本發(fā)明屬于鉆井工程，具體涉及一種裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著油氣田的勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)步，深井、超深井、水平井、定向井和開(kāi)窗側(cè)鉆井的鉆探增多，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的溢流與井漏數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)提出了更高的要求，井控管理難度增大。其中鉆井時(shí)對(duì)鉆井溢漏進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)可以保證鉆井過(guò)程的安全，因此溢漏監(jiān)測(cè)技術(shù)是鉆井現(xiàn)場(chǎng)的重要技術(shù)。

2、目前，鉆井現(xiàn)場(chǎng)的溢漏監(jiān)測(cè)技術(shù)整體還是利用實(shí)時(shí)鉆井工程參數(shù)監(jiān)測(cè)、泥漿循環(huán)參數(shù)、氣測(cè)參數(shù)的變化來(lái)識(shí)別溢流與井漏，判斷方式主要還是依靠現(xiàn)場(chǎng)工作人員憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)完成，具體為：

3、通過(guò)觀察綜合錄井儀直接測(cè)量參數(shù)，通過(guò)觀察多參數(shù)的變化，及時(shí)捕捉事故苗頭；觀察泥漿池的液面變化，在正常鉆進(jìn)狀態(tài)下泥漿池液面保持在一定數(shù)值附近上下波動(dòng)，溢流事故發(fā)生時(shí)，泥漿池液面上升，井漏事故發(fā)生時(shí)，泥漿池液面下降。

4、現(xiàn)有的這種溢漏監(jiān)測(cè)技術(shù)在使用過(guò)程中存在諸多問(wèn)題：

5、(1)綜合錄井技術(shù)監(jiān)測(cè)的方法受限于設(shè)備質(zhì)量與人員素質(zhì)，同時(shí)因?yàn)閷?duì)于事故的識(shí)別是由錄井技術(shù)人員憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷得來(lái)，在智能化方面還存在嚴(yán)重不足；

6、(2)對(duì)于觀察泥漿池液面的方法可監(jiān)測(cè)溢流與井漏，但是此方法存在嚴(yán)重的時(shí)間滯后，預(yù)警實(shí)時(shí)性不足；由于泥漿池底面積較大，液面上升幅度對(duì)于微小溢漏量的靈敏度不足。

7、基于以上問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置及方法，通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)獲得泵壓、鉆井液入口流量與鉆井液出口流量并傳遞給計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算之后與設(shè)置的閾值進(jìn)行對(duì)比，從而達(dá)到井下溢流與井漏預(yù)警的目的；通過(guò)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，保證了預(yù)警監(jiān)測(cè)的時(shí)效性，相比于傳統(tǒng)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)主觀判斷進(jìn)行報(bào)警的方式，有效的提高了預(yù)警精度，能夠在鉆井過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確預(yù)報(bào)井漏溢流，避免重大事故的發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置及方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置，深井的井筒內(nèi)設(shè)置鉆桿，井筒上部設(shè)置與井筒相連通的出漿管；

4、所述深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置包括入口流量傳感器、泵壓傳感器、出口流量傳感器；

5、所述入口流量傳感器設(shè)置在鉆桿上；

6、所述泵壓傳感器設(shè)置在鉆桿上；

7、所述出口流量傳感器設(shè)置在出漿管上。

8、優(yōu)選的，所述深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置還包括計(jì)算機(jī)；

9、所述入口流量傳感器、泵壓傳感器、出口流量傳感器均與計(jì)算機(jī)相連。

10、優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)與報(bào)警器相連。

11、優(yōu)選的，所述出口流量傳感器為管道式電磁流量計(jì)。

12、優(yōu)選的，所述入口流量傳感器為外夾式超聲波傳感器。

13、優(yōu)選的，所述外夾式超聲波傳感器共有兩個(gè)。

14、優(yōu)選的，兩個(gè)外夾式超聲波流量計(jì)之間的距離為20～30cm。

15、本發(fā)明還提供一種裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)方法。

16、一種裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)方法，采用裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行實(shí)施，包括以下步驟：

17、步驟1：入口流量傳感器、泵壓傳感器、出口流量傳感器同步開(kāi)啟，同時(shí)每間隔δt的時(shí)間向計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，入口流量傳感器傳遞鉆井液入口流量，泵壓傳感器傳遞泵壓，出口流量傳感器傳遞鉆井液出口流量；

18、步驟2：計(jì)算機(jī)計(jì)算鉆井液出口流量與鉆井液入口流量之差的變化率ki以及泵壓差的變化率k′i；

19、

20、式(1)中

21、δvi+1＝vi+1-v′i+1???????????????????????????(2)

22、δvi＝vi-v′i??????????????????????????????(3)

23、

24、式(4)中

25、δpi+1＝pi+2-pi+1???????????????????????????(5)

26、δpi＝pi+1-pi?????????????????????????????(6)

27、其中：

28、δvi+1為第i+1個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)鉆井液出口流量與鉆井液入口流量之差；

29、δvi為第i個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)鉆井液出口流量與鉆井液入口流量之差；

30、vi+1為第i+1個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)鉆井液出口流量；

31、v′i+1為第i+1個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)鉆井液入口流量；

32、vi為第i個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)鉆井液出口流量；

33、v′i為第i個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)鉆井液入口流量；

34、δpi+1為第i+2個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的泵壓與第i+1個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的泵壓之差；

35、δpi為第i+1個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的泵壓與第i個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的泵壓之差；

36、pi+2為第i+2個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的泵壓；

37、pi+1為第i+1個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的泵壓；

38、pi為第i個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的泵壓；

39、i為時(shí)間節(jié)點(diǎn)；

40、δt為相鄰時(shí)間節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)長(zhǎng)；

41、步驟3：根據(jù)計(jì)算的鉆井液出口流量與鉆井液入口流量之差的變化率ki以及泵壓差的變化率ki'判斷是否發(fā)生井漏或溢流。

42、優(yōu)選的，所述步驟3中，根據(jù)計(jì)算的鉆井液出口流量與鉆井液入口流量之差的變化率ki以及泵壓差的變化率k′i判斷是否發(fā)生井漏或溢流的方法如下：

43、當(dāng)k′i、k′i+1、k′i+2、...、k′i+n均小于km，且ki、ki+1、ki+2、...、ki+n均小于kq時(shí)，判斷為井漏；

44、當(dāng)k′i、k′i+1、k′i+2、...、k′i+n均大于km，且ki、ki+1、ki+2、...、ki+n均大于kq時(shí)，判斷為溢流；

45、其中：km、kq根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際確定。

46、優(yōu)選的，所述步驟3中，n≥2。

47、優(yōu)選的，所述步驟3中，2≤n≤4。

48、優(yōu)選的，所述步驟3中，當(dāng)判斷發(fā)生井漏或溢流后，報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。

49、本發(fā)明的有益效果是：

50、本發(fā)明通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)獲得泵壓、鉆井液入口流量與鉆井液出口流量并傳遞給計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算之后與設(shè)置的閾值進(jìn)行對(duì)比，從而達(dá)到井下溢流與井漏預(yù)警的目的；通過(guò)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，保證了預(yù)警監(jiān)測(cè)的時(shí)效性，相比于傳統(tǒng)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)主觀判斷進(jìn)行報(bào)警的方式，有效的提高了預(yù)警精度，能夠在鉆井過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確預(yù)報(bào)井漏溢流，避免重大事故的發(fā)生。

技術(shù)特征：

1.一種裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置，深井的井筒內(nèi)設(shè)置鉆桿，井筒上部設(shè)置與井筒相連通的出漿管；其特征在于，

2.如權(quán)利要求1所述的裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置還包括計(jì)算機(jī)；

3.如權(quán)利要求2所述的裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)與報(bào)警器相連。

4.如權(quán)利要求1所述的裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述出口流量傳感器為管道式電磁流量計(jì)。

5.如權(quán)利要求1所述的裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述入口流量傳感器為外夾式超聲波傳感器。

6.如權(quán)利要求5所述的裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述外夾式超聲波傳感器共有兩個(gè)。

7.如權(quán)利要求6所述的裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，兩個(gè)外夾式超聲波流量計(jì)之間的距離為20～30cm。

8.一種裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求3～7任一項(xiàng)所述的裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行實(shí)施，包括以下步驟：

9.如權(quán)利要求8所述的裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟3中，根據(jù)計(jì)算的鉆井液出口流量與鉆井液入口流量之差的變化率ki以及泵壓差的變化率k′i判斷是否發(fā)生井漏或溢流的方法如下：

10.如權(quán)利要求9所述的裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟3中，n≥2。

11.如權(quán)利要求10所述的裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟3中，2≤n≤4。

12.如權(quán)利要求8所述的裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟3中，當(dāng)判斷發(fā)生井漏或溢流后，報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)裝置，包括入口流量傳感器、泵壓傳感器、出口流量傳感器；所述入口流量傳感器設(shè)置在鉆桿上；所述泵壓傳感器設(shè)置在鉆桿上；所述出口流量傳感器設(shè)置在出漿管上。本發(fā)明還公開(kāi)一種裂縫性地層深井溢漏監(jiān)測(cè)方法。本發(fā)明通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)獲得泵壓、鉆井液入口流量與鉆井液出口流量并傳遞給計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算之后與設(shè)置的閾值進(jìn)行對(duì)比，從而達(dá)到井下溢流與井漏預(yù)警的目的；通過(guò)實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，保證了預(yù)警監(jiān)測(cè)的時(shí)效性，相比于傳統(tǒng)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)主觀判斷進(jìn)行報(bào)警的方式，有效的提高了預(yù)警精度，能夠在鉆井過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)和準(zhǔn)確預(yù)報(bào)井漏溢流，避免重大事故的發(fā)生。

技術(shù)研發(fā)人員：趙超杰,王雪,靳彥欣,劉銘剛,高凱歌,林雨,夏晞冉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9