[发明专利]一种基于井筒液面测量的溢流检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对钻井现场起下钻过程的溢流进行检测的方法，属于石油勘探技术领域。

背景技术

在钻井现场，起下钻是一种很常规的作业，而起下钻作业过程中很可能出现很多意想不到的突发情况，尤其是井涌、井漏情况，起下钻发生井涌后极易诱发井喷，造成的后果极为严重。

在起钻过程中，起出一定数量的钻具后，井筒液面会下降到一定高度，需要灌注相应的钻井液以平衡地层的压力，补充取出的钻具体积所占的环空容积。在作业现场，一般规定每起3-5柱钻杆或一柱钻铤就应灌满一次，由于起钻是一个动态的过程，为便于人工观察，现场一般采用超灌的方式，即实际灌注量大于需灌量。在下钻过程中，由于钻具进入充满钻井液的井筒，井筒内的钻井液会通过溢流管返出，当出现溢流情况时，钻井液返出的速度和返出量会相应的增加。目前，国内在起下钻作业时，广泛采用方法的是由钻井工人观察溢流管处钻井液的返出量，依靠人工判断是否发生井涌或井漏，效率低下，人为因素影响较大。

钻井液的控制是钻井安全生产的重要措施，往井内灌送泥浆的数量有着严格的标准，起下钻作业时井筒内钻井液的变化量反应着井下情况的变化，是各类井下复杂、事故的预兆。而采用人工观察钻井液的变化量无疑会产生较大的误差，延误生产或引发安全事故。目前，溢流的准确判断是一个难题，井筒内的液面的准确检测更是一个国际难题，而本方法则可以有效的解决该问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种井筒内的钻井液面的监测方法，通过测量地层以上至钻台面的井筒内的钻井液面变化量综合判断溢流，提高溢流的检测精度，确保钻井作业的安全。

为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种基于井筒液位和出口流量返出量的测量方法，所述方法包括：

步骤一，将一井筒液位下限开关安装在钻井四通阀上，将一井筒液位上限开关安装在溢流管下方的井筒处，一出口流量传感器安装在溢流管上，一起下钻池液位传感器安装在起下钻池内；

步骤二，采集所述井筒液位下限开关提供的液位下限数据，所述井筒液位上限开关提供的液位上限数据和所述出口流量传感器提供的流量；

步骤三，接收包括钻井钩位、钩速、井底上空、钻头位置和溢漏在内的第三方数据；

步骤四，进行灌浆量、需灌浆量、出口流量、溢漏速度和出口流量增量的计算；

步骤五，根据计算结果进行井漏判定、井涌判定及控制。

比较好的是，所述灌浆量的计算为：

G＝Vbas-Vrel    (1)

其中，G为灌浆量，Vbas为基准池体积，即在灌浆清零时的起下钻池体积，Vrel为当前的起下钻池体积；

所述需灌浆量的计算为：

Vof＝Vos    (2)

其中，Vof为需灌注量，Vos为钻具体积，

其中：Vos＝∏(R12-R22)H    (3)

其中，R1为钻具外部半径，R2为钻具内部内径，H为取出钻具的长度。

比较好的是，所述出口流量是由所述出口流量传感器通过线性图版法计算得到；所述溢流速度由所述第三方数据提供；根据出口流量值计算出所述出口流量增量。

比较好的是，所述井漏判定包括：在一定时间内井筒液位低于所述下限开关，表明钻井液漏失速率较快，比较所述步骤四中的灌浆量与需灌浆量，如果所述灌浆量大于所述需灌浆量，进行井漏异常报警提示；如果所述灌浆量小于所述需灌浆量，进行溢流或井涌异常报警提示；如果所述灌浆量等于所述需灌浆量，给出正常提示。

比较好的是，所述井涌判定包括：在一定时间内井筒液位高于所述上限开关，表明所述溢漏速度和所述出口流量增量值较大，进行井涌报警。

比较好的是，所述井筒内超灌的钻井液通过所述溢流管流出相应体积的钻井液，通过所述出口流量传感器测量所述溢流管流出的钻井液量，该钻井液量等于返浆量，将一段时间内的灌浆量、返浆量与需灌浆量比较，若所述灌浆量减去所述需灌浆量小于所述返浆量，表明可能溢流或井涌；若所述灌浆量减去所述需灌浆量大于或等于所述返浆量，表明正常。

本方法对地面以上至钻台面的井筒内的泥浆液面进行检测，解决了常规检测方法检测精度低、溢流难以准确判断的问题，充分的提高系统的检测精度，确保钻井的安全。

附图说明

下面，参照附图，对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本发明方法的详细描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

图1为本申请一现场实施例的结构示意图；

图2为本申请的一较佳实施例流程图。

具体实施方式