CN111779475A - 基于电磁波的钻杆接头快速识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于电磁波的钻杆接头快速识别方法，所述快速识别方法包括以下步骤：按照钻具的入井顺序记录入井钻具的特征参数；根据记录的特征参数生成已入井钻具结构图，截取防喷器以下5m到钻台面以上5m范围内的钻具结构图显示给司钻人员；向钻台面以下井口内发射电磁波，根据反射回来的电磁波获取位于第一位置钻具的实时特征参数，将位于第一位置钻具的实时特征参数对比已入井钻具的特征参数，实时更新钻具结构图，其中，第一位置为当前钻台面以下井口内第一个钻杆接头所在的位置；根据显示的钻具结构图，确定钻杆接头是否处于防喷器内。本发明具有能够让司钻在紧急情况下直观、准确的判断钻杆接头位置，实现安全、快速关井等优点。

Description

基于电磁波的钻杆接头快速识别方法

技术领域

本发明属于油气田钻井装置技术领域，具体来讲，涉及一种基于电磁波的钻杆接头快速识别方法。

背景技术

在石油钻井中，因溢流、井涌、井喷时需立即关井，但在关井时，司钻需要将钻具提离井底，判断钻杆接头的位置，使钻杆接头避开所要关闭的防喷器芯子，避免钻杆接头处于防喷器内。这项钻杆接头位置的判断和操作会让司钻花费至少10～30秒时间，这严重影响了在紧急情况下井控措施的及时执行。同时，无依据的强行、快速起钻也会增加卡钻风险，造成过大的抽汲压力，进一步扩大井控风险。目前，判断钻杆接头位置仍然依靠司钻的经验判断，这种方式效率低下，且会因人而异，不利于紧急情况下的措施执行。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的在于提供一种能够快速准确识别钻杆接头是否处于防喷器内的钻杆接头快速识别方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于电磁波的钻杆接头快速识别方法。所述快速识别方法包括以下步骤：按照钻具的入井顺序记录入井钻具的特征参数；根据记录的特征参数生成已入井钻具结构图，截取位于第一范围内的入井钻具结构图并通过显示设备进行显示，其中，第一范围包括防喷器以下5m到钻台面以上5m范围；向钻台面以下井口内发射电磁波，根据电磁波在钻杆接头处的反射获取位于第一位置的钻具的实时特征参数、以及钻具的状态，钻具的状态包括起钻、下钻或钻进状态，在钻具为起钻或下钻状态的情况下，将位于下第一位置钻具的实时特征参数与已入井钻具的特征参数进行对比，去掉出井部分或增加入井部分的钻具结构图，实时更新钻具结构图；在钻具为钻进状态的情况下，录入新下入井内钻具的特征参数，向钻台面以下井口内发射电磁波，根据电磁波在钻杆接头处的反射获取位于第一位置钻具的实时特征参数，生成新入井部分钻具结构图，实时更新钻具结构图，其中，第一位置为当前钻台面以下井口内第一个钻杆接头所在的位置；

根据显示的钻具结构图，确定钻杆接头是否处于防喷器内。

在本发明的一个示例性实施例中，所述钻具可包括钻头、螺杆、钻铤、加重钻杆、钻杆接头和钻杆中至少一种。

在本发明的一个示例性实施例中，所述特征参数可包括型号、外径、内径和长度，以及钻杆接头的位置中的至少一种。

在本发明的一个示例性实施例中，所述钻具结构图包含有以下信息：钻具的型号、钻具长度和钻杆接头位置。

在本发明的一个示例性实施例中，所述实时特征参数可包括钻杆接头外径和钻杆接头的移动速度。

在本发明的一个示例性实施例中，所述钻杆接头的移动速度可包括起钻速度、下钻速度和钻进。

在本发明的一个示例性实施例中，所述钻杆接头外径大于钻杆的外径，所述获取钻具的状态的步骤包括：根据电磁波在钻杆接头处的反射获得钻杆接头的移动速度，根据移动速度判断钻具的状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：

(1)通过生成入井钻具结构图，并且截取防喷器和钻台面5m范围内的钻具结构图进行显示，然后再通过对钻具结构图进行实时更新，使得司钻能够直管判断处钻杆接头是否处于防喷器之内；

(2)利用钻杆接头位置外径要大于钻具其他位置的外径的特点，采用发射电磁波遇到钻杆接头再反射到电磁波发射位置获取钻杆接头的移动速度，从而对钻具结构图进行更新，结果更加准确。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的基于电磁波的钻杆接头快速识别方法的钻杆接头处于防喷器内的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的基于电磁波的钻杆接头快速识别方法的钻杆接头未处于防喷器内的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-防喷器、2-钻杆接头、3-钻台面。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例来详细说明本发明的钻杆接头位置的快速识别系统。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的基于电磁波的钻杆接头快速识别方法的钻杆接头处于防喷器内的结构示意图；图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的基于电磁波的钻杆接头快速识别方法的钻杆接头未处于防喷器内的结构示意图。

在本发明的一个示例性实施例中，如图1和图2中所示，基于电磁波的钻杆接头快速识别方法可包括以下步骤：

首先，按照钻具的入井顺序记录入井钻具的特征参数。具体来讲，在进行钻井作业时，先按照钻具的入井顺序在数据库中记录构成钻具的各个部件的特征参数，获得已入井钻具的情况以便后续使用。例如，钻具可包括钻头、螺杆、钻铤、加重钻杆、钻杆接头2和钻杆中至少一种。特征参数可包括型号、外径、内径和长度，以及钻杆接头2位置中的至少一种。这里，通过建立数据库的方式将钻井过程中用到的构成钻具的钻头、螺杆、钻铤、加重钻杆、钻杆接头2等的型号、外径、内径和长度、钻杆接头2位置信息等录入其中，可以方便后续随时进行调用。然而，本发明不限于此，钻具也可以包括其它结构，钻具特征参数也可以包括其它能表征钻具结构的参数。

接下来，根据记录的特征参数生成已入井钻具结构图，截取位于第一范围内的入井钻具结构图并通过显示设备进行显示，其中，第一范围包括防喷器1以下5m到钻台面3以上5m范围。具体来讲，根据数据库中记录的入井钻具的特征参数和入井钻具的长度情况生成能够显示钻具位置信息的入井钻具结构图，并截取防喷器1以下5m到钻台面3以上5m范围内的钻具结构图通过显示设备显示给司钻人员，使司钻人员能够直观的获得该选定范围内钻具的信息(例如，是否有钻杆接头2位于防喷器1内，钻具的型号、内径、外径等信息)。这里，钻具结构图可包含有以下信息：钻具的型号、钻具长度和钻杆接头2位置。

接下来，向钻台面以下井口内发射电磁波，根据电磁波在钻杆接头处的反射获取位于第一位置的钻具的实时特征参数、以及钻具的状态，钻具的状态包括起钻、下钻或钻进状态；在钻具为起钻或下钻状态的情况下，将位于下第一位置钻具的实时特征参数与已入井钻具的特征参数进行对比，去掉出井部分或增加入井部分的钻具结构图，实时更新钻具结构图；在钻具为钻进状态的情况下，录入新下入井内钻具的特征参数，向钻台面以下井口内发射电磁波，根据电磁波在钻杆接头处的反射获取位于第一位置的钻具的实时特征参数，生成新入井部分钻具结构图，实时更新钻具结构图，其中，第一位置为当前钻台面以下井口内第一个钻杆接头所在的位置。这里，钻杆接头2外径大于钻杆的外径，获取钻具的状态的步骤包括：根据电磁波在钻杆接头2处的反射获得钻杆接头2的移动速度，根据移动速度判断钻具的状态。钻具的状态可以通过现场的录井数据进行判断，当录井数据中悬重逐渐增加时，可以判断钻具处于下钻工况；当录井数据中的悬重逐渐减小时，可以判断钻具处于起钻工况；钻具处于起钻和下钻工况下录井数据中钻压、钻速、扭矩读数为零，当录井数据中悬重、钻压、转速、扭矩和泵压大于零时可以判断钻具处于钻进工况。

例如，实时特征参数可包括钻杆接头2的外径和钻杆接头2的移动速度。钻杆接头2的移动速度可包括起钻速度、下钻速度或钻进速度。具体来讲，生成钻具结构图之后，在某一时刻，向钻台面3以下井口中发射电磁波，当电磁波向下传播遇到第一个钻杆接头2时会反射回发射位置，根据反射回来的电磁波可以获得该第一个钻杆接头2的外径以及移动速度等实时特征参数，根据该钻杆接头2的外径对比录入的已入井钻具特征参数可以获得该钻杆接头2的型号、内径和长度参数，以及配套的钻杆的型号、内径、外径和长度等参数。根据该钻杆接头的移动速度可以获得钻具是处于起钻、下钻或钻进状态。当钻具处于起钻或下钻状态的情况下，将该钻杆接头2的型号、内径、和长度参数与已入井钻具的钻具结构图进行比较，从而对钻具结构图进行更新。这里，已入井钻具结构图包含了整个井深深度的钻具长度，而在某一时刻，钻具位于井中部分的长度比井的深度短，因此可以进行起钻和下钻操作，根据当前时段内钻具是入井还是出井，在上述已入井钻具结构图上增加当前时段内新入井部分钻具的结构图，或减去当前时段内出井部分钻具的结构图，即可对钻具结构图进行更新。当钻具处于钻进状态时，记录下新入井钻具的特征参数并生成相应的新入井部分钻具结构图，在原来已入井钻具结构图上加上新入井部分的结构图，即可对钻具结构图进行实时更新。

接下来，根据显示的钻具结构图，确定钻杆接头2是否处于防喷器1内。具体来讲，司钻人员根据当前显示器显示的钻具结构图，确定钻杆接头2是否处于防喷器1之内。若钻杆接头2没有处于防喷器1内(即图2中所示)，则可以立即关井。若钻杆接头2处于防喷器1内(即图1中所示)，则需进行起钻操作，起钻过程中显示设备显示的钻井结构图实时更新，司钻人员根据显示的钻具结构图将钻杆接头2移出防喷器1再进行关井操作。

使用时，按照数据库中记录的已入井钻具情况和已入井钻具的长度生成能够显示钻具的种类、钻具长度和钻杆接头2位置信息的已入井钻具结构图，截取在防喷器1以下5m到钻台面3以上5m范围内的钻具结构图，通过显示设备显示在司钻面前。采用雷达发射电磁波对钻台面3以下位置的钻具进行照射并接收其回波，获得钻台面3位置的钻具外径尺寸和移动速度(即起、下钻或钻进速度)，由此获得在钻台面3上的钻具外径、钻杆接头2高度和钻杆接头2移动速度，根据移动速度判断钻具处于起钻、下钻或钻进工况，实时更新钻具结构图。当为起钻时，通过雷达获取的起钻速度及钻杆接头2位置，得到出井钻具的种类和长度，在显示设备中实时移除已出井部分钻具的结构图，更新显示当前防喷器1以下5m到钻台面3以上5m范围内的钻具结构图；当为下钻或钻进时，通过雷达获取的下钻速度及钻杆接头2位置，得到入井钻具的种类和长度，在显示设备中实时移除已入井部分钻具的结构图，更新显示当前防喷器1以下5m到钻台面3以上5m范围内的钻具结构图。当为钻进时，录入新下入井内钻具的特征参数，通过雷达获钻进速度及钻杆接头2的位置，得到新入井钻具的长度，在已入井钻具结构图上加上新入井部分钻具的结构图，更新显示当前防喷器1以下5m到钻台面3以上5m范围内的钻具结构图。这里，当前井内钻具长度计算公式为：

P＝Pa+Pi-Po

其中，P为当前井内钻具的长度；Pa为井内初始的钻具长度；Po为出井的钻具长度；Pi为入井的钻具长度。

当发生溢流、井涌、井喷需立即关井时，司钻根据显示设备的显示结果，可清晰准确判断钻杆接头2位置，并决定是否可以立即关井。如图1显示的钻杆接头2在防喷器1组内，司钻需执行起钻操作，如图2显示的钻杆接头2未在防喷器1组内，则可以立即关井。

综上所述，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：

(1)通过预设数据库能够很好的记录入井钻具的情况，通过将入井钻具长度生成钻具结构图，并且截取防喷器和钻台面5m范围内的钻具结构图，利用显示设备显示在司钻面前，这样使得司钻能够很清楚的看到防喷器以上部分的结构示意图，通过电磁波对钻台面以下部分的钻具进行照射并且接收其回波，可以实时获得钻具情况，再对比入井钻具情况，可以清楚的判断出钻杆接头的位置；

(2)当钻杆接头在防喷器组内，司钻人员需执行起钻操作，通过显示设备直观看到钻杆接头的移动过程，缩短司钻人员在快速起钻的时候的反应时间，实现紧急情况下的快速关井。

尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (7)

1.一种基于电磁波的钻杆接头位置快速识别方法，其特征在于，所述快速识别方法包括以下步骤：

按照钻具的入井顺序记录入井钻具的特征参数；

根据记录的特征参数生成已入井钻具结构图，截取位于第一范围内的入井钻具结构图并通过显示设备进行显示，其中，第一范围包括防喷器以下5m到钻台面以上5m范围；

向钻台面以下井口内发射电磁波，根据电磁波在钻杆接头处的反射获取位于第一位置的钻具的实时特征参数、以及钻具的状态，钻具的状态包括起钻、下钻或钻进状态，在钻具为起钻或下钻状态的情况下，将位于下第一位置钻具的实时特征参数与已入井钻具的特征参数进行对比，去掉出井部分或增加入井部分的钻具结构图，实时更新钻具结构图；在钻具为钻进状态的情况下，录入新下入井内钻具的特征参数，向钻台面以下井口内发射电磁波，根据电磁波在钻杆接头处的反射获取位于第一位置钻具的实时特征参数，生成新入井部分钻具结构图，实时更新钻具结构图，其中，第一位置为当前钻台面以下井口内第一个钻杆接头所在的位置；

根据显示的钻具结构图，确定钻杆接头是否处于防喷器内。

2.根据权利要求1所述的基于电磁波的钻杆接头位置快速识别方法，其特征在于，所述钻具包括钻头、螺杆、钻铤、加重钻杆、钻杆接头和钻杆中至少一种。

3.根据权利要求1所述的基于电磁波的钻杆接头位置快速识别方法，其特征在于，所述特征参数包括型号、外径、内径、长度、以及钻杆接头位置中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的基于电磁波的钻杆接头位置快速识别方法，其特征在于，所述钻具结构图包含有以下信息：钻具的型号、钻具长度和钻杆接头位置。

5.根据权利要求1所述的基于电磁波的钻杆接头位置快速识别方法，其特征在于，所述实时特征参数包括钻杆接头的外径和钻杆接头的移动速度。

6.根据权利要求5所述的基于电磁波的钻杆接头位置快速识别方法，其特征在于，所述钻杆接头的移动速度包括起钻速度、下钻速度和钻进速度。

7.根据权利要求1所述的基于电磁波的钻杆接头位置快速识别方法，其特征在于，所述钻杆接头外径大于钻杆的外径，

所述获取钻具的状态的步骤包括：根据电磁波在钻杆接头处的反射获得钻杆接头的移动速度，根据移动速度判断钻具的状态。

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