[发明专利]一种气体钻井井筒内携岩状态快速判断方法

摘要

本发明公开了一种气体钻井井筒内携岩状态快速判断方法，包括(1)在排砂管线上游段下壁安装音频信号采集器；(2)停止钻进的情况下，采集不同直径大小标准岩样颗粒在管内运动的音频信号；(3)对有效音频信号段进行提取；(4)建立大颗粒岩屑直径与音频信号特征的对应关系；(5)钻进的情况下，提取排砂管内大颗粒岩屑运动产生的音频信号，判别颗粒直径；(6)统计单位时间内排砂管内各种直径大小dn颗粒对应的数量Nn，计算排出大颗粒岩屑的体积；(7)确立排砂管内排出大颗粒岩屑体积流量与机械钻速的关系；(8)快速判断气体钻井井筒内的携岩状态。本发明原理可靠，操作简便，监测连续实时、迅速，判断结果直观，符合钻井施工的需求，具有很好的应用前景。

主权项

一种气体钻井井筒内携岩状态快速判断方法，依次包括以下步骤：(1)在排砂管线上游段下壁安装一个具有模数转换功能的音频信号采集器；(2)停止钻进的情况下，采集不同直径大小标准岩样颗粒在管内运动的音频信号，具体包括：在排砂管线上游段的上壁设置岩样颗粒注入口，入口大小保证可注入最大直径的标准岩样颗粒，停止钻进并保持正常钻进的注气量，在排砂管岩样颗粒注入口逐个掷入直径大小为d1、d2…dn的标准岩样颗粒，每个岩样颗粒进行m次实验，用音频信号采集器采集其在管内运动的音频信号；(3)对采集音频信号中的非噪声信号进行端点检测，根据该端点对有效音频信号段进行提取；(4)对提取的有效音频信号段进行短时能量计算，计算结果作为信号模型样本，建立大颗粒岩屑直径与音频信号特征的对应关系；(5)钻进的情况下，提取排砂管内大颗粒岩屑运动产生的音频信号，判别颗粒直径；(6)统计单位时间内排砂管内各种直径大小dn颗粒对应的数量Nn，计算排出大颗粒岩屑的体积，作为单位时间内的大颗粒岩屑体积量Vz：Vz=Σ4π3(dn2)3*Nn;]]>(7)正常钻进状态下，确立排砂管内排出大颗粒岩屑体积流量与机械钻速的关系，具体包括：首先利用机械钻速确定正常钻进状态，用(6)方法统计该状态下任意p个单位时间段内排出大颗粒岩屑的体积，求取平均值后得到正常钻进时，排出大颗粒岩屑体积流量的标准值Vzb，改变机械钻速重复上述过程，得到一系列标准值Vzb，用曲线拟合的方式建立钻速rop与标准值Vzb之间的函数关系式Vzb＝f(rop)，并设定正常的波动范围ΔVz＝Vzb*20％；(8)快速判断气体钻井井筒内的携岩状态，具体包括：钻进过程中，首先将当前机械钻速rop代入函数关系式Vzb＝f(rop)，计算当前正常钻进时应排出的大颗粒岩屑体积流量标准值如果机械钻速稳定，而实时监测到的排出大颗粒岩屑体积流量突然超出正常钻进的波动范围：则判断井筒内气携岩状态不正常，根据岩屑迟到时间参数，可以推断井筒内对应时间点可能出现了掉块、井塌、井底岩爆或砂桥崩溃的异常状况；则判断井筒内气携岩状态不正常，可能出现携岩不畅或地层出水的异常状况。