CN112412447B - 一种开路钻井井口甲烷录井系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种开路钻井井口甲烷录井系统，包括录井装置、水上声通机和控制终端，录井装置安装在待录井的开采井口上，水上声通机位于海水中并与控制终端通信连接，录井装置包括载体柱、底板、数据采集模块、水下传输模块和甲烷测量模块，数据采集模块、水下传输模块、抽滤装置和甲烷测量模块均固定安装在载体柱的侧壁上，抽滤装置和甲烷测量模块连通连接，底板固定安装在载体柱的底部，底板与所述开采井口相适配以使得底板能够安装在开采井口上，甲烷测量模用于测量甲烷的浓度，以完成甲烷录井。本发明相比于现有的气测录井技术相比，可实现对海洋天然气水合物开采过程中钻井‑下套管‑固井‑完井‑压裂等各阶段甲烷含量监测，更有效预警。
Description
技术领域
本发明涉及海洋气体录井技术领域，具体是一种开路钻井井口甲烷录井系统。
背景技术
海洋中的天然气水合物在低温高压条件下以固结状态形成水合物藏沉积层，一般分布在水深大于300米以下的海底沉积物或海床处露出。对水合物进行开采，其水合物的理想赋存条件极易被破坏，一旦赋存条件被破坏，会造成水合物快速分解或形成二次水合物，可能引起井壁失稳、井管堵塞、井喷等事故，危害钻井平台安全，甚至可能引发海底沉降、滑坡塌陷等地质灾害。水合物快速分解可能会导致大量甲烷气体泄漏，会引起海洋酸化，从而对海洋生态系统造成严重影响。另外由于甲烷是大气中的一种重要的温室气体，从而间接影响气候变化。为此，在水合物开采或勘探过程中，需要随时对甲烷进行录井，以通过对甲烷进行监测判断开采是否安全，以为是否需要采取相应措施提供预警，从源头防范潜在风险发生。录井是指在油气勘探钻井过程中，根据现场采集的钻井液、岩屑、以及油气水等相关钻井参数进行数据分析，完成地质岩层评价、油气层含量评价、以及钻井平台施工安全监测。
目前并没有很适合海洋中的甲烷录井方法，很多气测录井是在闭环条件下室内采用氢火焰色谱技术对烃类气体进行检测分析，但是由于该技术无法连续检测、色谱分析周期比较长，因此检测技术难以满足当代录井工程要求。为此，需要一种适合海洋开路钻井过程中的甲烷录井方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种开路钻井井口甲烷录井系统，其能够解决甲烷录井的问题。
实现本发明的目的的技术方案为：一种开路钻井井口甲烷录井系统，包括录井装置、水上声通机和控制终端，录井装置安装在待录井的开采井口上，水上声通机位于海水中并与控制终端通信连接，
录井装置包括载体柱、底板、数据采集模块、水下传输模块和甲烷测量模块，数据采集模块、水下传输模块、抽滤装置和甲烷测量模块均固定安装在圆形的载体柱的侧壁上，抽滤装置和甲烷测量模块连通连接，底板固定安装在载体柱的底部，底板与所述开采井口相适配以使得底板能够安装在开采井口上，
数据采集模块用于采集甲烷测量模块测量到的数据并将采集数据发送给水下传输模块，水下传输模块用于水下传输模块用于与位于海水中的水上声通机进行通信，以将采集数据传输给水上声通机，水上声通机将采集数据发送给控制终端，抽滤装置用于将开采井口内的泥浆液过滤，以防止泥浆液堵塞甲烷测量模块，甲烷测量模块包括甲烷传感器，甲烷传感器安装在抽滤装置内，甲烷测量模用于测量甲烷的浓度，以完成甲烷录井。
进一步地，所述抽滤装置包括法兰、通道、滤网、单向阀、吸水泵、冲洗泵、第一电机和第二电机，法兰用于安装甲烷测量模块的甲烷传感器，法兰内设有通道，通道包括相互连通的上通道和下通道，上通道位于法兰的上端，下通道位于法兰的下端，上通道与下通道之间设置有用于过滤泥浆液的过滤网，
吸水泵和第一电机均安装在上通道，用于将过滤后的泥浆液抽出，上通道上还设置有单向阀，以防止外部海水进入到通道内，吸水泵开启后，泥浆液经过滤网进入上通道后，将泥浆液吸入到位于法兰中传感器的前端，传感器对泥浆液中的甲烷进行检测，完成甲烷录井，然后通过上通道将泥浆液排出，
冲洗泵和第二电机均安装在下通道，用于将海水吸入至下通道进行冲洗，海水经过滤后由冲洗泵通过位于下通道的单向阀注入到位于法兰中甲烷传感器的前端，然后将海水排出，完成对滤网的反向冲洗，以将下通道的管路及泥浆滤网冲刷干净。
进一步地，所述通道为弯折形。
进一步地，所述通道采用不锈钢管制成。
进一步地，通过ROV将录井装置安装在开采井口的保护罩上。
进一步地，所述水上声通机布放至距离海平面水下50米处。
进一步地，所述水上声通机通过电缆与位于海面上控制终端连接，控制终端安装在作业平台上。
本发明的有益效果为：本发明通过将录井装置安装在开采井口上，在开采的各个阶段从开采井口喷出的泥浆液可经过录井装置完成甲烷录井，相比于现有的气测录井技术(随钻测量)相比，可实现对海洋天然气水合物开采过程中钻井-下套管-固井-完井-压裂等各阶段甲烷含量监测，对海洋天然气水合物开采过程可能出现的潜在风险进行有效预警。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为抽滤装置的结构示意图。
具体实施方案
下面，下面结合附图及具体实施方案，对本发明做进一步描述：
如图1所示，一种开路钻井井口甲烷录井系统，包括录井装置和水上声通机。通过ROV(水下机器人)将录井装置投放至开采井口上。录井装置包括载体柱、底板、数据采集模块、水下传输模块和甲烷测量模块，数据采集模块、水下传输模块、抽滤装置和甲烷测量模块均固定安装在圆形的载体柱的侧壁上，抽滤装置和甲烷测量模块连通连接，底板固定安装在载体柱的底部，底板与开采井口相适配以使得底板能够刚好安装在开采井口的保护罩上。水下传输模块用于与位于海水中的水上声通机进行包括数据传输的通信，水上声通机可以采用型号为Kongsberg MiniS Modem 34-40V的声通机，水上声通机布放至距离海平面水下50米处左右，并通过电缆与位于海面上的作业平台控制终端连接，作业平台可以为作业船，例如科学调查船，以最终将数据传输到控制终端上。水上声通机通过RS232或RS422或RS485与控制终端连接，以实现数据传输。
所述甲烷测量模块包括甲烷传感器，甲烷传感器安装在抽滤装置内，用于测量甲烷的浓度，以检测开采是否安全。
如图2所示，所述抽滤装置用于将开采井口内的泥浆液过滤，以防止泥浆液堵塞甲烷测量模块。抽滤装置包括法兰、通道、滤网、单向阀、吸水泵、冲洗泵、第一电机和第二电机，法兰用于安装甲烷测量模块的甲烷传感器，法兰内设有弯折形的通道，通道采用不锈钢管制成。通道包括相互连通的上通道和下通道，上通道位于法兰的上端，下通道位于法兰的下端，上通道与下通道之间设置有用于过滤泥浆液的过滤网。吸水泵和第一电机均安装在上通道，用于将过滤后的泥浆液抽出，上通道上还设置有所述单向阀，以防止外部海水进入到通道内。冲洗泵和第二电机均安装在下通道，用于将海水吸入至下通道进行冲洗，海水经过滤后由冲洗泵(海水柱塞泵)通过位于下通道的单向阀注入到位于法兰中甲烷传感器的前端，经然后流入到泥浆滤网，将海水排出至海洋中，完成对滤网的反向冲洗，以将下通道的管路及泥浆滤网冲刷干净。吸水泵开启后，泥浆液经过滤网过来后，将泥浆液吸入到位于法兰中甲烷传感器的前端，甲烷传感器对泥浆液中的甲烷进行检测，完成甲烷录井，然后通过上通道将泥浆液排出。
所述数据采集模块用于将采集甲烷传感器测量到的数据并将采集数据发送给水下传输模块，水下传输模块再将数据传输给水上声通机，从而完成整个甲烷录井。
通过将录井装置安装在开采井口上，在开采的各个阶段从开采井口喷出的泥浆液可经过录井装置完成甲烷录井，相比于现有的气测录井技术(随钻测量)相比，可实现对海洋天然气水合物开采过程中钻井-下套管-固井-完井-压裂等各阶段甲烷含量监测，对海洋天然气水合物开采过程可能出现的潜在风险进行有效预警。而传统气测录井只能作用在某一个环节(如下套管过程中)，换用其他录井模块需占用作业工时，且不一定能具有检测甲烷含量的功能。
本说明书所公开的实施例只是对本发明单方面特征的一个例证，本发明的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本发明的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种开路钻井井口甲烷录井系统，其特征在于，包括录井装置、水上声通机和控制终端，录井装置安装在待录井的开采井口上，水上声通机位于海水中并与控制终端通信连接，
录井装置包括载体柱、底板、数据采集模块、水下传输模块、抽滤装置和甲烷测量模块，数据采集模块、水下传输模块、抽滤装置和甲烷测量模块均固定安装在圆形的载体柱的侧壁上，抽滤装置和甲烷测量模块连通连接，底板固定安装在载体柱的底部，底板与所述开采井口相适配以使得底板能够安装在开采井口上，
数据采集模块用于采集甲烷测量模块测量到的数据并将采集数据发送给水下传输模块，水下传输模块用于与位于海水中的水上声通机进行通信，以将采集数据传输给水上声通机，水上声通机将采集数据发送给控制终端，抽滤装置用于将开采井口内的泥浆液过滤，以防止泥浆液堵塞甲烷测量模块，甲烷测量模块包括甲烷传感器，甲烷传感器安装在抽滤装置内，甲烷测量模块用于测量甲烷的浓度，以完成甲烷录井，
所述抽滤装置包括法兰、通道、滤网、单向阀、吸水泵、冲洗泵、第一电机和第二电机，法兰用于安装甲烷测量模块的甲烷传感器，法兰内设有通道，通道包括相互连通的上通道和下通道，上通道位于法兰的上端，下通道位于法兰的下端，上通道与下通道之间设置有用于过滤泥浆液的过滤网，
吸水泵和第一电机均安装在上通道，用于将过滤后的泥浆液抽出，上通道上还设置有单向阀，以防止外部海水进入到通道内，吸水泵开启后，泥浆液经过滤网进入上通道后，将泥浆液吸入到位于法兰中传感器的前端，传感器对泥浆液中的甲烷进行检测，完成甲烷录井，然后通过上通道将泥浆液排出，
冲洗泵和第二电机均安装在下通道，用于将海水吸入至下通道进行冲洗，海水经过滤后由冲洗泵通过位于下通道的单向阀注入到位于法兰中甲烷传感器的前端，然后将海水排出，完成对滤网的反向冲洗，以将下通道的管路及泥浆滤网冲刷干净。
2.根据权利要求1所述的开路钻井井口甲烷录井系统，其特征在于，所述通道为弯折形。
3.根据权利要求1所述的开路钻井井口甲烷录井系统，其特征在于，所述通道采用不锈钢管制成。
4.根据权利要求1所述的开路钻井井口甲烷录井系统，其特征在于，通过ROV将录井装置安装在开采井口的保护罩上。
5.根据权利要求1所述的开路钻井井口甲烷录井系统，其特征在于，所述水上声通机布放至距离海平面水下50米处。
6.根据权利要求1所述的开路钻井井口甲烷录井系统，其特征在于，所述水上声通机通过电缆与位于海面上控制终端连接，控制终端安装在作业平台上。
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