[发明专利]一种基于电阻抗测量的油气钻井气侵早期发现方法

说明书

本发明属于气侵监测技术领域，涉及一种基于电阻抗测量的油气钻井气侵早期发现方法，在靠近钻头或井下动力钻具的地方将测量短节与钻具连接，使电极与井筒钻井液接触，再将测量短节与位于井下的井下信号发射装置连接，信号发射装置与位于地面的信号接收装置以无线方式连接，最后将信号接收装置与数据处理计算机连接，通过在电极施加电流激励，在钻井液中建立电场，测量其他未激励电极上的电位数据并经过信号发射装置、信号接收装置和数据处理计算机的分析处理实现气侵是否发生与气侵的发生程度的判断；其能够准确、及时和可靠地发现气侵，利用MWD设备就能实现气侵的早期监测和发现，具有监测成本低和适用性强的有益效果，易于推广使用。

技术领域：

本发明属于气侵监测技术领域，涉及一种基于电阻抗测量的油气钻井气侵早期发现方法，在石油与天然气钻探过程中，实时监测井下气侵的发生，实现早期发现的目的。

背景技术：

气侵是在钻井过程中，气体侵入钻井液中使钻井液性能变坏的过程，气侵对钻井液柱压力有一定的影响，并且气侵的钻井液在不同深度的密度是不同的，气侵钻井液接近地面时其密度才变得很小，所以即使地面钻井液气侵厉害，密度降低很多，但井底钻井液柱压力减少并不大；气侵是引发井涌并直接导致井喷的主要因素和重要原因，所以，气侵的早期发现和预警是避免和预防井喷事故，实现安全钻井的重要保证。

现有技术中，气侵的监测方法总体上分为两类：一类是在地面或靠近井口的地方设置测量设备，通过监测地面或近地面参数实现气侵的监测，包括钻井液池液面气侵监测法、钻井液返出流量计气侵监测法和声波气侵监测法等，这类方法属于间接判断方法，发现气侵的时间滞后，井深越大滞后时间越长，不能实现气侵的早期发现；另一类则是直接在井下放置设备，通过检测井下参数实现气侵的判断，包括基于地层电阻率的气侵监测方法，这类方法是在产生气侵的现场检测，能够实现“早期”发现气侵的目的。这些方法各有特点，但是使用时的局限性较大：通过测量地层电阻率来判断是否发生气侵的方法测量的对象不是受气侵影响最明显的钻井液，并且需要使用随钻测井设备，成本较高，效果受到影响；通过测量井筒环空若干点的压力获得钻井液密度变化并测量整个井筒声波衰减特性的方法得到的特性参数是某个井段或整个井筒的；中国专利201310010487.7公开的一种钻井过程气侵位置检测方法是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；中国专利201510689849.9公开的一种基于隔水管气液两相流识别的深水钻井气侵监测方法是在隔水管底部对位安装超声波探头监测气侵信号，根据建立的声波信号衰减与截面含气率的定量对应关系，结合深水钻井井筒气液两相流模型和含可信度地层压力预测方法，建立基于隔水管处气侵监测数据的井筒气侵程度反算方法，提前准确发现气侵的同时，实现对井筒气侵情况的实时定量描述，从而形成基于隔水管气液两相流识别的深水钻井气侵监测方法；中国专利201710241483.8公开的一种利用随钻测量工具的压力波信号实时监测气侵的方法利用MWD在传递井下数据时产生的压力脉冲波动信号作为压力波源，压力波信号沿环空和钻杆两条路径分别传播到地面环空压力传感器和立管压力传感器，然后通过滤波处理器过滤两个传感器接收到的压力波信号，通过弱信号放大器对过滤后的弱信号进行放大处理，通过数据处理及实时监测系统计算并记录压力脉冲信号从两条线路返出地面的时间差，最后报警器根据时间差判断是否进行预警和报警；这些方法只有在气侵比较严重时才能发现，所以也不能实现真正意义的早期发现。因此，研发一种基于电阻抗测量的油气钻井气侵早期发现方法，实现早期发现气侵，及时采取应对措施，减除对随钻测井设备的依赖，降低生产成本，避免财产和人员损失，为安全钻井提供可靠保证，具有良好的社会和经济价值，应用前景广阔。

发明内容：