一种常规钻进过程的溢流漏失监测系统的制作方法

本实用新型涉及钻井溢流漏失监测技术领域，具体地，涉及一种常规钻进过程的溢流漏失监测系统。

背景技术：

出口流量是溢流、漏失预警的关键指标。目前，精细控压钻井可依靠质量流量计准确监测出口流量，但常规钻井则无法实现出口流量的准确监测。这里，常规钻井可理解为在精细控压技术之前的非精细控压类钻井方式。

常规钻井时在导流槽上安装挡板式出口流量计进行返出钻井液流量的监测，其主要原理是返出钻井液冲击挡板、造成挡板摆动，引起流量计电阻器的阻值变化，即是通过挡板角度的变化来反映出口流量的变化。但是，由于导流槽(10寸左右)时常处于不满管的状态，以及来流(返出钻井液)的密度、粘度、液面高度、液面波动等均会对挡板摆动产生重要影响，从而造成出口流量监测存在较大误差，影响溢流、漏失的预警。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本实用新型的目的之一在于提供一种常规钻进过程的溢流漏失监测系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种常规钻进过程的溢流漏失监测系统。所述监测系统可包括数据存储装置、高度检测装置、流速测量装置、计算机和显示装置，其中，数据存储装置被配置为存储有钻具参数，钻具参数可包括钻具类型、钻具长度和钻具直径；高度检测装置设置在第一装置上并被配置为能够检测第一距离，其中，第一装置可包括顶驱或大钩，第一距离为第一装置到钻台面的距离；流速测量装置设置在第二装置上并被配置为能够测量第二装置处钻井液流速，第二装置可包括环形防喷器或防溢管；计算机可分别与数据存储装置、高度检测装置、流速测量装置相连接；显示装置可与计算机相连接，并被配置为能够实时显示数据，显示装置还被配置为能够发出溢流预警和漏失预警。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述监测系统还可包括与计算机相连接的直径检测装置，直径检测装置被配置为能够检测流速检测处钻具的外径，并将检测到的外径数据传递给计算机。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述直径检测装置可包括激光外径测量仪。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述高度检测装置可包括激光测距传感器。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述流速测量装置可包括流速传感器，所述流速传感器可包括德威尔流速传感器。

在本实用新型的一个示例性实施例中，所述流速测量装置可包括超声波多普勒流速仪。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果可包括：

(1)通过准确实时监测出口流量，与现有技术相比本实用新型能够避免防溢管流出的钻井液没有填满整个导流槽的时候，在导流槽处检测钻井液的流速的方式，来计算出口流量的不准确性，提高了精确度；

(2)本实用新型的可操作性较强，无需操作时可随时拆下流速测量装置、上紧螺帽堵死开孔位置，不会产生其他影响。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本实用新型的一个示例性实施例中的常规钻进过程的溢流漏失监测系统的一个结构示意图；

图2示出了本实用新型的另一个示例性实施例中的常规钻进过程的溢流漏失监测系统的一个结构示意图；

图3示出了本实用新型的一个示例性实施例中的常规钻进过程的溢流漏失监测系统的一个的应用示意图；

图4示出了本实用新型的一个示例性实施例中的第一、第二距离的一个示意图。

主要附图标记说明：

1、显示装置，2、计算机，3、流速测量装置，4、高度检测装置，5、数据存储装置，6、直径检测装置，7、环形防喷器，8、防溢管，9、导流槽，10、钻具，11、顶驱或大钩，12、钻台面。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本实用新型的常规钻进过程的溢流漏失监测系统。

本实用新型提供了一种常规钻进过程的溢流漏失监测系统。

在本实用新型的一个示例性实施例中，如图1所示，所述监测系统可以包括：数据存储装置5、高度检测装置4、流速测量装置3、计算机2和显示装置1。

具体地，数据存储装置1可以存储有钻具参数，所述钻具参数可以包括钻具类型、钻具长度和钻具直径(或钻具半径)。数据存储装置1的输出端可以与计算机2的输入端连接，以使计算机2能够获取钻具参数。

在本实施例中，数据存储装置可以包括数据库。

具体地，高度检测装置4可以设置在顶驱(即顶部驱动装置)或大钩上，并能够检测第一距离，当高度检测装置4设置在顶驱上时，所述第一距离可以为顶驱到钻台面12的距离，当高度检测装置4设置在大钩上时，所述第一距离可以为大钩到钻台面12的距离。高度检测装置4的输出端可以与计算机2的输入端连接，以使计算机2能够获取第一距离。

在本实施例中，高度检测装置可以包括激光测距传感器。

具体地，如图3所示，流速测量装置3可以安装在环形防喷器7或防溢管8上，当流速测量装置3安装在环形防喷器7上的时候，流速测量装置3能够检测位于流速测量装置处的钻井液通过钻具与环形防喷器7之间环空或者间隙的瞬时流速；当流速测量装置3安装在防溢管8上的时候，流速测量装置3能够检测位于流速测量装置出的钻井液通过钻具与防溢管8之间的环空或者间隙的瞬时流速。流速测量装置3的输出端可以与计算机2的输入端连接，以使计算机2能够获取钻井液流速。

在本实施例中，流速测量装置可以包括流速传感器，进一步地，流速测量装置可以包括德威尔(dwyer)pft-ian-b111-s流速传感器。

另外，流速测量装置也可以包括超声波多普勒流速仪。

具体地，计算机2被配置为能够分别从数据存储装置5、高度检测装置4和流速测量装置3获取钻具参数、第一距离和钻井液流速，并能够根据所述钻具参数、所述第一距离和所述钻井液流速，实时计算钻井液的出口流量。如图4所示，由于：钻台面12到环形防喷器7或者防溢管8之间的距离是固定的，流速测量装置3是安装在环形防喷器或防溢管8上的，而高度检测装置4能够检测顶驱或大钩到钻台面12的距离(即第一距离，如图4中的x所代表的距离)，因此，顶驱或大钩到流速测量装置3处的距离(即第二距离，如图4中的y所代表的距离)的获取即第一距离和钻台面12到环形防喷器7或者防溢管8之间的距离的和，因此，每一个第一距离都对应相应的第二距离，因此计算机2能够根据第一距离得到第二距离，第二距离即钻具位于顶驱或大钩一端到流速测量装置3处的距离，根据钻具的长度对应的钻具的直径或半径等参数得到相对应的位于流速测量装置3处钻具的直径(d)或半径(r)，从而能够得到流速测量装置3处钻具的截面积，截面积s1＝πr²，此时，再将位于流速测量装置3处的防溢管8或环形防喷器7的截面积记作s2，则位于流速测量装置3处的防溢管8或环形防喷器7的内环空的截面积s即为s＝s2-s1。

同时，显示装置1的输入端可以与计算机2的输出端连接，计算机2还被配置为能够将钻井液的出口流量和入口流量进行对比，在钻井液的出口流量大于入口流量的情况下，由显示装置1发出溢流预警，在钻井液的出口流量小于入口流量的情况下，由显示装置1发出漏失预警，并且，显示装置能够将钻井液的出口流量和入口流量通过两条曲线的形式展现出来，以形成直观的对比。

在本实施例中，显示装置1可以包括钻台显示屏。

在本实施例中，计算机2的计算功能为本领域所用计算机具有的常规计算功能。

具体地，所述监测系统还可以包括直径检测装置6，直径检测装置6的输出端可以与计算装置2的输入端连接，直径检测装置1能够检测环形防喷器7或防溢管8处钻具的外径并提供给计算装置2，直径检测装置6可以用于验证流速测量装置3处钻具的直径值与计算值之间的误差，即：通过测量工具对钻具直径的实际值进行测量，获取钻具直径的实际值对应的实际的瞬时流量，与测量值进行对比，如果偏差不大于1l/s说明数据正常，如果偏差大于1l/s则需要及时调整系统，即对系统以及测量值的校正，直径检测装置6的设置是风险控制的一个有效的保障措施。

在本实用新型的另一个示例性实施例中，如图2、图3所示，本实施例提供一种常规钻进过程的溢流漏失监测系统，包括能够存储钻具参数的数据库、能够测量顶驱高度或者大钩高度的顶驱高度检测装置、固定设置在环形防喷器7上或者固定设置在防溢管8上的流速测量装置、计算机以及钻台显示屏，钻具参数包括钻具类型、钻具长度、钻具直径或者钻具半径，流速测量装置能够测量钻井液通过钻具10与环形防喷器7之间环空或者间隙的瞬时流速，和或者流速测量装置能够测量钻井液通过钻具10与防溢管8之间环空或者间隙的瞬时流速，计算机能够调用大钩或顶驱高度的数据，换算出流速测量装置处钻具的位置，并调用入井钻具数据存储装置，确定流速测量装置处钻具的外径，进而计算出流速测量装置处环空的截面积，计算装置结合钻井液流速和环空截面积，实时计算出钻井液的出口流量，并以曲线的形式实时显示至司钻显示装置，流速测量装置为德威尔(dwyer)pft-ian-b111-s流速传感器。

在本实施例中，所述监测系统还可以包括设置在钻台面12上的直径测量装置，钻具直径测量装置能够检测环形防喷器7和或者防溢管8内流速测量装置处的钻具的外径。

在本实施例中，顶驱高度检测装置为固定设置在顶驱和或者大钩上的激光测距传感器，顶驱高度检测装置能够检测顶驱和或者大钩到钻台面12的距离。流速测量装置为超声波多普勒流速仪。直径测量装置为激光外径测量仪。

在本实施例中，直径测量装置的作用是验证流速测量装置处钻具的直径值与计算值之间的误差，由于直径测量装置为固定在钻台面12上的，因此直径测量装置相对于流速测量装置之间的距离为一个固定值，假设为s1，而顶驱下降s1的距离的时候，流速测量装置之处的钻具直径即为直径测量装置所测的该处钻具的直径值，并通过计算得出该处的瞬时流量的对比值，让对比值与测量值进行对比，如果偏差较小说明数据正常，如果偏差太大需要及时调整系统，直径测量装置的设置是风险控制的一个有效的保障措施。

进一步地，钻具参数录入数据库的方式为直径测量装置测量或人工测量记录的方式，将钻具参数(包括钻具类型、钻具长度和钻具直径)录入数据存储装置。

进一步地，顶驱高度检测装置为固定设置在顶驱和或者大钩上的激光测距传感器，顶驱高度检测装置能够检测顶驱和或者大钩到钻台面12的距离。

进一步地，所述流速测量装置的安装方式为：在环形防喷器7以上、导流槽9以下的井口的防溢管8或环形防喷器7上开孔，并在开孔处安装流速测量装置。

进一步地，流速测量装置为流速传感器。

进一步地，直径测量装置为激光外径测量仪。

综上所述，本实用新型的常规钻进过程的溢流漏失监测系统的优点可包括：

(1)通过对入口流量与出口流量的对比分析，实现钻井溢流、漏失的提前预警；

(2)对现场设备改动较小，可操作性较强；当无需监测时可随时拆下流速测量装置、上紧螺帽堵死开孔位置，不会产生其它不利影响；

(3)与现有技术相比本实用新型能够避免防溢管流出的钻井液没有填满整个导流槽的时候，在导流槽处检测钻井液的流速的方式来计算出口流量的不准确性，因为导流槽(10寸左右)时常处于不满管状态，而本实用新型是检测井口的环形防喷器或者防溢管处设置直接检测环形防喷器或者防溢管内的钻井液瞬时流量，相比传统方式更加精确。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本实用新型的示例性实施例进行各种修改和改变。