CN117365452A - 一种井涌井漏监测方法及装置 - Google Patents

一种井涌井漏监测方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN117365452A
CN117365452A CN202210764814.7A CN202210764814A CN117365452A CN 117365452 A CN117365452 A CN 117365452A CN 202210764814 A CN202210764814 A CN 202210764814A CN 117365452 A CN117365452 A CN 117365452A
Authority
CN
China
Prior art keywords
kick
lost circulation
monitoring
flow
liquid level
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.)
Pending
Application number
CN202210764814.7A
Other languages
English (en)
Inventor
于洋
崔猛
汪海阁
赵飞
史肖燕
丁燕
黄凯
郭卫红
李卉
张彦龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China National Petroleum Corp
CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Original Assignee
China National Petroleum Corp
CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China National Petroleum Corp, CNPC Engineering Technology R&D Co Ltd filed Critical China National Petroleum Corp
Priority to CN202210764814.7A priority Critical patent/CN117365452A/zh
Publication of CN117365452A publication Critical patent/CN117365452A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/10Locating fluid leaks, intrusions or movements
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/08Controlling or monitoring pressure or flow of drilling fluid, e.g. automatic filling of boreholes, automatic control of bottom pressure
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/04Measuring depth or liquid level
    • E21B47/047Liquid level

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (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)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

本发明公开了一种井涌井漏监测方法及装置,属于钻井工程技术领域,所述方法包括以下步骤:步骤1、外夹式多声道多普勒超声波进行流速检测;步骤2、低波速角的雷达液位计检测液位高度后获得面积;步骤3、采用综合检测技术的速度‑面积法测量计算后获得出口流量;步骤4、次声波发生装置实时测量环空液面高度;步骤5、通过出入口流量差可以进行早期井涌和井漏判定,实时预警。本发明还公开了一种井涌井漏监测装置。本发明的技术方案解决了井漏、井涌监测工作中的出口流量测量精度问题,提供了一种低成本、简单实用、拆装便捷的非满管测量装置,为井涌井漏监测预警提供精确的数据。

Description

一种井涌井漏监测方法及装置
技术领域
本发明属于钻井工程技术领域,涉及一种井涌井漏监测方法及装置,具体地说,涉及一种基于出口流量和环空液面测量的井涌井漏监测方法及监测装置。
背景技术
目前,国内外的井漏、井涌监测方法主要有以下两种:
进出口流量差法的关键在于是否能够准确的确定进出口的流量。入口流量可通过泥浆泵的缸套直径、冲数及冲程、上水效率等参数计算出来,或是通过流量计进行准确测量。但出口流量的准确测量却一直是业内的难题,为了提高井漏、井涌监测的灵敏度,一般采用流量计和参与循环的各液位计的总池溢漏参数进行综合判定。井口返出流量的准确监测一直是钻井界最为关切的重大难题。目前国内外钻井现场普遍采用靶式流量计/挡板流量计,但这种流量计的测量精度不高,对于早期的井漏、溢流无法进行准确识别。国内钻井现场通常是采用实时监测各钻井液池液面的变化来判断总池的溢漏量,但该测量方法存在明显的滞后。且常规钻井液罐体的截面积约为20m2,高度2m,当溢流或井漏量小于1m3时,多个参与循环的钻井液罐体的综合液面高度变化还不到1cm,仅靠常规的液位监测传感器,很难及时发现钻井液微流量的变化,无法及时对潜在的事故隐患做出预报和防备。
利用随钻测量、随钻测井、环空压力随钻测量是一种切实可行的早期井涌监测方法,但由于该方式成本居高不下,制约了其的广泛应用。
发明内容
本发明实施例的目的是为了解决上述技术问题,提供一种井涌井漏监测方法及装置,一种低成本、简单实用、拆装便捷的非满管测量装置,结合次声波发射装置测得井筒内液面位置,为井漏处理提供准确的数据,提高事故处置效率。其次,通过软件对进出口流量进行对比计算,结合迟到时间,引入人工智能算法,识别钻井过程、起下钻过程中“假溢流”,可有效的提高早期井漏、井涌监测的准确性,解决该业内难题。
为解决上述技术问题,一方面,本发明实施例提供了一种井涌井漏监测方法,包括如下步骤:
步骤1、外夹式多声道多普勒超声波进行流速检测;
步骤2、低波速角的雷达液位计检测液位高度后获得面积;
步骤3、采用综合检测技术的速度一面积法测量计算后获得出口流量;度面积法是现有技术中的算法,出自《流量测量和控制实用手册》。
步骤4、次声波发生装置实时测量环空液面高度;
步骤5、通过出入口流量差可以进行早期井涌和井漏判定,实时预警。
进一步,采用五对外夹式多普勒超声波探头,分别可测量安装高度以下的流速。
进一步,结合温度、密度、粘度进行流量补偿,上述参数通过面板输入,或通过MODBUS总线在线预置。
进一步,步骤5中,采用泵冲传感器计算入口流量。
进一步,步骤5中,采用井涌井漏监测系统可实时计算并通过modbus总线输出下列参数:平均流量、瞬时流量、累计流量、平均流速、瞬时流速、液位高度、工作状态,所述井涌井漏监测系统四个功能模块:数据采集模块、数据展示模块、参数配置模块、帮助模块,
所述数据采集模块用于将外夹式多声道多普勒超声波传感器与雷达液位计探测的数字信号进行采集与结构化存储;
所述数据展示模块用于将原始数据进行拟合计算,将原始数据和出口流量计算结果多维展示,当波动范围超出预定阀值时自动告警;
所述参数配置模块用于输入数据采集频率、告警阀值、输出样式;
所述帮助模块用于存储用户手册、版本信息、数据资料的文本文件。
进一步,步骤1中,超声波发生传感器发生出的超声波遇到流体中的固体颗粒时,会发生反射,在接收传感器断会得到发射后的超声波,此时接收到的超声波的频率与发射的频率会有一个差值,这个差值就是多普勒频移,通过测量该频移量得到流体的流速;
其中u为流体的流速;c为超声波在流体中的传播速度;f1为超声波探头的信号发射频率;为多普勒频移;α为超声波传感器的安装角度。
进一步,步骤2中,角的雷达液位计发出的电磁脉冲遇到被测介质表面时,部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置,发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比,从而实现持续检测液位高度h,计算得到当前流体在管道内的等效截面积S。
进一步,步骤3中,面积法计算得到当前的流量值:
其中QO为当前流量值;Vi为有效的流速值;S为当前流体在管道内的等效截面积。
进一步,步骤4,钻井现场实时数据,持续采集相关参数包括入口流量、泵排量、环空液面高度的瞬时值。
接入温度、密度、粘度等数据进行流量补偿,上述参数通过面板输入,或通过MODBUS总线在线预置。就目前而言,录井仪等设备在现场的普及度极高,若通过上位机实时接入温度、密度、粘度参数,仪器就能实现上述变量的实时补偿;
起下钻过程中,通过引入综合录井仪的悬重参数,可以在坐卡工况时进行次声波的自动发射,实现井筒液位监测装置的连续在线测量。
(1)采用进出口流量差算法实现钻井过程中的早期井漏、井涌判定。
进出口流量差既井口泵入钻井液的流量与环空返出钻井液流量的差值,公式如下:
Q=Qi-Qo
其中Qi为当前入口流量值;Qo为当前出口流量值;Q为进出口流量差。
还可利用下述参数对钻井液系统的异常变化进行检测。包括:迟到时间、泵冲速、循环罐的液位高度、立管压力、钻时等。
引入立管压力参数,可以判断因泥浆泵活塞磨损、钻具刺漏、水眼堵或井漏等引起的各种异常,以减少非钻进时间。
(2)智能识别钻井过程中的溢流,是由地层流体进入井眼引起的“真”井涌,还是由“膨胀效应”(Balooning Effect)引起的“假”溢流。
(3)智能识别起下钻过程中的泥浆“溢&漏”,是由地层流体进入井眼引起的“真”井涌,地层压力过低等引起的“真”井漏,还是由于起钻速度过快,拔活塞引起的“假”溢流,“假”井漏。
(4)智能识别起下钻过程中,因地面倒浆作业引起的液位变化。
另一方面,本发明的实施例还提供了一种井涌井漏监测装置,采用五组外夹式多声道多普勒超声波探头,均匀安装于出口管线外部两侧,以测量管内不同高度液面的瞬时流速,低波速角的雷达液位计安装在管线正上方,实时检测液位高度,防爆主机直连雷达液位计和多普勒超声波探头,持续采集瞬时流速和液面高度数值,经光纤发送至安装在计算机终端的井涌井漏监测系统软件上,计算得出进出口流量差值,根据差值实时警示井涌井漏等复杂是否发生。
除了流量参数外,系统还可通过WITS通讯接口连接录井仪等设备,以获取全面的井场数据,如通过温度、密度、粘度数据对流量值进行实时的校正。通过密度、温度、电导率、总池液面变化、机械钻速、泵压、扭矩、各种气测参数等进行综合判定,进一步提高井涌与井漏判定的准确性。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果:
本发明解决了井漏、井涌监测工作中的出口流量测量精度问题,提供了一种低成本、简单实用、拆装便捷的非满管测量预警装置,结合次声波发射装置测得井筒内液面高度,为井漏处理提供准确的数据,提高了事故处置效率。本发明分别通过外夹式多声道多普勒超声波进行流速检测、雷达液位计检测液位高度获得管内钻井液横截面积,采用综合检测技术的“速度一面积法”计算后获得出口流量,经算法合成后得到平均流量值。通过进出口流量进行对比计算,结合迟到时间,引入人工智能算法,可有效的提高早期井漏、井涌监测的准确性,为井涌井漏风险监测及预警提供了有效手段,显著提升钻井风险辅助决策效率,对降低钻井作业风险、缩短钻井周期、降低作业成本有着重大意义。
附图说明
图1是井涌井漏监测方法的流程图;
图2是井涌井漏监测系统的原理图;
图3是本发明井涌与井漏监测装置的整体示意图;
图4是本发明中的多普勒超声波探头安装示意图;
图5是出口流量测量装置及防爆主机安装示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
参照图1,一种井涌井漏监测方法,包括如下步骤:
步骤1、外夹式多声道多普勒超声波进行流速检测;
步骤2、低波速角的雷达液位计检测液位高度后获得面积;
步骤3、采用综合检测技术的速度-面积法测量计算后获得出口流量;度面积法是现有技术中的算法,出自《流量测量和控制实用手册》。
步骤4、次声波发生装置实时测量环空液面高度;
步骤5、通过出入口流量差可以进行早期井涌和井漏判定,实时预警。
如图2所示,步骤5中,采用井涌井漏监测系统可实时计算并通过modbus总线输出下列参数:平均流量、瞬时流量、累计流量、平均流速、瞬时流速、液位高度、工作状态,所述井涌井漏监测系统四个功能模块:数据采集模块、数据展示模块、参数配置模块、帮助模块,
所述数据采集模块用于将外夹式多声道多普勒超声波传感器与雷达液位计探测的数字信号进行采集与结构化存储;
所述数据展示模块用于将原始数据进行拟合计算,将原始数据和出口流量计算结果多维展示,当波动范围超出预定阀值时自动告警;
所述参数配置模块用于输入数据采集频率、告警阀值、输出样式;
所述帮助模块用于存储用户手册、版本信息、数据资料的文本文件。
如图3至图5所示,本发明的实施例还提供了一种井涌井漏监测装置,采用五组外夹式多声道多普勒超声波探头,均匀安装于出口管线外部两侧,以测量管内不同高度液面的瞬时流速,低波速角的雷达液位计安装在管线正上方,实时检测液位高度,防爆主机直连雷达液位计和多普勒超声波探头,持续采集瞬时流速和液面高度数值,经光纤发送至安装在计算机终端的井涌井漏监测系统软件上,计算得出进出口流量差值,根据差值实时警示井涌井漏等复杂是否发生。
除了流量参数外,系统还可通过WITS通讯接口连接录井仪等设备,以获取全面的井场数据,如通过温度、密度、粘度数据对流量值进行实时的校正。通过密度、温度、电导率、总池液面变化、机械钻速、泵压、扭矩、各种气测参数等进行综合判定,进一步提高井涌与井漏判定的准确性。图4中,五组外夹式多声道多普勒超声波探头,均匀安装于钻井液出口管线外部两侧,以测量管内不同高度液面的瞬时流速。图5中,采用五组外夹式多声道多普勒超声波探头测量管内不同高度液面的瞬时流速,低波速角的雷达液位计安装在管线正上方,实时检测液位高度,防爆主机直连雷达液位计和多普勒超声波探头,持续采集瞬时流速和液面高度数值。
本发明的技术方案解决了井漏、井涌监测工作中的出口流量测量精度问题,提供了一种低成本、简单实用、拆装便捷的非满管测量装置,结合次声波发射装置测得井筒内液面位置,为井涌井漏监测预警提供精确的数据。
应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种井涌井漏监测方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1、外夹式多声道多普勒超声波进行流速检测;
步骤2、低波速角的雷达液位计检测液位高度后获得面积;
步骤3、采用综合检测技术的速度面积法测量计算后获得出口流量;
步骤4、通过钻井现场数据采集设备实时获取相关参数;
步骤5、通过出入口流量差进行早期井涌和井漏判定,实时预警。
2.根据权利要求1所述的井涌井漏监测方法,其特征在于,步骤1中,采用五对外夹式多普勒超声波探头,分别测量安装高度以下的流速。
3.根据权利要求1所述的井涌井漏监测方法,其特征在于,步骤3中,结合温度、密度、粘度进行流量补偿,上述参数通过面板输入,或通过MODBUS总线在线预置。
4.根据权利要求1所述的井涌井漏监测方法,其特征在于,步骤5中,采用泵冲传感器计算入口流量。
5.根据权利要求1所述的井涌井漏监测方法,其特征在于,步骤5中,采用井涌井漏监测系统实时计算并通过modbus总线输出下列参数:平均流量、瞬时流量、累计流量、平均流速、瞬时流速、液位高度、工作状态,所述井涌井漏监测系统四个功能模块:数据采集模块、数据展示模块、参数配置模块、帮助模块;
所述数据采集模块用于将外夹式多声道多普勒超声波传感器与雷达液位计探测的数字信号进行采集与结构化存储;
所述数据展示模块用于将原始数据进行拟合计算,将原始数据和出口流量计算结果多维展示,当波动范围超出预定阀值时自动告警;
所述参数配置模块用于输入数据采集频率、告警阀值、输出样式;
所述帮助模块用于存储用户手册、版本信息、数据资料的文本文件。
6.根据权利要求1所述的井涌井漏监测方法,其特征在于,步骤1中,超声波发生传感器发生出的超声波遇到流体中的固体颗粒时,会发生反射,在接收传感器断会得到发射后的超声波,此时接收到的超声波的频率与发射的频率会有一个差值,这个差值就是多普勒频移,通过测量该频移量得到流体的流速;
其中u为流体的流速;c为超声波在流体中的传播速度;f1为超声波探头的信号发射频率;为多普勒频移;α为超声波传感器的安装角度。
7.根据权利要求1所述的井涌井漏监测方法,其特征在于,步骤2中,角的雷达液位计发出的电磁脉冲遇到被测介质表面时,部分脉冲被反射形成回波并沿相同路径返回到脉冲发射装置,发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比,从而实现持续检测液位高度h,计算得到当前流体在管道内的等效截面积S。
8.根据权利要求1所述的井涌井漏监测方法,其特征在于,步骤3中,面积法计算得到当前的流量值:
其中QO为当前流量值;Vi为有效的流速值;S为当前流体在管道内的等效截面积。
9.根据权利要求1所述的井涌井漏监测方法,其特征在于,步骤4,钻井现场实时数据,持续采集相关参数包括入口流量、泵排量、环空液面高度的瞬时值。
10.一种实现权利要求1至9任一项权利要求所述方法的装置,其特征在于,采用五组外夹式多声道多普勒超声波探头,均匀安装于出口管线外部两侧,以测量管内不同高度液面的瞬时流速,低波速角的雷达液位计安装在管线正上方,实时检测液位高度,防爆主机直连雷达液位计和多普勒超声波探头,持续采集瞬时流速和液面高度数值,经光纤发送至安装在计算机终端的井涌井漏监测系统软件上,计算得出进出口流量差值,根据差值实时警示井涌井漏复杂情况是否发生。
CN202210764814.7A 2022-06-29 2022-06-29 一种井涌井漏监测方法及装置 Pending CN117365452A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210764814.7A CN117365452A (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种井涌井漏监测方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210764814.7A CN117365452A (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种井涌井漏监测方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117365452A true CN117365452A (zh) 2024-01-09

Family

ID=89395111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210764814.7A Pending CN117365452A (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种井涌井漏监测方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117365452A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO880563L (no) Fremgangsmaate og apparat for maaling av vaeskestroemning i en boreriggs returledning.
RU2607826C2 (ru) Скважинный инструмент для определения скорости потока
CN100513736C (zh) 井下液位监控系统及其监控方法
CN110344815B (zh) 一种基于分布式光纤声音监测和分布式光纤温度监测的生产剖面监测方法
CN109538143B (zh) 一种钻井液出口流量定量检测装置及钻井液液位测量方法
CN103032064A (zh) 一种钻井过程中气侵位置检测的方法及装置
CN103061753A (zh) 一种随钻井下流量测量监测早期溢流的装置
CN106609661A (zh) 钻井液流量检测装置及方法
CN105651349A (zh) 一种随钻钻井液流量定量检测系统及其应用
CN114622893A (zh) 井下漏失随钻测量装置和方法、以及漏失堵漏系统
CN109281657A (zh) 一种深海钻井气侵检测系统
CN105675071A (zh) 一种非侵入式气体钻井随钻返出岩屑量定量检测系统
CN105804724B (zh) 一种石油钻井超声波液位监控装置
CN102230812B (zh) L型连通管钻井液返出流量测量装置及其测量方法
CN113530524B (zh) 一种井筒流量监测系统及流量、含水率解释方法
CN111456659A (zh) 一种在钻进过程中对溢流漏失进行监测的监测方法
CN209817986U (zh) 一种钻井液出口流量定量检测装置
CN117365452A (zh) 一种井涌井漏监测方法及装置
CN112240195B (zh) 基于分布式光纤声音监测的油气井出砂监测模拟实验装置及工作方法
KR100556058B1 (ko) 압력계, 수위계 및 유속계를 이용한 하수도 침전물 높이 및 유량 측정 시스템
CN111456658A (zh) 一种常规钻进过程的溢流漏失监测系统
CN115573697A (zh) 多相流管道泥砂颗粒含量与冲蚀监测预警装置及方法
CN112228047B (zh) 一种钻井溢漏判别方法
CN112240189A (zh) 一种基于分布式光纤声音监测的水力压裂裂缝监测模拟实验装置及方法
CN112901095A (zh) 一种钻井出口流量非满管在线测量装置和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination