专利名称：欠平衡钻井综合录井井下安全监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种欠平衡钻井综合录井井下安全监测系统。是利用改造的液相
(自然、充气)欠平衡钻井专用综合录井系统监测多种欠平衡钻井井下压力波动、气相(空气)钻井井下燃爆和气体钻井地层出水等井下复杂事故的新方法。属于石油与天然气录井技术领域。
背景技术：
欠平衡钻井(UBD)是80年代末90年代初迅速发展的现代钻井技术。欠平衡钻井是井筒压力低于地层孔隙流体压力的钻井方法，当钻井遇到渗透性地层时，地层流体不断流入井筒并循环到地面，需要人为地加以有效控制。 欠平衡钻井工艺的核心就是井底压力的研究与控制。其中，井底压力控制是欠平衡钻井成功的关键，能否设计和保持一个理想的欠平衡状态会影响到整体勘探开发效果，关系到能否安全、快速钻进。然而在欠平衡钻井条件下，钻井设备的增加和改进，使录井所需设备的数量和安装条件发生了变化，对设备性能提出了更高的要求，增加了井底压力、环空介质监测的难度，常规录井的一些技术和方法已经不能满足录井工作的要求，需要进行改进和创新，摸索出一套适合欠平衡钻井条件的录井方法和技术，开发出可以对欠平衡钻井进行实时分析的软件系统。
发明内容通过对充气欠平衡钻井，空气钻井和控压钻井等欠平衡钻井井下复杂问题的研究，建立一套集欠平衡钻井实时数据采集、分析、实时监控为一体的欠平衡钻井综合录井井下安全监测系统。该系统适用于在液相(自然和充气)及气相(空气)欠平衡钻井过程中进行监测和控制，可用于直井、定向井和水平井欠平衡钻井的钻井过程分析。系统具备对充气欠平衡钻井、控制压力钻井等多种欠平衡钻井进行安全监测的能力。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是通过改进常规综合录井仪气体探头和注入系统检测仪器，调整井口录井仪器位置，得到一种录取各类返出气体的浓度和注入口的压力、温度的新方法。监测和记录参数通过改造后适用于欠平衡钻井的综合录井配套传感器和传感器单元组合发送到工控机，将模拟信号转换成数字信号，然后将数字信号发送到安装有包括实时监测模块、地层压力预测模块、实时分析模块及预测分析模块的软件系统的上位机。软件系统对获取的压力、温度及气体浓度数据进行监测、记录和计算分析，判断井下压力波动是否超标，可燃气体含量是否达到燃爆极限，如果井下压力波动没有超标则继续钻进，相反，则提示、报警，然后对综合录井仪传递的各类参数进行分析和计算，通过调整节流阀或者加装井下节流装置对井下压力波动进行控制。 本实用新型的有益效果是，通过提出改造常规综合录井设备方法，利用欠平衡钻井综合录井技术监测井下安全事故，解决欠平衡钻井井下压力波动异常等井下复杂事故。可以降低施工成本，保证施工安全。
图1是本实用新型欠平衡钻井综合录井井下安全监测系统的传感器安装位置示 意图。图中1.井口，2.气液分离器，3.泥浆罐，4.泥浆泵，5.增压机，6.压縮机组，7.出 口密度、温度、流量传感器组，8.井深测量传感器组，9.套压传感器，IO.气体压力、温度、流 量传感器组，ll.泵压传感器，12.入口密度、温度、流量传感器组，13.硫化氢传感器。 图2是本实用新型欠平衡钻井综合录井井下安全监测系统设计图。
具体实施方式在图1中，在井口 1位置安装井深测量传感器组8测量井深等参数，为井下压力、 温度等计算分析提供井深分布；井口 l位置安装套压传感器9测量套压值；井口 l位置和气 液分离器2之间安装出口密度、温度、流量传感器组7测量返出流体的密度、温度和流量参 数；井口 1位置和增压机5之间安装气体压力、温度、流量传感器组IO测量充气欠平衡钻井 和气体钻井的注入气体的压力、温度、流量参数；井口 1位置和泥浆泵4之间安装泵压传感 器11测量泵压参数；泥浆罐3和泥浆泵4之间安装入口密度、温度、流量传感器组12测量 流体的入口密度、温度、流量和体积参数；硫化氢传感器13测量硫化氢体积参数。 在图2中，传感器部分优选适合的传感器，用于物理量到电信号的变换。信号传 输部分将模拟信号和脉冲信号通过不同的处理进行传输。信号采集部分通过USBA/D转 换卡将模拟电信号变换为数字信号。工控机部分用于安装USBA/D转换卡等，并将数据传 送到上位机。电源部分选择合适的不间断电源对仪器和其它设备提供连续供电。
权利要求欠平衡钻井综合录井井下安全监测系统，其特征是系统硬件包括出口密度、温度、流量传感器组(7)，井深测量传感器组(8)，套压传感器(9)，气体压力、温度、流量传感器组(10)，泵压传感器(11)，入口密度、温度、流量传感器组(12)，硫化氢传感器(13)；系统预测分析软件包括实时监测模块、地层压力预测模块、实时分析模块及预测分析模块；上述传感器连接到工控机，工控机连接到配备有预测分析软件的上位机。
2. 根据权利要求l所述的安全监测系统，其特征是出口密度、温度、流量传感器组(7) 安装在井口 (1)与气液分离器(2)之间；井深测量传感器组(8)和套压传感器(9)安装在 井口 (1)处；气体压力、温度、流量传感器组(10)安装在井口 (1)和增压机(5)之间；泵压 传感器(11)安装在井口 (1)和泥浆泵(4)之间；入口密度、温度、流量传感器组(12)安装 在泥桨罐(3)和泥桨泵(4)之间；硫化氢传感器(13)安装在气液分离器(2)处。
3. 根据权利要求1所述的安全监测系统，其特征是综合录井仪配套传感器单元组合可以将气体探头和注入/返出系统检测仪器所采集的数据发送到安装有包括实时监测模 块、地层压力预测模块、实时分析模块及预测分析模块的软件系统的上位机。
专利摘要本实用新型是一种涉及石油与天然气录井技术领域的欠平衡钻井综合录井井下安全监测系统。它通过优化选择适用于欠平衡钻井的综合录井数据采集设备及调整数据录取方法、改变数据录取位置及解释方法，提出能够进行欠平衡钻井录井的一整套录井方法，使其具备进行欠平衡钻井安全监测的能力；利用安全监测软件系统对井口返出的压力、温度及介质参数进行监测和分析。最终形成一套拥有新的欠平衡钻井综合录井方法的井下事故安全监测系统，拓宽了综合录井的应用领域，保证了欠平衡钻井的合理、有效、安全。
文档编号E21B21/08GK201496014SQ20092007858
公开日2010年6月2日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者李黔, 梁海波, 江川 申请人:西南石油大学