一种深海钻井溢流和井漏监测方法

摘要

本发明涉及一种深海钻井溢流和井漏监测方法，包括以下步骤：1)在钻井循环系统的入口处设置第一质量流量计，在钻井循环系统的出口处设置第二质量流量计，第一质量流量计和第二质量流量计分别对钻井循环系统入口和出口处的质量流量数据进行实时采集，并将采集到的数据传输至数据处理分析端；2)数据处理分析端对钻井循环系统入口和出口处的质量流量数据进行处理，从而对钻井的溢流情况进行实时监测：3)数据处理分析端对钻井循环系统入口和出口处的质量流量数据进行处理，从而对钻井的井漏情况进行实时监测。

权利要求

1.一种深海钻井溢流和井漏监测方法，包括以下步骤：

1)在钻井循环系统的入口处设置第一质量流量计，在钻井循环系统的出口处设置第二质量流量计，第一质量流量计和第二质量流量计分别对钻井循环系统入口和出口处的质量流量数据进行实时采集，并将采集到的数据传输至数据处理分析端；第一质量流量计的进口通过第一阀门与钻进入口总管连接，第一质量流量计的出口通过第二阀门与钻进入口总管连接，在位于第一质量流量计进口与出口之间的钻进入口总管上设置第三阀门；第二质量流量计的进口通过第四阀门与钻进出口总管连接，第二质量流量计的出口通过第五阀门与钻进出口总管连接，在位于第二质量流量计进口与出口之间的钻进出口总管上设置第六阀门；

2)数据处理分析端对钻井循环系统入口和出口处的质量流量数据进行如下处理，从而对钻井的溢流情况进行实时监测：①设置一系列的时间节点ti,i＝0,1,2,...,n，在ti时刻对应的钻井入口质量流量为Qpi，对应的钻井出口质量流量为Qoi，则ti时刻的溢流量ΔQi＝(Qoi-Qpi)；

②计算出从t0到tn时刻的总溢流量Qgasin，由此监测不同时刻总溢流量的变化：③设时间间隔dt内的溢流变化量为ΔQ，则获得ti时刻的溢流量变化速率Vc，由此监测任意时刻的溢流速率：

3)数据处理分析端对钻井循环系统入口和出口处的质量流量数据进行如下处理，从而对钻井的井漏情况进行实时监测：①设置一系列的时间节点ti,i＝0,1,2,...,n，在ti时刻对应的钻井入口质量流量为Qpi，对应的钻井出口质量流量为Qoi，则ti时刻的漏失量ΔQ′i＝(Qpi-Qoi)；

②计算出从t0到tn时刻的总漏失量Qloss，由此监测不同时刻井漏的漏失总量的变化：③设时间间隔dt内的漏失量变化量为ΔQ′，则获得ti时刻的漏失量变化速率Vc′，由此监测任意时刻的漏失速率：

2.如权利要求1所述的一种深海钻井溢流和井漏监测方法，其特征在于：第一质量流量计和第二质量流量计均采用科里奥利质量流量计。

说明书

一种深海钻井溢流和井漏监测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种深海钻井溢流和井漏监测方法，属于海洋石油开发领域。

背景技术

[0002] 在深海钻井作业中溢流、井漏情况常有发生，若不能及时发现溢流、井漏就会引起造成灾难性的后果，因此深海钻井溢流、井漏早期监测技术越来越受关注。随着钻井工业的快速发展，已经有许多溢流、井漏监测的方法，但是这些方法的监测精度不够高，并且还不能够及时监测到溢流和井漏的发生。相关研究表明通过监测质量流量的变化来判断是否发生溢流和井漏更为准确有效。

发明内容

[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种准确度更高的深海钻井溢流和井漏监测方法。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种深海钻井溢流和井漏监测方法，包括以下步骤：

[0005] 1)在钻井循环系统的入口处设置第一质量流量计，在钻井循环系统的出口处设置第二质量流量计，第一质量流量计和第二质量流量计分别对钻井循环系统入口和出口处的质量流量数据进行实时采集，并将采集到的数据传输至数据处理分析端；

[0006] 2)数据处理分析端对钻井循环系统入口和出口处的质量流量数据进行如下处理，从而对钻井的溢流情况进行监测：

[0007] ①设置一系列的时间节点ti,(i＝0,1,2,...,n)，在ti时刻对应的钻井入口质量流量为Qpi，对应的钻井出口质量流量为Qoi，则ti时刻的溢流量ΔQi＝(Qoi-Qpi)；

[0008] ②计算出从t0到tn时刻的总溢流量Qgasin，由此监测不同时刻总溢流量的变化：

[0009]

[0010] ③设时间间隔dt内的溢流变化量为ΔQ，则获得ti时刻的溢流量变化速率Vc，由此监测任意时刻的溢流速率：

[0011]

[0012] 3)数据处理分析端对钻井循环系统入口和出口处的质量流量数据进行如下处理，从而对钻井的井漏情况进行监测：

[0013] ①设置一系列的时间节点ti,(i＝0,1,2,...,n)，在ti时刻对应的钻井入口质量流量为Qpi，对应的钻井出口质量流量为Qoi，则ti时刻的漏失量ΔQi′＝(Qpi-Qoi)；

[0014] ②计算出从t0到tn时刻的总漏失量Qloss，由此监测不同时刻井漏的漏失总量的变化：

[0015]

[0016] ③设时间间隔dt内的漏失量变化量为ΔQ′，则获得ti时刻的漏失量变化速率Vc′，由此监测任意时刻的漏失速率：

[0017]

[0018] 第一质量流量计和第二质量流量计均采用科里奥利质量流量计。

[0019] 第一质量流量计的进口通过第一阀门与钻进入口总管连接，第一质量流量计的出口通过第二阀门与钻进入口总管连接，在位于第一质量流量计进口与出口之间的钻进入口总管上设置第三阀门；第二质量流量计的进口通过第四阀门与钻进出口总管连接，第二质量流量计的出口通过第五阀门与钻进出口总管连接，在位于第二质量流量计进口与出口之间的钻进出口总管上设置第六阀门。

[0020] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明通过在钻进入口、钻进出口处设置第一质量流量计、第二质量流量计来监测出入口的流量变化，并进一步通过流量变化来监测井筒内溢流量和漏失量的变化情况，由此实现对深海钻井的溢流和井漏及时精确的监测。

附图说明

[0021] 图1是钻井过程中发生气侵(导致溢流井喷的原因)时的流动状态示意图；

[0022] 图2是钻进过程中发生井漏时的流动状态示意图；

[0023] 图3是科里奥利质量流量计的结构简图。

[0024] 图中的附图标记含义如下：

[0025] 1、泥浆池；2、钻井液；3、泥浆泵管线；4、泥浆泵；5、第一质量流量计；51、测量管；52、传感器；53、激振器；54、法兰盘；6、第三阀门；7、第二阀门；8、第一阀门；9、第一质量流量计支架；10、立管；11、旋转控制头；12、转向器；13、防喷器组；14、钻杆；15、钻头；16、钻头水眼；17、井筒；18、地层；19、第二质量流量计；20、第六阀门；21、第四阀门；22、第五阀门；23、第二质量流量计支架；24、节流管线；25、钻井液出口；26、传感器数据线；27、数据处理分析端；28、钻井平台；29、张力绳；30、伸缩节；31、隔水管；32、海水,33、气侵地层位置；34、井漏地层位置。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

[0027] 本发明提出了一种深海钻井溢流和井漏监测方法，包括以下步骤：

[0028] 1)如图1、图2所示，在钻井循环系统的入口处设置第一质量流量计，在钻井循环系统的出口处设置第二质量流量计，第一质量流量计和第二质量流量计分别对钻井循环系统入口和出口处的质量流量数据进行实时采集，并将采集到的数据传输至数据处理分析端。

[0029] 2)数据处理分析端对钻井循环系统入口和出口处的质量流量数据进行如下处理，从而对钻井的溢流情况进行监测：

[0030] ①设置一系列的时间节点ti,(i＝0,1,2,...,n)，在ti时刻对应的钻井入口质量流量为Qpi，对应的钻井出口质量流量为Qoi，则ti时刻的溢流量ΔQi＝(Qoi-Qpi)；

[0031] ②从而可以计算出从t0到tn时刻的总溢流量Qgasin，由此可以监测不同时刻总溢流量的变化：

[0032]

[0033] ③假设时间间隔dt内的溢流变化量为ΔQ，则可以获得ti时刻的溢流量变化速率Vc，由此可以监测任意时刻的溢流速率：

[0034]

[0035] 3)数据处理分析端对钻井循环系统入口和出口处的质量流量数据进行如下处理，从而对钻井的井漏情况进行监测：

[0036] ①设置一系列的时间节点ti,(i＝0,1,2,...,n)，在ti时刻对应的钻井入口质量流量为Qpi，对应的钻井出口质量流量为Qoi，则ti时刻的漏失量ΔQi′＝(Qpi-Qoi)；

[0037] ②从而可以计算出从t0到tn时刻的总漏失量Qloss，由此可以监测不同时刻井漏的漏失总量的变化：

[0038]

[0039] ③假设时间间隔dt内的漏失量变化量为ΔQ′，则可以获得ti时刻的漏失量变化速率Vc′，由此可以监测任意时刻的漏失速率：

[0040]

[0041] 根据漏失速率的不同，可以把漏失分为5个等级，具体地，漏失速率小于5m3/h属于微漏，漏失速率为5～15m3/h属于小漏，漏失速率为15～30m3/h属于中漏，漏失速率为30～60m3/h属于大漏，漏失速率大于60m3/h属于严重漏失。

[0042] 上述实施例中，第一质量流量计5和第二质量流量计19均采用科里奥利质量流量计。其中，第一质量流量计5的进口通过第一阀门8与钻进入口总管连接(如图3所示)，第一质量流量计5的出口通过第二阀门7与钻进入口总管连接，在位于第一质量流量计5进口与出口之间的钻进入口总管上设置第三阀门6；第二质量流量计19的进口通过第四阀门21与钻进出口总管连接，第二质量流量计19的出口通过第五阀门22与钻进出口总管连接，在位于第二质量流量计19进口与出口之间的钻进出口总管上设置第六阀门20。第一阀门8、第二阀门7和第三阀门6用于控制钻井液是否流经第一质量流量计5，当第三阀门6打开、第一阀门8和第二阀门7关闭时，钻井液不流经第一质量流量计5，第一质量流量计5不工作；当第三阀门6关闭、第一阀门8和第二阀门7打开时，钻井液流经第一质量流量计5，第一质量流量计5开始工作。第四阀门21、第五阀门22和第六阀门20用于控制钻井液是否流经第二质量流量计19，当第六阀门20打开、第四阀门21和第五阀门22关闭时，钻井液不流经第二质量流量计
19，第二质量流量计19不工作；当第六阀门20关闭、第四阀门21和第五阀门22打开时，钻井液流经第二质量流量计19，第二质量流量计19开始工作。

[0043] 本发明的工作原理如下：钻井液存储在泥浆池1中，钻井液2经过泥浆泵管线3由泥浆泵4注入到立管10中(期间流经第一质量流量计5，通过传感器数据线26将流量信息传输到数据处理分析端27)，然后经过钻柱14和钻头水眼16进入井筒17，随后沿井筒17向上循环到井口，流经防喷器13和转向器12后，经第二质量流量计19(通过传感器数据线26将流量信息传输到数据采集及数据处理分析端27)以及节流管线24流回泥浆池1。通过出入口质量流量的变化规律从而监测井筒漏失量的变化情况。

[0044] 上述各实施例仅用于说明本发明，其中方法的实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。