在地面进行密闭条件下的分离处理，固相分离通过罐内重力分离的方式进行处理，该处理方法具有处理量大且具有密闭安全的特点，该方法能够在密闭循环***中有效获取录井所需岩屑样品，并能够避免硫化氢对人员的伤害。
附图说明
本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
图1是本发明一种优选方案的对应***的连接关系示意图；
图2是本发明一种优选方案的逻辑关系示意图；
其中：
1、主阀门；2、进口阀门；3、出口阀门；4、分离筒压差监测计；5、泄压阀门；6、除硫阀门；7、压力检测单元；8、分离筒；9、出口流量计；10、压缩气阀门；11、排屑阀门；12、岩屑储存箱；13、清洗阀门；14、清洗液泵送单元；15、排液阀门；16、废液泵送单元；17、主流量计；18、硫化氢监测计；19、干燥装置。
具体实施方式
下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
作为本发明一种最基本的实施方案，公开了一种对含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集***的控制方法，首先，这种***如图1，包括设置在循环***主路上的岩屑收集回路，以及设置在所述岩屑收集回路上的除硫支路、清洗支路和存储支路。所述岩屑收集回路包括设置在循环***主路上的主阀门1和主流量计17，以及通过进口管路和出口管路连接在循环***主路上的分离筒8，且分离筒8的进口管路上设置有进口阀门2，出口管路上设置有出口阀门3，所述主阀门1和主流量计17在进口管路和出口管路之间的位置。所述除硫支路包括连接在所述分离筒8上、带有除硫阀门6的除硫剂输入管路；还包括与所述除硫阀门6信号控制相连、用于检测所述分离筒8内硫化氢数据的硫化氢监测计18；即除硫剂的注入量由分离筒8上的硫化氢监测计18反馈信号确定。所述清洗支路包括连接在所述分离筒8上、带有清洗液泵送单元14和清洗阀门13的清洗剂输入管路，以及同样连接在所述分离筒8上、带有压缩气阀门10的压缩气体输入管路。所述存储支路包括带有干燥装置19并通过带有排屑阀门11的排屑管路与所述分离筒8底部排屑区域连接的岩屑储存箱12。还包括泄压支路，所述泄压支路包括连接在所述分离筒8上、带有泄压阀门5的泄压管路，以及与所述泄压阀门5控制相连、用于检测所述分离筒8上内部压力的压力检测单元7。所述清洗液泵送单元14和清洗阀门13联控，即同时通断避免回流或者憋坏泵器件；且所述清洗阀门13与所述干燥装置19互锁，即干燥装置19与清洗支路不能同时工作，避免浪费工艺成本。所述岩屑储存箱12底部还设置有带有废液泵送单元16和排液阀门15的废液排出管路。
对应的，如图2，本实施例的控制方法包括以下步骤：
步骤1，开启岩屑收集回路上分离筒8进口管路上的进口阀门2和出口管路上的出口阀门3，并检测进口阀门2和出口阀门3是否完全开启；
步骤2，检测到进口阀门2和出口阀门3完全开启后，调节循环***主路上的主阀门1开启至设定开度，然后根据设定的控制时长、设置在所述出口管路上的出口流量计9检测值或者设置在所述进口管路与出口管路之间的分离筒压差监测计4检测值，控制主阀门1完全开启，主阀门1完全开启后则关闭进口阀门2和出口阀门3；
步骤3，在进口阀门2和出口阀门3完全关闭后，通过压力检测单元7检测到的分离筒8内的压力控制分离筒8上泄压支路的泄压阀门5开闭；同时依次先开启除硫支路上的除硫阀门6向分离筒8内注入除硫剂；在除硫剂注入完毕后关闭除硫阀门6，然后开启压缩气体输入管路的压缩气阀门10，送入对分离筒8内的残余硫化氢进行吹扫的压缩空气；
步骤4，残余硫化氢吹扫完毕后，关闭压缩气阀门10和泄压阀门5，开启排屑管路上的排屑阀门11，然后开启清洗剂输入管路上的清洗阀门13和清洗液泵送单元14向分离筒8内泵送清洗剂对分离出的岩屑进行清洗，同时开启岩屑储存箱12底部废液排出管路上的废液泵送单元16和排液阀门15将清洗完岩屑的清洗液废液排出，清洗完毕后关闭清洗阀门13和清洗液泵送单元14；
步骤5，检测废液排出管路内无流量后，关闭废液泵送单元16和排液阀门15，启动岩屑储存箱12内的干燥装置19对岩屑样品进行烘干，烘干完成后关闭干燥装置19即可开箱取出岩屑样品。
本发明的技术方案使用了四相分离的设计的技术方案，以及硫化氢清除装等步骤。该方法摒弃了传统的振动筛，将井口返出流体在地面进行密闭条件下的分离处理，固相分离通过罐内重力分离的方式进行处理，该处理方法具有处理量大且具有密闭安全的特点，该方法能够在密闭循环***中有效获取录井所需岩屑样品，并能够避免硫化氢对人员的伤害。
实施例2
作为本发明一种优选的实施方案，在上述具体实施例1的基础上，进一步的，
所述步骤2中，根据设置在所述出口管路上的出口流量计9检测值控制主阀门1完全开启，是指连接在分离筒8出口的出口管路上的出口流量计9检测搭配有流量通过，并且流量检测值大于设定的阈值，则控制主阀门1完全开启。所述根据分离筒压差监测计4检测值控制主阀门1完全开启，是指当设置所述进口管路与出口管路之间的分离筒压差监测计4检测到进口管路与出口管路之间的产生压差，且压差值大于设定的阈值，则控制主阀门1完全开启。
并且在所述步骤3过程中，根据压力检测单元7检测到的分离筒8内的压力，若检测到的压力超过设定的泄压阈值，则开启泄压阀门5对分离筒8进行泄压，直至检测到的压力低于设定的泄压阈值后关闭泄压阀门5；所述压缩气阀门10开启的时间为设定值。
进一步的，所述除硫支路上的除硫阀的开闭根据设置在分离筒8用于检测分离筒8内硫化氢含量的硫化氢监测计18检测值控制，当硫化氢监测计18的检测值低于设定的硫化氢阈值时则控制除硫阀开启，反之则关闭。
如图1，从井口返出的含硫化氢钻井液从节流管汇通过降压后经主管路a进入四相分离器进行分离，由于在四相分离器中的岩屑具有重力沉降的特点，因此不能及时获取录井岩屑，需在主管路a上进行带压状态下的密闭岩屑样品收集。非取样时间，主阀门1全开，其余阀门全关闭。
开始取样，首先打开进口阀门2和出口阀门3，再慢慢关小调节主阀1的开度，直至出口流量计9有一定钻井液流量值。钻井液开始通过上游分管路b进入分离筒8，岩屑在分离筒8内进行分离，钻井液从出口分管路c流出并回到主管路a。分离筒内的岩屑分离方法可以采用离心式或滤网式，也可以不限于以上两种方法。
岩屑收集的时间可以通过钻进的速度与主阀门1的开度来判断收集的量；也可以通过监测分离筒前后连通的管路d上的分离筒压差监测计4来判断，当压差超过一定数值后即可结束；还可以通过判断出口管路c上的出口流量计9来判断，当流量值小于主管路上主流量计17监测的流量减少值一定容差以上即可结束；同时也可以通过上述几种方法相结合来综合判断岩屑样品单次收集的持续时间，也可以不仅限于以上几种方法的任何收集时间的设定。
岩屑收集完毕后，先全开主阀门1，再关闭进口阀门2和出口阀门3，收集的岩屑与剩余钻井液存储在分离筒8内，打开泄压通道e上的泄压阀门5，通过压力检测单元7来监测泄压是否达到安全值。开启通道f上的除硫阀门6，向分离筒8内注入一定量的除硫剂，对收集的岩屑进行除硫处理，除硫剂的注入量由分离筒8上的硫化氢监测计18反馈信号确定，注入完毕后关闭除硫阀门6；开启压缩气阀门10，通过管路g向分离筒8内送入压缩气体，对分离筒8内的残余硫化氢进行吹扫，吹扫完毕后关闭压缩气阀门10，打开排屑阀门11，岩屑与钻井液均落入分离筒8下部的岩屑储存箱12内部。开启清洗阀门13与清洗液泵送单元14，将清洗液通过管路h注入分离筒下部，用于清洗收集的岩屑样品。同时开启排液阀门15与废液泵送单元16，将集聚的钻井液与清洗液通过管路i排出，清洗完毕后关闭清洗阀门13与清洗液泵送单元14，待管路i无液体排出后关闭排液阀门15与废液泵送单元16。打开储存箱12内部的干燥装置19，对收集的岩屑进行干燥。
岩屑处理完毕后，打开储存箱12，将岩屑样品取出，即可进行快速录井分析。
Claims (6)
1.一种含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，开启岩屑收集回路上分离筒（8）进口管路上的进口阀门（2）和出口管路上的出口阀门（3），并检测进口阀门（2）和出口阀门（3）是否完全开启；
步骤2，检测到进口阀门（2）和出口阀门（3）完全开启后，调节循环***主路上的主阀门（1）开启至设定开度，然后根据设定的控制时长、设置在所述出口管路上的出口流量计（9）检测值或者设置在所述进口管路与出口管路之间的分离筒压差监测计（4）检测值，控制主阀门（1）完全开启，主阀门（1）完全开启后则关闭进口阀门（2）和出口阀门（3）；
步骤3，在进口阀门（2）和出口阀门（3）完全关闭后，通过压力检测单元（7）检测到的分离筒（8）内的压力控制分离筒（8）上泄压支路的泄压阀门（5）开闭；同时依次先开启除硫支路上的除硫阀门（6）向分离筒（8）内注入除硫剂；在除硫剂注入完毕后关闭除硫阀门（6），然后开启压缩气体输入管路的压缩气阀门（10），送入对分离筒（8）内的残余硫化氢进行吹扫的压缩空气；
步骤4，残余硫化氢吹扫完毕后，关闭压缩气阀门（10）和泄压阀门（5），开启排屑管路上的排屑阀门（11），然后开启清洗剂输入管路上的清洗阀门（13）和清洗液泵送单元（14）向分离筒（8）内泵送清洗剂对分离出的岩屑进行清洗，同时开启岩屑储存箱（12）底部废液排出管路上的废液泵送单元（16）和排液阀门（15）将清洗完岩屑的清洗液废液排出，清洗完毕后关闭清洗阀门（13）和清洗液泵送单元（14）；
步骤5，检测废液排出管路内无流量后，关闭废液泵送单元（16）和排液阀门（15），启动岩屑储存箱（12）内的干燥装置（19）对岩屑样品进行烘干，烘干完成后关闭干燥装置（19）即可开箱取出岩屑样品。
2.如权利要求1所述的一种含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集方法，其特征在于：所述步骤2中，根据设置在所述出口管路上的出口流量计（9）检测值控制主阀门（1）完全开启，是指连接在分离筒（8）出口的出口管路上的出口流量计（9）检测搭配有流量通过，并且流量检测值大于设定的阈值，则控制主阀门（1）完全开启。
3.如权利要求1或2所述的一种含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集方法，其特征在于：所述步骤2中，所述根据分离筒压差监测计（4）检测值控制主阀门（1）完全开启，是指当设置所述进口管路与出口管路之间的分离筒压差监测计（4）检测到进口管路与出口管路之间的产生压差，且压差值大于设定的阈值，则控制主阀门（1）完全开启。
4.如权利要求1所述的一种含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集方法，其特征在于：在所述步骤3过程中，根据压力检测单元（7）检测到的分离筒（8）内的压力，若检测到的压力超过设定的泄压阈值，则开启泄压阀门（5）对分离筒（8）进行泄压，直至检测到的压力低于设定的泄压阈值后关闭泄压阀门（5）。
5.如权利要求1所述的一种含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集方法，其特征在于：所述压缩气阀门（10）开启的时间以及干燥装置（19）的工作时间为设定值。
6.如权利要求1所述的一种含硫地层密闭钻井循环***快速录井岩屑收集方法，其特征在于：所述步骤3中，除硫支路上的除硫阀的开闭根据设置在分离筒（8）用于检测分离筒（8）内硫化氢含量的硫化氢监测计（18）检测值控制，当硫化氢监测计（18）的检测值低于设定的硫化氢阈值时则控制除硫阀开启，反之则关闭。
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