井涌檢測(cè)系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆探系統(tǒng)及鉆探過程中檢測(cè)井涌的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]從地下地層(Subsurface Format1n)來尋找并開探碳?xì)浠衔?Hydrocarbon)已經(jīng)進(jìn)行了若干年。由于以地面為基地的油井生產(chǎn)能力有限，從海底油井開探碳?xì)浠衔锞鸵鹆岁P(guān)注。通常，在鉆探海上油井時(shí)，鉆柱(Drill String)上設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆頭(DrillBit)以用于在海床下鉆探井孔。表面平臺(tái)，如海面平臺(tái)或鉆探船通過鉆柱對(duì)鉆頭進(jìn)行控制。同時(shí)，鉆探組件連接在海面平臺(tái)和海床上形成的井口(Wellhead)之間。該鉆探組件包括立管(Riser)、低位海下油管截油裝置(Lower Marine Riser Package, LMRP)和防噴器(Blowout Preventor, BOP),鉆柱穿過立管來導(dǎo)引鉆頭到井口處。
[0003]在鉆探過程中，鉆柱從海面平臺(tái)獲得必要的能量驅(qū)動(dòng)鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)。其間，來自設(shè)置在海面平臺(tái)的流體罐的鉆探流體(或者鉆探泥漿)通過鉆柱到達(dá)鉆頭，然后通過設(shè)置在鉆柱和立管殼體間的環(huán)形空間返回流體罐。鉆探流體維持了一定的靜水壓力(HydrostaticPressure)來平衡來自井孔的流體的壓力并對(duì)鉆頭進(jìn)行冷卻。另外，鉆探流體與井孔形成過程中產(chǎn)生的物料相混合以攜帶其到海面進(jìn)行處理。
[0004]在一些情況下，從地層中進(jìn)入井孔中的流體的壓力大于鉆探流體的壓力，其可導(dǎo)致往井孔中侵入不期望的流體，這在行業(yè)中可稱為井涌。通?？刹捎脵z測(cè)器如流量計(jì)測(cè)量返回鉆探流體流量，當(dāng)返回鉆探流體的流量大于來自流體罐中鉆探流體的流量時(shí)可估計(jì)井涌有可能發(fā)生。在一定的情況下，井涌的發(fā)生具有潛在的風(fēng)險(xiǎn)，其可造成設(shè)備損壞及對(duì)操作人員和環(huán)境造成不利影響。為了防止這種災(zāi)難性的破壞，有必要關(guān)閉防噴器的截止閥門或調(diào)整鉆探流體的密度以緩解井涌現(xiàn)象。
[0005]然而，如果檢測(cè)井涌時(shí)發(fā)出誤報(bào)警信號(hào)，防噴器的截止閥門被不必要的關(guān)閉，重復(fù)對(duì)截止閥門進(jìn)行操作會(huì)減少防噴器的壽命。因此，希望采用一種更準(zhǔn)確的井涌檢測(cè)方法以確認(rèn)井涌的發(fā)生，僅當(dāng)必要時(shí)再關(guān)閉防噴器的截止閥門。進(jìn)一步地，操作人員密切關(guān)注不期望發(fā)生的流體所造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)的可能并在海面持續(xù)的監(jiān)控遠(yuǎn)離海平面的鉆探流體的流入及流出。在一些情況下，由于井涌和井涌帶來的嚴(yán)重后果可能發(fā)生在操作人員注意到鉆探流體變化之前，若當(dāng)觀測(cè)到井涌時(shí)再去阻止井噴的發(fā)生則為時(shí)過晚。
[0006]因此，有必要提供一種改進(jìn)的系統(tǒng)和方法來解決上述技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于上面提及的技術(shù)問題，本發(fā)明的一方面在于提供一種鉆探系統(tǒng)，其中，該鉆探系統(tǒng)包括鉆探組件和報(bào)警系統(tǒng)。該鉆探組件連接在平臺(tái)和井口之間以用于鉆探井孔。該報(bào)警系統(tǒng)安裝于該鉆探組件上，該報(bào)警系統(tǒng)包括第一檢測(cè)裝置和第二檢測(cè)裝置，該第一檢測(cè)裝置和該第二檢測(cè)裝置用于檢測(cè)與來自該井孔的返回流體相關(guān)的至少一個(gè)參數(shù)信號(hào)，根據(jù)該至少一個(gè)參數(shù)信號(hào)確認(rèn)是否發(fā)生井涌。
[0008]如上所述的鉆探系統(tǒng)，其中，該第一檢測(cè)裝置用于檢測(cè)與該返回流體相關(guān)的第一參數(shù)信號(hào)并根據(jù)該第一參數(shù)信號(hào)生成報(bào)警信號(hào)。該第二檢測(cè)裝置用于響應(yīng)該第一檢測(cè)裝置生成的報(bào)警信號(hào)，檢測(cè)與該返回流體相關(guān)的第二參數(shù)信號(hào)，并根據(jù)該第二參數(shù)信號(hào)確認(rèn)是否發(fā)生井涌。
[0009]如上所述的鉆探系統(tǒng)，其中，停止至少一個(gè)鉆探操作以便于通過該第二檢測(cè)裝置檢測(cè)該第二參數(shù)信號(hào)。
[0010]如上所述的鉆探系統(tǒng),其中，該至少一個(gè)鉆探操作包括鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]如上所述的鉆探系統(tǒng)，其中，該鉆探組件包括連接至該平臺(tái)的近端和連接至該井口的遠(yuǎn)端，該第一檢測(cè)裝置和該第二檢測(cè)裝置安裝于該近端和該遠(yuǎn)端之間。
[0012]如上所述的鉆探系統(tǒng)，其中，該第一檢測(cè)裝置和該第二檢測(cè)裝置任意一個(gè)安裝于低位海下油管截油裝置、防噴器或立管連接件上。
[0013]如上所述的鉆探系統(tǒng)，其中，該第二檢測(cè)裝置檢測(cè)到沿著返回流體傳播的機(jī)械波信號(hào)時(shí)，該報(bào)警系統(tǒng)確認(rèn)井涌發(fā)生。
[0014]如上所述的鉆探系統(tǒng)，其中，該第二檢測(cè)裝置用于發(fā)射機(jī)械波信號(hào)到該返回流體并從該返回流體接收反饋機(jī)械波信號(hào)。
[0015]如上所述的鉆探系統(tǒng)，其中，該第二檢測(cè)裝置包括第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器，其中:該第一檢測(cè)器用于在第一時(shí)間點(diǎn)接收該返回流體的機(jī)械波信號(hào)。該第二檢測(cè)器用于在第二時(shí)間點(diǎn)接收該返回流體的機(jī)械波信號(hào)。
[0016]如上所述的鉆探系統(tǒng)，其中，通過比較該第一時(shí)間點(diǎn)和該第二時(shí)間點(diǎn)的該機(jī)械波信號(hào)的相位、頻率或者幅值以確認(rèn)井涌發(fā)生。
[0017]如上所述的鉆探系統(tǒng)，其中，該第二檢測(cè)裝置包括第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器，其中:該第一檢測(cè)器用于發(fā)射機(jī)械波信號(hào)到該返回流體。該第二檢測(cè)器用于從該返回流體接收該機(jī)械波信號(hào)。
[0018]本發(fā)明的再一方面在于提供一種用于檢測(cè)井涌的方法，其中，該方法至少包括如下步驟:通過第一檢測(cè)裝置檢測(cè)與返回流體相關(guān)的第一參數(shù)信號(hào)。通過第二檢測(cè)裝置檢測(cè)與該返回流體相關(guān)的第二參數(shù)信號(hào)。至少基于該第一和第二參數(shù)信號(hào)報(bào)告井涌發(fā)生。
[0019]如上所述的方法，其中，該方法包括當(dāng)該第一參數(shù)信號(hào)滿足第一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，在產(chǎn)生該報(bào)警信號(hào)之后實(shí)施檢測(cè)該第二參數(shù)信號(hào)的步驟。
[0020]如上所述的方法，其中，該方法包括:當(dāng)產(chǎn)生該報(bào)警信號(hào)后，停止鉆探操作以便于檢測(cè)該第二參數(shù)信號(hào)。啟動(dòng)該第二檢測(cè)裝置以檢測(cè)與該返回流體相關(guān)的機(jī)械波信號(hào)。
[0021]如上所述的方法，其中，該方法包括根據(jù)由該第二檢測(cè)裝置檢測(cè)的該返回流體的機(jī)械波信號(hào)來確認(rèn)井涌發(fā)生。
[0022]如上所述的方法，其中，該方法包括根據(jù)由該第二檢測(cè)裝置中的第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器在第一時(shí)間點(diǎn)和第二時(shí)間點(diǎn)分別檢測(cè)到的該返回流體的機(jī)械波信號(hào)的比較結(jié)果以確認(rèn)井涌發(fā)生。
[0023]如上所述的方法，其中，該方法包括:該第二檢測(cè)裝置中的第一檢測(cè)器發(fā)射機(jī)械波信號(hào)到該返回流體。當(dāng)該第二檢測(cè)裝置中的第二檢測(cè)器從該返回流體檢測(cè)到反饋機(jī)械波信號(hào)時(shí)，確認(rèn)井涌發(fā)生。
[0024]本發(fā)明的再一方面在于提供一種海上鉆探系統(tǒng)，該海上鉆探系統(tǒng)包括海上平臺(tái)，鉆探組件，第一檢測(cè)裝置，第二檢測(cè)裝置和處理器。該海上平臺(tái)置于海面。該鉆探組件連接在該海上平臺(tái)和井口之間，以用于鉆探井孔。該第一檢測(cè)裝置用于檢測(cè)第一參數(shù)信號(hào)并根據(jù)該第一參數(shù)信號(hào)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。該第二檢測(cè)裝置安裝于該鉆探組件上，用于響應(yīng)該報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生以停止至少一個(gè)鉆探操作，并檢測(cè)第二參數(shù)信號(hào)。該處理器置于該海上平臺(tái)或該鉆探組件上，用于通過對(duì)該第一參數(shù)信號(hào)和該第二參數(shù)信號(hào)的共同分析確認(rèn)井涌發(fā)生。
[0025]本發(fā)明提供的鉆探系統(tǒng)以及井涌檢測(cè)方法與傳統(tǒng)的方法相比，通過采用第一檢測(cè)裝置和第二檢測(cè)裝置的協(xié)同工作以檢測(cè)至少一個(gè)信號(hào)從而達(dá)到再次確認(rèn)井涌是否發(fā)生的目的，進(jìn)而可提高井涌檢測(cè)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，將該第一檢測(cè)裝置和該第二檢測(cè)裝置安裝于連接至平臺(tái)和井口的鉆探組件上，由于距離海床距離更近，對(duì)信號(hào)的檢測(cè)和分析更加快速，從而可加快響應(yīng)速度以盡快減輕或避免井涌的發(fā)生造成的危害。
【附圖說明】
[0026]通過結(jié)合附圖對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0027]圖1所示為鉆探系統(tǒng)的一種實(shí)施方式示意圖。
[0028]圖2所示為安裝于鉆探系統(tǒng)上的報(bào)警系統(tǒng)的一種實(shí)施方式示意圖。
[0029]圖3所示為安裝于鉆探系統(tǒng)上的報(bào)警系統(tǒng)的另一種實(shí)施方式示意圖。
[0030]圖4所示為安裝于鉆探系統(tǒng)上的報(bào)警系統(tǒng)的另一種實(shí)施方式示意圖。
[0031]圖5所示為安裝于鉆探系統(tǒng)上的報(bào)警系統(tǒng)的另一種實(shí)施方式示意圖。
[0032]圖6所示為安裝于鉆探系統(tǒng)上的報(bào)警系統(tǒng)的另一種實(shí)施方式示意圖。
[0033]圖7為如圖5所示的鉆探系統(tǒng)中鉆探組件沿A-A的一種截面示意圖。
[0034]圖8為如圖5所不的鉆探系統(tǒng)中鉆探組件沿A-A的另一種截面不意圖。
[0035]圖9為檢測(cè)井涌的一種實(shí)施方式的控制框圖。以及
[0036]圖10為檢測(cè)井涌的一種實(shí)施方式的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下將描述本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，需要指出的是，在這些實(shí)施方式的具體描述過程中，為了進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要的描述，本說明書不可能對(duì)實(shí)際的實(shí)施方式的所有特征均作詳盡的描述。應(yīng)當(dāng)可以理解的是，在任意一種實(shí)施方式的實(shí)際實(shí)施過程中，正如在任意一個(gè)工程項(xiàng)目或者設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程中，為了實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，為了滿足系統(tǒng)相關(guān)的或者商業(yè)相關(guān)的限制，常常會(huì)做出各種各樣的具體決策，而這也會(huì)從一種實(shí)施方式到另一種實(shí)施方式之間發(fā)生改變