一種鉆井液固控循環(huán)系統(tǒng)工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉆井液固控循環(huán)系統(tǒng)工藝方法，特別涉及一種石油天然氣鉆井過程中產(chǎn)生的鉆井液處理的工藝方法。本發(fā)明所述的一種鉆井液固控循環(huán)系統(tǒng)工藝方法的設(shè)備組合：設(shè)有專用濃縮處理器I、專用離心機(jī)、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(chǔ)料箱、油田泥漿泵IV、專用壓濾機(jī)(或?qū)Ｓ茂B螺機(jī))、固相泥餅收集桶(或泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)罐)、循環(huán)液儲(chǔ)備罐。本發(fā)明有益效果：采用兩級專用旋流器組循環(huán)分級除砂、除泥、脫穩(wěn)、破膠，分級效果好；采用三級專用濃縮處理器循環(huán)濃縮，濃縮效果好；處理后的鉆井液循環(huán)使用；處理后的固相泥餅(或高濃度泥漿)直接運(yùn)走。
【專利說明】一種鉆井液固控循環(huán)系統(tǒng)工藝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆井液固控循環(huán)系統(tǒng)工藝方法，特別涉及一種石油天然氣鉆井過程中產(chǎn)生的鉆井液處理的工藝方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鉆井液，是鉆井過程中使用的循環(huán)的流體，是液體、固體和化學(xué)處理劑的混合物。鉆井液的循環(huán)，是鉆井液經(jīng)鉆井泵加壓獲得水壓后，通過高壓管匯、水龍頭輸送到鉆桿內(nèi)腔，沿鉆桿內(nèi)腔流到地下，從鉆頭噴嘴噴射出來，將鉆頭在地層下破碎的巖屑沿鉆桿外的環(huán)形空間帶回地面，將由井口返回地面的(泥漿)里面的大的鉆屑、重晶石及其他的大固體顆粒進(jìn)行有效的分離，處理過的鉆井液(泥漿)可以重復(fù)使用，從而降低鉆井的成本，并且有利于環(huán)境保護(hù)。
[0003]鉆井實(shí)踐表明，當(dāng)泥漿中固相顆粒減少I %時(shí)，鉆頭的壽命延長7?10%，鉆速提高29%以上。在鉆井過程中，優(yōu)良的鉆井液性能是提高鉆井速度，降低鉆井成本、預(yù)防井下事故、保護(hù)油氣產(chǎn)層的前提，而鉆井液固控系統(tǒng)是維持鉆井液性能的保證。
[0004]傳統(tǒng)的廢棄井液處理方法為就地掩埋，具體地，對于遠(yuǎn)離水源地的鉆井現(xiàn)場，鉆井前需要在井場挖2000至5000方的泥漿地，鋪設(shè)塑料薄膜，并用泥漿池存放廢棄鉆井液；經(jīng)過泥漿池的自然沉降，上面澄清的泥漿水作為鉆井液循環(huán)使用；鉆井完畢后，通過在泥漿池中添加水泥和石灰，就地掩埋。此傳統(tǒng)的廢棄鉆井液處理方法存在以下不足:①經(jīng)過泥漿的自然沉降，上面澄清的泥漿水作為鉆井液循環(huán)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(xù)使用這種泥漿，必然會(huì)有一些巖屑和沙礫隨泥漿進(jìn)入泥漿泵，被再次送入井底，造成泥漿泵易損壞和鉆頭壽命的大大縮短，鉆頭進(jìn)尺減少，鉆速降低，大量的巖屑和沙粒破壞了泥漿的造壁性能，甚至造成井塌、卡鉆等事故在井場挖土坑作為廢棄鉆井液存儲(chǔ)池，存在一定的地表水污染風(fēng)險(xiǎn)，例如在施工過程中遇到暴雨和其他水源匯集井場，廢棄鉆井液可能會(huì)泄漏到鄰近的農(nóng)田、水體和表層土壤中，破壞井場附近的生態(tài)環(huán)境；③目前部分地區(qū)已經(jīng)禁止采用就地掩埋，完井后要求清理干凈，清理工作費(fèi)時(shí)，成本高；④本身采用就地挖坑的方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。
[0005]目前多通過拉運(yùn)至處理站集中處理的方式替代傳統(tǒng)的就地掩埋方式，以減少生態(tài)環(huán)境的破壞，普遍采用就地放置大型鉆井液儲(chǔ)存罐的形式，鉆井平臺(tái)產(chǎn)生的鉆井液通過輸送管道流入儲(chǔ)存罐，儲(chǔ)存罐裝滿后使用鏟車或者人工方式將儲(chǔ)存罐運(yùn)至處理站。主要不足:①儲(chǔ)存罐占地面積大；②運(yùn)輸費(fèi)用高成本高效率低；⑤統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，鉆井時(shí)鉆井液每日維護(hù)費(fèi)用約90%是在固相控制或以此相關(guān)的問題上，鉆井液中加重、重晶石的費(fèi)用約占鉆井液總材料費(fèi)用的75 %，有用的部分泥漿液不能循環(huán)使用，導(dǎo)致鉆井運(yùn)行成本聞。
[0006]近年來，固控系統(tǒng)從鉆井液循環(huán)罐到固控設(shè)備，技術(shù)上都有了較大改進(jìn)，工藝流程趨向合理。鉆井液固控設(shè)備的凈化流程大致是:井口(返出的鉆井液)一鉆井液振動(dòng)篩一真空除氣器一鉆井液除砂器一除泥器一鉆井液離心機(jī)一凈化的鉆井液返回井口，主要不足:①鉆井液振動(dòng)篩篩網(wǎng)網(wǎng)目選擇較困難且篩網(wǎng)易堵，影響處理效果；②與鉆井液除砂器、除泥器中配套的振動(dòng)篩網(wǎng)目選擇比較困難且篩網(wǎng)易堵，影響處理效果由于鉆井液離心機(jī)之前工序設(shè)備存在不足，導(dǎo)致大顆粒徑(大于20 μ m)的泥漿進(jìn)入高速離心機(jī)，影響鉆井離心機(jī)的分選效果，導(dǎo)致處理后的鉆井液固相顆粒較多，鉆頭的使用壽命短。
[0007]國外固相控制設(shè)備性能良好、工作穩(wěn)定、壽命長，已實(shí)現(xiàn)設(shè)備類型的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和專用化。美國石油工具有限公司固相控制系統(tǒng)由4臺(tái)振動(dòng)篩和兩臺(tái)干燥器組成；4臺(tái)振動(dòng)篩和一臺(tái)干燥器并聯(lián)在一起，井內(nèi)返出的鉆井液由鉆井液分配器分流到4臺(tái)振動(dòng)篩和一臺(tái)干燥器進(jìn)行處理，它們分離出的固相顆粒再由另一臺(tái)干燥器進(jìn)行處理，使顆粒進(jìn)一步脫水；脫出的液體回收，干燥的顆粒被排掉，其主要不足:①振動(dòng)篩和干燥器篩網(wǎng)網(wǎng)目選擇困難，且篩網(wǎng)易堵；②進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格昂貴，配件成本高，周期長。
[0008]專利號為201420016318.4的實(shí)用新型專利《一種廢棄鉆井液處理系統(tǒng)及其收集裝置》，主要存在不足:有用的部分鉆井液不能循環(huán)使用，導(dǎo)致鉆井運(yùn)行成本高。
[0009]專利號為201320881564.1的實(shí)用新型專利《廢液鉆井液處理裝置》，主要存在不足:廢棄鉆井液經(jīng)脫穩(wěn)分離單元后，沒有濃縮過程，直接進(jìn)入板框壓濾機(jī)，由于入料濃度低，導(dǎo)致板框壓濾機(jī)工作效率低。
[0010]隨著石油勘探工業(yè)的發(fā)展，鉆井深度不斷增加，鉆遇地層日益復(fù)雜，深井、超深井、水平井、欠平衡井等特殊井越來越多，對鉆井液固控系統(tǒng)提出了更高的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足之處，提供一種鉆井液固控循環(huán)系統(tǒng)工藝方法。
[0012]本發(fā)明所述的一種鉆井液固控循環(huán)系統(tǒng)工藝方法是:①鉆井液經(jīng)專用濃縮處理器I濃縮處理后，分級為-0.020mm的鉆井液和+0.020mm的鉆井液兩部分:-0.020mm的鉆井液直接進(jìn)入專用離心機(jī)處理后分級為-0.005mm的鉆井液和+0.005mm的鉆井液兩部分，-0.005mm的鉆井液自流入循環(huán)液儲(chǔ)備罐，+0.005mm的鉆井液自流入儲(chǔ)料箱；+0.020mm的鉆井液經(jīng)油田泥漿泵I輸送至專用旋流器組I分級為-0.074mm的鉆井液和+0.074的鉆井液兩部分；②經(jīng)專用旋流器組I分級后，+0.074mm的鉆井液直接自流入專用濃縮處理器III內(nèi)；-0.074mm的鉆井液自流入專用濃縮處理器II內(nèi)，濃縮處理后分級為-0.020mm的鉆井液和+0.020mm的鉆井液兩部分，其中，+0.020mm的鉆井液經(jīng)油田泥漿泵II輸送至專用旋流器組II分級為+0.033mm的鉆井液和-0.033mm的鉆井液兩部分；_0.020mm的鉆井液返回專用濃縮處理器I內(nèi)；③經(jīng)專用旋流器組II分級后，+0.033mm的鉆井液自流入專用濃縮處理器III內(nèi)，-0.033mm的鉆井液返回專用濃縮處理器II 進(jìn)入專用濃縮處理器III內(nèi)的鉆井液，經(jīng)濃縮處理后，濃度較高的底流經(jīng)油田泥漿泵III輸送至儲(chǔ)料箱；濃度較低的溢流自流入專用濃縮處理器II ;⑤進(jìn)入儲(chǔ)料箱內(nèi)的鉆井液經(jīng)油田泥漿泵IV輸送至專用壓濾機(jī)(或?qū)Ｓ茂B螺機(jī))，經(jīng)專用壓濾機(jī)過濾后，濾液水自流入循環(huán)液儲(chǔ)備罐循環(huán)使用，固相泥餅直接裝入固相泥餅收集桶運(yùn)走(或經(jīng)專用疊螺機(jī)處理后，濃度較高的底流自流入泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)罐；濃度較低的溢流返回專用濃縮處理器III)。
[0013]本發(fā)明所述的一種鉆井液固控循環(huán)系統(tǒng)工藝方法的設(shè)備組合是:主要設(shè)備包括專用濃縮處理器1、專用離心機(jī)、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(chǔ)料箱、油田泥漿泵IV、專用壓濾機(jī)(或?qū)Ｓ茂B螺機(jī))、固相泥餅收集桶(或泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)罐)、循環(huán)液儲(chǔ)備罐；專用濃縮處理器I的溢流口與專用離心機(jī)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(chǔ)料箱的入料口相連；儲(chǔ)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(jī)(或?qū)Ｓ茂B螺機(jī))的入料口相連；專用壓濾機(jī)的濾液水出料口與循環(huán)液儲(chǔ)備罐的入料口相連，專用壓濾機(jī)的固相泥餅直接裝入固相泥餅收集桶運(yùn)走(或?qū)Ｓ茂B螺機(jī)的底流口與泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)罐的入料口相連，專用疊螺機(jī)的溢流口與專用濃縮處理器III的入料口相連)。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]I)采用兩級專用旋流器組將鉆井液按粒度循環(huán)分級除砂、除泥、脫穩(wěn)、破膠，分級效果好；
[0016]2)采用三級專用濃縮處理器將鉆井液循環(huán)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)由于濃縮后的礦漿濃度大，若采用專用壓濾機(jī)處理，縮短了入料時(shí)間，提高了專用壓濾機(jī)的工作效率；若采用專用疊螺機(jī)處理，減少了最終的礦漿量，減少了運(yùn)輸費(fèi)用；
[0018]4)處理后的鉆井液循環(huán)使用；
[0019]5)處理后的固相泥餅直接裝入固相泥餅收集桶運(yùn)走或處理后的高濃度泥漿裝入泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)罐運(yùn)走。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]附圖1是本發(fā)明所述的一種鉆井液固控循環(huán)系統(tǒng)工藝方法的設(shè)備流程(一)的示意圖，圖中:
[0021]1-鉆井液 2-專用濃縮處理器I 3-專用離心機(jī) 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(chǔ)料箱12-油田泥漿泵IV
[0024]13—專用壓濾機(jī) 14-固相泥餅收集桶15-循環(huán)液儲(chǔ)備罐
[0025]附圖2是本發(fā)明所述的一種鉆井液固控循環(huán)系統(tǒng)工藝方法的設(shè)備流程(二)的示意圖，圖中:
[0026]1-鉆井液 2-專用濃縮處理器I 3-專用離心機(jī) 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(chǔ)料箱12-油田泥漿泵IV
[0029]13-專用疊螺機(jī)14-泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)罐15-循環(huán)液儲(chǔ)備罐

【具體實(shí)施方式】
[0030]①鉆井液(I)經(jīng)專用濃縮處理器1(2)濃縮處理后，分級為-0.020mm的鉆井液和+0.020mm的鉆井液兩部分:-0.020mm的鉆井液直接進(jìn)入專用離心機(jī)(3)處理后分級為-0.005mm的鉆井液和+0.005mm的鉆井液，-0.005mm的鉆井液自流入循環(huán)液儲(chǔ)備罐
(15)，+0.005mm的鉆井液自流入儲(chǔ)料箱(11) ；+0.020mm的鉆井液經(jīng)油田泥漿泵I⑷輸送至專用旋流器組I (5)分級為-0.074mm的鉆井液和+0.074的鉆井液兩部分；②經(jīng)專用旋流器組I (5)分級后，+0.074mm的鉆井液直接自流入專用濃縮處理器III (9)內(nèi)「0.074mm的鉆井液自流入專用濃縮處理器II (6)內(nèi)，濃縮處理后分級為+0.020mm的鉆井液和-0.020mm的鉆井液兩部分，其中，+0.020mm的鉆井液經(jīng)油田泥漿泵II (7)輸送至專用旋流器組II (8)分級為+0.044mm的鉆井液和-0.044mm的鉆井液兩部分；-0.020mm的鉆井液返回專用濃縮處理器I (2)內(nèi)；③經(jīng)專用旋流器組II (8)分級后，+0.044mm的鉆井液自流入專用濃縮處理器III (9)內(nèi)，-0.044mm的鉆井液返回專用濃縮處理器IU6) 進(jìn)入專用濃縮處理器111(9)內(nèi)的鉆井液，經(jīng)濃縮處理后，濃度較高的底流經(jīng)油田泥漿泵III(1)輸送至儲(chǔ)料箱
(11);濃度較低的溢流自流入專用濃縮處理器IU6);⑤進(jìn)入儲(chǔ)料箱(11)內(nèi)的鉆井液經(jīng)油田泥漿泵IV(12)輸送至專用壓濾機(jī)(13)(或?qū)Ｓ茂B螺機(jī)(13))，經(jīng)專用壓濾機(jī)(13)過濾后，濾液水自流入循環(huán)液儲(chǔ)備罐(15)循環(huán)使用，固相泥餅直接裝入固相泥餅收集桶(14)運(yùn)走(或經(jīng)專用疊螺機(jī)(13)處理后,濃度較高的底流自流入泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)罐(14);濃度較低的溢流返回專用濃縮處理器III (9))。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆井液固控循環(huán)系統(tǒng)工藝方法，其特征是:①鉆井液經(jīng)專用濃縮處理器I濃縮處理后，分級為-0.020mm的鉆井液和+0.020mm的鉆井液兩部分:-0.020mm的鉆井液直接進(jìn)入專用離心機(jī)處理后分級為-0.005mm的鉆井液和+0.005mm的鉆井液兩部分，-0.005mm的鉆井液自流入循環(huán)液儲(chǔ)備罐，+0.005mm的鉆井液自流入儲(chǔ)料箱；+0.020mm的鉆井液經(jīng)油田泥漿泵I輸送至專用旋流器組I分級為-0.074mm的鉆井液和+0.074的鉆井液兩部分；②經(jīng)專用旋流器組I分級后，+0.074mm的鉆井液直接自流入專用濃縮處理器III內(nèi)；-0.074mm的鉆井液自流入專用濃縮處理器II內(nèi)，濃縮處理后分級為_0.020mm的鉆井液和+0.020mm的鉆井液兩部分，其中，+0.020mm的鉆井液經(jīng)油田泥漿泵II輸送至專用旋流器組II分級為+0.033mm的鉆井液和-0.033mm的鉆井液兩部分；_0.020mm的鉆井液返回專用濃縮處理器I內(nèi)；③經(jīng)專用旋流器組II分級后，+0.033mm的鉆井液自流入專用濃縮處理器III內(nèi)，-0.033mm的鉆井液返回專用濃縮處理器II 進(jìn)入專用濃縮處理器III內(nèi)的鉆井液，經(jīng)濃縮處理后，濃度較高的底流經(jīng)油田泥漿泵III輸送至儲(chǔ)料箱；濃度較低的溢流自流入專用濃縮處理器II ;⑤進(jìn)入儲(chǔ)料箱內(nèi)的鉆井液經(jīng)油田泥漿泵IV輸送至專用壓濾機(jī)(或?qū)Ｓ茂B螺機(jī))，經(jīng)專用壓濾機(jī)過濾后，濾液水自流入循環(huán)液儲(chǔ)備罐循環(huán)使用，固相泥餅直接裝入固相泥餅收集桶運(yùn)走(或經(jīng)專用疊螺機(jī)處理后，濃度較高的底流自流入泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)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(shè)備組合是:主要設(shè)備包括專用濃縮處理器1、專用離心機(jī)、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(chǔ)料箱、油田泥漿泵IV、專用壓濾機(jī)(或?qū)Ｓ茂B螺機(jī))、固相泥餅收集桶(或泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)罐)、循環(huán)液儲(chǔ)備罐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井液固控循環(huán)系統(tǒng)工藝方法，其特征是:專用濃縮處理器I的溢流口與專用離心機(jī)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(chǔ)料箱的入料口相連；儲(chǔ)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(jī)(或?qū)Ｓ茂B螺機(jī))的入料口相連；專用壓濾機(jī)的濾液水出料口與循環(huán)液儲(chǔ)備罐的入料口相連，專用壓濾機(jī)的固相泥餅直接裝入固相泥餅收集桶運(yùn)走(或?qū)Ｓ茂B螺機(jī)的底流口與泥漿轉(zhuǎn)運(yùn)罐的入料口相連，專用疊螺機(jī)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(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】梁吉軍, 史曉暉, 馬達(dá)昌, 劉云明, 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(jī)械有限公司