隔水管单元系统、钻井系统和用于钻井系统的方法技术方案

一种隔水管单元系统，其包括：隔水管单元部件，其具有通道，并包含用于发送第一超声信号来获得第一超声数据的第一超声模块以及用于发送第二超声信号来获得第二超声数据的第二超声模块，其中，所述第一超声信号的波束方向垂直于所述通道的轴线，所述第二超声信号的波束方向倾斜于所述通道的所述轴线；及处理模块，用于接收所述第一超声数据和所述第二超声数据，并获得第一信息和第二信息。还描述了一种钻井系统和用于钻井系统的方法。

Aqueduct unit system, drilling system and method for drilling system

A riser unit system, comprising: a riser unit, which has a channel for transmitting the first ultrasonic signal and contains the ultrasonic module first ultrasound data and used to send second ultrasonic signal to obtain second ultrasonic module, second ultrasound data in which the first axis direction of the beam perpendicular to the ultrasonic signal the channel, the axis direction of the second beam ultrasonic signal is inclined to the channel; and a processing module, for receiving the first ultrasound data and the second ultrasonic data, and obtaining the first information and the second information. A drilling system and a method for drilling system are also described.

【技术实现步骤摘要】
隔水管单元系统、钻井系统和用于钻井系统的方法
本专利技术通常涉及隔水管单元系统、钻井系统和用于钻井系统的方法。
技术介绍
对于来自地下地层的碳氢化合物的勘探和开采已经进行了长达数十年。因老化陆基开采井的受限的产率，对于来自海底井孔的碳氢化合物回收越发关注。通常，为了钻探海上井孔，附于钻柱(drillpipe)的可旋转的钻头(drillbit)被用于开凿海底之下的井孔。钻柱允许从表面位置(通常，从海上平台或钻井船)对钻头进行控制。此外，部署隔水管(riser)以将表面处的平台连接到海底上的井口。钻柱穿过隔水管从而将钻头引导到井孔。在钻井期间，钻头旋转，同时钻柱传递来自表面平台的必要的功率。同时，钻井流体从表面平台通过钻柱循环至钻头，并然后通过钻柱和套管(casing)或隔水管之间的空间返回到表面平台。钻井流体保持静压以抗衡来自井孔的流体压力，并在操作期间对钻头进行冷却。另外，钻井流体与在开凿井孔期间挖掘的材料混合，并将材料运载到表面以进行处理。在某些情况下，从地层进入井孔的流体压力可高于钻井流体的压力。这可能导致不期望的流体涌入到井孔中，在产业中被称为“井涌”。在一些情况下，发生井涌导致潜在的毁灭性的设备失效和伴随而来的对钻井操作者和环境的潜在伤害。井孔操作员对这样的不期望的涌入而带来潜在毁灭性保持警觉，并在海面处连续地监视钻井流体的流入和流出，以检测井涌。然而，因传统装置的体积和复杂性而难以采用传统的装置来监视表面平台中的钻井流体。此外，在井孔处发生流体的扰动的时刻与在海面处检测到扰动的时刻之间存在相对长的时间(例如，数十分钟)，即，当在海面处的操作者得到井涌警告时，可能已经发生了井涌。因此，尽早检测到井涌是数十年来期望的目标。此外，防喷器(blowoutpreventer，以下简称“BOP”)通常在检测到井涌风险时被使用来封井或剪切(shear)所述钻杆。然而，钻杆的一些部位可能难以剪切，因而可导致BOP无法防止井涌。因此，期望提供新的和改进的系统和方法来监控返回自井孔的流体和钻杆位置。
技术实现思路
在一方面中，本专利技术的具体实施方式涉及一种隔水管单元系统，其包括：隔水管单元部件，其具有通道，并包含用于发送第一超声信号来获得第一超声数据的第一超声模块以及用于发送第二超声信号来获得第二超声数据的第二超声模块，其中，所述第一超声信号的波束方向垂直于所述通道的轴线，所述第二超声信号的波束方向倾斜于所述通道的所述轴线；及处理模块，用于接收所述第一超声数据和所述第二超声数据，并获得第一信息和第二信息。在另一方面中，本专利技术的具体实施方式涉及一种钻井系统，其包括：隔水管；钻杆，用于将钻井流体引导到井孔；隔水管单元部件，其与所述隔水管连接，所述隔水管与所述隔水管单元部件具有通道，所述通道用于容纳所述钻杆，并允许返回自所述井孔的流体通过由所述隔水管单元部件和所述钻杆形成的环形空间，所述隔水管单元部件包含用于发送第一超声信号来获得第一超声数据的第一超声模块以及用于发送第二超声信号来获得第二超声数据的第二超声模块，其中，所述第一超声信号的波束方向垂直于所述通道的轴线，所述第二超声信号的波束方向倾斜于所述通道的所述轴线；及处理模块，用于接收所述第一超声数据和所述第二超声数据，并获得与所述钻杆有关的第一信息和与所述返回自井孔的流体有关的第二信息。在又一方面中，本专利技术的具体实施方式涉及一种用于钻井系统的方法，其包括：使流体通过由所述钻井系统的钻杆和隔水管单元部件形成的环形空间；发送第一超声信号来获得第一超声数据；发送第二超声信号来获得第二超声数据，其中，所述第一超声信号的波束方向垂直于所述隔水管单元部件的轴线，所述第二超声信号的波束方向倾斜于所述隔水管单元部件的所述轴线；及基于所述第一超声数据和所述第二超声数据，并获得与所述钻杆有关的第一信息和与所述流体有关的第二信息。附图说明参考附图阅读下面的详细描述，可以帮助理解本专利技术的特征、方面及优点，其中：：图1是根据本专利技术一个实施例的隔水管单元系统的示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的隔水管单元系统和通过所述隔水管单元系统的通道的钻杆的示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的多组换能器围绕所述隔水管单元部件的示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的钻井系统的示意图；及图5是根据本专利技术一个实施例的钻井系统的方法的示意性流程图。具体实施方式以下将描述本专利技术的一个或者多个具体实施方式。首先要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，或者为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本专利技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的
技术实现思路
的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本专利技术公开的内容不充分。除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。图1是根据本专利技术一个实施例的隔水管单元系统11的示意图。隔水管单元系统11包括隔水管单元部件101和处理模块102。隔水管单元部件101具有通道14，并包含第一超声模块111和第二超声模块112。第一超声模块111向通道14发送第一超声信号并获得第一超声数据。所述第二超声模块112向通道14发送第二超声信号并获得第二超声数据。第一超声信号的波束方向301垂直于通道14的轴线402，第二超声信号的波束方向302倾斜于通道14的轴线402。在此，所述“垂直”包括“精确垂直”和“大致垂直”，比如波束方向301和轴线402形成的角度的范围可为70°-110°。在一些实施例中，波束方向301与轴线402的径向线(未示出)所形成的角度小于20°。在一些实施例中，波束方向302和轴线402所形成的角度的范围可为25°-65°。当穿过两种介质的界面时，超声信号的波束方向可发生一定的改变。根据本实施例的所述第一超声信号的波束方向301，表示直接来源于第一超声模块111且几乎未经反射和折射的第一超声信号的波束方向，比如未曾穿过两种介质的界面的第一超声信号的波束方向。在一些实施例中，所述第一超声信号由第一超声模块111的换能器发送，波束方向301可为换能器的方向，如换能器轴线的方向。在一些实施例中，管壁110中的第一超声信号的波束方向几乎与波束方向301相同。类似地，根据本实施例的所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔水管单元系统，其特征在于，其包括：隔水管单元部件，其具有通道，并包含用于发送第一超声信号来获得第一超声数据的第一超声模块以及用于发送第二超声信号来获得第二超声数据的第二超声模块，其中，所述第一超声信号的波束方向垂直于所述通道的轴线，所述第二超声信号的波束方向倾斜于所述通道的所述轴线；及处理模块，用于接收所述第一超声数据和所述第二超声数据，并获得第一信息和第二信息。

【技术特征摘要】
1.一种隔水管单元系统，其特征在于，其包括：隔水管单元部件，其具有通道，并包含用于发送第一超声信号来获得第一超声数据的第一超声模块以及用于发送第二超声信号来获得第二超声数据的第二超声模块，其中，所述第一超声信号的波束方向垂直于所述通道的轴线，所述第二超声信号的波束方向倾斜于所述通道的所述轴线；及处理模块，用于接收所述第一超声数据和所述第二超声数据，并获得第一信息和第二信息。2.如权利要求1所述的隔水管单元系统，其特征在于，所述第一信息与通过所述通道的钻杆有关。3.如权利要求2所述的隔水管单元系统，其特征在于，所述处理模块基于所述第一信息，生成对钻杆不可剪切的部分的警告。4.如权利要求1所述的隔水管单元系统，其特征在于，所述第二信息与通过环形空间的流体有关，所述环形空间由所述隔水管单元部件和通过所述通道的钻杆形成。5.如权利要求1所述的隔水管单元系统，其特征在于，所述第一超声模块包括多个围绕所述隔水管单元部件的换能器，所述第二超声模块包括多组换能器，且每组换能器围绕所述隔水管单元部件。6.如权利要求1所述的隔水管单元系统，其特征在于，所述处理模块基于所述第一超声数据和所述第二超声数据获得所述第二信息。7.如权利要求6所述的隔水管单元系统，其特征在于，所述处理模块基于所述第一超声数据获得所述第一信息，并基于所述第二超声数据和所述第一信息获得所述第二信息。8.如权利要求1所述的隔水管单元系统，其特征在于，所述处理模块基于所述第一超声数据和所述第二超声数据获得所述第一信息。9.如权利要求8所述的隔水管单元系统，其特征在于，所述处理模块基于所述第二超声数据获得所述第二信息，并基于所述第一超声数据和所述第二信息获得所述第一信息。10.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛冉，尚卫华，梅艳，叶菁，宇星，吴恒，格雷戈里·R·吉列特，罗伯特·A·乔吉，格雷戈里·J·迈尔斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US