一种欠平衡钻完井过程中所用冻胶的抗硫性能评价装置

摘要

本发明提供了一种欠平衡钻完井过程中所用冻胶的抗硫性能评价装置，通过将N

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探开发技术领域，尤其涉及一种欠平衡钻完井过程中 所用冻胶的抗硫性能评价装置。

背景技术

欠平衡钻井是20世纪90年代在国际上发展起来并逐步成熟的一项钻井 技术。此项技术适应了当前石油工业的勘探开发形势，具有很多的技术优势， 因此，发展十分迅速，并具有广阔的应用前景。但是，常规欠平衡钻井主要 针对钻进过程而言，而在换钻头、取心、中途测试以及处理事故过程中仍然 采用压井的方法。实践证明，这种做法对储层仍具有很强的污染作用。

随着欠平衡钻井技术的深入研究和推广应用，国内外石油公司对欠平衡 技术的要求越来越高，为了实现全过程欠平衡作业，冻胶阀技术逐渐发展起 来。冻胶阀作为一种新型的控压手段，可在欠平衡钻井及完井过程中，通过 在井口注入井下一定长度的冻胶液，使其在井下温度、压力下形成冻胶，利 用自身的强度以及与井壁的粘结力来封隔井下压力，避免打入压井液引起的 过平衡作业对储层保护的影响。

近年来，我国探明的含H₂S天然气占全国气层储气量的1/4，含硫天然 气的钻采成为一个不得不面对的问题。H₂S是一种急性剧毒，吸入少量高浓 度H₂S可短时间内致命，低浓度的H₂S对眼、呼吸系统及中枢神经都有影响， 浓度达1mg/L或更高时，对生命有危险。欠平衡钻井有利于气藏的发现，但 应用于全过程欠平衡钻井的冻胶阀技术，还需要考虑H₂S的侵入问题，这对 冻胶阀的抗H₂S性能提出了要求。由于H₂S剧毒，目前仍没有合适的方法和 装置，进行安全的、准确地评价其对冻胶的性能影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种欠平衡钻完井过程中所用冻胶的抗硫性能评 价装置，旨在解决评价冻胶抗H₂S能力的难题，以及评价过程中产生的有害 气体处理问题。

本发明是这样实现的，一种欠平衡钻完井过程中所用冻胶的抗硫性能评 价装置，包括N₂瓶、减压阀、气体发生瓶、液体滴定装置、缓冲瓶、冻胶测 试瓶、防倒吸装置、H₂S检测吸收瓶；其中，

所述N₂瓶、气体发生瓶、缓冲瓶、冻胶测试瓶、防倒吸装置、H₂S检测 吸收瓶均带有胶塞，依次通过软管连接；

所述减压阀设于N₂瓶和气体发生器之间；

所述液体滴定装置通过玻璃管伸入到气体发生器内，且所述液体滴定装 置带有开关；

所述N₂瓶、气体发生瓶、缓冲瓶以及H₂S检测吸收瓶的瓶口朝上设置， 所述冻胶测试瓶的瓶口朝下设置；

所述N₂瓶内设有高压氮气，所述气体发生瓶内设有稀硫酸溶液，所述 液体滴定装置内设有Na₂S溶液，所述冻胶测试瓶内设有冻胶，所述H₂S检 测吸收瓶内设有FeCl₂溶液。

优选地，所述欠平衡钻完井过程中所用冻胶的抗硫性能评价装置还包括 废气吸收瓶，所述废气吸收瓶与H₂S检测吸收瓶通过软管连接，且所述废气 吸收瓶设有MDEA溶液。

优选地，所述欠平衡钻完井过程中所用冻胶的抗硫性能评价装置还包括通 风装置，所述通风装置与废气吸收瓶的出气口对接。

优选地，所述防倒吸装置设于H₂S检测吸收瓶上，且所述防倒吸装置带 有一直径大于该连接玻璃管管径的空心玻璃球。

本发明克服现有技术的不足，提供一种欠平衡钻完井过程中所用冻胶的 抗硫性能评价装置，通过将制备气体、测试冻胶受H₂S气体影响、废气处理 整合形成一个比较完整的H₂S评价实验装置，通过装置评价冻胶抗硫性能， 可以方便、准确及安全地对有害气体进行评价，通过改变气体浓度，直观地 评价H₂S气体对冻胶影响，填补了现阶段缺乏冻胶抗硫性能的有效评价方法， 为进一步研究H₂S对冻胶影响提供了简便操作和可靠依据。

附图说明

图1是本发明欠平衡钻完井过程中所用冻胶的抗硫性能评价装置一实施 例的结构示意图；其中：

1、N₂瓶；2、减压阀；3、气体发生瓶；4、液体滴定装置；5、缓冲瓶； 6、冻胶测试瓶；7、防倒吸装置；8、H₂S检测吸收瓶；9、废气吸收瓶； 10、通风装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1为本发明欠平衡钻完井过程中所用冻胶的抗硫性能评 价装置一实施例的结构示意图。

一种欠平衡钻完井过程中所用冻胶的抗硫性能评价装置，包括N₂瓶1、 减压阀2、气体发生瓶3、液体滴定装置4、缓冲瓶5、冻胶测试瓶6、防倒 吸装置7、H₂S检测吸收瓶8；其中，所述N₂瓶1、气体发生瓶3、缓冲瓶5、 冻胶测试瓶6、防倒吸装置7、H₂S检测吸收瓶8依次通过软管连接；

所述减压阀2设于N₂瓶和气体发生器之间；

所述液体滴定装置4通过胶塞伸入到气体发生器内，且所述液体滴定装 置4带有开关；

所述N₂瓶、气体发生瓶3、缓冲瓶5以及H₂S检测吸收瓶8的瓶口朝上 设置，所述冻胶测试瓶6的瓶口朝下设置；

所述N₂瓶内设有高压氮气，所述气体发生瓶3内设有稀硫酸溶液，所 述液体滴定装置4内设有Na₂S溶液，所述冻胶测试瓶6内设有冻胶，所述 H₂S检测吸收瓶8内设有FeCl₂溶液。

在本发明实施例中，为了避免评价过程中产生的有害气体逸出的问题， 在本发明实施例中，所述欠平衡钻完井过程中所用冻胶的抗硫性能评价装置 还包括废气吸收瓶9，所述废气吸收瓶9与H₂S检测吸收瓶8通过软管连接， 且所述废气吸收瓶9设有MDEA溶液。

更具体的，在本发明实施例中，所述欠平衡钻完井过程中所用冻胶的抗硫 性能评价装置还包括通风装置10，所述通风装置10与废气吸收瓶9的出气 口对接。

更具体的，在本发明实施例中，所述防倒吸装置7设于H₂S检测吸收瓶 8之上，且所述防倒吸装置7带有一直径大于该连接管道管径的空心玻璃球。

在本发明实施例的实际应用过程中，包括以下具体步骤：

(1)向气体发生瓶3中加入稀H₂SO₄溶液、液体滴定装置4中加入Na₂S 溶液、H₂S检测吸收瓶8中加入FeCl₂溶液，废气吸收瓶9中加入MDEA溶 液，冻胶测试瓶6中存放冻胶；

(2)打开减压阀2向整个装置中通入N₂，1～2分钟后，关闭减压阀，将 废气吸收瓶气体的导出管管口置于通风装置10之前2cm处中心位置；

(3)打开通风装置10，再打开液体滴定装置4的开关，向气体发生瓶3 中加入Na₂S溶液；

(4)气体发生瓶3中液体混合反应，产生H₂S气体，通过冻胶测试瓶6 与冻胶相接触，产生影响；

(5)反应一段时间，当气体发生瓶3中液体不再产生H₂S气体时，通 过防倒吸装置7保持H₂S密闭环境；

(6)反应继续进行，产生的H₂S气体通过防倒吸装置7进入H₂S检测 吸收瓶8，H₂S检测吸收瓶8中溶液产生黑色沉淀，H₂S气体充满冻胶测试瓶 6；

(7)当防倒吸装置7中液体明显上升时，打开液体滴定装置4的开关， 向气体发生瓶3中加入Na₂S溶液；

(8)继续步骤(4)～(7)，直到冻胶测试瓶6中冻胶与H₂S接触48小 时；

(9)打开减压阀2，持续向整个装置中通入N₂，废气通过H₂S检测吸收 瓶8，再经废气吸收瓶9被MDEA溶液吸收；

(10)打开冻胶测试瓶6，观察冻胶的性能，用冻胶强度测试仪测试比较 性能变化。

本发明通过以上装置与方法得以实现，发明的目的通过以下技术方案实 现：

步骤(3)中，液体滴定装置4的开关控制Na₂S溶液进入气体发生器的 体积，使得可以控制产生H₂S气体的量；步骤(4)中，反应进行，产生一 定体积的气体量，防倒吸装置保证H₂S检测吸收瓶8中溶液不能倒吸，形成 一个H₂S气体密闭环境；步骤(5)中，采用天然气集输中吸收H₂S气体的 药品MDEA，反应迅速，高效吸收废气。

本发明评价冻胶抗硫能力，一是通过定性观察来评价。通过观察经H₂S 处理后冻胶的性能，评价添加除硫剂冻胶的抗硫能力。冻胶受H₂S影响越大， 处理后冻胶性质变化越大，冻胶越容易被破坏；若冻胶受H₂S影响越小，冻 胶越不容易被破坏。冻胶抗硫性评价具体如下表1所示：

表1  冻胶抗H₂S性能评价

打开胶塞，观察冻胶性质变化，经过抗硫剂处理后的冻胶，按照表1评 价冻胶抗H₂S性能。

本发明二是通过冻胶强度测试仪进行性能评价，通过比较悬锤进入冻胶 深度，来评价胶体的性能变化，预先测试未经H₂S处理的冻胶的深度H，与 经H₂S处理的冻胶深度对比，评价胶体性质。冻胶受H₂S影响越大，处理后 冻胶性质变化越大，测试仪悬锤进入深度越深；若冻胶受H₂S影响越小，测 试仪悬锤进入深度也越浅。

相比与现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明可以 方便、准确及安全地对有害气体进行评价，通过改变气体浓度，直观地评价 H₂S气体对冻胶影响，填补了现阶段缺乏冻胶抗硫性能的有效评价方法，为 进一步研究H₂S对冻胶影响提供了简便操作和可靠依据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本 发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本 发明的保护范围之内。