控制气体钻井粉尘排放密闭循环分离系统的探讨.pdf

环保 安全 ， E n v ir o n me n t P r o t e c t i o nS e c u r it y S e n t r y 系 统 主 要 由两 个 橇 装单 元 组 成 。其 中一 个橇 装单 元 是集 水泵 ，主要 为整个 处 理流 程提 供循 环水 源 ，这 种集 水 泵使 水 源在 系 统 内部 反 复 循环 ， 通过 预先 润 湿返 出管 线 内的岩 屑 表面 ，来 改善 粉尘 抑制 效果 。集水 泵采 用 可编程 逻 辑控 制单 元 ，与液 位计 组合使 用 ， 自动保持 分离 系统 内液位 的恒定 。 第二 个橇 装单 元 由一 个大 型 密闭罐 和 分离 系统 组 成 。从 井 口返 出的岩 屑 、气 体 、液 体通 过气 体钻 井 的排 砂管 线进 入 密闭罐 进行 岩 屑 的分离 处理 。密 闭罐内设计了链式挡板 ，当返 出流体经过膨胀式进 口时 ，链 式 挡板 能有 效 去除罐 底 沉积 的大 部分 固相 颗 粒 ，返 出流体 经过 链 式挡 板后 ，水 滴 喷头 喷水 润 湿 微 粒 表 面 ，同 时 使 气 体 从 较 大 固相 物 质 中分 离 出来 。 密闭罐能有效控制气体点火时回火引起的爆燃 事故 。密 闭罐 内设计 了一 个 内罐 ，包 括 背板 式分 离 器 ，用于 从水 中分 离 原油 和细 微颗 粒 ，保证 了经 过 处理 后 的气体 达 到直 接排 放标 准 。防雾 装 置 ，能 有 效去 除排 出气 体 中的水 雾 ，确 保排 出气 体 为纯净 干 气 。该 系统 处 理液 体 能 力 达 到 1 2 4 m ／ h ，处 理 纯 气 能力达 到 1 6 9 m ／ ra i n 。 S e n t r y 密 闭循环 分离 系统 流程 见 图 2 。 。 图 2 S e n t r y密 闭循 环 系 统 流 程 图 3 现 场 试 验 S e n t r y 密 闭 循 环 分离 系统 首 次 在美 国宾 西 法利 亚 州 F a y e t t e 县 现 场试 验 了 3 口井 图 3 ，空气 钻井 总进 尺达 到 6 5 4 8 m，系统 运行 良好 。 为 了监控 密 闭循 环 系统应 用效 果 ，为 试验 井建 立 了绩效 指标 ，包 括 测试 并操 作储 罐 ，确 保 自动液 位功 能 ，按 照 固相处 理极 限能 力进 行试 验 ，在 正压 损 失 或 甲烷 读 数 达 到爆 炸 极 限 条 件 下 ，验 证 点 火 系统 。 4 6 1 w w w ． s v s h i n ． c o m 图 3 S e n t r Y密 闭 循 环 分 离 系统 现 场 应 用 3 口试 验井 井 身结 构相 同 。试 验 1 井 共钻 4 个井 段 5 0 8 m m井眼钻 至 9 9 m；3 8 1 mm井 眼钻至 1 6 1 m； 2 7 6 mm井 眼 钻 至 6 9 3 n l ；2 0 0 mm井 眼钻 至 2 0 7 2 IT I 。 试验 3 井 总井 深 2 5 1 9 m，试验 井 现场 无 放喷 池 ，利 用密 闭循 环 系统 将气 体 中 的同相成 功 分离 出来 ，顺 利 实现 放 喷点 火 ，密闭循 环 分 离 系统 在 3口井 运行 稳定 ，达到了设计要求。 4 结 论 1 密 闭循 环 分 离 核 心 技 术 是通 过 注 水 在 罐 内 实现 气 、液 、固分离 ，分 离后 的流体 通过 不 同流 动 通道 运输 至 由不 同装 置进 行处 理 。根 据气 体介 质 的 不 同 ，可 采用 直接排 放 或点火 排放 的方 式 。 2 采 用密 闭循 环 分 离 系 统 ，现 场 无 需 建 造 泥 浆池 ，极大地减少 了气体钻井过程 中粉尘 的释放 ， 有 效 防治 了粉 尘对 健 康 的危 害 ，控 制 了环境 污染 ， 降低 了作业 成本 。 3 密 闭循 环 分 离 系 统适 用 于空 气 钻 井 、控 制 压 力钻 井 和欠 平 衡钻 井 ，在 3口空气 钻 井井 眼试 验 中 ，通过 对水 源 质量 、粉 尘 、空 气质 量和 数据 采集 的有 效控 制 ，取得 良好应 用效 果 。 4 气 体 钻 井 技 术 结 合 新 型 密 闭循 环 分 离 系 统 ，解决 了常规 气体 钻井 粉尘 排放 的难题 ，作业 更 加环 保 ，安全 风 险降 低 ，对 国 内气 体 钻井 技 术 的发 展具 有一 定 的借 鉴意 义 ，可 尝试 在页 岩气 开发 中进 行推 广应 用 。 参考 文献 [ 1 ]李军， 柳 贡慧， 韩烈 祥 气体循 环钻井 t艺系统研 究 [ J ] 钻采工艺， 2 0 1 0 ， 3 3 3 4 8 5 0 [ 2 ]窦金永 气体 钻井专用连续循 环系统的研制 [ J ] 油矿 场机械， 2 0 1 4 ， 4 3 1 6 6 6 9 [ 3 ]许期 聪， 邓 虎， 周长虹 ． 等 ． 连续 循环 阀气体钻 井技 术及 其现场试验 [ J ]天然气工业 2 0 1 3 ， 3 3 8 8 3 8 7 [ 4 ] Da v i d Vi e r a i t i s ， Cr a i g L a g r a n d e u r ， B a n s a l R K． S e n t r y c l o s e d - l o o p s e p a r a t i o n s y s t e m f o r a i r d r i l l i n g [ C ] ． Dr i l l i n g En g i n e e r s As s o c i a t i o n Me e t i ng ， 2 01 2． 收稿 日期 2 0 I 4 0 5 2 2