井涌检测系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钻探系统及钻探过程中检测井涌的方法。
【背景技术】
[0002]从地下地层(Subsurface Format1n)来寻找并开探碳氢化合物(Hydrocarbon)已经进行了若干年。由于以地面为基地的油井生产能力有限，从海底油井开探碳氢化合物就引起了关注。通常，在钻探海上油井时，钻柱(Drill String)上设置可转动的钻头(DrillBit)以用于在海床下钻探井孔。表面平台，如海面平台或钻探船通过钻柱对钻头进行控制。同时，钻探组件连接在海面平台和海床上形成的井口(Wellhead)之间。该钻探组件包括立管(Riser)、低位海下油管截油装置(Lower Marine Riser Package, LMRP)和防喷器(Blowout Preventor, BOP),钻柱穿过立管来导引钻头到井口处。
[0003]在钻探过程中，钻柱从海面平台获得必要的能量驱动钻头转动。其间，来自设置在海面平台的流体罐的钻探流体(或者钻探泥浆)通过钻柱到达钻头，然后通过设置在钻柱和立管壳体间的环形空间返回流体罐。钻探流体维持了一定的静水压力(HydrostaticPressure)来平衡来自井孔的流体的压力并对钻头进行冷却。另外，钻探流体与井孔形成过程中产生的物料相混合以携带其到海面进行处理。
[0004]在一些情况下，从地层中进入井孔中的流体的压力大于钻探流体的压力，其可导致往井孔中侵入不期望的流体，这在行业中可称为井涌。通常可采用检测器如流量计测量返回钻探流体流量，当返回钻探流体的流量大于来自流体罐中钻探流体的流量时可估计井涌有可能发生。在一定的情况下，井涌的发生具有潜在的风险，其可造成设备损坏及对操作人员和环境造成不利影响。为了防止这种灾难性的破坏，有必要关闭防喷器的截止阀门或调整钻探流体的密度以缓解井涌现象。
[0005]然而，如果检测井涌时发出误报警信号，防喷器的截止阀门被不必要的关闭，重复对截止阀门进行操作会减少防喷器的寿命。因此，希望采用一种更准确的井涌检测方法以确认井涌的发生，仅当必要时再关闭防喷器的截止阀门。进一步地，操作人员密切关注不期望发生的流体所造成的潜在风险的可能并在海面持续的监控远离海平面的钻探流体的流入及流出。在一些情况下，由于井涌和井涌带来的严重后果可能发生在操作人员注意到钻探流体变化之前，若当观测到井涌时再去阻止井喷的发生则为时过晚。
[0006]因此，有必要提供一种改进的系统和方法来解决上述技术问题。
【发明内容】
[0007]鉴于上面提及的技术问题，本发明的一方面在于提供一种钻探系统，其中，该钻探系统包括钻探组件和报警系统。该钻探组件连接在平台和井口之间以用于钻探井孔。该报警系统安装于该钻探组件上，该报警系统包括第一检测装置和第二检测装置，该第一检测装置和该第二检测装置用于检测与来自该井孔的返回流体相关的至少一个参数信号，根据该至少一个参数信号确认是否发生井涌。
[0008]如上所述的钻探系统，其中，该第一检测装置用于检测与该返回流体相关的第一参数信号并根据该第一参数信号生成报警信号。该第二检测装置用于响应该第一检测装置生成的报警信号，检测与该返回流体相关的第二参数信号，并根据该第二参数信号确认是否发生井涌。
[0009]如上所述的钻探系统，其中，停止至少一个钻探操作以便于通过该第二检测装置检测该第二参数信号。
[0010]如上所述的钻探系统,其中，该至少一个钻探操作包括钻头转动。
[0011]如上所述的钻探系统，其中，该钻探组件包括连接至该平台的近端和连接至该井口的远端，该第一检测装置和该第二检测装置安装于该近端和该远端之间。
[0012]如上所述的钻探系统，其中，该第一检测装置和该第二检测装置任意一个安装于低位海下油管截油装置、防喷器或立管连接件上。
[0013]如上所述的钻探系统，其中，该第二检测装置检测到沿着返回流体传播的机械波信号时，该报警系统确认井涌发生。
[0014]如上所述的钻探系统，其中，该第二检测装置用于发射机械波信号到该返回流体并从该返回流体接收反馈机械波信号。
[0015]如上所述的钻探系统，其中，该第二检测装置包括第一检测器和第二检测器，其中:该第一检测器用于在第一时间点接收该返回流体的机械波信号。该第二检测器用于在第二时间点接收该返回流体的机械波信号。
[0016]如上所述的钻探系统，其中，通过比较该第一时间点和该第二时间点的该机械波信号的相位、频率或者幅值以确认井涌发生。
[0017]如上所述的钻探系统，其中，该第二检测装置包括第一检测器和第二检测器，其中:该第一检测器用于发射机械波信号到该返回流体。该第二检测器用于从该返回流体接收该机械波信号。
[0018]本发明的再一方面在于提供一种用于检测井涌的方法，其中，该方法至少包括如下步骤:通过第一检测装置检测与返回流体相关的第一参数信号。通过第二检测装置检测与该返回流体相关的第二参数信号。至少基于该第一和第二参数信号报告井涌发生。
[0019]如上所述的方法，其中，该方法包括当该第一参数信号满足第一标准时产生报警信号，在产生该报警信号之后实施检测该第二参数信号的步骤。
[0020]如上所述的方法，其中，该方法包括:当产生该报警信号后，停止钻探操作以便于检测该第二参数信号。启动该第二检测装置以检测与该返回流体相关的机械波信号。
[0021]如上所述的方法，其中，该方法包括根据由该第二检测装置检测的该返回流体的机械波信号来确认井涌发生。
[0022]如上所述的方法，其中，该方法包括根据由该第二检测装置中的第一检测器和第二检测器在第一时间点和第二时间点分别检测到的该返回流体的机械波信号的比较结果以确认井涌发生。
[0023]如上所述的方法，其中，该方法包括:该第二检测装置中的第一检测器发射机械波信号到该返回流体。当该第二检测装置中的第二检测器从该返回流体检测到反馈机械波信号时，确认井涌发生。
[0024]本发明的再一方面在于提供一种海上钻探系统，该海上钻探系统包括海上平台，钻探组件，第一检测装置，第二检测装置和处理器。该海上平台置于海面。该钻探组件连接在该海上平台和井口之间，以用于钻探井孔。该第一检测装置用于检测第一参数信号并根据该第一参数信号产生报警信号。该第二检测装置安装于该钻探组件上，用于响应该报警信号产生以停止至少一个钻探操作，并检测第二参数信号。该处理器置于该海上平台或该钻探组件上，用于通过对该第一参数信号和该第二参数信号的共同分析确认井涌发生。
[0025]本发明提供的钻探系统以及井涌检测方法与传统的方法相比，通过采用第一检测装置和第二检测装置的协同工作以检测至少一个信号从而达到再次确认井涌是否发生的目的，进而可提高井涌检测的准确性。同时，将该第一检测装置和该第二检测装置安装于连接至平台和井口的钻探组件上，由于距离海床距离更近，对信号的检测和分析更加快速，从而可加快响应速度以尽快减轻或避免井涌的发生造成的危害。
【附图说明】
[0026]通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中:
[0027]图1所示为钻探系统的一种实施方式示意图。
[0028]图2所示为安装于钻探系统上的报警系统的一种实施方式示意图。
[0029]图3所示为安装于钻探系统上的报警系统的另一种实施方式示意图。
[0030]图4所示为安装于钻探系统上的报警系统的另一种实施方式示意图。
[0031]图5所示为安装于钻探系统上的报警系统的另一种实施方式示意图。
[0032]图6所示为安装于钻探系统上的报警系统的另一种实施方式示意图。
[0033]图7为如图5所示的钻探系统中钻探组件沿A-A的一种截面示意图。
[0034]图8为如图5所不的钻探系统中钻探组件沿A-A的另一种截面不意图。
[0035]图9为检测井涌的一种实施方式的控制框图。以及
[0036]图10为检测井涌的一种实施方式的流程图。
【具体实施方式】
[0037]以下将描述本实用新型的【具体实施方式】，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变