天然气钻井气体回收设备的研制

天然气钻井过程中,井筒返回至地面的携岩天然气直接放燃,这样既浪费能源又污染环境。为了回收井筒返回至地面的携岩天然气,研究了天然气回收工艺,设计了由一级分离器、二级分离器、缓冲罐和过滤器组成的回收设备。一级分离器起预分离的作用,具有分离效率高、防粘壁、防返混的特点;二级分离器利用导叶式旋分管做分离元件。两级分离器能够除净气体中粒径大于7μm的钻屑颗粒。一级和二级分离器均采用液体输送方式进行连续排料。过滤器选用了外层玻璃纤维滤芯加内层金属纤维滤芯的双层复合滤芯,过滤分离效率可达99.8%以上,能够除净气体中粒径大于5μm的钻屑颗粒,可以保证过滤后的气体达到压缩机的进气要求。该回收设备不仅适用于天然气钻井中的携岩天然气回收,同时适用于其他气体钻井过程中携岩气体的净化和回收。     

气体钻井地面分离器撬装技术

现行气体钻井工艺都是将井筒携岩气体直接排放或放燃,既污染环境又浪费能源,对于成本较高的钻井介质氮气或者天然气,钻井成本更高.为了回收钻井介质氮气或者天然气,设计了气体钻井地面分离工艺和分离器撬装,分离器撬装由一级、二级旋风分离器、料罐、缓冲罐及料罐液位自控系统组成.料罐的排料系统可以循环利用井场污水池中的污水进行液体输送,节约了成本.在缓冲罐上设计了安全阀,当分离器撬装压力超过设计压力时,可以对分离系统进行卸压.该分离器撬装具有分离效率高、自动连续排料的特点,而且便于运输和现场安装.气体钻井现场应用结果表明,该分离设备分离效率能够稳定地维持在99.6%以上,过滤器净化后的气体完全可以达到进入压缩机进行回收的要求.     

气体循环钻井工艺系统研究

目前气体钻井均采用出井气体直接排放的方式。如果能将气体回收,象普通钻井液一样循环使用,则可以大大减少能源消耗,降低钻井成本：同时,如果地层出气量较大,还可以进行天然气的分离与回收利用,使气体钻井的综合效益明显提高。文章针对我国目前氮气和天然气钻井中普遍存在的气体不能循环使用、导致成本过高的问题,首次完整提出了气体循环钻井系统的观点,填补了国内外空白。系统设计了气体循环钻井的工艺技术方案和工艺流程。初步现场试验结果表明,该技术简单易行,稳定可靠,应用前景广阔。对进一步降低我国气体钻井成本,加快推广气体钻井技术具有重要价值。     

气体钻井地面分离系统的现场试验研究

气体钻井地面分离系统是用来回收环空返回到地面的携岩气体.为检验气体钻井地面分离系统的现场适应性能以及对钻井操作的影响,在气体钻井现场进行现场试验.试验结果表明:两级旋风分离器分离总效率维持在99.8%以上,分离性能高效稳定;过滤器出口浓度在0.02～0.05 mg/m3之间,且出口气体中粉尘最大粒径小于5 μm,完全能够达到回收利用的要求.该地面分离系统的使用对气体钻井立管压力影响较小,证明井口携岩气体回收利用可行.     

气体钻井可循环回收地面流程设计

气体钻井现有地面流程上,通常是循环介质直接从排沙管线中排出,采用降尘装置最大限度的减少粉尘污染,对于天然气钻井中的天然气则是采用在出口处点火燃烧,成本非常高,且如果点火不及时,会污染环境,风险也较大。可循环回收地面流程能够将循环介质,特别是氮气和天然气重复再利用,能够大大节约成本,减少环境污染,降低风险。     

气体钻井地面分离器的设计及试验研究

气体钻井现有工艺都将环空返回到地面的携岩气体直接排放或放燃,既污染环境又浪费能源。根据气体钻井的特点,设计了由两级串联的旋风分离器与两台过滤器(一台备用)组成的气体钻井地面分离系统,对成本较高的气体钻井介质(氮气或天然气)进行回收和循环利用。通过对井口钻屑的采样分析和浓度计算,得到了旋风分离器入口钻屑的粒度分布和质量浓度范围。对旋风分离器进行的室内模拟试验结果表明,旋风分离器的分离效率稳定在99.5%以上,能够完全除净粒径大于10μm的粉尘颗粒。钻井现场试验结果显示,整个分离系统工作稳定,过滤器出口气体中钻屑的最大粒径小于5μm,质量浓度小于0.05mg/m³,已达到进入压缩机的要求。     

气体钻井分离设备液体排料临界流速的影响因素分析

现行气体钻井存在污染环境、浪费能源等问题。为了回收钻井介质氮气或者天然气,设计了气体分离设备和液体排料方案;为了使气体钻井地面分离设备液体排料系统能够连续工作,必须要保证排料速度大于排料,临界流速。运用R．Durand临界流速计算公式分析得出,在设备结构确定以后,排料临界流速随着井口钻屑粒径、排料流体体积分数的增加而增加。通过对井口钻屑粒径影响因素的分析和排料流体体积分数的计算,将排料临界流速与钻井工况参数进行了关联,得出排料,临界流速随着注气量、钻井速度、分离器分离效率的增加而增加;随着井深、岩层硬度和孔隙率的增加而减小。     

应用超临界CO2进行气体循环钻井的技术构想

超临界CO2流体既有液体的高密度又有气体的低黏度和高扩散系数等特点,采用超临界CO2作为钻井液相对普通钻井液具有很大的优势。采用超临界CO2作为钻井液能够有效提高射流破岩效率,提高钻速,并且能够有效保护油气藏,减少井下事故。气体循环利用钻井技术是利用地面气体回收处理设备将从井口中返出的携岩气体进行分离和精细过滤,然后经过压缩增压循环注入井下,大大降低了钻井成本。介绍了超临界CO2的性质以及超临界CO2在钻井过程中的优势,气体循环利用钻井工艺系统的原理及流程,提出了将超临界CO2钻井与循环钻井技术相联合的技术构想。     

某深水油田集输管线水合物生成预测及防治

深水油气钻井和开发过程中极易生成天然气水合物,对深水钻井和油气集输造成严重影响.某深水油田的伴生气组分复杂,现有水合物生成预测模型计算误差较大.为准确预测该油田伴生气的水合物生成风险,本文利用天然气水合物微观实验装置,模拟油田多组分气体,进行了水合物生成条件测定,并探索了乙二醇对多组分气体水合物生成的影响.研究表明,在...     

气基流体柴油机尾气钻井工艺技术

一般气体钻井选择空气作为循环流体,但是在某些地质构造及大多数含有天然气的地层中,应用空气进行钻井、修井、完井时,易发生井下失火、爆炸等事故,造成较大的经济损失.因此在现有气体钻井设备基础上,大量实践证明,利用气基流体柴油机尾气和充气(柴油机尾气)及柴油机尾气泡沫流体的钻井工艺技术是能满足钻井修井作业的.选择柴油机尾气作为循环流体进行钻井的目的是避免井下着火、爆炸的发生.由于柴油机尾气钻井的成本低于氮气、天然气钻井的成本,因而在某些地区被得到了广泛利用.介绍了柴油机尾气钻井的工艺技术及其应用.     

天然气循环钻井计算机控制系统研究

天然气循环钻井是在天然气钻井工艺的基础上产生的一种新型的钻井工艺。其关键技术是利用气体分离与过滤装置对天然气进行气固分离和过滤,以实现天然气的循环使用。针对天然气循环钻井的工艺特点,从工艺流程、总体控制方案设计、排料罐液位控制、压缩机入口气量控制、逻辑控制、安全联锁保护等几个方面,对天然气循环钻井计算机控制系统进行了研究。地面工程试验结果表明,该控制系统可以满足天然气循环钻井的自动控制要求,为进一步的钻井现场试验奠定了基础。     

天然气循环钻井系统可靠性研究

天然气循环钻井是一种新型的气体钻井工艺,可以使钻井用天然气得到循环使用,有效节约成本,提高钻井效率,保护环境;但该工艺技术复杂,对系统安全性要求较高.为此,运用故障树模型与蒙特卡罗仿真相结合的方法,首先分析工艺过程存在的危险源以及可能发生的事故;建立基于故障树模型的工艺过程仿真逻辑关系,采用蒙特卡罗仿真方法对系统进行事...     

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天然气水合物是一种非常规的、洁净天然气资源，开采难度大。文章主要介绍了水合物实验研究设备——天然气水合物合成及微钻实验装置。该设备为科研人员在实验室内进行天然气水合物形成条件，模拟自然环境下进行天然气水合物钻采以及进行钻井工艺实验研究提供了良好的实验基础。文章介绍了设备的主要组成部分、材料选择及各部件的主要工作机理，设备可适用的实验内容等。     

页岩气平台测试流程优化研究与应用

针对页岩气大排量、大砂量压裂后,排采测试流程设备繁多、作业效率低、天然气计量误差大、流程易堵塞等问题,对现有测试流程的设备、计算方法、数据采集系统等进行改进,设计了新型转向功能模块流程和固相物捕捉系统,对比分析了四种天然气产量计算方法,并引入了数据采集系统.通过现场试验表明,该研究成果的应用减少了设备的使用,提高了天然...     

The characteristics of recycling gas drilling technology

Recycling gas drilling is a new drilling technology. This paper can be divided into three parts, with the purpose of introducing and analyzing the characteristics of this new technology. First, the major equipment characteristic of this technology was introduced. Secondly, compared with conventional gas drilling, Angel’s model was used to analyze the wellbore flow characteristics. Due to the closed loop and the effect of back pressure caused by the equipment, the gas flow rate decreases dramatically during drilling. Apart from this, it is also found that the kinetic energy at the casing shoe is always smaller than that at the top of the collar. The proposing of the drilling limit concept points out the basic difference between the two gas drilling technologies. Lastly, according to the results of the theoretical analysis, gas supplement operations for the wellbore must be conducted. Thus, two gas supplement schemes are presented in this paper, to provide some guidance for field operations.     

重晶石回收系统评价体系研究与应用

长城钻井液在页岩气井三开采用高密度油包水钻井液,重晶石回收系统是钻井液维护的关键固控设备,但现场缺乏对该系统的评价体系,设备运行效率低下等问题较为突出。重晶石回收系统主要由两台中、高速离心机组成,原理是重晶石和低密度固相在离心机内受到的离心力不同,可以实现分级沉降。对双离心机系统的评价要求是:中速离心机的底流分离的低密度固相、溢流低密度固相分离效率越低越好,高速离心机的底流分离的低密度固相、溢流低密度固相分离效率越高越好。根据要求建立数学模型和评价方法,并在威204H7-6井的水平井段进行实验,中速离心机在2 200 r/min条件下,底流分离出了3.2%的低密度固相,溢流损失了20.74%的低密度固相,没有达到评价要求;把中速离心机降至2 000r/min,底流只分离出了0.15%的低密度固相,溢流只损失了4.6%的低密度固相,基本达到评价要求;高速离心机转速为2 805 r/min,低密度固相分离效率为61%,实现了高效运转。      

柴油机尾气负压钻井技术

利用柴油机尾气作为钻井中的清洗介质进行负压钻井,成功地在兴24井应用,使该井增产近6倍,文中介绍了利用柴油机尾气钻井中气量确定,必要的装备,井下钻具组合和尾气钻井工艺措施等。认识到由于柴油机尾气是惰性气体,对超低压气井钻补充开发井是安全经济的,能有效保护大气环境,但该技术不适应产水气井,也不适于高压气井。     

深水天然气水合物钻井及取心技术

天然气水合物是石油、天然气之后的最佳替代能源,如何钻探深海的天然气水合物是勘探过程中面临的一个挑战。文章主要介绍了2007年5月国内第一次在南海1200多米的深水海底钻探天然气水合物所采用的技术,对所使用的钻井装备、钻具组合、作业程序以及4种取心工具进行了分别说明。本次天然气水合物钻井及取心技术的成功应用将对今后天然气水合物钻探作业产生积极的影响,同时对国内钻井及取心技术的发展有一定的借鉴作用。     

天然气水合物微钻实验台设计

为了更好地掌握天然气水合物钻井过程中温度、压力以及循环液对水合物分解抑制及诱发分解机理 ,设计了人工合成天然气水合物微钻实验台。该设备为科研人员在实验室内进行天然气水合物形成条件、模拟自然环境下的天然气水合物钻采以及钻井工艺实验研究提供了良好的实验基础。介绍了设备的主要组成、材料选择及各部件的主要工作机理、设备可适用的实验内容等。该设备将合成装置与微型钻台有机地结合在一起 ,对模拟实际钻井条件 ,进行天然气水合物的勘探和开发研究具有重要的实际意义和科学意义。     

水平井钻井技术在大牛地气田的应用

随着水平井钻井技术日趋完善与成熟,正不断探索用于低渗透气田的开发研究.分析了应用水平井开发大牛地低渗透气田的钻井技术难点,阐述了水平井钻井技术,包括钻具组合、钻进参数优选、侧钻、井眼轨迹控制、煤层段钻进以及测量设备配套等技术.探索了大牛地气田水平井钻井技术应用的可行性,利用配套的钻井技术在该地区完成了9口水平井的应用,取得了较好的效果,可为同类油气田提供技术参考.