一种井涌井漏定量监测装置及方法与流程

本发明涉及钻井工程，具体地说，涉及一种井涌井漏定量监测装置及方法。

背景技术：

1、在钻井作业中，井涌和井漏事故是经常出现的工程事故，给石油钻井行业带来巨大的财产损失，甚至人员伤亡。因此，井涌井漏监测工作在钻井安全作业中尤为重要。

2、钻井液池体积、钻井液出口流量监测法是钻井作业现场发现井涌井漏的重要手段。钻井液池体积监测主要采用体积传感器或者超声波液位传感器，钻井液的出口流量传感器常采用靶式流量计传感器进行测量。在使用过程中，无论是体积传感器、液位传感器，还是靶式流量计都无法实现流量的定量检测，存在测量结果不够准确，不能及时检测到井涌、井漏等异常事故的发生。

3、目前，通过定量监测钻井液出口流量异常来实现井涌井漏定量监测，已经成为各石油科研机构的研究方向。定量监测设备主要是质量流量计、电磁流量计等。但是，由于质量流量计、电磁流量计工作原理的限制，需要保证测量管的满管状态，避免两相及以上介质等工作条件。结合钻井作业现场实际，主要存在以下几个方面的难点：

4、(1)为了实现满管测量，需要对原有管路进行改造，改造之后改变了流态，在经过流量计时，气泡聚集，流量计精度较低甚至无法正常工作。

5、(2)出口管路为敞压流动，由于重新设计了管路，导致管路阻力增大，特别是出口钻井液中气体含量增大时，钻井液不能及时流出，自喇叭口溢出，带来安全环保等方面的问题。

6、针对现有技术的问题，本发明提供了一种井涌井漏定量监测装置及方法。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种井涌井漏定量监测装置，所述装置置于出口管路上，包含：

2、整流器，其用于对流出喇叭口的钻井液进行整流，以减少流态畸变；

3、脱气器，其位于所述整流器之后，用于对流出所述整流器的钻井液进行脱气处理；

4、除气器，其位于所述脱气器之后，用于对流出所述脱气器的钻井液进行除气处理，以减少气体对测量精度的影响；

5、所述除气器的出口存在三条管路，第一管路为直通管，第二管路为防溢管，第三管路经过流量计，三条管路中的钻井液一起汇入观察槽，其中，所述流量计用于定量监测钻井液的体积流量。

6、根据本发明的一个实施例，所述整流器为管束式结构或者多孔板式结构或者管束式结构与多孔板式结构的结合。

7、根据本发明的一个实施例，所述脱气器使用原有录井气测系统的脱气装置，为了保证脱气液面平稳，安装在所述整流器的出口方向。

8、根据本发明的一个实施例，所述整流器、所述脱气器以及所述除气器置于方槽一内，所述方槽一在设置时应尽量靠近喇叭口，以减少钻井液流态变化过程。

9、根据本发明的一个实施例，在所述流量计所在管路堵塞或者流通能力不足时，钻井液可以从所述防溢管中流过，防止钻井液从喇叭口溢出，其中，所述防溢管的最高点低于所述方槽一的挡板高度和所述喇叭口的出口高度，以防止钻井液自所述方槽一溢出。

10、根据本发明的一个实施例，所述观察槽位于方槽二内，所述方槽二用于压力释放，使得钻井液中的气泡析出，有利于所述流量计正常工作。

11、根据本发明的一个实施例，所述装置包含与所述观察槽出口连接的缓冲罐。

12、根据本发明的另一个方面，还提供了一种井涌井漏定量监测方法，通过如上任一项所述的装置执行，所述方法包含以下步骤：

13、在每次钻井液性能变化之后，且开始钻进之前，进行瞬时标准流量测试，得到瞬时标准体积流量；

14、判断所处的工作状态，所述工作状态包含钻进状态、接单根状态、起钻状态、下钻状态；

15、在当前工作状态下，读取所述流量计的体积流量数据，结合所述瞬时标准体积流量，进行井涌井漏定量监测。

16、根据本发明的一个实施例，在所述钻进状态下，所述方法包含以下步骤：

17、读取所述瞬时标准体积流量以及所述流量计的实测瞬时体积流量，计算得到瞬时体积流量差；

18、确定开始钻进到当前时间的累积时间，结合所述瞬时体积流量差，计算得到钻进状态累积体积流量差；

19、将所述钻进状态累积体积流量差与第一设定阈值进行比较，判断是否发生井涌或井漏。

20、根据本发明的一个实施例，在所述接单根状态上提钻具时，所述方法包含以下步骤：

21、确定当前上提钻具的类型以及上提钻具的长度，计算得到钻具理论内体积；

22、读取上提开始时的累计泵冲数以及上提结束时的累计泵冲数，结合所述瞬时标准体积流量，计算得到上提钻具累计体积流量；

23、读取上提开始时所述流量计的累计体积流量以及上提结束时所述流量计的累计体积流量，计算得到上提钻具过程所述流量计的实际累计流量；

24、基于所述上提钻具累计体积流量以及上提钻具过程所述流量计的实际累计流量，计算得到由于上提钻具而引起的上提钻具累计流量实际变化量；

25、基于所述上提钻具累计流量实际变化量以及所述钻具理论内体积，计算得到由于钻具上提引起的上提钻具累积体积流量差；

26、将所述上提钻具累积体积流量差与第二设定阈值进行比较，判断是否发生井涌或井漏。

27、根据本发明的一个实施例，在所述接单根状态下放钻具时，所述方法包含以下步骤：

28、确定当前下放钻具的类型以及下放钻具的长度，计算得到钻具理论外体积；

29、读取下放开始时的累计泵冲数以及下放结束时的累计泵冲数，结合所述瞬时标准体积流量，计算得到下放钻具累计体积流量；

30、读取下放开始时所述流量计的累计体积流量以及下放结束时所述流量计的累计体积流量，计算得到下放钻具过程所述流量计的实际累计流量；

31、基于所述下放钻具累计体积流量以及下放钻具过程所述流量计的实际累计流量，计算得到由于下放钻具而引起的下放钻具累计流量实际变化量；

32、基于所述下放钻具累计流量实际变化量以及所述钻具理论外体积，计算得到由于钻具下放引起的下放钻具累积体积流量差；

33、将所述下放钻具累积体积流量差与第三设定阈值进行比较，判断是否发生井涌或井漏。

34、根据本发明的一个实施例，在所述起钻状态下，所述方法包含以下步骤：

35、读取恒流泵单位时间的体积流量；

36、确定本次起钻的钻具长度、内径、外径，计算得到理论起钻体积；

37、读取开始上提钻具时所述流量计的累计体积流量以及结束上提钻具时所述流量计的累计体积流量，结合恒流泵单位时间的体积流量，计算得到起出钻具过程所述流量计的实际累计流量；

38、基于起出钻具过程所述流量计的实际累计流量以及所述理论起钻体积，计算得到起出钻具累积体积流量差；

39、将所述起出钻具累积体积流量差与第四设定阈值进行比较，判断是否发生井涌或井漏。

40、根据本发明的一个实施例，在所述下钻状态下，所述方法包含以下步骤：

41、确定本次下钻的钻具长度、内径、外径，计算得到理论下钻体积；

42、读取开始下放钻具时所述流量计的累计体积流量以及结束下放钻具时所述流量计的累计体积流量，计算得到下放钻具过程所述流量计的实际累计流量；

43、基于下放钻具过程所述流量计的实际累计流量以及所述理论下钻体积，计算得到下放钻具累积体积流量差；

44、将所述下放钻具累积体积流量差与第五设定阈值进行比较，判断是否发生井涌或井漏。

45、根据本发明的另一个方面，还提供了一种存储介质，其包含用于执行如上任一项所述的方法步骤的一系列指令。

46、本发明提供了一种井涌井漏定量监测装置及方法，在不影响现场钻录井作业的情况下，解决了由于管路改造，钻井液气泡较多原因引起的流量计精度降低甚至不工作等问题，提高了流量计在现场的适用性和测量精度。针对不同工况，给出井涌井漏监测方法，实现了各种复杂工况下的井涌井漏定量监测。本发明为钻井液出口流量的井涌井漏定量监测打下了基础，有效提升钻井作业的井控安全水平。

47、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。