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.     

天然气乙炔装置高级炔烃回收及利用探讨

中国石化四川维尼纶厂乙炔生产装置副产大量高级炔烃,经溶剂法吸收分离后,主要送作电站作燃料;所得粗乙炔中仍然含有少量高级炔烃,为满足产品净化要求,采用浓硫酸洗涤法进一步提浓。目前川维厂乙炔净化,无论前期溶剂处理还是后期硫酸精制,高级炔烃均未回收。指出了回收和利用该高级炔烃的重要意义,提出和讨论了用溶剂法提浓乙炔回收高级炔烃并利用高级炔烃生产化工产品和燃料的思路。     

气体循环钻井井筒气量控制技术

通过对井筒气量控制的研究,可以提高循环钻进效率,并能有效降低设备压力控制的难度,为循环钻井施工提供合理的气量补充和排放方案,并为节点压力控制提供指导。依据封闭气体循环钻井工艺特点,开展针对循环钻井在不同注入条件下井筒压力的研究,利用压力分布研究成果,依据气体PVT理论,建立了井筒内部?环总气量计算模型,研究了在动态条件下井筒内气体质量分布。在此基础上,结合封闭气体循环地面设备控制要求,确定了井筒气量控制的合理区域。研究结果表明,随着井深的增加,单位进尺气量补充量增加,同时合理气量窗口逐渐变宽,如果井筒气量不足,井口将出现负压。     

气体钻井的气体净化装置

<正>气体钻井是目前钻速最快、最经济的钻井方式之一,具有泥浆钻井所不具备的诸多优点。气体钻井服务过程中,气源中未能分离的液态油水、输送管路中的铁锈和管线安装时意外进入的泥砂等固体颗粒,如果不及时清除,一旦进入增压机,将会导致增压机进气过滤器堵塞、气缸高温、缸头断裂、拉缸、气阀组件和活塞环损伤等现象,对增压机造成损坏,明显增加设备运行和维修成本。增压机损坏后,将进行停气操作,处理不当将     

天然气深冷装置余热回收技术

天然气初加工装置分为两种：一种是浅冷分离装置,以处理富气（Ｃ_３、Ｃ_４含量较高）回收轻烃为主;另一种是深冷分离装置,以进一步回收含Ｃ２、Ｃ３的轻烃为主。随着石油化工对Ｃ２＋轻烃需求的日益增长以及低温技术的发展,１９６６年美国开始将透平膨胀机应用于天然气凝析液的回收中。此法使原料天然气通过透平膨胀机降压膨胀,进口气的温度急剧下降至很低水平,结果大量液态烃冷凝下来。大庆油田有两套天然气深冷初加工装置,这两套深冷加工装置均以燃气轮机作为动力。燃气轮机的燃料是天然气,其排烟温度为４０５℃,原设计采用一台…     

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。     

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...     

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.     

水合物法净化酸性天然气的工艺探讨

天然气中H2S、CO2、有机硫化合物等酸性组分的存在,不仅会造成金属腐蚀、环境污染,还会影响天然气的输送、加工和使用。对酸性天然气进行净化处理,使其满足商品气或管输气的质量要求,是天然气资源利用的一个重要环节。气体水合物相平衡研究表明,单组分CH4、CO2、H2S气体及(CH4+H2S+CO2)三元体系在纯水中生成水合物的条件存在显著差异,可利用水合物的生成过程逐一脱除酸性天然气中的H2S和CO2。基于此,提出了一种利用水合分离技术处理酸性天然气的新工艺,以优化流程、降低能耗、提高酸性组分的脱除效率。     

钻井液添加剂JLX-B抑制天然气水合物形成的实验研究

利用模拟深水井筒条件的实验设备,对纯水-甲烷体系中的天然气水合物进行了实验,建立了基础对比体系,并对钻井泥浆添加剂JLX-B抑制天然气水合物形成的作用进行了室内实验,得到了聚合醇JLX-B在不同浓度和相同浓度不同初始压力下的温压曲线.实验结果表明,在深水钻井用的钻井液中加入一定质量分数的聚合醇类处理剂JLX-B,可以延迟天然气水合物的形成.在添加剂量允许的条件下,加入质量越多,抑制效果越明显.     

气体钻井钻具冲蚀磨损试验装置

针对现有冲蚀磨损试验方法和试验装置不能模拟实际气体钻井过程气体携岩冲蚀钻具的问题,开发了气体钻井钻具冲蚀磨损试验装置。该装置由风机、送风管、加料管、混合室、加速管、试验管、连接管、旋风分离器、尾管、水箱、气体流量计等组成。它能模拟气体钻井过程中,不同气体排量、机械钻速等钻井工艺参数及不同属性岩屑对钻具冲蚀磨损的情况,具有结构简单、管道封闭、不污染环境、运行噪声小等特点;也可以开展管道气固两相流的相关试验研究。     

海洋天然气水合物藏钻探环空相态特性

海洋天然气水合物藏钻探过程中,水合物钻屑随钻井液向上返出,随着温度升高、压力降低,水合物钻屑上升至一定位置开始分解,使井筒流动变为环空复杂气液固多相流,这对井下流动安全产生严重威胁。考虑井筒温度、压力与水合物分解的耦合作用与影响,建立了海洋天然气水合物钻井过程中井筒温度模型、井筒压力模型、水合物动态传质分解模型和复杂环空多相流模型。通过模型求解,数值分析了井筒温度、环空压力和水合物分解在不同钻井工况下的变化规律。结果表明:增大钻井液排量,井筒中井底处循环钻井液温度升高,环空中井口处返出钻井液温度降低,分解起始位置下移;增大钻井液密度,环空压力升高,分解起始位置上移;增大钻井液入口温度,井筒温度升高,分解起始位置下移;增大机械钻速,分解起始位置不变。     

随钻监测技术在气体钻井中的应用

气体钻井是近年来兴起的一种实用钻井技术,具有保护油气产层、提高钻速、缩短建井周期及处理井漏事故等优点,应用范围越来越广泛。与常规钻井液钻井相比,气体钻井是单向循环,使用气体作为循环介质来携带岩屑、清洗井眼,使得现有录井监测系统还不能满足气体钻井现场参数监测需要,易出现钻具失效、井下燃爆、地层出水及井壁坍塌等复杂钻井问题,影响气体钻井的安全性。基于井下燃爆理论和监测监控系统技术,开展了随钻监测基本原理研究,形成了UBD气体监测系统及分析技术;通过在多口井气体钻井现场服务,验证了气体监测系统及分析技术的合理性和实用性,为安全顺利实施气体钻井提供了有力的技术支持。     

海底孔内水合物观测系统与钻井实施

通过耦合布设海底表面和孔内水合物观测系统获取物理、化学、微生物等数据是了解掌握海洋水合物环境动态变化、碳循环规律和资源开发技术的有效手段,据此初步提出了一套海底孔内水合物观测系统,并指出了系统的关键技术难点。而在钻井布设该孔内观测系统时,要注意防止井内安全事故的发生,充分评估安放位置处含水合物地层的地质力学稳定性并采取适当的钻井和完井方式稳定或强化含水合物地层以支撑孔内观察仪器,实现孔内长期监测。最后讨论了在我国南海实施孔内水合物观测系统的必要性,并提出了初步想法。