[发明专利]用于使用定性指示确定井孔涌入状态的设备和方法

权利要求书

1.一种可在具有进入在海床下方钻探的井中的泥浆环路的离岸钻探设施中使用的设备，所述设备包括：

防喷器，其连接到设置在海床上的井口，所述防喷器位于海床附近；

立管，其连接到所述防喷器，所述立管包括套管，所述套管围绕钻柱以在两者之间限定环形空间；

第一传感器，其连接到流体泵，所述流体泵构造成设置在水面位置处并泵送输入泥浆流量到所述井中从而循环钻探泥浆，所述第一传感器构造成测量被泵送到所述井中的输入泥浆流量；

第二传感器，其设置在海床附近并且构造成提供指示从所述井冒出的返回泥浆流量的变化的测量值，所述返回泥浆流量经由限定在所述套管和所述钻柱之间的所述环形空间而从所述井朝向水面位置流动；以及

控制器，其连接到所述第一传感器且连接到所述第二传感器上，并且构造成执行以下动作来确定进行中的或即将来临的井涌事件可能发生：

监视和比较基于从所述第一传感器接收的测量值的输入泥浆流量的演变和基于从所述第二传感器接收的测量值的返回泥浆流量的演变，以及

当具有如下变化时，确定进行中的或即将来临的井涌事件可能发生：在所述返回泥浆流量的变化增大而被泵送到所述井中的输入泥浆流量保持大致恒定时，或者在所述返回泥浆流量的变化保持大致恒定或增大而被泵送到所述井中的输入泥浆流量减小时。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制器还构造成：控制所述防喷器在正常钻探操作期间处于打开状态，响应于确定所述进行中的或即将来临的井涌事件的可能发生而将所述防喷器切换到关闭状态，从而中断通过其中的流体流量，所述流体流量包括所述返回泥浆流量。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，电缆和/或液压管线连接在水面平台和所述防喷器之间从而限定控制管线；所述控制管线构造成提供在设置在所述水面平台上的操作人员接口与所述控制器之间传输信号，所述控制器构造成从所述第一传感器和从所述第二传感器接收测量值，并向所述操作人员接口传输以下测量值：从所述第一传感器和从所述第二传感器接收的所述测量值，和/或用于提供所述输入泥浆流量和/或所述返回泥浆流量的演变的指示的监视所述输入泥浆流量和返回泥浆流量相关的测量值。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二传感器包括流量测量装置，所述流量测量装置定位成接收从所述井口冒出的所述返回泥浆流量并提供所述返回泥浆流量相关的测量值。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，确定所述进行中的或即将来临的井涌事件的可能发生包括考虑在由所述第一传感器测量的被泵送到所述井中的输入泥浆流量的正常增大或减小与由于被泵送到所述井中的输入泥浆流量的正常增大或减小而造成的所述返回泥浆流的期望变化之间的延迟；并且其所述控制器构造成：，确定由所述第一传感器测量的被泵送到所述井中的输入泥浆流量的正常增大或减小与由于被泵送到所述井中的输入泥浆流量的正常增大或减小而造成的并由所述第二传感器测量的所述返回泥浆流量的期望变化之间的延迟；在确定所述进行中的或即将来临的井涌事件的可能发生时，生成警报信号。

6.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述控制器还构造成：生成指示所述进行中的或即将来临的井涌事件可能发生的警报信号，触发所述防喷器的关闭；以及将与所述防喷器的当前状态相关的信息传输给所述操作人员接口。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述返回泥浆流量的变化是所述返回泥浆流量的测量值的导数。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二传感器包括设置在足够靠近所述井口的检测地点的流量测量装置，以提供进行中的或即将来临的井涌事件可能发生的早期检测，所述第二传感器的检测地点位于临近所述井口以测量当从其所述井口冒出时的所述返回泥浆流量的特性，以便提供指示从所述井冒出的所述返回泥浆流量的变化的测量值，并临近其所连接的控制器。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制器构造成：确定被泵送到所述井中的输入泥浆流量的演变中的趋势，以及确定所述返回泥浆流量的演变中的趋势以识别所述返回泥浆流量是否改变得大于预定的相应阈值。