CN115199262A - 一种超深井井下情况检测预警方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超深井井下情况检测预警方法，涉及超深井石油开发技术领域，应用于超深井井下情况检测预警系统，所述方法包括：建立多个预设进水管的流量数据的数值与标准井下岩屑数据的数值之间的第一数据表格，实时采集进水管的流量数据和出水管的流量数据，并获得两者之间的实时数据差值，根据实时采集进水管的流量数据查询第一数据表格，并获得第一实时流量数据对应的目标井下岩屑数据，在实时数据差值与目标井下岩屑数据的数值不匹配时，发出警报，通过在钻井过程中实时精准对比出入口的相关数据，计算出入口相关数据的差值，从而准确地反映井下情况，在井下复杂事故发生时，及时采取相应的措施，避免复杂事故的恶化。
Description
技术领域
本发明涉及超深井石油开发技术领域，尤其涉及一种超深井井下情况检测预警方法及系统。
背景技术
随着科技的不断发展，浅层简单的井越来越少，为了寻求更多的石油资源，向深井、超深井钻井发展，但随着井深的增加，井下风险也越来越大，如果事故发生不仅处理难度大、处理时间会增长，处理成本也会大大增加，同时也会带来社会负面的影响，所以预防井下复杂事故的发生成为需要重要解决的问题。
目前，随着钻井工业的快速发展，已经有了许多预防井下复杂事故发生的监测方法，但是这些方法的监测范围较小，只能对井下的某一方面情况进行监测，导致监测的精度不够高，不能够及时监测到井下复杂事故的发生，导致工作人员不能有效的采取补救措施，预防井下复杂事故的发生。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种超深井井下情况检测预警方法，通过在钻井过程中实时精准对比出入口的相关数据，计算出入口相关数据的差值，从而准确地反映井下情况，在井下复杂事故发生时，及时采取相应的措施，避免复杂事故的恶化。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明实施例提供一种超深井井下情况检测预警方法，应用于超深井井下情况检测预警系统，系统包括设置在井下的开采设备，开采设备包括用于向井下送入钻井液的进水管和送出钻井液以及井下岩屑的出水管，方法包括：
S01，基于出水管的流量数值等于进水管的流量数值和井下岩屑流量数值之和，建立多个预设进水管的流量数据的数值与标准井下岩屑数据的数值之间的第一数据表格。
S02，实时采集进水管的流量数据为第一实时流量数据和出水管的流量数据为第二实时流量数据，获得第一实时流量数据的数值和第二实时流量数据的数值之间的实时数据差值。
S03，根据第一实时流量数据查询第一数据表格，并获得第一实时流量数据对应的目标井下岩屑数据，在实时数据差值与目标井下岩屑数据的数值不匹配时，发出警报。
可选地，进水管的流量数据和出水管的流量数据均为质量流量数据，井下岩屑数据包括井下岩屑质量流量数据。
在步骤S01中第一数据表格为第一质量流量数据表格。
在步骤S02中实时采集进水管的第一实时质量流量数据和出水管的第二实时质量流量数据，并获得第一实时质量流量数据和第二实时质量流量数据之间的第一实时质量流量数据差值。
在步骤S03中，根据第一实时质量流量数据查询第一质量流量数据表格，并获得第一实时质量流量数据对应的第一目标井下岩屑质量数据。
当确定第一实时质量流量数据差值大于第一目标井下岩屑质量数据的数值时，确定井下有多余的空间吸收了液体，有部分物质进入到地层里，井下发生井漏，发出警报。
当确定第一实时质量流量数据差值小于第一目标井下岩屑质量数据的数值时，确定井下有多余的物质侵入到井筒内，发出警报。
可选地，进水管的流量数据和出水管的流量数据均为密度流量数据，井下岩屑数据包括井下岩屑密度流量数据。
在步骤S01中第一数据表格为第一密度流量数据表格。
在步骤S02中实时采集进水管的第一实时密度流量数据和出水管的第二实时密度流量数据，并获得第一实时密度流量数据和第二实时密度流量数据之间的第一实时密度流量数据差值。
在步骤S03中，根据第一实时密度流量数据查询第一密度流量数据表格，并获得第一实时密度流量数据对应的第一目标井下岩屑密度数据。
当确定第一实时密度流量数据差值小于第一目标井下岩屑密度数据的数值时，确定有气体进入井筒，环空液柱压力降低，发生溢流，发出警报；
当确定第一实时密度流量数据差值大于第一目标井下岩屑密度数据的数值时，根据循环迟到时间对比对应的密度，确定井下有复杂情况的发生，发出警报。
可选地，进水管的流量数据和出水管的流量数据均包括质量流量数据和体积流量数据，井下岩屑数据包括井下岩屑质量流量数据和井下岩屑体积流量数据。
在步骤S01中第一数据表格为第二质量流量数据表格和第一体积流量数据表格。
在步骤S02中实时采集进水管的第三实时质量流量数据和出水管的第四实时质量流量数据，并获得第三实时质量流量数据和第四实时质量流量数据之间的第二实时质量流量数据差值。
实时采集进水管的第一实时体积流量数据和出水管的第二实时体积流量数据，并获得第一实时体积流量数据和第二实时体积流量数据之间的第一实时体积流量数据差值。
在步骤S03中，根据第三实时质量流量数据查询第二质量流量数据表格，并获取第三实时质量流量数据对应的第二目标井下岩屑质量数据，根据第一实时体积流量数据查询第一体积流量数据表格，并获取第一实时体积流量数据对应的第一目标井下岩屑体积数据，当第二实时质量流量数据差值与第二目标井下岩屑质量数据的数值以及第一实时体积流量数据差值与第一目标井下岩屑体积数据中任意一项不匹配时发出警报。
可选地，当确定第二实时质量流量数据差值与第二目标井下岩屑质量数据的数值匹配，且第一实时体积流量数据差值大于第三目标井下岩屑体积数据的数值，确定地层流体侵入到井筒，则会发生溢流，发出警报。
当确定第二实时质量流量数据差值与第二目标井下岩屑质量数据的数值匹配，且第一实时体积流量数据差值小于第三目标井下岩屑体积数据的数值，确定井下有多余的物质侵入到井筒内，发出警报。
当确定第一实时体积流量数据差值与第三目标井下岩屑数据匹配，且第二实时质量流量数据差值大于第二目标井下岩屑质量数据的数值，井下有多余的岩屑到井筒内，发出警报。
当确定第一实时体积流量数据差值与第三目标井下岩屑数据匹配，且第二实时质量流量数据差值小于第二目标井下岩屑质量数据的数值，确定井下有多余的物质侵入到井筒内，发出警报。
本发明实施例提供一种超深井井下情况检测预警系统，包括开采设备、数据采集设备、控制处理设备和报警设备，控制处理设备包括数据处理器，数据采集设备包括入口流量计和出口流量计，开采设备包括钻柱，钻柱上设置有用于向井下送入钻井液的进水管和用于送出钻井液以及井下岩屑的出水管，入口流量计、出口流量计均与控制处理设备通信连接，控制处理设备与报警设备电连接。
入口流量计设于进水管上，入口流量计用于测量进水管的流量数据并传输数据给数据处理器。
出口流量计设于出水管上，出口流量计用于测量出水管的流量数据并传输数据给数据处理器。
数据处理器接收进水管的流量数据、出水管的流量数据，并根据如上述所述的方法在确定井下发生异常时，控制报警设备发出警报。
可选地，还包括钻井泵，钻井泵设置在进水管上，入口流量计设于钻井泵的高压端或钻井泵的低压端。
可选地，还包括液气分离设备、若干循环罐和点火器，液气分离设备与出水管连通，液气分离设备包括排液口和排气口，若干循环罐的进液端通过排液管线与液气分离设备的排液口连通，若干循环罐的出液端与钻柱的进水管连通，若干循环罐用于将钻井泵出口产生的液体输入到钻井泵入口处，点火器通过排气管线与液气分离设备的排气口连通，点火器用于燃烧液气分离设备分离出的可燃气体。
可选地，还包括设于井口装置的防喷组件，井口装置内设有钻柱，钻柱的一端设有钻头，防喷组件包括防喷器组、套管头组和旋转防喷器，旋转防喷器设置在井口装置的井口处，防喷器组设于旋转防喷器的下方，套管头组设于防喷器组的底部，钻柱与旋转防喷器连接，且钻柱延伸穿过防喷器组和套管头组以进行钻井。
可选地，防喷器组件还包括压井管汇和节流管汇，压井管汇用于井内出现溢流时向井内注入压井液，节流管汇用于井内出现溢流、井涌时，且套压超过旋转防喷器的极限值时释放井内气体和液体，节流管汇上设有用于调节气体流速的调节阀。
本发明的有益效果为：
1、设置入口流量计和出口流量计，使得在钻井过程中能够实时监测进水管的质量流量数据和出水管的质量流量数据，通过比较进水管的质量流量数据和出水管的质量流量数据的差值反映井下的情况，及时发现井下溢流/井漏等复杂情况，并及时采取措施，避免了事故的恶化。
2、通过对进水管的质量流量数据和体积流量数据与出水管的质量流量数据和体积流量数据进行比较差值，从而根据进水管与出水管质量流量数据差值和进水管与出水管体积流量数据差值反映井下的情况，及时发现井下溢流/井漏等复杂情况，并及时采取措施，避免了事故的恶化。
3、在控制处理设备接收的流量数据与数据表格中的流量数据不匹配时，说明井内发生异常的情况，控制处理设备将信号传输至报警设备，报警设备发出警报，相关工作人员及时对井内的情况进行检测，采取相应的措施。
附图说明
图1为本申请超深井井下情况检测预警方法的步骤流程图。
图2为本申请超深井井下情况检测预警系统的结构示意图。
其中，1、钻井泵；2、入口流量计；3、出口流量计；4、防喷器组；5、套管头组；6、液气分离设备；7、循环罐；8、点火器；9、排液管线；10、排气管线；11、压井管汇；12、节流管汇；13、调节阀；14、钻柱；15、钻头；16、旋转防喷器。
具体实施方式
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
如图1所示，本发明实施例通过提供一种超深井井下情况检测预警方法，应用于超深井井下情况检测预警系统，系统包括设置在井下的开采设备，开采设备包括用于向井下送入钻井液的进水管和送出钻井液以及井下岩屑的出水管，方法包括以下步骤：
S01，基于出水管的流量数值等于进水管的流量数值和井下岩屑流量数值之和，建立多个预设进水管的流量数据的数值与标准井下岩屑数据的数值之间的第一数据表格。
标准井下岩屑数据具体为，在开采设备正常工作时，钻柱14进水管的流量为一个预设进水管流量，井下岩屑数据流量正常波动过程中，出水管的流量与进水管的流量之间的差值。
S02，通过流量采集设备实时采集进水管的流量数据为第一实时流量数据和出水管的流量数据为第二实时流量数据，获得第一实时流量数据的数值和第二实时流量数据的数值之间的实时数据差值。
流量开采设备为，在开采过程中钻柱14进水管所产生的流量以及钻柱14出水管产出的流量，通过实时采集钻柱14进水管所产生的流量以及实时采集钻柱14出水管产出的流量，得到进水管的流量数据和出水管的流量数据。
S03，根据第一实时流量数据查询第一数据表格，并获得第一实时流量数据对应的目标井下岩屑数据，在实时数据差值与目标井下岩屑数据的数值不匹配时，发出警报。
目标井下岩屑数据为，将实时采集进水管的流量数据带入到第一数据表格中，查找第一数据表格中与实时采集进水管的流量数据相对应的预设进水管流量，得到与之对应的井下岩屑数据，此时的井下岩屑数据为目标井下岩屑数据，目标井下岩屑数据为区间范围的数值，在实时数据差值处于目标井下岩屑数据数值的区间范围时，说明开采设备在正常进行工作，井下处于正常的状态，在实时数据差值不在目标井下岩屑数据数值的区间范围时，说明开采设备在异常进行工作，井下处于异常的状态，此时发出警报，相关人员及时采取相应的措施，对井下的异常情况进行检修，减少事故的发生。
其中，先记录多组正常情况下进水管的流量数据，通过计算得到与之对应的标准井下岩屑的流量数据，从而形成第一数据表格，再实时采集第一实时流量数据与第二实时流量数据，获得第一实时流量数据的数值和第二实时流量数据的数值之间的实时数据差值，将第一实时流量数据带入第一数据表格中进行查询，得到第一实时流量数据对应的目标井下岩屑数据，再将获得的实时数据差值与目标井下岩屑数据进行对比，当两者数据的数值不匹配时，说明井下发生异常，发出警报，相关人员接收发出的警报，及时对井下进行相应的处理，减少井下复杂事故的发生。
在本实施例中，进水管的流量数据和出水管的流量数据均为质量流量数据，井下岩屑数据包括井下岩屑质量流量数据。
在步骤S01中第一数据表格为第一质量流量数据表格。
第一质量流量数据表格具体为，在开采设备正常工作情况时，井下岩屑的质量流量正常波动过程中，通过测量多组出水管质量流量数据和进水管质量流量数据，得到对应的井下岩屑的质量流量数据，从而根据进水管质量流量数据建立进水管质量流量数据和相对应的井下岩屑质量流量数据的表格。
在步骤S02中实时采集进水管的第一实时质量流量数据和出水管的第二实时质量流量数据，并获得第一实时质量流量数据和第二实时质量流量数据之间的第一实时质量流量数据差值。
在步骤S03中，根据第一实时质量流量数据查询第一质量流量数据表格，并获得第一实时质量流量数据对应的第一目标井下岩屑质量数据。
第一目标井下岩屑质量数据为，在开采设备工作时，通过实时采集进水管的质量流量数据得到第一实时质量流量数据，将第一实时质量流量数据带入第一质量流量数据表格中，得到第一实时质量流量数据与之对应的井下岩屑质量数据。
当确定第一实时质量流量数据差值大于第一目标井下岩屑质量数据的数值时，确定井下有多余的空间吸收了液体，有部分物质进入到地层里，井下发生井漏，发出警报。
当确定第一实时质量流量数据差值小于第一目标井下岩屑质量数据的数值时，确定井下有多余的物质侵入到井筒内，发出警报。
其中，记录多组开采设备正常工作时进水管的质量流量数据，通过计算得到与之对应的井下岩屑的质量流量数据，从而形成第一质量流量数据表格，再实时采集同一时刻第一实时质量流量数据和第二实时质量流量数据，获得第一实时质量流量数据和第二实时质量流量数据之间的第一实时质量流量数据差值，将第一实时质量流量数据带入到第一质量流量数据表格中查询得到对应的第一目标井下岩屑的质量流量数据，将第一实时质量流量数据与第一目标井下岩屑的质量流量数据进行对比。
当确定第一实时质量流量数据差值大于第一目标井下岩屑质量数据的数值时，确定井下有多余的空间吸收了液体，有部分物质进入到地层里，井下发生井漏，发出警报，相关人员接收发出的警报，及时对井下进行相应的处理；当确定第一实时质量流量数据差值小于第一目标井下岩屑质量数据的数值时，确定井下有多余的物质侵入到井筒内，发出警报，相关人员接收发出的警报，及时对井下进行相应的处理。
需要说明的是，部分物质和多余的物质可以是地层的流体进入到井筒，也可能是井下有多余的岩屑进入到了井筒内，在地层的流体进入到井筒时，井下会发生溢流，在井下发生溢流时，需要及时进行处理，如果溢流不及时发现会发生井喷的情况，在井下的溢流情况严重时，还会发生井喷失控的现象；在井下的岩屑进入到井筒内时，说明井壁可能发生垮塌，需要及时对井下进行处理，如果没有及时发现情况，可能导致卡钻的情况，造成仪器的损坏，从而导致井下事故的发生。
实施例二
在本实施例中，进水管的流量数据和出水管的流量数据均为密度流量数据，井下岩屑数据包括井下岩屑密度流量数据。
在步骤S01中第一数据表格为第一密度流量数据表格。
第一密度流量数据表格具体为，在开采设备正常工作情况时，井下岩屑的密度流量正常波动过程中，通过测量多组出水管密度流量数据和进水管密度流量数据，得到对应的井下岩屑的密度流量数据，从而根据进水管密度流量数据建立进水管密度流量数据和相对应的井下岩屑密度流量数据的表格。
在步骤S02中实时采集进水管的第一实时密度流量数据和出水管的第二实时密度流量数据，并获得第一实时密度流量数据和第二实时密度流量数据之间的第一实时密度流量数据差值。
在步骤S03中，根据第一实时密度流量数据查询第一密度流量数据表格，并获得第一实时密度流量数据对应的第一目标井下岩屑密度数据。
第一目标井下岩屑密度数据为，在开采设备工作时，通过实时采集进水管的密度流量数据得到第一实时密度流量数据，将第一实时密度流量数据带入第一密度流量数据表格中，得到第一实时密度流量数据与之对应的井下岩屑密度数据。
当确定第一实时密度流量数据差值小于第一目标井下岩屑密度数据的数值时，确定有气体进入井筒，环空液柱压力降低，发生溢流，发出警报；
当确定第一实时密度流量数据差值大于第一目标井下岩屑密度数据的数值时，根据循环迟到时间对比对应的密度，确定井下有复杂情况的发生，发出警报。
其中，记录多组开采设备正常工作时进水管的密度流量数据，通过计算得到与之对应的井下岩屑的密度流量数据，从而形成第一密度流量数据表格，再实时采集同一时刻第一实时密度流量数据和第二实时密度流量数据，获得第一实时密度流量数据和第二实时密度流量数据之间的第一实时密度流量数据差值，将第一实时密度流量数据带入到第一密度流量数据表格中查询得到对应的第一目标井下岩屑的密度流量数据，将第一实时密度流量数据与第一目标井下岩屑的密度流量数据进行对比。
在开采过程中会产生气体，气体经过流动再次循环进入到钻井液的进水管中，根据气体循环迟到时间找到相对应的第一目标井下岩屑密度数据的数值，当确定第一实时密度流量数据差值大于第一目标井下岩屑密度数据的数值时，确定井下有复杂情况的发生，发出警报；相关人员接收发出的警报，及时对井下进行相应的处理；当确定第一实时密度流量数据差值小于第一目标井下岩屑密度数据的数值时，确定有气体进入井筒，此时环空液柱(图中未示出)压力降低，发生溢流，发出警报，提醒相关人员及时对井下进行相应的处理。
实施例三
在本实施例中，进水管的流量数据和出水管的流量数据均包括质量流量数据和体积流量数据，井下岩屑数据包括井下岩屑质量流量数据和井下岩屑体积流量数据。
在步骤S01中第一数据表格为第二质量流量数据表格和第一体积流量数据表格。
第二质量流量数据表格具体为，在开采设备正常工作情况时，井下岩屑的质量流量正常波动过程中，通过测量多组出水管质量流量数据和进水管质量流量数据，得到对应的井下岩屑的质量流量数据，从而根据进水管质量流量数据建立进水管质量流量数据和相对应的井下岩屑质量流量数据的表格；第一体积流量数据表格具体为，在开采设备正常工作情况时，井下岩屑的体积流量正常波动过程中，通过测量多组出水管体积流量数据和进水管体积流量数据，得到对应的井下岩屑的体积流量数据，从而根据进水管体积流量数据建立进水管体积流量数据和相对应的井下岩屑体积流量数据的表格。
在步骤S02中实时采集进水管的第三实时质量流量数据和出水管的第四实时质量流量数据，并获得第三实时质量流量数据和第四实时质量流量数据之间的第二实时质量流量数据差值。
实时采集进水管的第一实时体积流量数据和出水管的第二实时体积流量数据，并获得第一实时体积流量数据和第二实时体积流量数据之间的第一实时体积流量数据差值。
在步骤S03中，根据第三实时质量流量数据查询第二质量流量数据表格，并获取第三实时质量流量数据对应的第二目标井下岩屑质量数据，根据第一实时体积流量数据查询第一体积流量数据表格，并获取第一实时体积流量数据对应的第一目标井下岩屑体积数据，当第二实时质量流量数据差值与第二目标井下岩屑质量数据的数值以及第一实时体积流量数据差值与第一目标井下岩屑体积数据中任意一项不匹配时发出警报。
第二目标井下岩屑质量数据为，在开采设备工作时，通过实时采集进水管的质量流量数据得到第三实时质量流量数据，将第三实时质量流量数据带入第二质量流量数据表格中，得到第三实时质量流量数据与之对应的井下岩屑质量数据；第一目标井下岩屑体积数据为，在开采设备工作时，通过实时采集进水管的体积流量数据得到第一实时体积流量数据，将第一实时体积流量数据带入第一体积流量数据表格中，得到第一实时体积流量数据与之对应的井下岩屑体积数据。
其中，实时采集进水管的流量数据为进水管的质量流量数据和密度流量数据，实时采集出水管的流量数据为出水管的质量流量数据和密度流量数据，根据获得的质量流量数据的数值除以密度流量数据的数值计算得到相应的体积流量数据的数值，记录多组正常情况下进水管的质量流量数据与出水管的质量流量数据计算得到正常情况下井下岩屑的质量流量数据，从而形成第二质量流量数据表格。通过获得的进水管、出水管的质量流量数据和密度流量数据计算得到相对应的进水管、出水管的体积流量数据，记录多组正常情况下进水管的体积流量数据、出水管的体积流量数据与通过计算得到对应的井下岩屑的体积流量数据，从而形成第一体积流量数据表格。
实时采集第三实时质量流量数据和第四实时质量流量数据，获得第三实时质量流量数据和第四实时质量流量数据之间的第二实时质量流量数据差值，实时采集第一实时体积流量数据和第二实时体积流量数据，获得第一实时体积流量数据和第二实时体积流量数据之间的第一实时体积流量数据差值，将第三实时质量流量数据带入到第二质量流量数据表格中进行查询，得到对应的第二目标井下岩屑的质量流量数据，将第一实时体积流量数据带入到第一体积流量数据表格中进行查询，得到对应的第一目标井下岩屑的体积流量数据，在第二实时质量流量数据差值与第二目标井下岩屑质量数据的数值以及第一实时体积流量数据差值与第一目标井下岩屑体积数据中任意一项不匹配时，说明井下发生异常，此时发出警报，相关人员接收发出的警报，及时对井下进行相应的处理。
在本实施例中，当确定第二实时质量流量数据差值与第二目标井下岩屑质量数据的数值匹配，且第一实时体积流量数据差值大于第三目标井下岩屑体积数据的数值，确定地层流体侵入到井筒，则会发生溢流，发出警报。
当确定第二实时质量流量数据差值与第二目标井下岩屑质量数据的数值匹配，且第一实时体积流量数据差值小于第三目标井下岩屑体积数据的数值，确定井下有多余的物质侵入到井筒内，发出警报。
当确定第一实时体积流量数据差值与第三目标井下岩屑数据匹配，且第二实时质量流量数据差值大于第二目标井下岩屑质量数据的数值，井下有多余的岩屑到井筒内，发出警报。
当确定第一实时体积流量数据差值与第三目标井下岩屑数据匹配，且第二实时质量流量数据差值小于第二目标井下岩屑质量数据的数值，确定井下有多余的物质侵入到井筒内，发出警报。
其中，可以根据进水管的质量流量数据和出水管的质量流量数据与进水管的体积流量数据和出水管的体积流量数据进行比较，在进水管的质量流量和出水管的质量流量近似相等，但进水管的体积流量和进水管的体积流量差距相对较大时，说明地层流体侵入到井筒，则会发生溢流，溢流不及时发现可能导致井喷，甚至井喷失控，相关人员对井下的情况进行及时处理，根据井下的需要采取相应的措施解决问题；如果进水管的质量流量和出水管的质量流量差距相对较大，体积流量近似相等，则说明井下有多余的岩屑到井筒内，可能井壁有垮塌，如没有及时发现，可能导致卡钻，相关人员对井下的情况进行及时处理，根据井下的需要采取相应的措施解决问题。
实施例四
如图2所示，基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种超深井井下情况检测预警系统，包括开采设备、数据采集设备、控制处理设备和报警设备，控制处理设备包括数据处理器，数据采集设备包括入口流量计2和出口流量计3，开采设备包括钻柱14，钻柱14上设置有用于向井下送入钻井液的进水管和用于送出钻井液以及井下岩屑的出水管，入口流量计2、出口流量计3均与控制处理设备通信连接，控制处理设备与报警设备电连接。
入口流量计2设于进水管上，入口流量计2用于测量进水管的流量数据并传输数据给数据处理器。
出口流量计3设于出水管上，出口流量计3用于测量出水管的流量数据并传输数据给数据处理器。
数据处理器接收进水管的流量数据、出水管的流量数据，并根据上述任意一项方法确定井下发生异常时，控制报警设备发出警报。
其中，使用入口流量计2测量进水管的流量数据，使用出口流量计3测量出水管的流量数据，再将进水管的流量数据和出水管的流量数据传输到数据处理器中，数据处理器接收进水管的流量数据、出水管的流量数据，并对进水管的流量数据、出水管的流量数据进行处理和分析，当接收进水管的流量数据、出水管的流量数据与第一数据表格中的流量数据不匹配时，说明井下发生异常，在数据处理器上还设有报警设备，当数据处理器确定井下发生异常时，报警设备发出警报，同时在数据处理器上设有显示屏，数据处理器将采集到的信息显示在显示屏上，相关人员根据显示屏上显示的数据，判断井下发生溢流还是井漏，对井下的情况进行及时处理，并根据井下的需要采取相应的措施解决问题。
需要说明的是，入口流量计2能够测量进水管的质量流量数据和密度流量数据，出口流量计3能够测量出水管的质量流量数据和密度流量数据，根据获得的质量流量数据和密度流量数据，能够计算得到与之对应的体积流量数据。
在本实施例中，还包括钻井泵1，钻井泵1设置在进水管上，入口流量计2设于钻井泵1的高压端或进钻井泵1的低压端。将入口流量计2安装在高压端，安装方便，易操作，将入口流量计2安装在低压端，对入口流量计2没有抗压级别的要求，因此可以根据使用的需要将入口流量计2安装在进水管的高压端或进水管的低压端。钻井泵1的高压端靠近进水管的入口处，钻井泵1的低压端靠近钻井泵1的出口处。
在本实施例中，还包括液气分离设备6、若干循环罐7和点火器8，液气分离设备6与出水管连通，液气分离设备6包括排液口和排气口，若干循环罐7的进液端通过排液管线9与液气分离设备6的排液口连通，若干循环罐7的出液端与钻柱14的进水管连通，若干循环罐7用于将钻井泵1出口产生的液体输入到钻井泵1入口处，点火器8通过排气管线10与液气分离设备6的排气口连通，点火器8用于燃烧液气分离设备6分离出的可燃气体。
其中，在超深井钻井时，钻井泵1与进水管连通，钻井泵1向进水管内送入钻井液，钻柱14转动进行钻井，在钻井过程中开采设备内会产生气体和液体，产生的气体和液体通过出水管进入到液气分离设备6中，液气分离设备6将可燃气体通过排气管线10排出，此时点火器8将气分离设备6分离出的可燃气体进行燃烧处理，液气分离设备6将液体通过排液管线9排出，排液管线9内的液体流进若干循环罐7内，若干循环罐7再将液体排入到钻井泵1的入口处，流进进水管内，使得进水管能够连续向钻柱14内送入钻井液，钻井液处于循坏利用的状态。
在本实施例中，还包括设于井口装置的防喷组件，井口装置内设有钻柱14，钻柱14的一端设有钻头15，防喷组件包括防喷器组4、套管头组5、压井管汇11、节流管汇12和旋转防喷器16，旋转防喷器16设置在井口装置的井口处，防喷器组4设于旋转防喷器16的下方，套管头组5设于防喷器组4的底部，钻柱14与旋转防喷器16连接，且钻柱14延伸穿过防喷器组4和套管头组5以进行钻井，压井管汇11用于井内出现溢流时向井内注入压井液，节流管汇12用于井内出现溢流、井涌时，且套压超过旋转防喷器16的极限值时释放井内气体和液体，节流管汇12上设有用于调节气体流速的调节阀13。
其中，井口装置设于井口处，防喷器组4在钻井过程中常处于开启的状态，在旋转防喷器16正常工作时，防喷器组4能够将钻井过程中产生的气体和液体，通过出水管排到液气分离设备6内，同时钻井过程中产生的气体和液体也能通过回流进入到进水管内，压井管汇11的一端与进水管连通，压井管汇11的另一端与防喷器组4连接，节流管汇12的一端与液气分离设备6连通，节流管汇12的另一端与防喷器组4连接，旋转防喷器16能够承受一定的压强，在旋转防喷器16处的套压超过旋转防喷器16可以承受的范围时，此时防喷器组4将产生的气体和液体通过节流管汇12排到液气分离设备6内，在节流管汇12排放气体的过程中，可以通过调节阀13调节气体的流速。
需要说明的是，调节阀13能够在一定的范围内调节气体的流速，当气体的流速无法使用调节阀13进行调节时，此时使用压井管汇11将防喷器组4内的气体排出，在压井管汇11上设有用于开闭压井管汇11的开关阀，在日常使用过程中开关阀处于关闭状态，使用节流管汇12将防喷器组4内的气体排到液气分离设备6。
本领域内的技术人员应明白，尽管已经描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性的概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围内的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求机器等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种超深井井下情况检测预警方法，其特征在于，应用于超深井井下情况检测预警系统，所述系统包括设置在井下的开采设备，所述开采设备包括用于向井下送入钻井液的进水管和送出钻井液以及井下岩屑的出水管，所述方法包括：
S01，基于出水管的流量数值等于进水管的流量数值和井下岩屑流量数值之和，建立多个预设进水管的流量数据的数值与标准井下岩屑数据的数值之间的第一数据表格；
S02，实时采集进水管的流量数据为第一实时流量数据和出水管的流量数据为第二实时流量数据，获得所述第一实时流量数据的数值和第二实时流量数据的数值之间的实时数据差值；
S03，根据所述第一实时流量数据查询第一数据表格，并获得第一实时流量数据对应的目标井下岩屑数据，在实时数据差值与目标井下岩屑数据的数值不匹配时，发出警报。
2.根据权利要求1所述的一种超深井井下情况检测预警方法，其特征在于，所述进水管的流量数据和出水管的流量数据均为质量流量数据，所述井下岩屑数据包括井下岩屑质量流量数据；
在步骤S01中所述第一数据表格为第一质量流量数据表格；
在步骤S02中实时采集进水管的第一实时质量流量数据和出水管的第二实时质量流量数据，并获得所述第一实时质量流量数据和第二实时质量流量数据之间的第一实时质量流量数据差值；
在步骤S03中，根据所述第一实时质量流量数据查询第一质量流量数据表格，并获得第一实时质量流量数据对应的第一目标井下岩屑质量数据；
当确定第一实时质量流量数据差值大于第一目标井下岩屑质量数据的数值时，确定井下有多余的空间吸收了液体，有部分物质进入到地层里，井下发生井漏，发出警报；
当确定第一实时质量流量数据差值小于第一目标井下岩屑质量数据的数值时，确定井下有多余的物质侵入到井筒内，发出警报。
3.根据权利要求1所述的一种超深井井下情况检测预警方法，其特征在于，所述进水管的流量数据和出水管的流量数据均为密度流量数据，所述井下岩屑数据包括井下岩屑密度流量数据；
在步骤S01中所述第一数据表格为第一密度流量数据表格；
在步骤S02中实时采集进水管的第一实时密度流量数据和出水管的第二实时密度流量数据，并获得所述第一实时密度流量数据和第二实时密度流量数据之间的第一实时密度流量数据差值；
在步骤S03中，根据所述第一实时密度流量数据查询第一密度流量数据表格，并获得第一实时密度流量数据对应的第一目标井下岩屑密度数据；
当确定第一实时密度流量数据差值小于第一目标井下岩屑密度数据的数值时，确定有气体进入井筒，环空液柱压力降低，发生溢流，发出警报；
当确定第一实时密度流量数据差值大于第一目标井下岩屑密度数据的数值时，根据循环迟到时间对比对应的密度，确定井下有复杂情况的发生，发出警报。
4.根据权利要求1所述的一种超深井井下情况检测预警方法，其特征在于，
所述进水管的流量数据和出水管的流量数据均包括质量流量数据和体积流量数据，所述井下岩屑数据包括井下岩屑质量流量数据和井下岩屑体积流量数据；
在步骤S01中所述第一数据表格为第二质量流量数据表格和第一体积流量数据表格；
在步骤S02中实时采集进水管的第三实时质量流量数据和出水管的第四实时质量流量数据，并获得所述第三实时质量流量数据和第四实时质量流量数据之间的第二实时质量流量数据差值；
实时采集进水管的第一实时体积流量数据和出水管的第二实时体积流量数据，并获得所述第一实时体积流量数据和第二实时体积流量数据之间的第一实时体积流量数据差值；
在步骤S03中，根据所述第三实时质量流量数据查询第二质量流量数据表格，并获取第三实时质量流量数据对应的第二目标井下岩屑质量数据，根据所述第一实时体积流量数据查询第一体积流量数据表格，并获取第一实时体积流量数据对应的第一目标井下岩屑体积数据，当第二实时质量流量数据差值与第二目标井下岩屑质量数据的数值以及第一实时体积流量数据差值与第一目标井下岩屑体积数据中任意一项不匹配时发出警报。
5.根据权利要求4所述的一种超深井井下情况检测预警方法，其特征在于：当确定第二实时质量流量数据差值与第二目标井下岩屑质量数据的数值匹配，且第一实时体积流量数据差值大于第三目标井下岩屑体积数据的数值，确定地层流体侵入到井筒，则会发生溢流，发出警报；
当确定第二实时质量流量数据差值与第二目标井下岩屑质量数据的数值匹配，且第一实时体积流量数据差值小于第三目标井下岩屑体积数据的数值，确定井下有多余的物质侵入到井筒内，发出警报；
当确定第一实时体积流量数据差值与第三目标井下岩屑数据匹配，且第二实时质量流量数据差值大于第二目标井下岩屑质量数据的数值，确定井下有多余的岩屑到井筒内，发出警报；
当确定第一实时体积流量数据差值与第三目标井下岩屑数据匹配，且第二实时质量流量数据差值小于第二目标井下岩屑质量数据的数值，确定井下有多余的物质侵入到井筒内，发出警报。
6.一种超深井井下情况检测预警系统，其特征在于，包括开采设备、数据采集设备、控制处理设备和报警设备，所述控制处理设备包括数据处理器，所述数据采集设备包括入口流量计(2)和出口流量计(3)，所述开采设备包括钻柱(14)，所述钻柱(14)上设置有用于向井下送入钻井液的进水管和用于送出钻井液以及井下岩屑的出水管，所述入口流量计(2)、出口流量计(3)均与控制处理设备通信连接，所述控制处理设备与报警设备电连接；
所述入口流量计(2)设于进水管上，所述入口流量计(2)用于测量进水管的流量数据并传输数据给数据处理器；
所述出口流量计(3)设于出水管上，所述出口流量计(3)用于测量出水管的流量数据并传输数据给数据处理器；
所述数据处理器接收进水管的流量数据、出水管的流量数据，并根据如权利要求1～5任意一项方法确定井下发生异常时，控制报警设备发出警报。
7.根据权利要求6所述的一种超深井井下情况检测预警系统，其特征在于，还包括钻井泵(1)，所述钻井泵(1)设置在进水管上，所述入口流量计(2)设于钻井泵(1)的高压端或钻井泵(1)的低压端。
8.根据权利要求6所述的一种超深井井下情况检测预警系统，其特征在于，还包括液气分离设备(6)、若干循环罐(7)和点火器(8)，所述液气分离设备(6)与出水管连通，所述液气分离设备(6)包括排液口和排气口，所述若干循环罐(7)的进液端通过排液管线(9)与液气分离设备(6)的排液口连通，若干循环罐(7)的出液端与钻柱(14)的进水管连通，所述若干循环罐(7)用于将钻井泵(1)出口产生的液体输入到钻井泵(1)入口处，所述点火器(8)通过排气管线(10)与液气分离设备(6)的排气口连通，所述点火器(8)用于燃烧液气分离设备(6)分离出的可燃气体。
9.根据权利要求6所述的一种超深井井下情况检测预警系统，其特征在于，还包括设于井口装置的防喷组件，所述井口装置内设有钻柱(14)，所述钻柱(14)的一端设有钻头(15)，所述防喷组件包括防喷器组(4)、套管头组(5)和旋转防喷器(16)，所述旋转防喷器(16)设置在井口装置的井口处，所述防喷器组(4)设于旋转防喷器(16)的下方，所述套管头组(5)设于防喷器组(4)的底部，所述钻柱(14)与旋转防喷器(16)连接，且钻柱(14)延伸穿过防喷器组(4)和套管头组(5)以进行钻井。
10.根据权利要求9所述的一种超深井井下情况检测预警系统，其特征在于，所述防喷器组件还包括压井管汇(11)和节流管汇(12)，所述压井管汇(11)用于井内出现溢流时向井内注入压井液，所述节流管汇(12)用于井内出现溢流、井涌时，且套压超过旋转防喷器(16)的极限值时释放井内气体和液体，所述节流管汇(12)上设有用于调节气体流速的调节阀(13)。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115542337A (zh) * | 2022-11-28 | 2022-12-30 | 成都维泰油气能源技术有限公司 | 一种钻井返出的岩屑监测方法、装置和存储介质 |
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2022
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