[实用新型]控压钻井过程中气体溢漏位置检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及控压钻井过程中的安全检测装置技术领域，确切地说涉及一种在石油、天然气钻井过程中检测气侵位置的装置。

背景技术

控压钻井过程中，下钻杆中会产生激动压力、钻井液密度过低、地层压力等异常情况，这些都会导致地层压力大于环空压力，造成地层气体侵入井底，发生气侵。发生气侵时，环空中的压力低于底层压力，如果没能及时检测出气侵并采取有效防护措施，随着气体向井口的不断转移，则会导致环空与地层间的负压差进一步增大，使气侵加剧，进一步恶化井下安全情况，容易诱发井喷等事故。通常情况下，气侵发生在井底或者套管鞋处，但钻遇异常复杂地层时，气侵可能发生在裸眼段任何位置。从控压钻井安全角度上讲，气侵发现越早越好，准确判断出气侵位置，更有利于采取有效措施抑止气侵，从根本上杜绝井喷事故，保证控压钻井安全正常进行。

目前，控压钻井现场已有多种气侵判断方法，如钻井液池液面检测法、dc指数法、页岩密度法、扭矩仪检测法、声波时差法、泵冲法等。最具典型的是声波时差法和泵冲法。其中，声波时差法的基本原理是，声波在含气钻井液中的传播速度与在不含气钻井液中的传播速度不同，未发生气侵时，声波在钻杆内钻井液中的传播速度与在环空内钻井液中的传播速度相等，发生气侵时，环空中的钻井液含有气体，井底发出的声波经环空中的含气钻井液传到地面所需的时间与经钻杆内的不含气钻井液传到地面所需的时间不同，根据此时间差大小可判断出井下是否发生了气侵。泵冲法的基本原理是，在控压钻井泥浆泵工作时，泵内活塞产生压力脉冲，这一压力脉冲进入循环系统，在钻柱、井下动力钻具、随钻测试系统、钻头喷嘴中传播，然后沿环空上返至地面，该方法是利用泥浆泵在工作时产生的压力脉冲，作为地面压力脉冲发生器。

如公开号为CN103032064A，公开日为2013年4月10日的中国专利文献公开了一种基于压力波时差确定钻井过程中气侵位置的方法及装置。该装置以液动节流阀动作产生的压力波为波源，通过检测立管压力传感器和套管压力传感器接收到压力波的时间差判断是否发生气侵；根据检测到的井口气液流量、套压、压力波在环空和钻杆内的传播时差，采用环空水力学模型对各参数进行龙格库塔迭代，得出环空中不同网格中空隙率的分布、波速响应时间、气侵位置与压力波响应时间之间存在的一一对应关系，确定发生气侵的准确位置。

然而，国内外控压钻井行业的气侵检测只局限于的气侵判断，尚无可快速、准确判断控压钻井过程中气侵位置的方法，无法满足微流量精确控压钻井的要求。精确判断气侵位置不仅有助于分析复杂地层结构，而且能针对气侵具体位置采取有效的防护措施，如增加钻井液密度、加大回压或下套管封隔等方法来抑止气侵。如何准确判定气侵位置，已成为目前钻井工程中亟待解决的难题。因此，非常有必要提供一种快速、准确检测气侵位置的装置。

发明内容

本实用新型旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种控压钻井过程中气体溢漏位置检测装置，本实用新型具有检测准确、即时性强、设备成本低、操作简单和应用范围广的优点。

本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：

一种控压钻井过程中气体溢漏位置检测装置，其特征在于：包括套管压力传感器、立管压力传感器、气液流量计、液动节流阀和工控机，所述的所述立管压力传感器安装在钻井液入口处的立管下方的水龙带与方钻杆的连接处，所述套管压力传感器安装在钻井液套管环空出口处，连接在套管压力传感器之后的管线上依次串联所述的气液流量计和液动节流阀，所述的工控机通过四根指令传输线分别与所述的套管压力传感器、立管压力传感器、气液流量计、液动节流阀连接。

所述的套管压力传感器和立管压力传感器用于将实时监测的套压和立压，拾取传感器接收到压力波的时间。

所述的套管压力传感器和立管压力传感器通过所述数据指令线将测得的套压、立压值及接收到压力波的时间传输至所述工控机。

所述的气液流量计实时测定环空出口处的钻井液液相流量、气相流量。

所述的气液流量计通过所述数据指令线将实时测得的液体流量和气体流量值传输至所述工控机。

所述的液动节流阀用于接收并执行工控机发出的节流阀开度调节指令。

所述的液动节流阀通过所述数据指令线与所述工控机实现交互，传输所述工控机的指令并将所述液动节流阀的动作时间传输至所述工控机。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果如下：