CN205154146U - 一种井涌井漏监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种井涌井漏监测装置，涉及钻井参数检测技术领域，包括数据采集装置、转换电路和数据处理器，所述数据采集装置包括安装在入口管线上的钻井液入口流量传感器、安装在钻井液出口管线上的钻井液出口流量传感器和钻井参数仪，钻井液入口流量传感器和钻井液出口流量传感器均与转换电路相连，转换电路和钻井参数仪均与数据处理器相连。本实用新型在钻井入口管线和出口管线均设置了传感器，这有效提高了测量精度，同时，测量钻井液出入口流量，结合钻井参数仪提供的井深、大钩负荷、立管压力等信息综合判断，能够在钻井过程中及时发现和准确预报溢流井漏，避免发生重大安全事故。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油勘探过程中现场钻井参数检测技术领域，尤其涉及一种石油勘探开发过程中的井涌井漏监测装置。
背景技术
随着油田勘探开发的深入，超深井、水平井、大斜度定向井和开窗侧钻井等部署日渐增多，这些都对钻井生产安全以及现场监测提出了更高要求，井控管理工作的难度也日益加大。现场如何快速准确地发现溢流井漏，避免发生井下安全事故，已经成为钻探现场急需解决的关键技术之一。
当前，钻井现场主要是通过监测返出钻井液的流量和参与循环的钻井液体积变化是否超出正常范围来判断井下是否发生溢流或井漏。从现场应用情况来看，其监测质量和精度都无法满足钻井安全的要求。现场采用靶式流量计监测出口钻井液的流量变化，其原理主要是通过钻井液冲击挡板产生的角度变化来反映流量的变化，这种监测方式的精度较差，而且挡板在使用一段时间后经常被泥浆粘附导致失效。体积变化主要通过超声波液位传感器监测，在使用中也存在诸多问题：1、泥浆罐的底面积较大，为了保证钻井液的性能，泥浆罐内都安装有搅拌器，罐内的钻井液液面波动较大容易导致信号干扰。2、当泥浆工程师进行倒换钻井液、添加新钻井液、清罐等作业时会引起传感器信号变化。3、当钻井液发生油气侵后，钻井液内含较多气泡，导致钻井泵的泵效下降，同时地面罐内的泥浆体积增加，此时也无法准确判定井下的涌漏情况。
专利申请号为200610065716公开了“一种钻井液出口流量检测系统”记载，该发明由叶轮、直流伺服电机、壳体、缓冲罐、液位计、控制器、显示报警单元、清洗阀等部件构成。这种钻井液出口流量计通过控制直流伺服电机的转速实现钻井液出口流量的检测。其缺点是结构复杂，安装困难，机械部分故障率高，而且没有进行入口流量检测，不能监测钻井液泵上水效率，无法判断钻井液流量的变化是泵效率还是地层所致。
专利申请号为201110007207公开了“一种钻井液返出流量测量方法及其测量装置”，该专利申请流量测量方法是通过实时检测矩形槽内液面高度得到钻井液返出流量，将光学液位传感器安装在矩形槽内上方约20～30cm处；光学液位传感器实时测量矩形槽内湿周截面液面高度，并输出模拟辅助变量信号至信号调理与预处理装置；信号调理与预处理装置将信号预处理后输出数字辅助变量信号；数据采集单元实时采集数字辅助变量信号，并输入辅助变量数据至客户端计算机；客户端计算机的软测量系统计算得到钻井液出口流量Q值，并依据Q值判断是否启动声光报警装置。该技术方案的缺点有：1)光学传感器容易被钻井液糊住而失效；2)光学传感器受现场温差造成的水蒸气、钻井液内所含气泡、堵漏剂影响大；3)同上，没有进行入口流量检测，不能监测钻井液泵上水效率，无法判断钻井液流量的变化是泵效率还是地层所致。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于提供一种井涌井漏监测装置，以解决现有技术中工艺复杂、检测精度低等问题。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种井涌井漏监测装置，包括数据采集装置、转换电路和数据处理器，所述数据采集装置包括安装在入口管线上的钻井液入口流量传感器、安装在钻井液出口管线上的钻井液出口流量传感器和钻井参数仪，钻井液入口流量传感器和钻井液出口流量传感器均与转换电路相连，转换电路和钻井参数仪均与数据处理器相连。
所述井涌井漏监测装置还包括反馈电路，反馈电路设置在钻井液出口流量传感器与转换电路之间。
在钻井液出口流量传感器前方设置有挡板，挡板设置在钻井液出口管线上。
井涌井漏监测装置还包括报警器，报警器与数据处理器相连。
所述报警器为声光报警器。
所述钻井液出口流量传感器为管道式电磁流量计。
所述钻井液入口流量传感器为超声波传感器。
所述超声波传感器为外夹式超声波流量计，外夹式超声波流量计的个数为两个，两个外夹式超声波流量计均设置在钻井液入口管线的水平段外壳上。
所述的两个外夹式超声波流量计之间的距离为15～50cm。
本实用新型包括数据采集装置、转换电路和数据处理器，所述数据采集装置包括安装在入口管线上的钻井液入口流量传感器、安装在钻井液出口管线上的钻井液出口流量传感器和钻井参数仪，钻井液入口流量传感器和钻井液出口流量传感器均与转换电路相连，转换电路和钻井参数仪均与数据处理器相连。本实用新型在钻井入口管线和出口管线均设置了传感器，这有效提高了测量精度，同时，测量钻井液出入口流量，结合钻井参数仪提供的井深、大钩负荷、立管压力等信息综合判断，能够在钻井过程中及时发现和准确预报溢流井漏，避免发生重大安全事故。
附图说明
图1是本实用新型提供的一种井涌井漏监测装置实施例的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
本实用新型提供的一种井涌井漏监测装置实施例，包括数据采集装置1、转换电路2和数据处理器3，所述数据采集装置1包括安装在入口管线10上的钻井液入口流量传感器9、安装在钻井液出口管线6上的钻井液出口流量传感器7和钻井参数仪11，钻井液入口流量传感器9和钻井液出口流量传感器7均通过连接电缆与转换电路2相连，转换电路2通过连接电缆与数据处理器3相连，钻井参数仪11通过数据线与数据处理器3相连，如图1所示；钻井液出口流量传感器7为管道式电磁流量计，管道式电磁流量计具有结构简单、可靠，无可动部件，工作寿命长，无机械惯性，响应快速，稳定性好，可应用于自动检测、调节和程控系统、灵敏性、抗干扰性、测量精度高的优点，各方面均能满足现场需求，钻井液入口流量传感器9为超声波传感器，超声波传感器具有方向性好的优点。
超声波传感器为外夹式超声波流量计，外夹式超声波流量计具有结构紧凑、坚固的优点，在本实施例中，外夹式超声波流量计的个数为两个，两个外夹式超声波流量计均设置在钻井液入口管线的水平段外壳上，两个外夹式超声波流量计之间的距离为30cm，安装人员也可根据实际需要将两个外夹式超声波流量计之间的距离设置在15～50cm之间。数据处理器可根据测量超声波脉冲顺流和逆流时传播的时间差计算钻井液流体流速，进而根据立管截面积计算出瞬时入口流量。
作为本实施例的改进：所述井涌井漏监测装置还包括反馈电路4，反馈电路4设置在钻井液出口流量传感器7与转换电路2之间。反馈电路的设置可以消除钻井液温度、流变性和钻井液所含气体等因素对流量测量的影响，进而提高测量精度和稳定性
在钻井液出口流量传感器7前方设置有挡板8，挡板8设置在钻井液出口管线6上。挡板的设置会使钻井液满贯出口，进而提高钻井液出口流量传感器的测量精度。
作为本实施例的进一步改进：井涌井漏监测装置还包括报警器5，报警器5为声光报警器，报警器5与数据处理器3相连。在数据处理器上设定一定时间间隔内的钻井液瞬时流量差、累计流量差变化趋势，这样可精确判定井下井涌、井漏情况，当出现井涌、井漏情形时，数据处理器自动控制声光报警器发出报警信号，即，报警器的设置有助于工作人员及时处理意外事故。
在钻井施工过程中，具体的作业流程如下：
1、通过两个外夹式超声波流量计测量超声波脉冲顺流和逆流时传播的时间差计算钻井液流体流速，进而根据立管截面积计算出瞬时入口流量。
2、将管道式电磁式流量计接入钻井液出口管线，通过挡板实现满贯测量出口流量，通过反馈电路消除钻井液温度、流变性和钻井液所含气体等因素对流量测量的影响，提高测量精度和稳定性。
3、转换电路将步骤一、步骤二传递的信号归一化处理后的数据传送至数据处理器，进而获得入口流量、出口流量，通过公知的TCP、RS232协议获取现场钻井参数仪的井深、大钩负荷、立管压力等信息，进而获得井眼体积变化值和钻具体积变化值，然后通过下述公式计算瞬时流量差，瞬时流量差＝入口流量-出口流量-井眼体积变化值+钻具体积变化值，进而计算累计流量差，累计流量差＝∑瞬时流量差。
4、若累计流量差大于用户设定的门限值，即可判断井下发生溢流、井漏等异常情况，数据处理器使声光报警器发出声光报警。
为了满足简洁的要求，本说明书每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分可相互参见。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。
Claims (9)
1.一种井涌井漏监测装置，其特征在于：包括数据采集装置(1)、转换电路(2)和数据处理器(3)，所述数据采集装置(1)包括安装在入口管线(10)上的钻井液入口流量传感器(9)、安装在钻井液出口管线(6)上的钻井液出口流量传感器(7)和钻井参数仪(11)，钻井液入口流量传感器(9)和钻井液出口流量传感器(7)均与转换电路(2)相连，转换电路(2)和钻井参数仪(11)均与数据处理器(3)相连。
2.根据权利要求1所述的井涌井漏监测装置，其特征在于：所述井涌井漏监测装置还包括反馈电路(4)，反馈电路(4)设置在钻井液出口流量传感器(7)与转换电路(2)之间。
3.根据权利要求1所述的井涌井漏监测装置，其特征在于：在钻井液出口流量传感器(7)前方设置有挡板(8)，挡板(8)设置在钻井液出口管线(6)上。
4.根据权利要求1～3任一所述的井涌井漏监测装置，其特征在于：井涌井漏监测装置还包括报警器(5)，报警器(5)与数据处理器(3)相连。
5.根据权利要求4所述的井涌井漏监测装置，其特征在于：所述报警器(5)为声光报警器。
6.根据权利要求1～3任一所述的井涌井漏监测装置，其特征在于：所述钻井液出口流量传感器(7)为管道式电磁流量计。
7.根据权利要求1～3任一所述的井涌井漏监测装置，其特征在于：所述钻井液入口流量传感器(9)为超声波传感器。
8.根据权利要求7所述的井涌井漏监测装置，其特征在于：所述超声波传感器为外夹式超声波流量计，外夹式超声波流量计的个数为两个，两个外夹式超声波流量计均设置在钻井液入口管线的水平段外壳上。
9.根据权利要求8所述的井涌井漏监测装置，其特征在于：所述的两个外夹式超声波流量计之间的距离为15～50cm。
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