一种确定井下状态的方法、装置及状态控制方法、装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及石油、天然气勘探领域，特别是关于石油、天然气钻井安全技术，具体 的讲是一种确定井下状态的方法、装置及状态控制方法、装置。
【背景技术】
[0002] 在钻井过程中，溢流和漏失是经常会遇到的复杂情况，其中漏失是指在钻井过程 中，钻井液漏入地层的一种井下复杂情况；溢流则与漏失相反，是指在钻井过程中，地层流 体流入井筒的一种井下复杂情况。
[0003] 溢流和漏失两种复杂情况若不能及时发现并控制会引起严重后果，漏失会导致大 量宝贵的钻井液漏失，影响钻井工作的正常进行，导致井筒内液柱压力降低。若不能及时发 现漏失，使井筒内液柱压力降低到一定程度，便会引起井壁失稳、井塌甚至卡钻；溢流是井 涌和井喷的先兆。若溢流不能被及时发现，地层流体涌入井筒的量就会越来越多，尤其是钻 进高压气层时，溢流的发现更是要越早越好。气体随着泥浆从井底往井口上返过程中，由于 压力不断降低、气体体积不断膨胀，井口处压力就会越来越大，当超过井口防喷器工作压力 后，就会发生井喷，造成大量人员伤亡，设备损毁，不但浪费了宝贵油气资源还污染了环境， 给人民、社会造成巨大的损失。所W，为了保证钻井的安全进行，对漏失和溢流的发现必须 快速、及时。
[0004] 目前，传统钻井工艺对溢流和漏失的监控主要是W观察法为主，若观察到发生W 下几种情况；①泥浆池液面下降；②钻井液出口流量小于进口流量；⑨井口立管压力下降 则可判断发生井漏；若发生；①泥浆池液面上升；②钻井液出口流量、流速上升；⑨井口立 管压力上升④泥浆密度降低，性能急剧变差则可判断发生溢流。
[0005] 但是传统观察法具有其局限性，有时无法正确判断井下情况，例如井口立管压力 下降，可能是由于钻具刺漏所致；而立管压力上升，可能是钻头水眼堵塞，循环系统无法正 常进行所致。此外，采用传统的观察方法，当发现溢流或漏失时，溢流量或漏失量往往已经 较大，留给处理事故的时间已经较短，易导致重大事故的发生。
【发明内容】
[0006] 为了解决传统溢流漏失观察方法的局限性，及时发现井下溢流和漏失，及时发现 井下事故，改善传统观察法测量的延迟性，提高检测精确度，本发明实施例提供了一种确定 井下状态的方法，所述井下状态包括：溢流状态、漏失状态及不溢不漏状态，所述的方法包 括：
[0007] 采集累入钻井液流量参数和返出钻井液的实时流量参数，其中，所述实时流量参 数包括：钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度；
[000引根据所述累入钻井液流量参数和返出钻井液的流量参数确定累入钻井液与返出 钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度变化值；
[0009] 根据所述累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度变化值确定 实时井下状态。
[0010] 同时，本发明还提供了一种确定井下状态的装置，所述井下状态包括：溢流状态、 漏失状态及不溢不漏状态，所述的装置包括：
[0011] 采集模块，用于采集累入钻井液流量参数和返出钻井液的实时流量参数，其中，所 述实时流量参数包括：钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度；
[0012] 变化值确定模块，用于根据所述累入钻井液流量参数和返出钻井液的流量参数确 定累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度变化值；
[0013] 状态确定模块，用于根据所述累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积流 量及密度变化值确定实时井下状态。
[0014] 同时，本发明还提供了一种井下状态控制方法，所述井下状态包括：溢流状态、漏 失状态及不溢不漏状态，所述的方法包括：
[0015] 采集累入钻井液流量参数和返出钻井液的实时流量参数，其中，所述实时流量参 数包括：钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度；
[0016] 根据所述累入钻井液流量参数和返出钻井液的流量参数确定累入钻井液与返出 钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度变化值；
[0017] 根据所述累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度变化值确定 实时井下状态；
[001引根据确定的实时井下状态调整井下节流阀开度实时控制井下保持不溢不漏的状 态。
[0019] 同时，本发明还提供了一种井下状态控制装置，所述井下状态包括：溢流状态、漏 失状态及不溢不漏状态，所述的装置包括：
[0020] 采集模块，用于采集累入钻井液流量参数和返出钻井液的实时流量参数，其中，所 述实时流量参数包括：钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度；
[0021] 变化值确定模块，用于根据所述累入钻井液流量参数和返出钻井液的流量参数确 定累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度变化值；
[0022] 状态确定模块，用于根据所述累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积流 量及密度变化值确定实时井下状态；
[0023] 控制模块，用于根据确定的实时井下状态调整井下节流阀开度实时控制井下保持 不溢不漏的状态。
[0024] 本发明的具有很强的灵活性，易于实现自动控制，能够快速传输数据，判断井下情 况，及时发现井下事故，改善传统观察法测量的延迟性，为事故处理争取时间，=种参数方 法相互配合使用，同时考虑了时间的影响，分对各参数瞬时分析，稳态校正，长时间观察，能 够确保判断结果的准确性。
[0025] 为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例， 并配合所附图式，作详细说明如下。
【附图说明】
[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可w 根据该些附图获得其他的附图。
[0027] 图1为本发明确定井下状态方法的流程图；
[002引图2为本发明确定井下状态装置的框图；
[0029] 图3为本发明井下状态控制方法的流程图；
[0030] 图4为本发明井下状态控制装置的框图；
[0031] 图5为本发明一实施方式的系统结构图。
【具体实施方式】
[0032] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033] 如图1所示，本发明提供一种确定井下状态的方法，所述井下状态包括；溢流状 态、漏失状态及不溢不漏状态，所述的方法包括：
[0034] 步骤S101，采集累入钻井液流量参数和返出钻井液的实时流量参数，其中，所述实 时流量参数包括；钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度；累入钻井液流量参数包括；泥 浆累入口流量参数和回压累入口流量参数。
[0035] 步骤S102,根据所述累入钻井液流量参数和返出钻井液的流量参数确定累入钻井 液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度变化值。
[0036] 步骤S103,根据所述累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度 变化值确定实时井下状态；本发明实施了中，根据累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬 时体积流量及密度变化值与预确定的参数波动范围确定实时井下状态。
[0037] 同时，本发明还提供了一种确定井下状态的装置，如图2所示，该装置包括：
[003引采集模块201，用于采集累入钻井液流量参数和返出钻井液的实时流量参数，其 中，所述实时流量参数包括；钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度；
[0039] 变化值确定模块202,用于根据所述累入钻井液流量参数和返出钻井液的流量参 数确定累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度变化值；
[0040] 状态确定模块203,用于根据所述累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积 流量及密度变化值确定实时井下状态。
[0041] 同时，本发明还提供了一种井下状态控制方法，如图3所示，该方法包括：
[0042] 步骤S101，采集累入钻井液流量参数和返出钻井液的实时流量参数，其中，所述实 时流量参数包括；钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度；
[0043] 步骤S102,根据所述累入钻井液流量参数和返出钻井液的流量参数确定累入钻井 液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度变化值；
[0044] 步骤S103,根据所述累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度 变化值确定实时井下状态；
[0045] 步骤S104,根据确定的实时井下状态调整井下节流阀开度实时控制井下保持不溢 不漏的状态。
[0046] 同时，本发明还提供了一种井下状态控制装置，如图4所示，该控制装置包括：
[0047] 采集模块201，用于采集累入钻井液流量参数和返出钻井液的实时流量参数，其 中，所述实时流量参数包括；钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度；
[0048] 变化值确定模块202,用于根据所述累入钻井液流量参数和返出钻井液的流量参 数确定累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积流量及密度变化值；
[0049] 状态确定模块203,用于根据所述累入钻井液与返出钻井液的瞬时质量、瞬时体积 流量及密度变化值确定实时井下状态；
[0050] 控制模块204,用于根据确定的实时井下状态调整井下节流阀开度实时控制井下 保持不溢不漏的状态。
[0051] 下面结合具体的实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。
[0化2] 本实施例提供一种利用监控钻井液参数变化来快速发现井下溢流和漏失的系统。 一种利用监控钻井液参数变化来快速发现井下溢流和漏失的系统，
[0化3] 采用该系统确定井下溢流和漏失包括如下步骤：
[0054] ①实时测量泥浆累入口流量参数、回压累入口流量参数W及钻井液返出流量参 数；
[0055] ②对检测到的系统瞬态、稳态和累积的数据分别利用质量守恒法、密度对比法、体 积对比法来对比进出口流量参数变化；
[0056] ⑨根据累入钻井液及返出钻井液的质量、密度、体积变化来判断循环系统所处状 态。
[0化7] ④将判