[发明专利]一种用于控压钻井的井漏实时检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气领域，一种用于控压钻井中实时监测井漏的系统和方法，实现了井漏时自动报警，并预测井漏层位的目的。

背景技术

井漏是一种在钻井过程中钻井液漏失到地层中的现象。一方面它是钻井过程中常见的井下复杂情况之一，同时也是钻井过程中长期存在但也难以解决的技术问题。在钻井现场，井漏的发生会浪费大量的有效钻进时间，甚至导致井眼报废，造成巨大的经济损失。

井漏一旦发生，不仅需要及时预警、快速反应，还需要进行堵漏作业。虽然目前的堵漏技术不断地发展和改进，但堵漏作业仍然面临着较高的风险，存在较大的失败概率。究其原因，主要是井漏层位判断不准等因素导致。因此，有必要发明一种既能实时监测、及时发现井漏并预警，还能够准确判断出具体井漏层位的井漏监测系统和方法，为钻井现场提供支持。

目前广泛使用的方法是水动力学测和井下仪器测试方法。水动力学法的测量精度受井径、钻具、钻井液流量等多种参数的影响，存在一定误差，结果不准确，只能确定一个较大的范围。仪器测试法目前主要是利用井内流体的各种物理特性进行测量的，如流速、温度等。这类测量方法相对精确，但测量井段长，耗时长，效率低，单一方法应用容易受不同地质条件的局限。目前漏层位置测量技术的缺少地面和井下方法的综合性、系统化研究与应用，缺乏多种技术相互组合、相互补充的一体化方法。

如申请号为CN201520899414.2的中国专利，提供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。该专利将钻井液出入口流量竭泽而渔钻井参数仪提供的井深、大钩负荷、立管压力等信息结合进行综合判断，虽然能够在钻井过程中预报溢流井漏的情况，但是存在无法准确判断出具体井漏层位的缺陷。再如申请号为201410501685.8的中国专利，提供了一种溢流和井漏监测系统及其监测方法，包括监测罐、液位计、调节阀、截止阀、泵冲传感器、灌浆泵、钻井液池和监测控制报警装置。监测罐通过隔板分割为主、副腔室，并在其上设置液位计和不同的管口与井口装置、灌浆泵、钻井液池建立连接，液位计、泵冲传感器和调节阀与监测控制报警装置连接，控制调节阀的开关、灌浆泵的启停并对溢流井漏进行实时监测和预警。该发明在井筒内钻井液循环过程中，通过副腔室内液位变化速度的快慢，通过判断井筒内返出流量的变化情况预测溢流和井漏，受起下钻过程中井筒液位和监测罐很截面积影响较大，操作复杂，精确度较低，且不能准确判断出具体井漏层位。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的瓶颈，提供一种在现场控压钻井施工过程中能够自动监测、快速反应、及时预警的井漏实时监测系统和方法，尽可能地节约事故处理时间，为现场钻井工程师提供有价值的井下信息，最大限度减少井漏等复杂情况带来的经济损失。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于控压钻井的井漏实时检测系统，包括信号搜集预处理模块、信号智能判别模块和漏层指示与预警模块，所述信号搜集预处理模块包括流量传感器、前置放大器a、整形放大器、AD转换器a、立管压力传感器、前置放大器b、带通滤波器、AD转换器b，所述信号智能判别模块包括单片机，所述漏层指示与预警模块包括功率放大器、声光信号装置和电脑。

优选的是，所述信号搜集预处理模块分为两个支路，支路一，流量传感器安装在钻井液返出管线，并与前置放大器a连接，前置放大器a与整形放大器连接，整形放大器与AD转换器a连接；支路二，立管压力传感器安装在立管处，与前置放大器b连接，前置放大器b与带通滤波器连接，带通滤波器与AD转换器b连接。

上述任一方案优选的是，所述AD转换器a和AD转换器b分别通过输入端口与单片机连接。

上述任一方案优选的是，所述单片机输出端口一个分支与电脑连接，输出漏层计算结果并即时显示，另一分支与功率放大器连接，功率放大器将信号增强之后，传输给声光信号装置发出井漏预警。

上述任一方案优选的是，所述流量传感器包括涡轮流量传感器、节流式流量传感器、转子流量传感器、超声波流量传感器，用于测量钻井液返出流量，产生流量信号。

上述任一方案优选的是，所述前置放大器a用于接收流量监测信号并进行增益放大。