CN113073960A - 一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法 - Google Patents
一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113073960A CN113073960A CN202110413864.6A CN202110413864A CN113073960A CN 113073960 A CN113073960 A CN 113073960A CN 202110413864 A CN202110413864 A CN 202110413864A CN 113073960 A CN113073960 A CN 113073960A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- sensor
- concentration
- downhole
- explosion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000004880 explosion Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 98
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 34
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 26
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 11
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 24
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 12
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 9
- 238000004200 deflagration Methods 0.000 claims description 8
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 16
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 14
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 235000009781 Myrtillocactus geometrizans Nutrition 0.000 description 3
- 240000009125 Myrtillocactus geometrizans Species 0.000 description 3
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- -1 oxynitride Chemical compound 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B35/00—Methods or apparatus for preventing or extinguishing fires
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Emergency Alarm Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法，包括：在气体注入管线上安装压力、温度、流量、湿度、氧浓度传感器；在排砂管线全长2/3处内外分别安装压力、温度、湿度传感器；在排砂管线全长约2/3处连接气体取样管线，气体经过除尘、脱水、干燥处理后，进入气体监测管段，该监测管段设置氧浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氮氧化合物浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、甲醛浓度、乙醛浓度传感器；监测管段连接红外全烃组份传感器和气相色谱仪；进行含油气地层的随钻识别、井下燃爆状态的识别或井下燃爆控制的动态决策与实施。本发明能够有效防止空气钻井钻遇微含油气地层时可能发生的井下燃爆，实现非储层地层的安全、快速、低成本钻进。
Description
技术领域
本发明涉及一种在勘探、开采石油与天然气的钻井过程中在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法。
背景技术
在勘探、开采石油与天然气的钻井过程中，常用空气钻井在大段非储层钻进中提高钻进速度、缩短钻井时间、降低钻井成本，这种应用称为“非储层提速空气钻井”。在大段非储层地层中，普遍存在含有因产量过低而没有开采价值的微量油气的地层。当空气钻井钻遇这些微含油气的地层时，井下空气中的氧与地层产出的油气混合，有可能引发井下的燃烧或爆炸，造成钻具甚至井筒的损坏或报废。对此目前国际上的通用手段是将空气钻井转为氮气钻井。与空气钻井相比，由于膜分离制氮设备的除氧效率的限制，氮气钻井的设备规模增大一倍以上，因此设备租用费、燃油消耗、润滑油消耗、人工操作费用和设备占地面积，都增大一倍以上，这使得钻井成本大大增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法，该方法原理可靠，操作简便，能够有效地防止空气钻井钻遇微含油气地层时可能发生的井下燃爆，从而利用低成本的空气钻井实现大段非储层地层的安全、快速、低成本钻进。
为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。
本发明通过井下燃爆预警参数群在线连续监测装置对井下地层油气燃爆限的获取和井下燃爆预警参数群的在线连续监测，利用内置数学模型和分析系统的计算机，对含油气地层进行随钻识别，对井下燃爆状态及类型进行预测和识别，根据识别的结果对防止井下燃爆做出动态决策，通过调整施工参数和/或遥控自动切换注入系统实现决策的执行；同时井下钻具上配备有独立动作、重复使用的应急断气保护装置，在可能发生井下事故前自动切断空气供给，在井下恢复正常状态后自动恢复空气供给。
一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法，依次包括：
(1)在气体注入管线上安装压力、温度、流量、湿度、氧浓度传感器；
(2)在排砂管线全长约2/3处(距离井口)、管线顶部的内外分别安装压力、温度、湿度传感器；
(3)在排砂管线全长约2/3处(距离井口)连接气体取样管线，井下气体进入取样管线，经过除尘、脱水、干燥处理后，进入气体监测管段，该监测管段设置氧浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氮氧化合物浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、甲醛浓度、乙醛浓度传感器；
(4)监测管段连接红外全烃组份传感器和气相色谱仪进行全烃组份分析；
(5)所述气体注入管线内的压力、温度、流量、湿度、氧浓度传感器，排砂管线内、外的压力、温度、湿度传感器，气体监测管段的氧浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氮氧化合物浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、甲醛浓度、乙醛浓度传感器与红外全烃组份传感器每秒钟采样一组数据，以满足实时监测井下燃爆的动态需求，并将数据计算传输至计算机；
(6)所述气相色谱仪每1至2分钟采样一组数据，用于每个组份数据的验证和校正；
(7)利用内置数学模型和分析系统的计算机，进行含油气地层的随钻识别、井下燃爆状态的识别或井下燃爆控制的动态决策与实施。
本发明在排砂管线设置标准气样输入口，用于一定间隔时间内输入标准气样，对相关传感器和分析仪器进行校验。
本发明所述方法用于含油气地层的随钻识别，是指通过井下燃爆预警参数群在线连续监测装置的连续记录，利用内置数学模型和分析系统的计算机，识别所钻地层内是否含有油气、产出油气的数量及衰竭趋势、产出油气的性质、伴随产物的类型及数量。
本发明所述方法用于井下燃爆状态的识别，是指在微含油气的地层实施空气钻井时，通过井下燃爆预警参数群在线连续监测装置的连续记录，利用内置数学模型和分析系统的计算机，预测和识别井下可能产生的着火或燃爆的类型和状态。
本发明所述方法用于井下燃爆控制的动态决策与实施，是指通过对含油气地层的监测和识别、对井下燃爆类型和状态的预测和识别，利用内置数学模型和分析系统的计算机，对井下燃爆控制做出动态决策，并通过调整施工参数和/或遥控自动切换注入系统实施相应的动态决策。
在井下钻具上配备独立动作、重复使用的应急断气保护装置，在可能发生井下事故前自动切断空气供给，在井下恢复正常状态后自动恢复空气供给。
附图说明
图1为井下燃爆预警参数群在线连续监测系统。
图中：1─喷嘴，2─钻头，3─单流阀，4─重复式断气装置，5─钻柱，6─环空，7─井筒，8─返出口，9─井口组合，10─水龙头，11─立管，12─自动/遥控/手动三通阀(接收计算机控制指令将注入气体切换至放空)，13─气体排空管线，14─气液混合器，15─基液泵，16─基液池，17─注入参数监测管段(内置压力、温度、流量、湿度、氧浓度传感器)，18─手动三通阀，19─氮气流量计，20─氮气段塞(氮气瓶)入口，21─空气压缩机入口，22─排砂管线，23─监测管段(装有内外压力、温度、湿度传感器)，24─气体取样管线，25─除水，26─除尘，27─干燥，28─气体监测管段(内有氧、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、硫化氢、甲烷、甲醛、乙醛等气体浓度传感器)，29─红外烃组份快速分析，30─气相色谱组份分析，31─常规气测取样管线，32─排屑池。
图2为含油气层的不同产气类型。
图3为井下燃爆控制的动态决策与实施流程图。
具体实施方式
下面根据附图和实例进一步说明本发明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。
本发明的具体实施方法如下：
1、地层油气燃爆限的获取
烃类气体与空气混合的气体，在一定温度、压力等热力学条件下会发生燃爆。其中，燃爆下限是指可以发生燃爆时混合气体内烃类气体浓度的最低值，燃爆上限是指可以发生燃爆时混合气体内烃类气体浓度的最高值。对给定的地层产出烃类气体，采用适当的方法获取其在井下的压力范围、温度范围内的上下燃爆限。
2、井下燃爆预警参数群在线连续监测
一定数量的某种类型烃类气体与一定数量的空气混合，在一定的温度、压力、湿度、速度及空间介质条件下，发生井下燃爆的可能性、可能类型、危害程度和发展趋势等，可以通过一系列的可测物理参数及其变化反映出来，这些参数称之为“井下燃爆预警参数群”。本发明在空气钻井的注入及排出管线上，安装“井下燃爆预警参数群在线连续监测装置”，如图1所示。在气体注入管线上安装压力、温度、流量、湿度、氧浓度传感器。在排砂管线全长约2/3处管顶部的内、外各安装压力、温度、湿度传感器；在排砂管线全长约2/3处管顶部连接气体取样管线，取样气体经过除尘、脱水、干燥处理后，进入气体监测管段；在监测管段安装氧浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氮氧化合物浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、甲醛浓度、乙醛浓度等传感器；在监测管段还安装红外线的全烃组份传感器，同时很短管线连接有一台置于排砂管线旁边的气相色谱仪进行全烃组份分析。其中，注入管线的压力、温度、流量、湿度、氧浓度，排砂管线内、外的压力、温度、湿度，取样管线的氧浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氮氧化合物浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、甲醛浓度、乙醛浓度这19个传感器与红外全烃组份传感器每秒钟采样一组数据，以满足实时监测井下燃爆的动态需求。气相色谱仪每1至2分钟采样一组数据，用于每秒组份数据的验证和校正。标准气样输入口，用于一定间隔时间内输入标准气样，对相关传感器和分析仪器进行校验。
3、含油气地层的随钻识别
通过烃类气体浓度传感器的连续记录，所钻地层内是否含有油气、产出油气的多少、产出油气的性质(全烃组份分析)、伴随产物的类型及数量(如地层水、地层二氧化碳、硫化氢等)都可以分析得出。在注入气体流量和性质被监测记录的条件下，可以利用如下质量守恒公式计算某种气体的实际产量，公式中Qi、Ci为第i类气体的体积流量和百分比浓度。
实际应用中主要是地层产出烃类气体的产量和类型，类型中主要判断是干气、湿气、凝析气还是溶解气，这可以由全烃组份分析予以识别。在大段非储层地层的气体钻井中，钻遇含有微量油气地层时，开始都有突然升高的油气产出显示，随后产量都有衰减。这些微含油气的地层可以根据产量衰减的趋势分为如图2所示的4大类：1、瞬间产气─瞬间衰竭为零。2、衰竭产气─短期内衰竭为零。3、持续微产─一段时间内衰竭为微产并持续。4、持续低产─较长时间内衰竭为低产并持续。这可以从记录的产气量随时间变化的曲线形状予以识别和分类。
4、井下燃爆类型和状态的识别
在微含油气的地层实施空气钻井，井下可能产生的着火或燃爆有着不同的类型和状态。
低温多阶段着火的自燃：
在150°-500℃范围，烃类分子出现缓慢链式氧化反应，生成过氧化物和乙醛，浓集的过氧化物和乙醛进一步分解成甲醛并伴有局部的瞬间低温发光和轻微放热，可使局部升温100°-150℃，即“冷焰诱发阶段”，该阶段对井下安全没有影响。当产生多次冷焰之后，温度升高、积累的甲醛进一步分解生成一氧化碳，产生低温断续的蓝色火焰、并断续放热使温度升高，即“蓝焰预燃阶段”，该阶段也不会造成任何钻具损毁。随着断续蓝焰点燃越来越频繁，温度升高迅速，最终导致高温连续燃烧，消耗大量氧气和烃类气体、产生大量二氧化碳和热量，即“热焰燃烧阶段”，该阶段的持续必然导致井下钻具的损毁。
高温单阶段着火的爆燃：
在温度高于500°-700℃的环境下，烃类分子产生热裂解氧化反应、并且反应迅速扩大，出现爆炸式高温燃烧，压力、温度迅速升高，瞬间消耗大量氧气、产生二氧化碳和氮氧化合物，即“高温单阶段着火的爆燃”，此时井下钻具损毁严重。
低温环境下的点燃：
井筒内各种可能的局部高温热源(如：岩屑高速碰撞的火花、钻头牙齿摩擦温度、钻具与井壁的摩擦温度等)的温度高于当地条件下的点燃温度时，则局部可燃气体被点状点燃。点状点燃火焰只有形成可传播的连续燃烧，才会导致破坏性的高温火焰；否则只是断续地产生点燃、熄灭，导致氧浓度间断下降、CO2浓度间断升高，这种状态并不直接导致钻具的损毁。在有井下点火发生时，如果停止钻进则停止产生岩屑，岩屑碰撞点火消失；如果再停止钻具旋转，则钻头牙齿高温点火、钻具旋转摩擦热点火随之消失。因此，停止钻进、停止旋转的循环状态，消除了绝大部分井下点火源。
井下燃爆产生的条件与井筒的热力学环境有很大关系。在不流动的封闭空间内(称为“闭口系统”，如环空有泥饼环堵塞的情况)，缓慢链式氧化反应的活性自由基和反应放热容易在原地积累，从而加速诱发自燃，也容易被点燃。在畅通流动的空间内(称为“开口系统”，如畅通循环的干燥井筒)，链式氧化反应的活性自由基和反应放热被不断地稀释和带走，链式反应很难稳定和持续，难以产生自燃，也难以点燃、点燃后也难以形成连续的火焰传播。井壁地层的温度对诱发燃烧也有影响，地层温度越高，地层的导热能力越差，热量积累快，容易诱发燃爆发生，因此井越深井下燃爆的风险越大。烃类气体组份不同，其产生燃烧的难易程度和燃烧类型大不相同。如：干气气藏就很难自燃，也难以点燃；反之重烃含量高的湿气、凝析气、溶解气就容易自燃、也容易点燃。
可见，对应井下不同的烃类气体产物、热力学状态和流体力学状态，有着不同的井下燃爆条件、类型和状态，这些都在返出气体的温度、压力和气体组分上有所反映，这些反映随着返出气体迅速到达井口，这就可以用足够多的地面传感器监测井下的物理状态和气体组份变化来判断井下不同的燃爆类型和状态，同时也对应产生了不同的井下燃爆控制的动态决策。
5、井下燃爆控制的动态决策与实施
通过对井下燃爆类型和状态的监测与预测，结合对含油气地层的随钻识别，可以对井下燃爆控制做出动态决策，并通过调整施工参数和/或遥控自动切换注入系统实现决策的执行。具体流程如图3所示。
6、独立动作、重复使用的应急断气保护装置
正常情况下空气钻井的井下温度不会超过200℃。有三种情况会导致井下温度升高并引发事故：一是链式氧化反应导致热量积累，当温度达到500℃-700℃时会引发热自燃。二是环空堵塞而继续注气，接近于绝热的气体压缩会使温度迅速升高，当温度达到500℃-700℃时会引发爆燃，类似于柴油机的工作原理。三是环空有点燃着火并形成连续燃烧，温度会迅速升高，但在温度低于500℃时尚不足以对钻具造成损毁。因此，无论何种情况，如果在井下温度达到500℃前能够停止向井底供气，则井下的各种氧化反应和燃烧会由于缺氧而停止，从而保证了井下安全。
因此本发明在井下钻具上配备独立动作、重复使用的应急断气保护装置，在可能发生井下事故前自动切断空气供给，在井下恢复正常状态后自动恢复空气供给。
Claims (5)
1.一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法，依次包括：
（1）在气体注入管线上安装压力、温度、流量、湿度、氧浓度传感器；
（2）在排砂管线全长2/3处、管线顶部的内外分别安装压力、温度、湿度传感器；
（3）在排砂管线全长约2/3处连接气体取样管线，井下气体进入取样管线，经过除尘、脱水、干燥处理后，进入气体监测管段，该监测管段设置氧浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氮氧化合物浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、甲醛浓度、乙醛浓度传感器；
（4）监测管段连接红外全烃组份传感器和气相色谱仪进行全烃组份分析；
（5）所述气体注入管线内的压力、温度、流量、湿度、氧浓度传感器，排砂管线内、外的压力、温度、湿度传感器，气体监测管段的氧浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氮氧化合物浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、甲醛浓度、乙醛浓度传感器与红外全烃组份传感器每秒钟采样一组数据，以满足实时监测井下燃爆的动态需求，并将数据计算传输至计算机；
（6）所述气相色谱仪每1至2分钟采样一组数据，用于每个组份数据的验证和校正；
（7）利用内置数学模型和分析系统的计算机，进行含油气地层的随钻识别、井下燃爆状态的识别或井下燃爆控制的动态决策与实施。
2.如权利要求1所述的一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法，其特征在于，所述含油气地层的随钻识别，是指通过井下燃爆预警参数群在线连续监测装置的连续记录，利用内置数学模型和分析系统的计算机，识别所钻地层内是否含有油气、产出油气的数量及衰竭趋势、产出油气的性质、伴随产物的类型及数量。
3.如权利要求1所述的一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法，其特征在于，所述井下燃爆状态的识别，是指在微含油气的地层实施空气钻井时，通过井下燃爆预警参数群在线连续监测装置的连续记录，利用内置数学模型和分析系统的计算机，预测和识别井下可能产生的着火或燃爆的类型和状态。
4.如权利要求1所述的一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法，其特征在于，所述井下燃爆控制的动态决策与实施，是指通过对含油气地层的监测和识别、对井下燃爆类型和状态的预测和识别，利用内置数学模型和分析系统的计算机，对井下燃爆控制做出动态决策，并通过调整施工参数和/或遥控自动切换注入系统实施相应的动态决策。
5.如权利要求1所述的一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法，其特征在于，在井下钻具上配备独立动作、重复使用的应急断气保护装置，在发生井下事故前自动切断空气供给，在井下恢复正常状态后自动恢复空气供给。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110413864.6A CN113073960B (zh) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | 一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110413864.6A CN113073960B (zh) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | 一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113073960A true CN113073960A (zh) | 2021-07-06 |
| CN113073960B CN113073960B (zh) | 2022-12-09 |
Family
ID=76617950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110413864.6A Active CN113073960B (zh) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | 一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113073960B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115099337A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-23 | 西南石油大学 | 多参数数据融合的井喷现场气体燃爆分析方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR8604176A (pt) * | 1985-09-05 | 1987-04-28 | Air Prod & Chem | Processo e aparelho para monitorar e controlar a inflamabilidade de gas de um projeto de recuperacao de oleo de combustao in situ |
| CN1046177A (zh) * | 1989-03-29 | 1990-10-17 | 菲利浦石油公司 | 改变高温地层渗透性 |
| CN101029564A (zh) * | 2006-09-13 | 2007-09-05 | 西南石油大学 | 一种气体钻井井下状态的连续监测方法 |
| CN101906964A (zh) * | 2010-07-30 | 2010-12-08 | 沙勇 | 一种用于在钻井流体中检测轻烃组分含量的录井检测系统 |
| AU2010305694A1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-21 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Surface gas evaluation during controlled pressure drilling |
| CN204200209U (zh) * | 2014-09-27 | 2015-03-11 | 中国石油化工集团公司 | 一种气体钻井安全监测预警系统 |
| CN104675382A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-06-03 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 气体钻井岩屑返出监测系统和监测方法 |
| CN205663435U (zh) * | 2016-06-06 | 2016-10-26 | 西南石油大学 | 一种气体钻井绝对湿度监测系统 |
| CN206329277U (zh) * | 2016-12-12 | 2017-07-14 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 气体钻井安全保障系统的入井气体监测与控制装置 |
| CN109184678A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-01-11 | 西南石油大学 | 一种井下燃爆界限快速测量装置及方法 |
| CN208982039U (zh) * | 2018-09-27 | 2019-06-14 | 西南石油大学 | 一种井下燃爆界限快速测量装置 |
| CN109882151A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-06-14 | 内江师范学院 | 一种储层气体钻井安全监测系统 |
-
2021
- 2021-04-16 CN CN202110413864.6A patent/CN113073960B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR8604176A (pt) * | 1985-09-05 | 1987-04-28 | Air Prod & Chem | Processo e aparelho para monitorar e controlar a inflamabilidade de gas de um projeto de recuperacao de oleo de combustao in situ |
| CN1046177A (zh) * | 1989-03-29 | 1990-10-17 | 菲利浦石油公司 | 改变高温地层渗透性 |
| CN101029564A (zh) * | 2006-09-13 | 2007-09-05 | 西南石油大学 | 一种气体钻井井下状态的连续监测方法 |
| AU2010305694A1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-21 | Weatherford Technology Holdings, Llc | Surface gas evaluation during controlled pressure drilling |
| US20110139464A1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-06-16 | Anthony Bruce Henderson | Surface Gas Evaluation During Controlled Pressure Drilling |
| CN101906964A (zh) * | 2010-07-30 | 2010-12-08 | 沙勇 | 一种用于在钻井流体中检测轻烃组分含量的录井检测系统 |
| CN204200209U (zh) * | 2014-09-27 | 2015-03-11 | 中国石油化工集团公司 | 一种气体钻井安全监测预警系统 |
| CN104675382A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-06-03 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 气体钻井岩屑返出监测系统和监测方法 |
| CN205663435U (zh) * | 2016-06-06 | 2016-10-26 | 西南石油大学 | 一种气体钻井绝对湿度监测系统 |
| CN206329277U (zh) * | 2016-12-12 | 2017-07-14 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 气体钻井安全保障系统的入井气体监测与控制装置 |
| CN208982039U (zh) * | 2018-09-27 | 2019-06-14 | 西南石油大学 | 一种井下燃爆界限快速测量装置 |
| CN109184678A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-01-11 | 西南石油大学 | 一种井下燃爆界限快速测量装置及方法 |
| CN109882151A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-06-14 | 内江师范学院 | 一种储层气体钻井安全监测系统 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| 冯靓,陈一健,张昆,陈勇: "空气钻井井下燃爆监测系统", 《石油机械》 * |
| 孟伟主编: "《钻井配套技术在川东北的应用与实践》", 30 November 2007 * |
| 李一博,李永杰: "气体钻井井下燃爆界限快速测量装置的研制与试验", 《石油钻探技术》 * |
| 李永杰,陈一健,孟英峰: "井下燃爆监测技术在气体钻井中的应用", 《天然气工业》 * |
| 牟书令等编著: "《中国海相油气勘探理论技术与实践》", 28 February 2009 * |
| 王晓先主编: "《石油地质学基础 第2版》", 31 December 1994 * |
| 魏武，乐宏，许期聪等主编: "《气体钻井应用技术》", 31 July 2008 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115099337A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-23 | 西南石油大学 | 多参数数据融合的井喷现场气体燃爆分析方法 |
| CN115099337B (zh) * | 2022-06-24 | 2024-02-06 | 西南石油大学 | 多参数数据融合的井喷现场气体燃爆分析方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113073960B (zh) | 2022-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Karacan et al. | Coal mine methane: a review of capture and utilization practices with benefits to mining safety and to greenhouse gas reduction | |
| Singh et al. | Mine fire gas indices and their application to Indian underground coal mine fires | |
| CA2682687C (en) | Downhole burner wells for in situ conversion of organic-rich rock formations | |
| CN101029564A (zh) | 一种气体钻井井下状态的连续监测方法 | |
| CN113073960B (zh) | 一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法 | |
| Fassihi et al. | Safety considerations for high-pressure air injection into light-oil reservoirs and performance of the holt sand unit project | |
| CN104612666B (zh) | 一种监测火线前缘温度的方法 | |
| CN117072249A (zh) | 一种矿井火灾智能监测预警辅助决策方法及系统 | |
| CN109339755B (zh) | 一种提高致密岩油藏采收率的方法及其装置 | |
| US3467189A (en) | Method for determining the approach of a combustion front adjacent a production well | |
| Dubiński et al. | Mining problems of underground coal gasification–reflections based on experience gained in experiment conducted in KHW SA Wieczorek Coal Mine | |
| CN109781580B (zh) | 一种评价页岩气井氧化改造促进吸附气解吸效果的方法 | |
| CN106370820A (zh) | 采用氮气排渣研究本煤层顺层钻孔中煤层氧化程度的方法 | |
| CN113309557B (zh) | 一种开采易自燃煤层的防灭火方法 | |
| Lin et al. | Field trials of nitrogen injection enhanced gas drainage in hard-to-drain coal seam by using underground in-seam (UIS) boreholes | |
| Xu et al. | Phase change-induced internal-external strain of faults during supercritical CO2 leakage | |
| CN101476488A (zh) | 一种空气钻井综合录井监测井下燃爆系统 | |
| RU2625883C1 (ru) | Способ и система сжигания выбросов | |
| MICHALSKI et al. | Fires in abandoned coal mines | |
| US4263969A (en) | Flame front control in underground combustion | |
| Dalverny et al. | Mine fire diagnostics and implementation of water injection with fume exhaustion at Renton, PA | |
| Besnard et al. | Gases emission monitoring in a post-mining context | |
| US11982168B1 (en) | Fog enhanced air transportation injection well for in-situ steam/carbon dioxide generation | |
| CN219259579U (zh) | 一种废弃油基钻井液处理装置 | |
| CN116335611A (zh) | 一种火驱灭火井重复点火工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |