[发明专利]一种钻井过程中气侵位置检测的方法及装置

权利要求书

1.一种钻井过程气侵位置检测方法，其特征在于：基于压力波在不同含气率的钻井液中的传播速度不同判断气侵并检测气侵位置；液动节流阀（4）动作产生压力波，压力波沿环空（7）向井底传播，到达井底后分别经钻杆（8）内泥浆、环空（7）内泥浆返回地面；根据立管压力传感器（2）和套管压力传感器（1）接收到井底反射回的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（7）和钻杆（8）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，得出环空中不同位置空隙率的分布和波速响应时间，确定气侵位置与压力波响应时间之间存在的一一对应关系，从而得到发生气侵的准确位置。

2.一种钻井过程气侵位置检测装置，其特征在于：包括套管压力传感器（1）、立管压力传感器（2）、气液流量计（3）、液动节流阀（4）、工控机（5）和数据指令传输线（6）；所述立管压力传感器（2）安装在钻井液入口处，所述套管压力传感器（1）安装在钻井液环空出口处，所述套管压力传感器（1）和立管压力传感器（2）可实时检测套管压力和立管压力，并拾取接收到压力波的时间；所述套管压力传感器（1）后的管线上依次串联气液流量计（3）和液动节流阀（4）；所述气液流量计（3）可实时检测井口环空出口处的气体流量和液体流量；所述液动节流阀（4）通过所述数据指令传输线与所述工控机实现交互，所述液动节流阀（4）可通过数据指令传输线（6）向工控机（5）传输节流阀（4）动作时间，接收并执行工控机（5）发出的节流阀开度调节指令；所述数据指令传输线（6）共有四条，所述套管压力传感器（1）、立管压力传感器（2）、气液流量计（3）、液动节流阀（4）通过四条数据指令传输线（6）与所述工控机（5）相连接，向所述工控机传输气液流量、套压，立压、液动节流阀（4）动作时间、套管压力传感器（1）接收到压力波的时间、立管压力传感器（2）接收到压力波的时间，实现的数据传递和指令发送；所述工控机（5）上共设有4个数据传输通道，分别与四条指令传输线（6）相连；所述工控机（5）可实时接收所述数据指令传输线（6）传递的液动节流阀（4）动作时间、套管压力传感器（1）接收到压力波的时间、立管压力传感器（2）接收到压力波的时间、立管压力、套管压力、气体流量、液体流量数据；所述工控机（5）具有人机交互界面，可在工控机（5）上输入所钻油井的基础参数及钻井液特性，并可显示检测到的数据、是否发生气侵及发生气侵的位置；所述工控机（5）中内置气侵位置检测软件，通过对各参数进行计算，确定发生气侵的准确位置。

3.根据权利要求2所述的钻井过程气侵位置检测装置，其特征在于，所述气侵位置检测装置实现气侵位置检测的具体方法是：所述工控机（5）发出调节阀门开度的指令，通过所述数据指令线（6）传输给所述液动节流阀（4），所述液动节流阀（4）处产生压力波；若所述立管压力传感器（2）与所述套管压力传感器（1）同时接收到井底发射回的压力波，则表明未发生气侵，所述工控机显示“未发生气侵”；若所述立管压力传感器（1）先接收到压力波，所述套管压力传感器（2）后接收到压力波，则表明发生气侵，所述工控机显示“已发生气侵”并发出指令，减小所述液动节流阀的开度，增加环空套压抑制气侵，直至立管压力传感器（2）与所述套管压力传感器（1）同时接收到井底发射回的压力波。

4.根据权利要求2所述的钻井过程气侵位置检测装置，其特征在于，所述气侵位置检测装置实现气侵位置检测的具体方法是：所述工控机（5）向液动节流阀（4）发出减小开度的指令，所述节流阀（4）的开度迅速减小抑制气侵，液动节流阀（4）产生压力波；根据两个压力传感器接收到压力波的时间，确定从井底返回的压力波在钻杆和环空中传播的时间差；所述工控机（5）中的内置气侵位置检测软件，根据环空水力学模型对各参数进行计算，确定发生气侵的准确位置，在工控机（5）上显示气侵位置，并根据计算结果通过数据指令传输线（6）向液动节流阀（4）发出下一步节流阀调节指令。