CN109339768B - 一种钻井微溢流随钻监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田钻井压力控制领域，尤其涉及一种钻井微溢流随钻监测方法。本发明包括以下步骤：1)在地层流体进入井筒之前的钻进阶段，计算进口流量Q_in(i)，并进行滤波处理并计算平均流量Q_inA；2)实时测量出口流量Q_out(i)，进行滤波处理计算平均流量Q_outA，并按照出口流量对进口流量进行校核，计算校核系数f，f＝Q_outA/Q_inA；3)钻开新地层时，计算实时进口流量Q_in(i)和校核进口流量Q_inc(i)＝Q_in(i)*f；4)计算一个时间段△t内累计流量差(Q_out(i)‑Q_inc(i))*△t，若(Q_out(i)‑Q_inc(i))*△t＞cL，(0.01L≤c≤2000L，△t≥1s)，一般条件下c≥1L时，判断为微溢流。本发明提供了一种监测误差小、监测快、成本低的钻井微溢流随钻监测方法。

Description

一种钻井微溢流随钻监测方法

技术领域

本发明涉及油气田钻井压力控制领域，尤其涉及一种钻井微溢流随钻监测方法。

背景技术

石油天然气钻井工程中过程中，准确掌握地层流体是否进入井筒，关乎到井筒压力控制和井控安全问题，若溢流发现较迟溢流量大，关井套压就会高，不利于后期处理，重者会酿成重大安全事故。因此，及时发现微溢流，有利于钻井过程压力控制，确保安全的钻井施工作业。目前，石油钻井过程对地层流体进入井筒的随钻监测方法主要是：

第一、通过人工进行液面坐岗监测，测量钻井液循环罐的总量是否增加，增加就发现溢流。这种测量方式受制于人工测量和循环罐的液面波动，人工测量误差0.5cm，就可能计算循环罐总量误差0.5立方米。因此，溢流前期不易被发现，现场一般只有当发现总量增加0.5立方米才报警。为此，这种传统的监测方式具有一定的有滞后性和偏差，容易引起溢流被发现到关井完成溢流量大，关井压力高等安全风险。

第二、通过下入随钻井下工具PWD，以及安装地面高精度的进出口流量计的微流量系统。该方式通过随钻监测井底压力变化以及监测进出口流量差可以较常规方式提前约5-10分钟监测到溢流。但这种方式需要较为精密的设备，成本较高。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种监测误差小、无滞后、成本低的钻井微溢流随钻监测方法。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种钻井微溢流随钻监测方法，包括以下步骤：

1)在地层流体进入井筒之前的钻进阶段，按照钻井设计钻井液排量循环钻井液，泵冲传感器实时监测钻井液泵的总泵冲数N_pum(i)，并按照泵冲数和泵缸套直径冲程计算进口流量Q_in(i)，进行滤波处理，并计算平均流量Q_inA；

2)在地层流体进入井筒之前的钻进阶段，实时测量出口流量Q_out(i)，进行滤波处理计算平均流量Q_outA，并按照出口流量对进口流量进行校核，计算校核系数f，f＝Q_outA/Q_inA；

3)钻开新地层时，实时监测进口总泵冲数N_pum(i)和出口流量Q_out(i)，计算实时进口流量Q_in(i)和校核进口流量Q_inc(i)＝Q_in(i)*f；

4)计算一个时间段△t内累计流量差(Q_out(i)-Q_inc(i))*△t，若

(Q_out(i)-Q_inc(i))*△t＞c升(0.01L≤c≤2000L，△t≥1s)，一般条件下c≥1L时，判断为微溢流。

作为本发明的优选方案，进口流量

式中：D为缸套的直径，S为冲程，n为缸数，α泵上水系数，N_pum为泵冲数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本方法根据井筒内物质平衡原理：进入井筒的钻井液量等于井筒返出钻井液量，若返出钻井液量大于进口总体流量则为溢流发生。在钻开新地层时，进口流量实时校核得出进口流量Q_inc(i)。当发现一段时间△t内累计流量差(Q_out(i)-Q_inc(i))*△t＞c升(0.01L≤c≤2000L，△t≥1s)，一般条件下c≥1L时，判断为微溢流。

本方法可将微溢流误差控制在较小范围，避免人工计量微溢流时误差较大、存在滞后性的问题。通过对进口流量进行校核，提高了测量精度，不仅可以短时间通过瞬时流量差判定微溢流，而且可以通过累计对泵冲数的一个计数，选取一个长时间△t计算累计流量，从而可以监测到一个长时间微量溢流的现象，保证了现场施工的安全。该方法操作简便，不耽误现场生产进度，成本相对较低，更有利于现场应用。

2、按照钻井设计钻井液排量循环钻井液，泵冲传感器实时监测钻井液泵的泵冲数N_pum(i)，并按照泵冲数和泵缸套直径冲程计算进口流量Q_in(i)，从而可在钻进的过程中对进口流量进行计算，不耽误生产。

具体实施方式

下面对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

一种钻井微溢流随钻监测方法，包括以下步骤：

1)在地层流体进入井筒之前的钻进阶段，按照钻井设计钻井液排量循环钻井液，泵冲传感器实时监测钻井液泵的总泵冲数N_pum(i)，并按照泵冲数和泵缸套直径冲程计算进口流量Q_in(i)，进行滤波处理，计算平均流量Q_inA；

2)在地层流体进入井筒之前的钻进阶段，实时测量出口流量Q_out(i)，进行滤波处理计算平均流量Q_outA，并按照出口流量对进口流量进行校核，计算校核系数f，f＝Q_outA/Q_inA；

3)钻开新地层时，实时监测进口总泵冲数N_pum(i)和出口流量Q_out(i)，计算实时进口流量Q_in(i)和校核进口流量Q_inc(i)＝Q_in(i)*f；

4)计算一个时间段△t内累计流量差(Q_out(i)-Q_inc(i))*△t，若

(Q_out(i)-Q_inc(i))*△t＞c升(0.01L≤c≤2000L，△t≥1s)，一般条件下c≥1L时，判断为微溢流。

本方法根据井筒内物质平衡原理：进入井筒的钻井液量等于井筒返出钻井液量，若返出钻井液量大于进口总体流量则为溢流发生。在钻开新地层时，进口流量实时校核得出进口流量Q_inc(i)。当发现一段时间△t内累计流量差(Q_out(i)-Q_inc(i))*△t＞c升(0.01L≤c≤2000L，△t≥1s)，一般条件下当c≥1L时，判断为微溢流。

本方法可将微溢流误差控制在较小范围，避免人工计量微溢流时误差较大、存在滞后性的问题。通过对进口流量进行校核，提高了测量精度，不仅可以短时间通过瞬时流量差判定微溢流，而且可以通过累计对泵冲数的一个计数，选取一个长时间△t计算累计流量，从而可以监测到一个长时间微量溢流的现象，保证了现场的安全。该方法操作简便，不耽误现场生产进度，成本相对较低，更有利于现场应用。

实施例二

在实施例一的基础上，进口流量

式中：D为缸套的直径，S为冲程，n为缸数，α泵上水系数，N_pum为泵冲数。

按照钻井设计钻井液排量循环钻井液，泵冲传感器实时监测钻井液泵的泵冲数N_pum(i)，并按照泵冲数和泵缸套直径冲程计算进口流量Q_in(i)，从而可在钻进的过程中对进口流量进行计算，不耽误生产。

Claims (2)

1.一种钻井微溢流随钻监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在地层流体进入井筒之前的钻进阶段，按照钻井设计钻井液排量循环钻井液，泵冲传感器实时监测钻井液泵的泵冲数N_pum(i)，并按照泵冲数、泵缸套直径以及冲程计算进口流量Q_in(i)，进行滤波处理，并计算平均流量Q_inA；

2)在地层流体进入井筒之前的钻进阶段，实时测量出口流量Q_out(i)，进行滤波处理计算平均流量Q_outA，并按照出口流量对进口流量进行校核，计算校核系数f，f＝Q_outA/Q_inA；

3)钻开新地层时，实时监测进口泵冲数N_pum(i)和出口流量Q_out(i)，计算实时进口流量Q_in(i)和校核进口流量Q_inc(i)＝Q_in(i)*f；

4)计算一个时间段△t内累计流量差(Q_out(i)-Q_inc(i))*△t，若

(Q_out(i)-Q_inc(i))*△t≥1L时，判断为微溢流。

2.根据权利要求1所述的一种钻井微溢流随钻监测方法，其特征在于，进口流量

式中：D为缸套的直径，S为冲程，n为缸数，α泵上水系数，N_pum为泵冲数。