一種鑽井液固控循環系統工藝方法

2023-05-26 06:48:31 4

一種鑽井液固控循環系統工藝方法
【專利摘要】本發明涉及一種鑽井液固控循環系統工藝方法，特別涉及一種石油天然氣鑽井過程中產生的鑽井液處理的工藝方法。本發明所述的一種鑽井液固控循環系統工藝方法的設備組合：設有專用濃縮處理器I、專用離心機、油田泥漿泵I、專用旋流器組I、專用濃縮處理器II、油田泥漿泵II、專用旋流器組II、專用濃縮處理器III、油田泥漿泵III、儲料箱、油田泥漿泵IV、專用壓濾機(或專用疊螺機)、固相泥餅收集桶(或泥漿轉運罐)、循環液儲備罐。本發明有益效果：採用兩級專用旋流器組循環分級除砂、除泥、脫穩、破膠，分級效果好；採用三級專用濃縮處理器循環濃縮，濃縮效果好；處理後的鑽井液循環使用；處理後的固相泥餅(或高濃度泥漿)直接運走。
【專利說明】一種鑽井液固控循環系統工藝方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鑽井液固控循環系統工藝方法，特別涉及一種石油天然氣鑽井過程中產生的鑽井液處理的工藝方法。

【背景技術】
[0002]鑽井液，是鑽井過程中使用的循環的流體，是液體、固體和化學處理劑的混合物。鑽井液的循環，是鑽井液經鑽井泵加壓獲得水壓後，通過高壓管匯、水龍頭輸送到鑽杆內腔，沿鑽杆內腔流到地下，從鑽頭噴嘴噴射出來，將鑽頭在地層下破碎的巖屑沿鑽杆外的環形空間帶回地面，將由井口返回地面的(泥漿)裡面的大的鑽屑、重晶石及其他的大固體顆粒進行有效的分離，處理過的鑽井液(泥漿)可以重複使用，從而降低鑽井的成本，並且有利於環境保護。
[0003]鑽井實踐表明，當泥漿中固相顆粒減少I %時，鑽頭的壽命延長7?10%，鑽速提高29%以上。在鑽井過程中，優良的鑽井液性能是提高鑽井速度，降低鑽井成本、預防井下事故、保護油氣產層的前提，而鑽井液固控系統是維持鑽井液性能的保證。
[0004]傳統的廢棄井液處理方法為就地掩埋，具體地，對於遠離水源地的鑽井現場，鑽井前需要在井場挖2000至5000方的泥漿地，鋪設塑料薄膜，並用泥漿池存放廢棄鑽井液；經過泥漿池的自然沉降，上面澄清的泥漿水作為鑽井液循環使用；鑽井完畢後，通過在泥漿池中添加水泥和石灰，就地掩埋。此傳統的廢棄鑽井液處理方法存在以下不足:①經過泥漿的自然沉降，上面澄清的泥漿水作為鑽井液循環使用，因泥漿的粘度和比重較大，其中的固相顆粒只能稍稍的減少，繼續使用這種泥漿，必然會有一些巖屑和沙礫隨泥漿進入泥漿泵，被再次送入井底，造成泥漿泵易損壞和鑽頭壽命的大大縮短，鑽頭進尺減少，鑽速降低，大量的巖屑和沙粒破壞了泥漿的造壁性能，甚至造成井塌、卡鑽等事故在井場挖土坑作為廢棄鑽井液存儲池，存在一定的地表水汙染風險，例如在施工過程中遇到暴雨和其他水源匯集井場，廢棄鑽井液可能會洩漏到鄰近的農田、水體和表層土壤中，破壞井場附近的生態環境；③目前部分地區已經禁止採用就地掩埋，完井後要求清理乾淨，清理工作費時，成本高；④本身採用就地挖坑的方法勞動強度大，效率低。
[0005]目前多通過拉運至處理站集中處理的方式替代傳統的就地掩埋方式，以減少生態環境的破壞，普遍採用就地放置大型鑽井液儲存罐的形式，鑽井平臺產生的鑽井液通過輸送管道流入儲存罐，儲存罐裝滿後使用鏟車或者人工方式將儲存罐運至處理站。主要不足:①儲存罐佔地面積大；②運輸費用高成本高效率低；⑤統計分析結果表明，鑽井時鑽井液每日維護費用約90%是在固相控制或以此相關的問題上，鑽井液中加重、重晶石的費用約佔鑽井液總材料費用的75 %，有用的部分泥漿液不能循環使用，導致鑽井運行成本聞。
[0006]近年來，固控系統從鑽井液循環罐到固控設備，技術上都有了較大改進，工藝流程趨向合理。鑽井液固控設備的淨化流程大致是:井口(返出的鑽井液)一鑽井液振動篩一真空除氣器一鑽井液除砂器一除泥器一鑽井液離心機一淨化的鑽井液返回井口，主要不足:①鑽井液振動篩篩網網目選擇較困難且篩網易堵，影響處理效果；②與鑽井液除砂器、除泥器中配套的振動篩網目選擇比較困難且篩網易堵，影響處理效果由於鑽井液離心機之前工序設備存在不足，導致大顆粒徑(大於20 μ m)的泥漿進入高速離心機，影響鑽井離心機的分選效果，導致處理後的鑽井液固相顆粒較多，鑽頭的使用壽命短。
[0007]國外固相控制設備性能良好、工作穩定、壽命長，已實現設備類型的標準化、系列化和專用化。美國石油工具有限公司固相控制系統由4臺振動篩和兩臺乾燥器組成；4臺振動篩和一臺乾燥器並聯在一起，井內返出的鑽井液由鑽井液分配器分流到4臺振動篩和一臺乾燥器進行處理，它們分離出的固相顆粒再由另一臺乾燥器進行處理，使顆粒進一步脫水；脫出的液體回收，乾燥的顆粒被排掉，其主要不足:①振動篩和乾燥器篩網網目選擇困難，且篩網易堵；②進口產品價格昂貴，配件成本高，周期長。
[0008]專利號為201420016318.4的實用新型專利《一種廢棄鑽井液處理系統及其收集裝置》，主要存在不足:有用的部分鑽井液不能循環使用，導致鑽井運行成本高。
[0009]專利號為201320881564.1的實用新型專利《廢液鑽井液處理裝置》，主要存在不足:廢棄鑽井液經脫穩分離單元後，沒有濃縮過程，直接進入板框壓濾機，由於入料濃度低，導致板框壓濾機工作效率低。
[0010]隨著石油勘探工業的發展，鑽井深度不斷增加，鑽遇地層日益複雜，深井、超深井、水平井、欠平衡井等特殊井越來越多，對鑽井液固控系統提出了更高的要求。


【發明內容】

[0011]本發明的目的在於克服現有技術不足之處，提供一種鑽井液固控循環系統工藝方法。
[0012]本發明所述的一種鑽井液固控循環系統工藝方法是:①鑽井液經專用濃縮處理器I濃縮處理後，分級為-0.020mm的鑽井液和+0.020mm的鑽井液兩部分:-0.020mm的鑽井液直接進入專用離心機處理後分級為-0.005mm的鑽井液和+0.005mm的鑽井液兩部分，-0.005mm的鑽井液自流入循環液儲備罐，+0.005mm的鑽井液自流入儲料箱；+0.020mm的鑽井液經油田泥漿泵I輸送至專用旋流器組I分級為-0.074mm的鑽井液和+0.074的鑽井液兩部分；②經專用旋流器組I分級後，+0.074mm的鑽井液直接自流入專用濃縮處理器III內；-0.074mm的鑽井液自流入專用濃縮處理器II內，濃縮處理後分級為-0.020mm的鑽井液和+0.020mm的鑽井液兩部分，其中，+0.020mm的鑽井液經油田泥漿泵II輸送至專用旋流器組II分級為+0.033mm的鑽井液和-0.033mm的鑽井液兩部分；_0.020mm的鑽井液返回專用濃縮處理器I內；③經專用旋流器組II分級後，+0.033mm的鑽井液自流入專用濃縮處理器III內，-0.033mm的鑽井液返回專用濃縮處理器II 進入專用濃縮處理器III內的鑽井液，經濃縮處理後，濃度較高的底流經油田泥漿泵III輸送至儲料箱；濃度較低的溢流自流入專用濃縮處理器II ;⑤進入儲料箱內的鑽井液經油田泥漿泵IV輸送至專用壓濾機(或專用疊螺機)，經專用壓濾機過濾後，濾液水自流入循環液儲備罐循環使用，固相泥餅直接裝入固相泥餅收集桶運走(或經專用疊螺機處理後，濃度較高的底流自流入泥漿轉運罐；濃度較低的溢流返回專用濃縮處理器III)。
[0013]本發明所述的一種鑽井液固控循環系統工藝方法的設備組合是:主要設備包括專用濃縮處理器1、專用離心機、油田泥漿泵1、專用旋流器組1、專用濃縮處理器I1、油田泥漿泵I1、專用旋流器組I1、專用濃縮處理器II1、油田泥漿泵II1、儲料箱、油田泥漿泵IV、專用壓濾機(或專用疊螺機)、固相泥餅收集桶(或泥漿轉運罐)、循環液儲備罐；專用濃縮處理器I的溢流口與專用離心機的入料口相連；專用濃縮處理器I的底流口與油田泥漿泵I的入料口相連；油田泥漿泵I的出料口與專用旋流器組I的入料口相連；專用旋流器組I的底流口與專用濃縮處理器III的入料口相連；專用旋流器組I的溢流口與專用濃縮處理器II的入料口相連；專用濃縮處理器II的底流口與油田泥漿泵II的入料口相連；專用濃縮處理器II的溢流口與專用濃縮處理器I的入料口相連；油田泥漿泵II的出料口與專用旋流器組II的入料口相連；專用旋流器組II的底流口與專用濃縮處理器III的入料口相連；專用旋流器組II的溢流口與專用濃縮處理器II的入料口相連；專用濃縮處理器III的底流口與油田泥漿泵III的入料口相連；專用濃縮處理器III的溢流口與專用濃縮處理器II的入料口相連；油田泥漿泵III的出料口與儲料箱的入料口相連；儲料箱的出料口與油田泥漿泵IV的入料口相連；油田泥漿泵IV的出料口與專用壓濾機(或專用疊螺機)的入料口相連；專用壓濾機的濾液水出料口與循環液儲備罐的入料口相連，專用壓濾機的固相泥餅直接裝入固相泥餅收集桶運走(或專用疊螺機的底流口與泥漿轉運罐的入料口相連，專用疊螺機的溢流口與專用濃縮處理器III的入料口相連)。
[0014]本發明的有益效果是:
[0015]I)採用兩級專用旋流器組將鑽井液按粒度循環分級除砂、除泥、脫穩、破膠，分級效果好；
[0016]2)採用三級專用濃縮處理器將鑽井液循環濃縮，濃縮效果好，提高了濃縮尾礦的濃度，減少了濃縮尾礦的體積；
[0017]3)由於濃縮後的礦漿濃度大，若採用專用壓濾機處理，縮短了入料時間，提高了專用壓濾機的工作效率；若採用專用疊螺機處理，減少了最終的礦漿量，減少了運輸費用；
[0018]4)處理後的鑽井液循環使用；
[0019]5)處理後的固相泥餅直接裝入固相泥餅收集桶運走或處理後的高濃度泥漿裝入泥漿轉運罐運走。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]附圖1是本發明所述的一種鑽井液固控循環系統工藝方法的設備流程(一)的示意圖，圖中:
[0021]1-鑽井液 2-專用濃縮處理器I 3-專用離心機 4-油田泥漿泵I
[0022]5-專用旋流器組I 6-專用濃縮處理器II 7-油田泥漿泵II 8_專用旋流器組II
[0023]9-專用濃縮處理器III 10-油田泥漿泵III 11_儲料箱12-油田泥漿泵IV
[0024]13—專用壓濾機 14-固相泥餅收集桶15-循環液儲備罐
[0025]附圖2是本發明所述的一種鑽井液固控循環系統工藝方法的設備流程(二)的示意圖，圖中:
[0026]1-鑽井液 2-專用濃縮處理器I 3-專用離心機 4-油田泥漿泵I
[0027]5-專用旋流器組I 6-專用濃縮處理器II 7-油田泥漿泵II 8-專用旋流器組II
[0028]9-專用濃縮處理器III 10-油田泥漿泵III 11_儲料箱12-油田泥漿泵IV
[0029]13-專用疊螺機14-泥漿轉運罐15-循環液儲備罐

【具體實施方式】
[0030]①鑽井液(I)經專用濃縮處理器1(2)濃縮處理後，分級為-0.020mm的鑽井液和+0.020mm的鑽井液兩部分:-0.020mm的鑽井液直接進入專用離心機(3)處理後分級為-0.005mm的鑽井液和+0.005mm的鑽井液，-0.005mm的鑽井液自流入循環液儲備罐
(15)，+0.005mm的鑽井液自流入儲料箱(11) ；+0.020mm的鑽井液經油田泥漿泵I⑷輸送至專用旋流器組I (5)分級為-0.074mm的鑽井液和+0.074的鑽井液兩部分；②經專用旋流器組I (5)分級後，+0.074mm的鑽井液直接自流入專用濃縮處理器III (9)內「0.074mm的鑽井液自流入專用濃縮處理器II (6)內，濃縮處理後分級為+0.020mm的鑽井液和-0.020mm的鑽井液兩部分，其中，+0.020mm的鑽井液經油田泥漿泵II (7)輸送至專用旋流器組II (8)分級為+0.044mm的鑽井液和-0.044mm的鑽井液兩部分；-0.020mm的鑽井液返回專用濃縮處理器I (2)內；③經專用旋流器組II (8)分級後，+0.044mm的鑽井液自流入專用濃縮處理器III (9)內，-0.044mm的鑽井液返回專用濃縮處理器IU6) 進入專用濃縮處理器111(9)內的鑽井液，經濃縮處理後，濃度較高的底流經油田泥漿泵III(1)輸送至儲料箱
(11);濃度較低的溢流自流入專用濃縮處理器IU6);⑤進入儲料箱(11)內的鑽井液經油田泥漿泵IV(12)輸送至專用壓濾機(13)(或專用疊螺機(13))，經專用壓濾機(13)過濾後，濾液水自流入循環液儲備罐(15)循環使用，固相泥餅直接裝入固相泥餅收集桶(14)運走(或經專用疊螺機(13)處理後,濃度較高的底流自流入泥漿轉運罐(14);濃度較低的溢流返回專用濃縮處理器III (9))。
【權利要求】
1.一種鑽井液固控循環系統工藝方法，其特徵是:①鑽井液經專用濃縮處理器I濃縮處理後，分級為-0.020mm的鑽井液和+0.020mm的鑽井液兩部分:-0.020mm的鑽井液直接進入專用離心機處理後分級為-0.005mm的鑽井液和+0.005mm的鑽井液兩部分，-0.005mm的鑽井液自流入循環液儲備罐，+0.005mm的鑽井液自流入儲料箱；+0.020mm的鑽井液經油田泥漿泵I輸送至專用旋流器組I分級為-0.074mm的鑽井液和+0.074的鑽井液兩部分；②經專用旋流器組I分級後，+0.074mm的鑽井液直接自流入專用濃縮處理器III內；-0.074mm的鑽井液自流入專用濃縮處理器II內，濃縮處理後分級為_0.020mm的鑽井液和+0.020mm的鑽井液兩部分，其中，+0.020mm的鑽井液經油田泥漿泵II輸送至專用旋流器組II分級為+0.033mm的鑽井液和-0.033mm的鑽井液兩部分；_0.020mm的鑽井液返回專用濃縮處理器I內；③經專用旋流器組II分級後，+0.033mm的鑽井液自流入專用濃縮處理器III內，-0.033mm的鑽井液返回專用濃縮處理器II 進入專用濃縮處理器III內的鑽井液，經濃縮處理後，濃度較高的底流經油田泥漿泵III輸送至儲料箱；濃度較低的溢流自流入專用濃縮處理器II ;⑤進入儲料箱內的鑽井液經油田泥漿泵IV輸送至專用壓濾機(或專用疊螺機)，經專用壓濾機過濾後，濾液水自流入循環液儲備罐循環使用，固相泥餅直接裝入固相泥餅收集桶運走(或經專用疊螺機處理後，濃度較高的底流自流入泥漿轉運罐；濃度較低的溢流返回專用濃縮處理器III);⑥工藝方法的設備組合是:主要設備包括專用濃縮處理器1、專用離心機、油田泥漿泵1、專用旋流器組1、專用濃縮處理器I1、油田泥漿泵I1、專用旋流器組I1、專用濃縮處理器II1、油田泥漿泵II1、儲料箱、油田泥漿泵IV、專用壓濾機(或專用疊螺機)、固相泥餅收集桶(或泥漿轉運罐)、循環液儲備罐。
2.根據權利要求1所述的一種鑽井液固控循環系統工藝方法，其特徵是:專用濃縮處理器I的溢流口與專用離心機的入料口相連；專用濃縮處理器I的底流口與油田泥漿泵I的入料口相連；油田泥漿泵I的出料口與專用旋流器組I的入料口相連；專用旋流器組I的底流口與專用濃縮處理器III的入料口相連；專用旋流器組I的溢流口與專用濃縮處理器II的入料口相連；專用濃縮處理器II的底流口與油田泥漿泵II的入料口相連；專用濃縮處理器II的溢流口與專用濃縮處理器I的入料口相連；油田泥漿泵II的出料口與專用旋流器組II的入料口相連；專用旋流器組II的底流口與專用濃縮處理器III的入料口相連；專用旋流器組II的溢流口與專用濃縮處理器II的入料口相連；專用濃縮處理器III的底流口與油田泥漿泵III的入料口相連；專用濃縮處理器III的溢流口與專用濃縮處理器II的入料口相連；油田泥漿泵III的出料口與儲料箱的入料口相連；儲料箱的出料口與油田泥漿泵IV的入料口相連；油田泥漿泵IV的出料口與專用壓濾機(或專用疊螺機)的入料口相連；專用壓濾機的濾液水出料口與循環液儲備罐的入料口相連，專用壓濾機的固相泥餅直接裝入固相泥餅收集桶運走(或專用疊螺機的底流口與泥漿轉運罐的入料口相連，專用疊螺機的溢流口與專用濃縮處理器III的入料口相連)。
【文檔編號】E21B21/06GK104499970SQ201410726909
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】梁吉軍, 史曉暉, 馬達昌, 劉雲明, 陳超, 藺磊, 王聰, 亓潔舲, 任加新, 亓玉, 劉興旺, 孫昌偉, 辛偉 申請人:山東萊蕪煤礦機械有限公司