[发明专利]一种钻井过程中的高精度溢流监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井过程中的溢流监测方法，该方法是通过对泥浆池液位变化的放大实现对钻井溢流的灵敏监测，属于钻井监测技术领域。

背景技术

在钻井过程中，当钻遇井下高压层并且井筒液柱压力又低于地层压力时，会出现钻井溢流。钻井溢流不断增大会形成井涌，若不及时采取处理措施，井涌量会逐步增大，喷出物会越来越多、越喷越高，最后发生井喷。从钻井工程的角度讲，钻井溢流发现越早越好，特别是在钻进高压气层时，在天然气随泥浆从井底往井口上返的过程中，压力不断降低，天然气体积不断膨胀，越接近井口时，排出泥浆量就越大，从发生溢流到井喷的时间就越短。

目前，国内钻井工程中的溢流监测方法主要为泥浆池液面监测和泥浆进出口流量监测，且一般进行定时的人工观测、并记录加以对比。泥浆池液面监测是成本最低且十分有效的监测手段，但是由于泥浆池的底面积很大，对于溢流初期溢流量较少的时候，泥浆池上升的高度很小，很难监测到，导致监测的灵敏度和准确度下降。因此，传统的泥浆池液面监测具有一定的局限性。如何灵敏监测钻井中产生的溢流并及早治理，从根本上杜绝井喷的发生，成为了目前钻井工程中亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于针对钻井工程中溢流监测存在的问题，提出一种溢流监测新方法，该方法通过对泥浆池进行一定的改造来实现泥浆池液面高度变化量的放大，继而提高泥浆池液面监测的精度，使钻井溢流得以更早发现，从而为后期处理赢得更多宝贵时间，有效解决油田钻井过程中溢流监测的难题。

上述对泥浆池进行一定的改造，是从泥浆池的侧面底部伸出一个L形管，L形管上方有扩大室，扩大室的上部密封，从其右侧延伸出读数小管，且读数小管应水平放置。在扩大室上部和读数小管中的液体为指示剂，指示剂密度略小于泥浆密度，且不与泥浆互溶或反应，指示剂在泥浆中的溶解度应小于0.01g/100gH₂O。在泥浆池与L形管连接处有滤网和阀门，在L形管垂直部分底部有搅拌装置。L形管与泥浆池的连接处采用法兰连接。阀门可以将泥浆池与L形管隔开，防止指示剂进入泥浆池。滤网的作用是防止泥浆池中的岩屑进入L形管中，其网格大小应小于岩屑的直径，所采用的材料应不被泥浆腐蚀。L形管应采用内表面光滑的材料，防止泥浆粘在L管内表面，读数小管应采用透明材料制作且内表面光滑，使读数更加清晰。

上述改造的泥浆池中，当泥浆池液面上升时，指示剂的液面前端大幅向右移动。向右移动的幅度远远大于泥浆池液面上升的幅度，因此，当泥浆池液面有微小的上升时，亦能被测量出来，有效提高了监测的灵敏度。

根据相关原理，指示剂向右移动的距离ΔL与泥浆上升的高度ΔH的比值为：

式中：ρ₁—泥浆密度，kg/m³；ρ₂—指示剂密度，kg/m³；d₁—小室直径，mm；d₂—指示管直径，mm。

由上式可以看出，当泥浆池内液面高度上升△H时，此液位差将在读数小管中放大d₁²ρ₁/ d₂²（ρ₁—ρ₂）倍，放大效果颇佳。

本发明的泥浆池液位变化放大方法，可通过指示剂密度的调整，将液位变化放大倍数调整到最佳，以增强放大效果。本发明的泥浆池液位变化放大方法可广泛应用于石油天然气钻井溢流监测领域。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中标记： 1—泥浆池；2—泥浆；3—滤网；4—阀门；5—搅拌装置；6—交界面；7—L形管；8—指示剂；9—扩大室；10—指示剂前端界面；11—读数小管；12—法兰。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

本发明的高精度溢流监测方法如图1所示。从泥浆池（1）的侧面底部伸出一个L形管（7），L形管（7）上方有扩大室（9），扩大室（9）的上部密封，从其右侧延伸出读数小管（11）。在扩大室（9）和读数小管（11）中的液体为指示剂（8），指示剂（8）密度略小于泥浆（2）密度，且不与泥浆（2）互溶或反应。在泥浆池（1）与L形管（7）连接处有滤网（3）和阀门（4），在L形管（7）垂直部分底部有搅拌装置（5）。