一種溢流和井漏監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆井監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域中的一種監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，尤其涉及一種石油鉆井過程中進行溢流和井漏監(jiān)測的監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油鉆井過程中，井下會出現(xiàn)溢流和井漏現(xiàn)象，如果溢流和井漏發(fā)現(xiàn)不及時或者處理不當，則很可能發(fā)展成為井噴。井噴的發(fā)生會給石油工業(yè)帶來巨大的人員和財力損失。目前，國內(nèi)鉆井現(xiàn)場主要采用地面鉆井液池液位監(jiān)測和井筒進出口流量監(jiān)測的方法判斷井筒內(nèi)溢流或者井漏現(xiàn)象的發(fā)生。
[0003]地面鉆井液池液位監(jiān)測方法是對地面鉆井液池內(nèi)的鉆井液液位進行監(jiān)測，鉆井液池內(nèi)鉆井液液面升高超過一定值代表井涌，液面降低超過一定值代表井漏。這種監(jiān)測鉆井液池液位的方法有很大的缺陷:首先鉆井液必須從井口通過防溢管流過振動篩、再經(jīng)過泥漿槽回到鉆井液池，使得監(jiān)測井涌和井漏需要的反應(yīng)時間長；其次，由于鉆井液池體積大，發(fā)生井涌或井漏后，鉆井液液位變化緩慢，而且變化值很小，不能靈敏的檢測井涌和井漏的發(fā)生。井筒進出口流量監(jiān)測方法利用井筒的進出口流量計測量進出口流量，通過流量的變化判斷井筒井漏或者溢流情況。這種方法在起下鉆過程中，由于流量計無法滿管，或者由于起下鉆速度的變化，導(dǎo)致流量計流量變化波動比較大，流量計測量準確性比較差，因此，這種方法無法滿足鉆井全過程溢流和井漏的精確監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種鉆井過程中對溢流和井漏的快速、準確監(jiān)測的溢流和井漏監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種溢流和井漏監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測罐、液位計、調(diào)節(jié)閥、截止閥、泵沖傳感器、灌漿泵、鉆井液池和監(jiān)測控制報警裝置；監(jiān)測罐通過隔板分割為主腔室和副腔室；主腔室內(nèi)安裝主腔室液位計，副腔室內(nèi)安裝副腔室液位計；主腔室加工有主腔室入口管，主腔室出口管和灌漿管；主腔室入口管與井口鉆井液返出管線連接，主腔室出口管與調(diào)節(jié)閥連接，灌漿管與灌漿泵的排出口連接，灌漿泵的吸入口與鉆井液池連接；副腔室加工有副腔室出口管，副腔室出口管與截止閥B連接；泵沖傳感器安裝在鉆井泵上；主腔室液位計、副腔室液位計、泵沖傳感器和調(diào)節(jié)閥的測量信號通過信號電纜傳輸?shù)奖O(jiān)測控制報警裝置；監(jiān)測控制報警裝置控制調(diào)節(jié)閥的開關(guān)、灌漿泵的啟停并對溢流井漏進行預(yù)警。
[0006]所述的主腔室入口管可以與井口防溢管出漿口連接，也可以與鉆井分離器的出漿口連接；所述的主腔室液位計和副腔室液位計最好為雷達液位計；在鉆井泵輸出管線上設(shè)有鉆井泵出口流量計；所述的主腔室和副腔室之間可以安裝有連通管線，連通管線上安裝有截止閥C。
[0007]一種溢流和井漏監(jiān)測方法包括: 監(jiān)測控制報警裝置不斷監(jiān)測泵沖傳感器、主腔室液位計、副腔室液位計和調(diào)節(jié)閥的測量信號，分別得到鉆井泵的沖數(shù)、主腔室的液位高度、副腔室的液位高度和調(diào)節(jié)閥的閥位；在鉆井栗維持井筒內(nèi)鉆井液循環(huán)過程中，截止閥B處于關(guān)閉狀態(tài)，井筒內(nèi)返出的鉆井液先后經(jīng)過主腔室入口管、主腔室、主腔室出口管和調(diào)節(jié)閥，到達振動篩；首先通過監(jiān)測控制報警裝置自動控制調(diào)節(jié)閥的開關(guān)，使得主腔室的液位升高，當主腔室的液位超過隔板的高度后，鉆井液從主腔室溢流到副腔室，停止調(diào)節(jié)閥的開關(guān)；調(diào)節(jié)閥停止開關(guān)后，副腔室內(nèi)的液位升高速度將穩(wěn)定在速度V ;當速度V增大且增大值大于設(shè)定的速度增大值時，監(jiān)測控制報警裝置發(fā)出溢流報警；當速度V減小且減小值大于設(shè)定的速度減小值時，監(jiān)測控制報警裝置發(fā)出井漏報警；當副腔室液位到達隔板高度時，監(jiān)測控制報警裝置停止溢流井漏監(jiān)測，并打開截止閥B，將副腔室內(nèi)的鉆井液泄放到振動篩，然后關(guān)閉截止閥B并繼續(xù)進行溢流井漏監(jiān)測；
在起鉆過程中，首先通過監(jiān)測控制報警裝置關(guān)閉截止閥B和調(diào)節(jié)閥；監(jiān)測控制報警裝置通過監(jiān)測主腔室的液位變化以及副腔室的液位變化計算出監(jiān)測罐的液量變化值，從而與需灌漿量進行比較判斷溢流井漏情況；當主腔室的液位降低至灌漿設(shè)定下限值時，監(jiān)測控制報警裝置停止溢流井漏監(jiān)測，啟動灌漿泵進行灌漿，鉆井液通過灌漿管進入主腔室，主腔室的液位達到灌漿設(shè)定上限值時停止灌漿并繼續(xù)進行溢流井漏監(jiān)測；
在下鉆過程中，首先通過監(jiān)測控制報警裝置關(guān)閉截止閥B和調(diào)節(jié)閥；監(jiān)測控制報警裝置通過監(jiān)測主腔室的液位變化以及副腔室的液位變化計算出監(jiān)測罐的液量變化值，從而與理論排代量進行比較判斷溢流井漏情況；當主腔室的液位增加至放漿設(shè)定上限值時，監(jiān)測控制報警裝置停止溢流井漏監(jiān)測，打開調(diào)節(jié)閥，鉆井液通過調(diào)節(jié)閥泄放至振動篩，主腔室的液位達到放漿設(shè)定下限值時關(guān)閉調(diào)節(jié)閥停止放漿并繼續(xù)進行溢流井漏監(jiān)測。
[0008]主腔室與副腔室之間最好安裝截止閥C，起下鉆過程中，打開截止閥C使主腔室與副腔室連通。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:(I)井筒內(nèi)鉆井液循環(huán)過程中，通過副腔室內(nèi)液位變化速度的快慢，可以迅速判斷井筒內(nèi)返出流量的變化情況；(2)起鉆過程中，監(jiān)測罐內(nèi)鉆井液在自重作用下進入井筒，可以始終保持井筒滿液位，消除了灌漿不及時和灌漿不滿的情況；(3)監(jiān)測罐的橫截面積小，液面檢測更加靈敏和準確，能夠更加及時的發(fā)現(xiàn)溢流和井漏。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明一種具體應(yīng)用實施例的安裝示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明圖1中監(jiān)測罐及其連接閥門部分的示意圖。
[0012]圖中1.鉆井泵，2.泵沖傳感器，3.鉆井泵出口流量計，4.截止閥A，5.立管，6.防溢管，7.防溢管出漿口，8.防噴器組，9.井筒，10.監(jiān)測控制報警裝置，11.灌漿泵，12.鉆井液池，13.振動篩，14.主腔室入口管，15.灌漿管，16.主腔室出口管，17.調(diào)節(jié)閥，18.監(jiān)測罐，19.隔板，20.主腔室液位計，21.副腔室液位計，22.主腔室，23.副腔室，24.副腔室出口管，25.截止閥B，26.截止閥C。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖1和附圖2對本發(fā)明作進一步描述: 一種溢流和井漏監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測罐18、主腔室液位計20、副腔室液位計21、調(diào)節(jié)閥17、截止閥B25、泵沖傳感器2、灌漿泵11和監(jiān)測控制報警裝置10 ;監(jiān)測罐18通過隔板19分割為兩個腔室，分別為主腔室22和副腔室23 ;主腔室22內(nèi)安裝主腔室液位計20，副腔室23內(nèi)安裝副腔室液位計21 ;主腔室22加工有主腔室入口管14，主腔室出口管16和灌漿管15 ;主腔室入口管14與井口防溢管出漿口 7連接，主腔室出口管16與調(diào)節(jié)閥17連接，灌漿管15與灌漿泵11的排出口連接，灌漿泵11的吸入口與鉆井液池12連接；副腔室23加工有副腔室出口管24，副腔室出口管24與截止閥B25連接；泵沖傳感器2安裝在鉆井泵I上，鉆井泵I出口連接鉆井泵出口流量計3 ；
主腔室液位計20和副腔室液位計21為雷達液位計；主腔室22和副腔室23之間安裝有連通管線，連通管線上安裝有截止閥C26 ；
主腔室液位計20、副腔室液位計21、泵沖傳感器2、鉆井泵出口流量計3、截止閥B25、截止閥C26和調(diào)節(jié)閥17的測量信號通過信號電纜傳輸?shù)奖O(jiān)測控制報警裝置(10);監(jiān)測控制報警裝置(10)控制截止閥B25、截止閥C26和調(diào)節(jié)閥(17)的開關(guān)、灌漿泵(11)的啟停并對溢流井漏進行預(yù)警。
[0014]溢流和井漏具體的監(jiān)測方法為:
監(jiān)測控制報警裝置10不斷監(jiān)測泵沖傳感器2、主腔室液位計20、副腔室液位計21、調(diào)節(jié)閥17、鉆井泵出口流量計3、截止閥B25和截止閥C26的測量信號，分別得到鉆井泵I的沖數(shù)、主腔室22的液位高度、副腔室23的液位高度、調(diào)節(jié)閥17的閥位、鉆井泵出口流量、截止閥B25的開關(guān)狀態(tài)和截止閥C26開關(guān)狀態(tài)。
[0015]在鉆井泵I維持井筒9內(nèi)鉆井液循環(huán)過程中，截止閥B25與截止閥C26處于關(guān)閉狀態(tài)；鉆井栗I從鉆井液池12吸入鉆井液，排出的鉆井液依次經(jīng)過鉆井栗1、鉆井栗出口流量計3、截止閥A4、立管5、井筒9、防噴器組8、防溢管6、防溢管出漿口 7、主腔室入口管14、主腔室22、主腔室出口管16和調(diào)節(jié)閥17、振動篩13，最后返回鉆井液池12 ;首先通過監(jiān)測控制報警裝置10自動控制調(diào)節(jié)閥17的開關(guān)，使得主腔室22的液位升高，當主腔室22的液位超過隔板19的高度后，鉆井液從主腔室22溢流到副腔室23，停止調(diào)節(jié)閥17的開關(guān)；調(diào)節(jié)閥17停止開關(guān)后，副腔室23內(nèi)的液位(如附圖1中的液位H)升高速度將穩(wěn)定在速度V ；當速度V增大且增大值大于設(shè)定的速度增大值時，監(jiān)測控制報警裝置10發(fā)出溢流報警；當速度V減小且減小值大于設(shè)定的速度減小值時，監(jiān)測控制報警裝置10發(fā)出井漏報警；當副腔室23液位到達隔板19高度時，監(jiān)測控制報警裝置10停止溢流井漏監(jiān)測，并打開截止閥B25，將副腔室23內(nèi)的鉆井液泄放到振動篩13，然后關(guān)閉截止閥B25并繼續(xù)進行溢流井漏監(jiān)測；
在起鉆過程中，首先通過監(jiān)測控制報警裝置10關(guān)閉截止閥B25和調(diào)節(jié)閥17，并打開截止閥C26使主腔室22與副腔室23連通；監(jiān)測控制報警裝置10通過監(jiān)測主腔室22以及副腔室23的液位變化計算出監(jiān)測罐18的液量變化值，從而