CN113153277A - 一种钻井液溢流或漏失的预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井液溢流或漏失的预警方法，涉及钻井工程技术领域。本发明包括获取首次测量的进口流量值

和出口流量值

；每隔时间段

获取进口流量值

和非满管状态下的出口流量值

；每隔时间段

计算出口流量值的平均值，计算相邻两个时间段

的出口流量值的平均值之差，每隔时间段

统计一次数据，最后判断是否溢流或漏失等步骤。采用本发明的技术方案能达到对溢流或漏失进行及时预警的效果，可以识别微流量变化，预警精度更高，延迟低。

Description

一种钻井液溢流或漏失的预警方法

技术领域

本发明涉及钻井工程技术领域，更具体地说涉及一种钻井液溢流或漏失的预警方法。

背景技术

随着勘探开发的进一步深入，大多数油气富集区集中在深部地层，由于压力窗口窄，溢流漏失等工程复杂问题时常发生，使得钻井井控风险较大。目前的溢流和漏失的监测方法存在测量精度差、延迟高等问题，对钻井工程存在很大的安全隐患。若能精确地监测钻井液出口流量，同时能及时为溢流漏失的提前发现提供预警，就为现场能提前做出正确的处理措施提供依据。

国家知识产权局于2020年7月28日，公开了一件公开号为CN1114669A，名称为“一种在钻进过程中对溢流漏失进行监测的监测方法”的发明专利申请，该发明专利申请包括以下步骤：获取钻具参数，钻具参数包括钻具类型、钻具长度和钻具直径；检测第一距离，其中第一距离为第一装置到钻台面的距离，第一装置包括顶驱或大钩；检测第二装置流速测量处的钻井液流速，第二装置包括环形防喷器或防溢管；根据所述钻具参数、所述第一距离和所述钻井液流速，得到钻井液的出口流量；将所述钻井液的出口流量与钻井液入口流量进行对比，在钻井液的出口流量大于钻井液入口流量的情况下，发出溢流预警，在钻井液的出口流量小于钻井液入口流量的情况下，发出漏失预警。

上述现有技术中的发明专利可实现钻井溢流、漏失的提前预警，但是该现有技术主要侧重于提高出口流量的测量准确性，提高出口流量的测量精确度；当钻井液发生微量溢流、漏失时，并不能做出有效的提前预警，其监测方法不够灵敏、精度较低，延迟较高。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种钻井液溢流或漏失的预警方法，本发明的发明目的在于解决现有技术中溢流、漏失的监测方法存在测量精度差、延迟高的问题，以及无法测量微流量变化，也无法根据微流量变化而做出提前预警的问题。本发明提供的钻井液溢流或漏失的预警方法，可以识别微流量变化，预警精度更高，延迟低。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种钻井液溢流或漏失的预警方法，包括以下步骤：

步骤A、获取首次测量的钻井液进口流量值Q₁₁和钻井液出口流量值Q₂₁；判断出口流量值Q₂₁与进口流量值Q₁₁之间的差值是否在容错范围内；若该差值在容错范围内，则进行步骤B；

步骤B、每间隔t₁时间获取进口流量值Q₁和非满管状态下的出口流量值Q₂；

步骤C、每间隔时间段t₂，计算t₂时间周期内的进口流量值的平均值和出口流量值的平均值，t₂>t₁；将后一时间周期t₂内得到的进口流量值的平均值减去前一时间周期t₂内得到的进口流量值的平均值，得到相邻两个时间周期t₂的进口流量值的平均值之差；若相邻两个时间周期t₂的进口流量值的平均值之差在稳定范围内，则计算相邻两个时间周期t₂的出口流量值的平均值之差；每间隔时间周期T统计该时间周期T内的相邻两个时间周期t₂的进口流量值的平均值之差和相邻两个时间周期t₂的出口流量值的平均值之差；T>t₂；

在时间周期T内，相邻两个时间周期t₂的进口流量值的平均值之差均在稳定范围内；则根据该时间周期T内，相邻两个时间周期t₂的出口流量值的平均值之差的变化进行溢流或漏失预警；具体为：

步骤C1、若在时间周期T内，每相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差呈逐渐增大的趋势，则判断为溢流，同时计算时间周期T内的累计溢流值，当累计溢流值大于V₁时，进行溢流提示；

步骤C2、若在时间周期T内，每相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差呈逐渐减小的趋势，则判断为漏失，同时计算时间周期T内的累计漏失值，当累计漏失值大于V₁时，进行漏失提示；

步骤C3、若在时间周期T内，前一个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差为正，后一个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差为负；或者前一个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差为负，后一个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差为正；则表示正常波动，不计算溢流值或漏失值；

步骤C4、若在时间周期T内，前后两个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差没有发生变化，则表示不溢流也不漏失，不计算溢流值或漏失值。

所述步骤A中，所述容错范围为±0.5L/s。

所述步骤C中，所述稳定范围为±1L/s。

所述步骤A中，时间段t₁为1秒。

所述步骤C中，时间周期t₂为30秒。

所述步骤C中，时间周期T为120秒。

所述步骤A中，首次测量进口流量值Q₁₁和出口流量值Q₂₁是当泵打开后等待5分钟，待进口流量和出口流量稳定后，在第一个30秒测量得到的。

所述步骤C中，体积V₁为0.5m³。

所述步骤A中，若出口流量值Q₂₁与进口流量值Q₁₁之间的差值在容错范围外，则调整测量出口流量值的测量装置的测量参数，使得其测得的出口流量值Q₂₁与进口流量值Q₁₁之间的差值在容错范围内。

与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：

1、本发明步骤A中，首次测量进口流量值和出口流量值，并进行对比判断，计算其差值是否在容错范围内，这一步骤属于出口流量值测量装置的测量精度矫正过程。在刚开泵时，钻井液的进口流量值可以从钻井设备中读取，是比较精确的，而钻井液的出口流量值则需要测量，刚开泵时，钻井液的进口流量和出口流量相差不大，因此通过首次测量的进口流量值和出口流量值的对比，以实现对出口流量测量工具的参数矫正，使得后续测量得到的出口流量值真实、可靠、误差小，进而提高钻井液溢流、漏失的预警精度。

2、本发明步骤C中，需要在确保进口流量稳定的情况下进行预警分析，当进口流量波动较大，超出了稳定范围，则表示更换了钻井程序，只有在同一钻井程序下，才可通过出口流量值的变化进行钻井液溢流、漏失预警。本发明C步骤的限定也确保了后续钻井液溢流、漏失预警的精确度。

3、本发明中，是通过对T时间周期内若干个相邻两个时间周期t₂的出口流量值的平均值之差的变化进行溢流或漏失预警，预警精度高，延迟低，可以识别到微流量的溢流、漏失情况变化，能达到对溢流或漏失进行早期预警的效果。

4、在本发明中，容错范围限定在±0.5L/s，稳定范围限定在±1L/s，时间段t₁为1秒，时间周期t₂为30秒，时间周期T为120秒；体积V₁为0.5m³；首次测量进口流量值Q₁₁和出口流量值Q₂₁是当泵打开后等待5分钟，待进口流量和出口流量稳定后，在第一个30秒测量得到的。更进一步提高预警精度和预警及时性，使得预警响应快速，可以识别微流量变化。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明的技术方案作出进一步详细地阐述。

实施例1

作为本发明一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：

一种钻井液溢流或漏失的预警方法，包括以下步骤：

步骤A、获取首次测量的钻井液进口流量值Q₁₁和钻井液出口流量值Q₂₁；判断出口流量值Q₂₁与进口流量值Q₁₁之间的差值是否在容错范围内；若该差值在容错范围内，则进行步骤B；

步骤B、每间隔t₁时间获取进口流量值Q₁和非满管状态下的出口流量值Q₂；

步骤C、每间隔时间段t₂，计算t₂时间周期内的进口流量值的平均值和出口流量值的平均值，t₂>t₁；将后一时间周期t₂内得到的进口流量值的平均值减去前一时间周期t₂内得到的进口流量值的平均值，得到相邻两个时间周期t₂的进口流量值的平均值之差；若相邻两个时间周期t₂的进口流量值的平均值之差在稳定范围内，则计算相邻两个时间周期t₂的出口流量值的平均值之差；每间隔时间周期T统计该时间周期T内的相邻两个时间周期t₂的进口流量值的平均值之差和相邻两个时间周期t₂的出口流量值的平均值之差；T>t₂；

在时间周期T内，相邻两个时间周期t₂的进口流量值的平均值之差均在稳定范围内；则根据该时间周期T内，相邻两个时间周期t₂的出口流量值的平均值之差的变化进行溢流或漏失预警；具体为：

步骤C1、若在时间周期T内，每相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差呈逐渐增大的趋势，则判断为溢流，同时计算时间周期T内的累计溢流值，当累计溢流值大于V₁时，进行溢流提示；

步骤C2、若在时间周期T内，每相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差呈逐渐减小的趋势，则判断为漏失，同时计算时间周期T内的累计漏失值，当累计漏失值大于V₁时，进行漏失提示；

步骤C3、若在时间周期T内，前一个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差为正，后一个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差为负；或者前一个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差为负，后一个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差为正；则表示正常波动，不计算溢流值或漏失值；

步骤C4、若在时间周期T内，前后两个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差没有发生变化，则表示不溢流也不漏失，不计算溢流值或漏失值。

实施例2

作为本发明又一较佳实施例，本实施例公开了：

一种钻井液溢流或漏失的预警方法，包括以下步骤：

步骤A、获取首次测量的钻井液进口流量值Q₁₁和钻井液出口流量值Q₂₁；首次测量进口流量值Q₁₁和出口流量值Q₂₁是当泵打开后等待5分钟，待进口流量和出口流量稳定后，在第一个30秒测量得到的；判断出口流量值Q₂₁与进口流量值Q₁₁之间的差值是否在±0.5L/s内；若该差值在±0.5L/s范围内，则进行步骤B；

步骤B、每间隔1s时间获取进口流量值Q₁和非满管状态下的出口流量值Q₂；

步骤C、每间隔时间段30秒，计算30秒内的进口流量值的平均值和出口流量值的平均值；将后一30秒内得到的进口流量值的平均值减去前一30秒内得到的进口流量值的平均值，得到相邻两个30秒的进口流量值的平均值之差；若相邻两个30秒的进口流量值的平均值之差在±1L/s内，则计算相邻两个30秒的出口流量值的平均值之差；每间隔时间120秒统计该120秒内的多个相邻两个30秒内的进口流量值的平均值之差和多个相邻两个30秒内的出口流量值的平均值之差；

在120秒内，相邻两个30秒的进口流量值的平均值之差均在±1L/s内；则根据120秒内，连续多个相邻两个30秒内的出口流量值的平均值之差的变化进行溢流或漏失预警；具体为：

步骤C1、若在120秒内，连续多个相邻两个30秒的出口流量值的平均值之差呈逐渐增大的趋势，则判断为溢流，同时计算120秒内的累计溢流值，当累计溢流值大于0.5m³时，进行溢流提示；

步骤C2、若在120秒内，连续多个相邻两个30秒的出口流量值的平均值之差呈逐渐减小的趋势，则判断为漏失，同时计算120秒内的累计漏失值，当累计漏失值大于0.5m³时，进行漏失提示；

步骤C3、若在120秒内，前一个相邻两个30秒内的出口流量值的平均值之差为正，后一个相邻两个30秒内的出口流量值的平均值之差为负；或者前一个相邻两个30秒内的出口流量值的平均值之差为负，后一个相邻两个30秒内的出口流量值的平均值之差为正；则表示正常波动，不计算溢流值或漏失值；

步骤C4、若在120秒内，前后两个相邻两个30秒内的出口流量值的平均值之差没有发生变化，则表示不溢流也不漏失，不计算溢流值或漏失值。

实施例3

作为本发明又一较佳实施例，本实施例公开了：

作业人员打开泵，正常循环5分钟，待进口流量和出口流量稳定后，开始进入第1个30秒开始测量，即从打开泵之后的5分30秒时测量进口流量值Q₁₁和出口流量值Q₂₁。

以后每隔1秒测量一次进口流量值Q₁和出口流量值Q₂。同时以30秒为一个时间节点，计算在30秒内测量得到的进口流量值的平均值和出口流量值的平均值，即在5分30秒至5分59秒之间测量30次进口流量值和出口流量值，并计算此时间段内测量得到的30次进口流量值的平均值和测量得到的30次出口流量值的平均值；在6分0秒至6分29秒之间测量30次进口流量值和出口流量值，并计算此时间段内测量得到的30次进口流量值的平均值和测量得到的30次出口流量值的平均值；在6分30秒至6分59秒之间测量30次进口流量值和出口流量值，并计算此时间段内测量得到的30次进口流量值的平均值和测量得到的30次出口流量值的平均值；以此类推。

将第二个30秒内计算得到的进口流量值的平均值减去第一个30秒内计算得到的进口流量值的平均值，即得到相邻30秒内进口流量值的平均值之差。判断该平均值之差是否在稳定范围内，即±1L/s；若在稳定范围内，则将第二个30秒内计算得到的出口流量值的平均值减去第一个30秒内计算得到的出口流量值的平均值，即得到相邻30秒内出口流量值的平均值之差。再以2分钟为一个时间节点，统计2分钟内所有的进口流量值的平均值之差和所有出口流量值的平均值之差，即统计在2分钟内3个进口流量值的平均值之差和3个出口流量值的平均值之差。

一旦发现3个进口流量值的平均值之差超出了稳定范围，则表示改变了钻井工艺，则作出适应性改变，若3个进口流量值的平均值之差均未超出稳定范围，则进行溢流、漏失预警分析判定；

在2分钟内，如果所有的出口流量值的平均值之差呈逐渐增大的趋势，即第二个出口流量值的平均值之差大于第一个出口流量值的平均值之差，第三个出口流量值的平均值之差大于第二个出口流量值的平均值之差，则判断为溢流，同时计算累计溢流值，当累计溢流值达到0.5m³时，进行溢流提示。

在2分钟内，如果所有的出口流量值的平均值之差呈逐渐减小的趋势，即第二个出口流量值的平均值之差小于第一个出口流量值的平均值之差，第三个出口流量值的平均值之差小于第二个出口流量值的平均值之差，则判断为漏失，同时计算累计漏失值，当累计漏失值达到0.5m³时，进行漏失提示。

在2分钟内，如果前一个出口流量值的平均值之差为正，后一个出口流量值的平均值之差为负，或前一个出口流量值的平均值之差为负，后一个出口流量值的平均值之差为正，则表示正常波动，不计算溢流值或漏失值。

在2分钟内，如果前后两个出口流量值的平均值之差没有变化，则表示不溢流也不漏失，不计算溢流值和漏失值。

以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种钻井液溢流或漏失的预警方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A、获取首次测量的钻井液进口流量值Q₁₁和钻井液出口流量值Q₂₁；判断出口流量值Q₂₁与进口流量值Q₁₁之间的差值是否在容错范围内；若该差值在容错范围内，则进行步骤B；

步骤B、每间隔t₁时间获取进口流量值Q₁和非满管状态下的出口流量值Q₂；

步骤C、每间隔时间段t₂，计算t₂时间周期内的进口流量值的平均值和出口流量值的平均值，t₂>t₁；将后一时间周期t₂内得到的进口流量值的平均值减去前一时间周期t₂内得到的进口流量值的平均值，得到相邻两个时间周期t₂的进口流量值的平均值之差；若相邻两个时间周期t₂的进口流量值的平均值之差在稳定范围内，则计算相邻两个时间周期t₂的出口流量值的平均值之差；每间隔时间周期T统计该时间周期T内的相邻两个时间周期t₂的进口流量值的平均值之差和相邻两个时间周期t₂的出口流量值的平均值之差；T>t₂；

在时间周期T内，相邻两个时间周期t₂的进口流量值的平均值之差均在稳定范围内；则根据该时间周期T内，相邻两个时间周期t₂的出口流量值的平均值之差的变化进行溢流或漏失预警；具体为：

步骤C1、若在时间周期T内，每相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差呈逐渐增大的趋势，则判断为溢流，同时计算时间周期T内的累计溢流值，当累计溢流值大于V₁时，进行溢流提示；

步骤C2、若在时间周期T内，每相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差呈逐渐减小的趋势，则判断为漏失，同时计算时间周期T内的累计漏失值，当累计漏失值大于V₁时，进行漏失提示；

步骤C3、若在时间周期T内，前一个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差为正，后一个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差为负；或者前一个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差为负，后一个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差为正；则表示正常波动，不计算溢流值或漏失值；

步骤C4、若在时间周期T内，前后两个相邻两个时间段t₂的出口流量值的平均值之差没有发生变化，则表示不溢流也不漏失，不计算溢流值或漏失值。

2.如权利要求1所述的一种钻井液溢流或漏失的预警方法，其特征在于：所述步骤A中，所述容错范围为±0.5L/s。

3.如权利要求1所述的一种钻井液溢流或漏失的预警方法，其特征在于：所述步骤C中，所述稳定范围为±1L/s。

4.如权利要求1所述的一种钻井液溢流或漏失的预警方法，其特征在于：所述步骤A中，时间段t₁为1秒。

5.如权利要求1所述的一种钻井液溢流或漏失的预警方法，其特征在于：所述步骤C中，时间周期t₂为30秒。

6.如权利要求1所述的一种钻井液溢流或漏失的预警方法，其特征在于：所述步骤C中，时间周期T为120秒。

7.如权利要求1所述的一种钻井液溢流或漏失的预警方法，其特征在于：所述步骤A中，首次测量进口流量值Q₁₁和出口流量值Q₂₁是当泵打开后等待5分钟，待进口流量和出口流量稳定后，在第一个30秒测量得到的。

8.如权利要求1所述的一种钻井液溢流或漏失的预警方法，其特征在于：所述步骤C中，体积V₁为0.5m³。

9.如权利要求1所述的一种钻井液溢流或漏失的预警方法，其特征在于：所述步骤A中，若出口流量值Q₂₁与进口流量值Q₁₁之间的差值在容错范围外，则调整测量出口流量值的测量装置的测量参数，使得其测得的出口流量值Q₂₁与进口流量值Q₁₁之间的差值在容错范围内。

Images