專利名稱：鉆井安全智能監(jiān)控方法和鉆井安全監(jiān)控報(bào)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油天然氣勘探開采生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用傳感器對(duì)鉆井泥漿的安全情況進(jìn)行智能監(jiān)控的方法和一種對(duì)鉆井安全進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警的裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鉆井泥漿液位監(jiān)控方法，如中國專利局公開號(hào)CN1033858A公開的《起下鉆泥漿自動(dòng)灌注的方法和系統(tǒng)》，公開號(hào)CN1348052A公開的《泥漿液位顯示報(bào)警裝置和井筒液位的監(jiān)控方法》，一是對(duì)鉆井循環(huán)的泥漿罐液量、總液量自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在變化液量增加和減少連續(xù)超過設(shè)定值2m3時(shí)自動(dòng)進(jìn)行井涌和井漏異常預(yù)警與報(bào)警；二是對(duì)鉆井循環(huán)的溢流管出口有無泥漿進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在鉆井循環(huán)泥漿無液流狀態(tài)進(jìn)行井漏預(yù)警，在起下鉆溢流管出口液流時(shí)間超過設(shè)定值時(shí)進(jìn)行井涌異常預(yù)警與報(bào)警。這兩種方法在一定程度上，能夠便于鉆井崗位人員維持鉆井正常循環(huán)液位，保持起鉆下鉆時(shí)井筒內(nèi)一定的泥漿液柱壓力，從 而對(duì)井涌和井漏有相當(dāng)程度的預(yù)警作用，最終達(dá)到防止井筒液柱壓力與地層壓力失去平衡而發(fā)生井下油氣噴出和井壁垮塌等事故的目的。上述方法的問題在于首先該方法沒有對(duì)泥漿出口流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)警，只是通過對(duì)罐液量的監(jiān)控來進(jìn)行報(bào)警。這就導(dǎo)致在罐液量變化液量2m3的監(jiān)測(cè)時(shí)，鉆井循環(huán)開始，泥漿泵抽吸泥漿，如果抽吸泥漿稍微過快，由于泥漿出口溢流的滯后性，罐液量減少量可能偶爾超過報(bào)警條件，監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)誤報(bào)井漏；同時(shí)如果鉆井循環(huán)終止，泥漿泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，井筒泥漿返回，如果泥漿返回稍微過快，罐液量增加量又超過報(bào)警條件，監(jiān)控系統(tǒng)便會(huì)誤報(bào)井涌。誤報(bào)井涌、井漏無疑會(huì)產(chǎn)生安全隱患，特別是在鉆到地下油氣層時(shí)，如果監(jiān)控人員在處理誤報(bào)的時(shí)候出現(xiàn)了真正的井涌、井漏，便會(huì)導(dǎo)致人員財(cái)產(chǎn)損失的災(zāi)難。此外，該方法對(duì)溢流管出口液流大小沒有進(jìn)行監(jiān)測(cè)，只對(duì)后面的泥漿罐進(jìn)行監(jiān)測(cè)，無法早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆井中井筒的井涌異常、井漏異常。另外，現(xiàn)有鉆井常用的出口流量計(jì)是按照葉片開啟度大小計(jì)量的靶式流量計(jì)。在鉆井泥漿循環(huán)過程中，流量計(jì)葉片和轉(zhuǎn)軸會(huì)粘結(jié)泥沙，長時(shí)間泥餅加厚干固，會(huì)影響準(zhǔn)確計(jì)量，甚至造成葉片卡滯而導(dǎo)致流量計(jì)失效，從而造成監(jiān)控系統(tǒng)滯后或失效，并最終可能帶來災(zāi)難性的后果。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種能夠早期敏感發(fā)現(xiàn)井涌異常和井漏異常，并且大幅度減少誤報(bào)的鉆井安全智能監(jiān)控方法。針對(duì)上述問題，本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種不會(huì)因泥漿變化而出現(xiàn)故障的鉆井安全監(jiān)控報(bào)警裝置。本發(fā)明的第一個(gè)目的通過以下的技術(shù)方案來完成一種鉆井安全智能監(jiān)控方法，包括以下步驟si :測(cè)量步驟測(cè)量溢流管出口的液流速度；S2 :預(yù)警步驟如果該液流速度變化量達(dá)到了第一速度增量預(yù)警值，則進(jìn)行井涌預(yù)警；如果該液流速度變化量達(dá)到了第一速度減量預(yù)警值，則進(jìn)行井漏預(yù)警。進(jìn)一步的，所述步驟S2還包括如果該液流速度變化量達(dá)到了第二速度增量預(yù)警值，則進(jìn)行井涌告警，第二速度增量預(yù)警值大于第一速度增量預(yù)警值；如果該液流速度變化量達(dá)到了第二速度減量預(yù)警值，則進(jìn)行井漏告警，第二速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第一速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值。增加第二狀態(tài)有利于表示更加危急的井涌或井漏狀態(tài)，便于鉆井監(jiān)控人員進(jìn)行安全管理。進(jìn)一步的，所述步驟S2還包括如果該液流速度變化量達(dá)到了第三速度增量預(yù)警值，則進(jìn)行緊急井涌告警，第三速度增量預(yù)警值大于第二速度增量預(yù)警值；如果該液流速度變化量達(dá)到了第三速度減量預(yù)警值，則進(jìn)行緊急井漏告警，第三速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第二速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值。增加第三狀態(tài)有利于表示十分危急的井涌或井漏狀態(tài)，便于鉆井監(jiān)控人員及時(shí)搶險(xiǎn)。進(jìn)一步的，所述步驟SI還包括，測(cè)量溢流管出口的液體溫度；所述步驟S2還包括，如果液體溫度超過溫度預(yù)警值，則進(jìn)行溫度預(yù)警。對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有利于鉆井監(jiān)控人員判 斷鉆井井筒下部地層溫度情況。 進(jìn)一步的，所述步驟SI還包括，測(cè)量泥漿罐中的液量；所述步驟S2還包括，如果泥漿罐中的循環(huán)液量變化量，達(dá)到了第一罐增量預(yù)警值，則進(jìn)行井涌預(yù)警，達(dá)到了第二罐增量預(yù)警值，則進(jìn)行井涌告警，達(dá)到了第三罐增量預(yù)警值，則進(jìn)行緊急井涌告警，其中第三罐增量預(yù)警值大于第二罐增量預(yù)警值，第二罐增量預(yù)警值大于第一罐增量預(yù)警值；如果泥漿罐中的循環(huán)液量變化量，達(dá)到了第一罐減量預(yù)警值，則進(jìn)行井漏預(yù)警，達(dá)到了第二罐減量預(yù)警值，則進(jìn)行井漏告警，達(dá)到了第三罐減量預(yù)警值，則進(jìn)行緊急井漏告警，其中第三罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第二罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值，第二罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第一罐減 量預(yù)警值的絕對(duì)值。增加對(duì)泥漿罐的監(jiān)控，能夠保證在出口處的監(jiān)測(cè)失靈的時(shí)候，仍然能夠進(jìn)行報(bào)警。本發(fā)明的第二個(gè)目的通過以下的技術(shù)方案達(dá)到一種利用鉆井安全智能監(jiān)控方法進(jìn)行監(jiān)控的鉆井安全監(jiān)控報(bào)警裝置，包括出口流量計(jì)，包括流量計(jì)支架、流量計(jì)殼體、流量計(jì)聲納傳感器、流量計(jì)主控板和流量計(jì)數(shù)碼管；流量計(jì)殼體為一帶透明鋼化玻璃窗的立方形鋼殼；流量計(jì)支架螺栓連接在流量計(jì)殼體重力方向下部；流量計(jì)聲納傳感器安裝在連接有流量計(jì)支架的流量計(jì)殼體一面，并通過導(dǎo)線與流量計(jì)主控板相連；流量計(jì)主控板安裝在流量計(jì)殼體內(nèi)部，并通過導(dǎo)線與流量計(jì)數(shù)碼管相連；流量計(jì)數(shù)碼管安裝在流量計(jì)殼體內(nèi)有透明鋼化玻璃窗的一面，并朝向外表面；該出口流量計(jì)通過流量計(jì)支架螺栓連接在溢流管重力方向的上方；流量計(jì)聲納傳感器測(cè)量溢流管液面高度，并將結(jié)果發(fā)送給流量計(jì)主控板；流量計(jì)主控板根據(jù)液面高度，以及已存儲(chǔ)的溢流管傾斜角度和溢流管橫截面積，計(jì)算出當(dāng)前溢流管出口處的液流速度；若液流速度變化量達(dá)到了第一速度增量預(yù)警值，則流量計(jì)主控板控制流量計(jì)數(shù)碼管顯示井涌標(biāo)識(shí)；若液流速度變化量達(dá)到了第一速度減量預(yù)警值，則流量計(jì)主控板控制流量計(jì)數(shù)碼管顯示井漏標(biāo)識(shí)。進(jìn)一步的，所述監(jiān)控報(bào)警裝置還包括液位變送器，該液位變送器包括變送器支架、變送器殼體、變送器聲納傳感器、變送器主控板和變送器數(shù)碼管；變送器殼體為一帶有透明鋼化玻璃窗的立方形鋼殼；變送器支架螺栓連接在變送器殼體重力方向下部；變送器聲納傳感器安裝在連接有變送器支架的變送器殼體一面，并通過導(dǎo)線與變送器主控板相連；變送器主控板安裝在變送器殼體內(nèi)部，并通過導(dǎo)線與變送器數(shù)碼管相連；變送器數(shù)碼管安裝在變送器殼體內(nèi)有透明鋼化玻璃窗的一面，并朝向外表面；該液位變送器通過變送器支架螺栓連接在泥漿罐重力方向的上方；變送器聲納傳感器測(cè)量泥漿罐液面高度，并將結(jié)果發(fā)送給變送器主控板；變送器主控板根據(jù)液面高度，以及已存儲(chǔ)的泥漿罐橫截面積，計(jì)算出當(dāng)前泥漿罐的液量；若罐液量達(dá)到了第一罐高容量預(yù)警值，或循環(huán)液量變化量達(dá)到了第一罐增量預(yù)警值，則變送器主控板控制變送器數(shù)碼管顯示井涌標(biāo)識(shí)；若罐液量達(dá)到了第一罐低容量預(yù)警值，或罐液量變化量達(dá)到了第一罐減量預(yù)警值，則變送器主控板控制變送器數(shù)碼管顯示井漏標(biāo)識(shí)。增加對(duì)泥漿罐的監(jiān)控，能夠保證在出口處的監(jiān)測(cè)失靈的時(shí)候，仍然能夠進(jìn)行報(bào)警。進(jìn)一步的，所述出口流量計(jì)還包括流量計(jì)溫度傳感器，用于測(cè)量溢流管出口處溫度；所述液位變送器還包括變送器溫度傳感器，用于測(cè)量泥漿罐內(nèi)部的溫度；當(dāng)出口流量計(jì)監(jiān)測(cè)出，若液流速度變化量達(dá)到了第二速度增量預(yù)警值，則流量計(jì)主控板控制流量計(jì)數(shù)碼管閃爍顯示井涌標(biāo)識(shí)，第二速度增量預(yù)警值大于第一速度增量預(yù)警值；若液流速度變化量達(dá)到了第二速度減量預(yù)警值，則流量計(jì)主控板控制流量計(jì)數(shù)碼管閃爍顯示井漏標(biāo)識(shí)，第二速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第一速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值；當(dāng)液位變送器檢測(cè)出，若罐液量達(dá)到了第二罐高容量預(yù)警值，或循環(huán)液量變化量達(dá)到了第二罐增量預(yù)警值，則變送 器主控板控制變送器數(shù)碼管閃爍顯示井涌標(biāo)識(shí)，第二罐高容量預(yù)警值大于第一罐高容量預(yù)警值，第二罐增量預(yù)警值大于第一罐增量預(yù)警值；若罐液量達(dá)到了第二罐低容量預(yù)警值，或循環(huán)液量變化量達(dá)到了第二罐減量預(yù)警值，則變送器主控板控制變送器數(shù)碼管閃爍顯示井漏標(biāo)識(shí)，第二罐低容量預(yù)警值小于第一罐低容量預(yù)警值，第二罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第一罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值。對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有利于鉆井監(jiān)控人員判斷鉆井井筒下部地層溫度情況，同時(shí)增加第二狀態(tài)有利于表示更加危急的井涌或井漏狀態(tài)，便于鉆井監(jiān)控人員進(jìn)行安全管理。進(jìn)一步的，所述監(jiān)控報(bào)警裝置還包括至少兩個(gè)監(jiān)控終端，該監(jiān)控終端通過控制電纜分別和出口流量計(jì)以及液面變送器相連；一個(gè)監(jiān)控終端安裝在鉆井現(xiàn)場(chǎng)，另一個(gè)監(jiān)控終端安裝在遠(yuǎn)端的司鉆房；該監(jiān)控終端用于存儲(chǔ)溢流管出口和泥漿罐的狀態(tài)數(shù)據(jù)和顯示溢流管出口和泥漿罐的當(dāng)前狀態(tài)；并且當(dāng)出口流量計(jì)或液位變送器顯示井涌或井漏標(biāo)識(shí)時(shí)，監(jiān)控終端也同時(shí)顯示井涌或井漏標(biāo)識(shí)；并且當(dāng)出口流量計(jì)或液位變送器閃爍顯示井涌或井漏標(biāo)識(shí)時(shí)，監(jiān)控終端也同時(shí)閃爍顯示井涌或井漏標(biāo)識(shí)；并且當(dāng)出口流量計(jì)或液位變送器監(jiān)測(cè)到的溫度超過監(jiān)控終端設(shè)定的溫度預(yù)警值時(shí)，顯示溫度異常標(biāo)識(shí)。增加兩個(gè)監(jiān)控終端有利于監(jiān)控人員同時(shí)在鉆井現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)端監(jiān)控中心對(duì)鉆井進(jìn)行監(jiān)控，便于監(jiān)控管理。進(jìn)一步的，該監(jiān)控報(bào)警裝置還包括至少一個(gè)聲音警報(bào)器，分別通過控制電纜和出口流量計(jì)、液位變送器和監(jiān)控終端相連；當(dāng)出口流量計(jì)監(jiān)測(cè)到液流速度變化量達(dá)到第三速度增量預(yù)警值時(shí)，或當(dāng)液位變送器監(jiān)測(cè)到罐液量達(dá)到第三罐高容量預(yù)警值時(shí)，或當(dāng)液位變送器監(jiān)測(cè)到循環(huán)液量變化量達(dá)到第三罐增量預(yù)警值時(shí)，該聲音警報(bào)器進(jìn)行聲音報(bào)警，其中，第三速度增量預(yù)警值大于第二速度增量預(yù)警值，第三罐高容量預(yù)警值大于第二罐高容量預(yù)警值，第三罐增量預(yù)警值大于第二罐增量預(yù)警值；當(dāng)出口流量計(jì)監(jiān)測(cè)到液流速度變化量達(dá)到第三速度減量預(yù)警值時(shí)，或當(dāng)液位變送器監(jiān)測(cè)到罐液量達(dá)到第三罐低容量預(yù)警值時(shí)，或當(dāng)液位變送器監(jiān)測(cè)到循環(huán)液量變化量達(dá)到第三罐減量預(yù)警值時(shí)，該聲音警報(bào)器進(jìn)行聲音報(bào)警，其中，第三速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第二速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值，第三罐低容量預(yù)警值小于第二罐低容量預(yù)警值，第三罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第二罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值。增加聲音報(bào)警器和第三狀態(tài)有利于表不十分危急的井涌或井漏狀態(tài)，同時(shí)聲音報(bào)警便于鉆井監(jiān)控人員及時(shí)搶險(xiǎn)。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明公布了一種通過在溢流管出口處對(duì)液流速度的監(jiān)測(cè)，達(dá)到報(bào)警條件即進(jìn)行報(bào)警的方法，能夠在早期及時(shí)的發(fā)現(xiàn)井涌或井漏險(xiǎn)情；同時(shí)因?yàn)閷?duì)液流速度的監(jiān)測(cè)是實(shí)時(shí)的，不會(huì)發(fā)生泥漿罐那樣出現(xiàn)誤報(bào)的情形，增加了安全穩(wěn)定性；本發(fā)明還公布了一種利用聲納傳感器對(duì)出口處液流速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的出口流量計(jì)，由于聲納傳感器的非接觸性，從而保證出口流量計(jì)工作的穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)槟酀{的卡滯而出現(xiàn)工作失靈等情形，增加了安全監(jiān)控工作的穩(wěn)定性。


圖I為本發(fā)明具體實(shí)施例在鉆井過程中的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例在起鉆過程中的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例在下鉆過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I為溢流管,2為出口流量計(jì),3為泥楽罐,4為液位變送器,5為監(jiān)控終端。
具體實(shí)施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。同時(shí)本說明書中對(duì)替代特征的描述是對(duì)等同技術(shù)特征的描述，不得視為對(duì)公眾的捐獻(xiàn)。本說明書(包括任何權(quán)利要求、摘要和附圖)中用語若同時(shí)具有一般含義與本領(lǐng)域特有含義的，如無特殊說明，均定義為本領(lǐng)域特有含義。實(shí)施例I :
一種鉆井安全智能監(jiān)控方法，主要由以下步驟組成
Si:測(cè)量步驟測(cè)量溢流管出口的液流速度和液體溫度；測(cè)量泥漿罐中的液量；
S2 :預(yù)警步驟如果該液流速度變化量達(dá)到了第一速度增量預(yù)警值，比如lL/s，則進(jìn)行井涌預(yù)警；如果該液流速度變化量達(dá)到了第二速度增量預(yù)警值，比如2L/s，則進(jìn)行井涌告警；如果該液流速度變化量達(dá)到了第三速度增量預(yù)警值，比如3L/s，則進(jìn)行緊急井涌告警；同時(shí)，如果該液流速度變化量達(dá)到了第一速度減量預(yù)警值，比如-lL/s，則進(jìn)行井漏預(yù)警；如果該液流速度變化量達(dá)到了第二速度減量預(yù)警值，比如-2L/s，則進(jìn)行井漏告警；如果該液流速度變化量達(dá)到了第三速度減量預(yù)警值，比如-3L/s，則進(jìn)行緊急井漏告警；
同時(shí)，如果液體溫度超過溫度預(yù)警值，則進(jìn)行溫度預(yù)警；
同時(shí)，如果泥漿罐中循環(huán)液量變化量，達(dá)到了第一罐增量預(yù)警值，比如lm3，則進(jìn)行井涌預(yù)警；達(dá)到了第二罐增量預(yù)警值，比如2m3，則進(jìn)行井涌告警；達(dá)到了第三罐增量預(yù)警值，比如3m3，則進(jìn)行緊急井涌告警；同時(shí)，如果泥漿罐中的循環(huán)液量變化量，達(dá)到了第一罐減量預(yù)警值，比如-lm3，則進(jìn)行井漏預(yù)警；達(dá)到了第二罐減量預(yù)警值，比如_2m3，則進(jìn)行井漏告警；達(dá)到了第三罐減量預(yù)警值，比如_3m3，則進(jìn)行緊急井漏告警。上述的所有的預(yù)警值可以根據(jù)具體的鉆具規(guī)格、井筒大小、泥漿濃度的高低等現(xiàn)場(chǎng)值來確定。另外，預(yù)警可以是顯示預(yù)警符號(hào)，告警可以是閃爍顯示預(yù)警符號(hào)，緊急告警可以是閃爍顯示預(yù)警符號(hào)的同時(shí)還進(jìn)行聲音、震動(dòng)或短信電話等其他方式的報(bào)警。而預(yù)警符號(hào)則可以是任何文字或者圖形的表示井涌或井漏的符號(hào)。上述循環(huán)液量是指，由于泥漿罐可以有多個(gè)，在鉆井過程中，參與井筒泥漿注入與流出循環(huán)的可能只有某幾個(gè)泥漿罐，因此，循環(huán)液量便是值參與到泥漿循環(huán)的泥漿罐中的泥漿總液量。實(shí)施例2 一種鉆井安全監(jiān)控報(bào)警裝置，由出口流量計(jì)、液位變送器、聲音報(bào)警器和至少兩個(gè)監(jiān)控終端組成。該出口流量計(jì)包括流量計(jì)支架、流量計(jì)殼體、流量計(jì)聲納傳感器、流量計(jì)主控板、流量計(jì)數(shù)碼管和流量計(jì)溫度傳感器；流量計(jì)殼體為一帶透明鋼化玻璃窗的立方形鋼殼；流量計(jì)支架螺栓連接在流量計(jì)殼體重力方向下部；流量計(jì)聲納傳感器安裝在連接有流量計(jì)支架的流量計(jì)殼體一面，并通過導(dǎo)線與流量計(jì)主控板相連；流量計(jì)主控板安裝在流量計(jì)殼體內(nèi)部，并通過導(dǎo)線與流量計(jì)數(shù)碼管相連；流量計(jì)數(shù)碼管安裝在流量計(jì)殼體內(nèi)有透明鋼化玻璃窗的一面，并朝向外表面；該出口流量計(jì)通過流量計(jì)支架螺栓連接在溢流管重力方向的上方；流量計(jì)聲納傳感器測(cè)量溢流管液面高度，并將結(jié)果發(fā)送給流量計(jì)主控板；流量計(jì)溫度傳感器測(cè)量溢流管出口處溫度，并將結(jié)果發(fā)送給流量計(jì)主控板；流量計(jì)主控板根據(jù)液面高度，以及已存儲(chǔ)的溢流管傾斜角度和溢流管橫截面積，計(jì)算出當(dāng)前溢流管出口處的液流速度。該液位變送器包括變送器支架、變送器殼體、變送器聲納傳感器、變送器主控板、變送器數(shù)碼管和變送器溫度傳感器；變送器殼體為一帶有透明鋼化玻璃窗的立方形鋼殼；變送器支架螺栓連接在變送器殼體重力方向下部；變送器聲納傳感器安裝在連接有變送器支架的變送器殼體一面，并通過導(dǎo)線與變送器主控板相連；變送器主控板安裝在變送器殼體內(nèi)部，并通過導(dǎo)線與變送器數(shù)碼管相連；變送器數(shù)碼管安裝在變送器殼體內(nèi)有透明鋼化玻璃窗的一面，并朝向外表面；該變送器液位變送器通過變送器支架連接在泥漿罐重力方向的上方；變送器聲納傳感器測(cè)量泥漿罐液面高度，并將結(jié)果發(fā)送給變送器主控板；變送器溫度傳感器測(cè)量溢流管出口處溫度，并將結(jié)果發(fā)送給變送器主控板；變送器主控板根據(jù)液面高度，以及已存儲(chǔ)的泥漿罐橫截面積，計(jì)算出當(dāng)前泥漿罐的液量。該聲音警報(bào)器分別通過控制電纜和出口流量計(jì)、液位變送器和監(jiān)控終端相連。該監(jiān)控終端通過控制電纜分別和出口流量計(jì)以及液面變送器相連；一個(gè)監(jiān)控終端安裝在鉆井現(xiàn)場(chǎng)，另一個(gè)監(jiān)控終端安裝在遠(yuǎn)端的司鉆房；該監(jiān)控終端用于存儲(chǔ)溢流管出口和泥漿罐的狀態(tài)數(shù)據(jù)和顯示溢流管出口和泥漿罐的當(dāng)前狀態(tài)；并且當(dāng)出口流量計(jì)或液位變送器顯示井涌或井漏標(biāo)識(shí)時(shí)，監(jiān)控終端也同時(shí)顯示井涌或井漏標(biāo)識(shí)；并且當(dāng)出口流量計(jì)或液位變送器閃爍顯示井涌或井漏標(biāo)識(shí)時(shí)，監(jiān)控終端也同時(shí)閃爍顯示井涌或井漏標(biāo)識(shí)；并且當(dāng)出口流量計(jì)或液位變送器監(jiān)測(cè)到的溫度超過監(jiān)控終端設(shè)定的溫度預(yù)警值時(shí)，顯示溫度異常標(biāo)識(shí)。整個(gè)鉆井和鉆井安全監(jiān)控裝置的正常工作流程如下
鉆井過程開始鉆進(jìn)，隨著鉆頭往下鉆，井筒越來越深，需要用泥漿將鉆井形成的巖屑給搬運(yùn)出來；同時(shí)為了防止地層壓力平衡被破壞導(dǎo)致的井噴，也需要泥漿液柱形成的壓力來維持地層壓力平衡。此時(shí)高壓鉆井泵將泥漿罐中的泥漿，通過高壓管道、鉆桿內(nèi)部通道和鉆頭水眼，噴射在鉆頭下方的地層上，使泥漿帶著那些巖屑通過井筒上方的溢流管流出，最后再通過振動(dòng)篩選等過程過濾掉巖屑，使相對(duì)干凈的泥漿回到泥漿罐。如此循環(huán)往復(fù)，既帶出了井筒中的巖屑，又保持了地層壓力平衡。起鉆過程當(dāng)階段鉆井工作完成需要將鉆桿從井筒中取出來時(shí)，由于鉆桿的取出會(huì)導(dǎo)致井筒對(duì)地層產(chǎn)生的壓力減小，故需要添加泥漿以增加液柱壓力，平衡地層壓力。此時(shí)，低壓灌注泵將泥漿通過管道直接灌注在井筒中，邊取鉆桿邊灌入泥漿，多余的泥漿通過溢流管流出來，流回泥漿罐，最后鉆具完全取出，起鉆過程完成。
下鉆過程磨損鉆頭卸掉換接新鉆頭后，需要立即將鉆具放回井筒中。隨著鉆桿漸漸的放入，會(huì)將井筒中原有的泥漿擠壓出一部分來，這部分泥漿將通過溢流管流回泥漿罐，直到鉆桿完全放入井筒，接上方鉆桿，下鉆過程完成。在上述三個(gè)步驟中，由于地下巖層壓力分布不均，有的層位可能存在高壓，有的層位又可能存在低壓，當(dāng)鉆井鉆到這些巖層時(shí)便有可能產(chǎn)生井涌或者井漏；又由于起鉆或者下鉆過程中，鉆桿起的過快，或者鉆桿下的過快，都有可能引發(fā)井涌或井漏。判斷井涌或井漏的標(biāo)準(zhǔn)便是井筒內(nèi)泥漿量的變化情況。如果溢出的泥漿異常增加或者異常減少，那很有可能是發(fā)生了井涌或井漏。本發(fā)明的鉆井安全監(jiān)控報(bào)警裝置便能在溢流管出口靈敏早期的根據(jù)溢流管出口的液流速度變化判斷井筒內(nèi)的泥漿狀況，也能夠在循環(huán)泥漿罐處根據(jù)泥漿罐中的循環(huán)液量變化情況來后期的判斷井筒中的泥漿狀況。此處與以下所稱的循環(huán)液量是指，由于泥漿罐可以有多個(gè)，在鉆井過程中，參與井筒泥漿注入與流出循環(huán)的可能只有某幾個(gè)泥漿罐，因此，循環(huán)液量便是值參與到泥漿循環(huán)的泥漿罐中的泥漿總液量。以下是對(duì)井涌的判斷和報(bào)警過程
若溢流管出口處的液流速度變化量達(dá)到了第一速度增量預(yù)警值，則流量計(jì)主控板控制流量計(jì)數(shù)碼管顯示井涌標(biāo)識(shí)；若液位變送器監(jiān)控到的泥漿罐的液量達(dá)到了第一罐高容量預(yù)警值，或循環(huán)液量變化量達(dá)到了第一罐增量預(yù)警值，則變送器主控板控制變送器數(shù)碼管顯示井涌標(biāo)識(shí)。同時(shí)，分布在鉆井現(xiàn)場(chǎng)和司鉆房的兩個(gè)監(jiān)控終端在出口流量計(jì)或液位變送器任一個(gè)顯示井涌標(biāo)識(shí)的時(shí)候也同時(shí)顯示井涌標(biāo)識(shí)。所有的預(yù)警值可以根據(jù)具體的鉆具規(guī)格、井筒大小、泥漿濃度的高低等現(xiàn)場(chǎng)值來具體的確定，一般來說，第一速度增量預(yù)警值可以取為lL/s，第一罐高容量預(yù)警值可以取為80%，第一罐增量預(yù)警值可以取為I m3。至于井涌標(biāo)識(shí)可以是任何文字或者圖形的表示井涌的符號(hào)。當(dāng)出口流量計(jì)監(jiān)測(cè)出，若液流速度變化量達(dá)到了第二速度增量預(yù)警值，則流量計(jì)主控板控制流量計(jì)數(shù)碼管閃爍顯示井涌標(biāo)識(shí)，第二速度增量預(yù)警值大于第一速度增量預(yù)警值；當(dāng)液位變送器檢測(cè)出，若罐液量達(dá)到了第二罐高容量預(yù)警值，或循環(huán)液量變化量達(dá)到了第二罐增量預(yù)警值，則變送器主控板控制變送器數(shù)碼管閃爍顯示井涌標(biāo)識(shí)。第二罐高容量預(yù)警值大于第一罐高容量預(yù)警值，第二罐增量預(yù)警值大于第一罐增量預(yù)警值。同時(shí)，分布在鉆井現(xiàn)場(chǎng)和司鉆房的兩個(gè)監(jiān)控終端在出口流量計(jì)或液位變送器任一個(gè)閃爍顯示井涌標(biāo)識(shí)的時(shí)候也同時(shí)閃爍顯示井涌標(biāo)識(shí)。這里的第二速度增量預(yù)警值可以取為2L/s，第二罐高容
量預(yù)警值可以取為90%，第二罐增量預(yù)警值可以取為2 m3。當(dāng)出口流量計(jì)監(jiān)測(cè)到液流速度變化量達(dá)到第三速度增量預(yù)警值時(shí)，或當(dāng)液位變送器監(jiān)測(cè)到罐液量達(dá)到第三罐高容量預(yù)警值時(shí)，或當(dāng)液位變送器監(jiān)測(cè)到循環(huán)液量變化量達(dá)到第三罐增量預(yù)警值時(shí)，該聲音警報(bào)器進(jìn)行聲音報(bào)警。其中，第三速度增量預(yù)警值大于第二速度增量預(yù)警值，第三罐高容量預(yù)警值大于第二罐高容量預(yù)警值，第三罐增量預(yù)警值大于第二罐增量預(yù)警值。這里的第三速度增量預(yù)警值可以取為3L/s，第三罐高容量預(yù)警值可以取為95%，第三罐增量預(yù)警值可以取為3m3。以下是對(duì)井漏的判斷和報(bào)警過程
若出口流量計(jì)監(jiān)測(cè)到溢流管出口處的液流速度變化量達(dá)到了第一速度減量預(yù)警值，則流量計(jì)主控板控制流量計(jì)數(shù)碼管顯示井漏標(biāo)識(shí)。若液位變送器監(jiān)控到泥漿罐中的液量達(dá)到了第一罐低容量預(yù)警值，或循環(huán)液量變化量達(dá)到了第一罐減量預(yù)警值，則變送器主控板控制變送器數(shù)碼管顯示井漏標(biāo)識(shí)。同時(shí)，分布在鉆井現(xiàn)場(chǎng)和司鉆房的兩個(gè)監(jiān)控終端在出口流量計(jì)或液位變送器任一個(gè)顯示井漏標(biāo)識(shí)的時(shí)候也同時(shí)顯示井漏標(biāo)識(shí)。一般來說，第一速度減量預(yù)警值可以取為-lL/s，第一罐低容量預(yù)警值可以取為30%，第一罐減量預(yù)警值可以取為-I m3。至于井漏標(biāo)識(shí)可以是任何文字或者圖形的表示井漏的符號(hào)。當(dāng)出口流量計(jì)監(jiān)測(cè)出，若液流速度變化量達(dá)到了第二速度減量預(yù)警值，則流量計(jì)主控板控制流量計(jì)數(shù)碼管閃爍顯示井漏標(biāo)識(shí)，第二速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第一速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值；當(dāng)液位變送器檢測(cè)出，若罐液量達(dá)到了第二罐低容量預(yù)警值，或循環(huán)液量變化量達(dá)到了第二罐減量預(yù)警值，則變送器主控板控制變送器數(shù)碼管閃爍顯示井漏標(biāo)識(shí)，第二罐低容量預(yù)警值小于第一罐低容量預(yù)警值，第二罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第一罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值。同時(shí)，分布在鉆井現(xiàn)場(chǎng)和司鉆房的兩個(gè)監(jiān)控終端在出口流量計(jì)或液位變送器任一個(gè)閃爍顯示井漏標(biāo)識(shí)的時(shí)候也同時(shí)閃爍顯示井漏標(biāo)識(shí)。第二速度減量預(yù)警值可以取為-2L/s，第二罐低容量預(yù)警值可以取為20%，第二罐減量預(yù)警值可以取為-2 m3。當(dāng)出口流量計(jì)監(jiān)測(cè)到液流速度變化量達(dá)到第三速度減量預(yù)警值時(shí)，或當(dāng)液位變送器監(jiān)測(cè)到罐液量達(dá)到第三罐低容量預(yù)警值時(shí)，或當(dāng)液位變送器監(jiān)測(cè)到循環(huán)液量變化量達(dá)到第三罐減量預(yù)警值時(shí)，該聲音警報(bào)器進(jìn)行聲音報(bào)警，其中，第三速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第二速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值，第三罐低容量預(yù)警值小于第二罐低容量預(yù)警值，第三罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第二罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值。第三減量預(yù)警值可以取為-3L/S，第三罐低容量預(yù)警值可以取為10%，第三罐減量預(yù)警值可以取為-3 m3。在上述整個(gè)過程中，所有實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)都實(shí)時(shí)的顯示在兩個(gè)監(jiān)控終端上，并且由監(jiān)控終端記錄和存儲(chǔ)下來。
權(quán)利要求
1.一種鉆井安全智能監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟 Si:測(cè)量步驟測(cè)量溢流管出口的液流速度； S2 :預(yù)警步驟如果該液流速度變化量達(dá)到了第一速度增量預(yù)警值，則進(jìn)行井涌預(yù)警；如果該液流速度變化量達(dá)到了第一速度減量預(yù)警值，則進(jìn)行井漏預(yù)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述鉆井安全智能監(jiān)控方法，其特征在于 所述步驟S2還包括如果該液流速度變化量達(dá)到了第二速度增量預(yù)警值，則進(jìn)行井涌告警，第二速度增量預(yù)警值大于第一速度增量預(yù)警值；如果該液流速度變化量達(dá)到了第二速度減量預(yù)警值，則進(jìn)行井漏告警，第二速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第一速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述鉆井安全智能監(jiān)控方法，其特征在于 所述步驟S2還包括如果該液流速度變化量達(dá)到了第三速度增量預(yù)警值，則進(jìn)行緊急井涌告警，第三速度增量預(yù)警值大于第二速度增量預(yù)警值；如果該液流速度變化量達(dá)到了第三速度減量預(yù)警值，則進(jìn)行緊急井漏告警，第三速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第二速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述鉆井安全智能監(jiān)控方法，其特征在于 所述步驟SI還包括，測(cè)量溢流管出口的液體溫度； 所述步驟S2還包括，如果液體溫度超過溫度預(yù)警值，則進(jìn)行溫度預(yù)警。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述鉆井安全智能監(jiān)控方法，其特征在于 所述步驟Si還包括，測(cè)量泥漿罐中的液量； 所述步驟S2還包括，如果泥漿罐中的循環(huán)液量變化量，達(dá)到了第一罐增量預(yù)警值，則進(jìn)行井涌預(yù)警，達(dá)到了第二罐增量預(yù)警值，則進(jìn)行井涌告警，達(dá)到了第三罐增量預(yù)警值，則進(jìn)行緊急井涌告警，其中第三罐增量預(yù)警值大于第二罐增量預(yù)警值，第二罐增量預(yù)警值大于第一罐增量預(yù)警值； 如果泥漿罐中的循環(huán)液量變化量，達(dá)到了第一罐減量預(yù)警值，則進(jìn)行井漏預(yù)警，達(dá)到了第二罐減量預(yù)警值，則進(jìn)行井漏告警，達(dá)到了第三罐減量預(yù)警值，則進(jìn)行緊急井漏告警，其中第三罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第二罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值，第二罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第一罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值。
6.一種利用鉆井安全智能監(jiān)控方法進(jìn)行監(jiān)控的鉆井安全監(jiān)控報(bào)警裝置，其特征在于，包括 出口流量計(jì)，包括流量計(jì)支架、流量計(jì)殼體、流量計(jì)聲納傳感器、流量計(jì)主控板和流量計(jì)數(shù)碼管；流量計(jì)殼體為一帶透明鋼化玻璃窗的立方形鋼殼；流量計(jì)支架螺栓連接在流量計(jì)殼體重力方向下部；流量計(jì)聲納傳感器安裝在連接有流量計(jì)支架的流量計(jì)殼體一面，并通過導(dǎo)線與流量計(jì)主控板相連；流量計(jì)主控板安裝在流量計(jì)殼體內(nèi)部，并通過導(dǎo)線與流量計(jì)數(shù)碼管相連；流量計(jì)數(shù)碼管安裝在流量計(jì)殼體內(nèi)有透明鋼化玻璃窗的一面，并朝向外表面； 該出口流量計(jì)通過流量計(jì)支架螺栓連接在溢流管重力方向的上方； 流量計(jì)聲納傳感器測(cè)量溢流管液面高度，并將結(jié)果發(fā)送給流量計(jì)主控板； 流量計(jì)主控板根據(jù)液面高度，以及已存儲(chǔ)的溢流管傾斜角度和溢流管橫截面積，計(jì)算出當(dāng)前溢流管出口處的液流速度；若液流速度變化量達(dá)到了第一速度增量預(yù)警值，則流量計(jì)主控板控制流量計(jì)數(shù)碼管顯示井涌標(biāo)識(shí)；若液流速度變化量達(dá)到了第一速度減量預(yù)警值，則流量計(jì)主控板控制流量計(jì)數(shù)碼管顯示井漏標(biāo)識(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述鉆井安全監(jiān)控報(bào)警裝置，其特征在于 所述監(jiān)控報(bào)警裝置還包括液位變送器，該液位變送器包括變送器支架、變送器殼體、變送器聲納傳感器、變送器主控板和變送器數(shù)碼管；變送器殼體為一帶有透明鋼化玻璃窗的立方形鋼殼；變送器支架螺栓連接在變送器殼體重力方向下部；變送器聲納傳感器安裝在連接有變送器支架的變送器殼體一面，并通過導(dǎo)線與變送器主控板相連；變送器主控板安裝在變送器殼體內(nèi)部，并通過導(dǎo)線與變送器數(shù)碼管相連；變送器數(shù)碼管安裝在變送器殼體內(nèi)有透明鋼化玻璃窗的一面，并朝向外表面； 該液位變送器通過變送器支架螺栓連接在泥漿罐重力方向的上方； 變送器聲納傳感器測(cè)量泥漿罐液面高度，并將結(jié)果發(fā)送給變送器主控板； 變送器主控板根據(jù)液面高度，以及已存儲(chǔ)的泥漿罐橫截面積，計(jì)算出當(dāng)前泥漿罐的液量; 若罐液量達(dá)到了第一罐高容量預(yù)警值，或循環(huán)液量變化量達(dá)到了第一罐增量預(yù)警值，則變送器主控板控制變送器數(shù)碼管顯示井涌標(biāo)識(shí)；若罐液量達(dá)到了第一罐低容量預(yù)警值，或循環(huán)液量變化量達(dá)到了第一罐減量預(yù)警值，則變送器主控板控制變送器數(shù)碼管顯示井漏標(biāo)識(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述鉆井安全監(jiān)控報(bào)警裝置，其特征在于 所述出口流量計(jì)還包括流量計(jì)溫度傳感器，用于測(cè)量溢流管出口處溫度； 所述液位變送器還包括變送器溫度傳感器，用于測(cè)量泥漿罐內(nèi)部的溫度； 當(dāng)出口流量計(jì)監(jiān)測(cè)出，若液流速度變化量達(dá)到了第二速度增量預(yù)警值，則流量計(jì)主控板控制流量計(jì)數(shù)碼管閃爍顯示井涌標(biāo)識(shí)，第二速度增量預(yù)警值大于第一速度增量預(yù)警值；若液流速度變化量達(dá)到了第二速度減量預(yù)警值，則流量計(jì)主控板控制流量計(jì)數(shù)碼管閃爍顯示井漏標(biāo)識(shí)，第二速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第一速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值； 當(dāng)液位變送器檢測(cè)出，若罐液量達(dá)到了第二罐高容量預(yù)警值，或循環(huán)液量變化量達(dá)到了第二罐增量預(yù)警值，則變送器主控板控制變送器數(shù)碼管閃爍顯示井涌標(biāo)識(shí)，第二罐高容量預(yù)警值大于第一罐高容量預(yù)警值，第二罐增量預(yù)警值大于第一罐增量預(yù)警值；若罐液量達(dá)到了第二罐低容量預(yù)警值，或循環(huán)液量變化量達(dá)到了第二罐減量預(yù)警值，則變送器主控板控制變送器數(shù)碼管閃爍顯示井漏標(biāo)識(shí)，第二罐低容量預(yù)警值小于第一罐低容量預(yù)警值，第二罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第一罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述鉆井安全監(jiān)控報(bào)警裝置，其特征在于 所述監(jiān)控報(bào)警裝置還包括至少兩個(gè)監(jiān)控終端，該監(jiān)控終端通過控制電纜分別和出口流量計(jì)以及液面變送器相連；一個(gè)監(jiān)控終端安裝在鉆井現(xiàn)場(chǎng)，另一個(gè)監(jiān)控終端安裝在遠(yuǎn)端的司鉆房； 該監(jiān)控終端用于存儲(chǔ)溢流管出口和泥漿罐的狀態(tài)數(shù)據(jù)和顯示溢流管出口和泥漿罐的當(dāng)前狀態(tài)；并且當(dāng)出口流量計(jì)或液位變送器顯示井涌或井漏標(biāo)識(shí)時(shí)，監(jiān)控終端也同時(shí)顯示井涌或井漏標(biāo)識(shí)；并且當(dāng)出口流量計(jì)或液位變送器閃爍顯示井涌或井漏標(biāo)識(shí)時(shí)，監(jiān)控終端也同時(shí)閃爍顯示井涌或井漏標(biāo)識(shí)；并且當(dāng)出口流量計(jì)或液位變送器監(jiān)測(cè)到的溫度超過監(jiān)控終端設(shè)定的溫度預(yù)警值時(shí)，顯示溫度異常標(biāo)識(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述鉆井安全監(jiān)控報(bào)警裝置，其特征在于 該監(jiān)控報(bào)警裝置還包括至少一個(gè)聲音警報(bào)器，分別通過控制電纜和出口流量計(jì)、液位變送器和監(jiān)控終端相連； 當(dāng)出口流量計(jì)監(jiān)測(cè)到液流速度變化量達(dá)到第三速度增量預(yù)警值時(shí)，或當(dāng)液位變送器監(jiān)測(cè)到罐液量達(dá)到第三罐高容量預(yù)警值時(shí)，或當(dāng)液位變送器監(jiān)測(cè)到循環(huán)液量變化量達(dá)到第三罐增量預(yù)警值時(shí)，該聲音警報(bào)器進(jìn)行聲音報(bào)警，其中，第三速度增量預(yù)警值大于第二速度增量預(yù)警值，第三罐高容量預(yù)警值大于第二罐高容量預(yù)警值，第三罐增量預(yù)警值大于第二罐增量預(yù)警值；當(dāng)出口流量計(jì)監(jiān)測(cè)到液流速度變化量達(dá)到第三速度減量預(yù)警值時(shí)，或當(dāng)液位變送器監(jiān)測(cè)到罐液量達(dá)到第三罐低容量預(yù)警值時(shí)，或當(dāng)液位變送器監(jiān)測(cè)到循環(huán)液量變化量達(dá)到第三罐減量預(yù)警值時(shí)，該聲音警報(bào)器進(jìn)行聲音報(bào)警，其中，第三速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值大于第二速度減量預(yù)警值的絕對(duì)值，第三罐低容量預(yù)警值小于第二罐低容量預(yù)警值，第三罐減量 預(yù)警值的絕對(duì)值大于第二罐減量預(yù)警值的絕對(duì)值。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種通過在溢流管出口處對(duì)液流速度的監(jiān)測(cè)，達(dá)到報(bào)警條件即進(jìn)行報(bào)警的鉆井安全智能監(jiān)控方法，能夠在早期及時(shí)的發(fā)現(xiàn)井涌或井漏險(xiǎn)情；同時(shí)因?yàn)閷?duì)液流速度的監(jiān)測(cè)是實(shí)時(shí)的，不會(huì)發(fā)生泥漿罐那樣出現(xiàn)誤報(bào)的情形，增加了安全穩(wěn)定性；本發(fā)明還公布了一種包含了利用聲納傳感器對(duì)出口處液流速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的出口流量計(jì)的鉆井安全監(jiān)控報(bào)警裝置，由于聲納傳感器的非接觸性，從而保證出口流量計(jì)工作的穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)槟酀{的卡滯而出現(xiàn)工作失靈等情形，增加了鉆井安全監(jiān)控報(bào)警裝置的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)E21B21/08GK102828709SQ20121032609
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者鄧福泉, 曾鳴, 易榮, 孫先國 申請(qǐng)人:四川省廣漢市恒生石油設(shè)備有限責(zé)任公司