一种井筒环空液面监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种井筒环空液面监测方法及系统，该井环空液面监测方法，包括，设置液面监测装置运行时的最大压力P

【技术实现步骤摘要】
一种井筒环空液面监测方法及系统


[0001]本专利技术属于资源勘探开发领域，尤其涉及一种井筒环空液面监测方法及系统。

技术介绍

[0002]井漏是是钻井过程中常发生的复杂情况，当发生井漏时，必须及时、快速地应用有效堵漏措施，减少或阻止钻井液漏失，避免诱发井塌埋钻具、井涌、溢流或井喷等重大事故的发生。当发生严重漏失，出现钻井液失返时，除进行快速堵漏、持续向井内灌注钻井液外，还要监测环空钻井液液面，估算钻井液漏速，进而判断井漏的性质，评估井眼坍塌及井控风险，为优化堵漏方案，快速封堵漏失层提供依据。本专利技术提供了一种井筒环空液面监测方法及系统，能够实时监测环空液面位置，并提供了钻井液漏速的计算方法。
[0003]目前，现有的液面监测装置一般通过计算声波发射与反射接收的时间差来确定液面位置。但是，基于声波的液面监测装置一般安装在地面节流管汇分支管线端部，固定式安装，承压能力不能低于管汇压力等级，装置结构复杂，体积大，成本较高；声源为变截面音爆及声冲击波、次声波、电控声波等，抗干扰能力较弱，需要停钻、关封井器等附加作业步骤，作业周期长，尤其是液面下降较少，声部反射时间过短时，难以准确获得液面数值；对于定向井河大斜度井，液面位置监测结果误差较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的上述问题，提供一种井筒环空液面监测方法及系统，主要解决现有技术设备复杂、安装位置受限、作业程序复杂、测量周期长、抗干扰能力差的技术问题。
[0005]本专利技术的目的通过下述技术方案来实现：
[0006]一种井筒环空液面监测方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1，设置液面监测装置运行时的最大压力P
max
，设置液面监测装置运行时的最小压力P
min
；
[0008]步骤2，将液面监测装置安装于钻杆元件上，信号接收与处理装置设于钻井井筒外部；
[0009]步骤3，所述液面监测装置按照所述钻杆元件的入井次序i进行编号；
[0010]步骤4，所述液面监测装置所处环境压力P
i
为P
min
≤P
i
＜P
max
时，该液面监测装置运行，实时向信号接收与处理装置发射处于动态变化的环境压力P
i
以及入井次序i；
[0011]步骤5，当P
i
≥P
max
时，或者P
i
＜P
min
时，所述液面监测装置停止向信号接收与处理装置发射环境压力P
i
以及入井次序i；
[0012]步骤6，所述信号接收与处理装置接收来自所述液面监测装置发射的环境压力P
i
以及入井次序i并存储，同时，还存储接收P
i
的时刻t。
[0013]本技术方案中，P
min
值是于液面监测装置放入钻井前人为进行设置的，其中，P
min
值设置为小于或者等于大气压强值，P
max
值根据电磁波可穿透环空液柱的高度以及电磁波穿
透环空液柱后的电磁波强度进行设置的。当入井次序为i的钻杆元件上的液面监测装置监测到所处环境压强P
i
介于P
min
和P
max
之间时，表明环空液面正处于入井次序为i的钻杆元件处，此时，页面监测装置运行，向信号接收与处理装置传递入井次序信息以及实时的环境压强信息，从而信号接收与处理装置接收到来自液面监测装置所传递的后可确定环空液面所在的位置、压力变化值、环空液面下降速度等数据。
[0014]进一步的，
[0015]还包括，步骤7，计算t时刻入井次序为i的液面监测装置与井口距离L
i
(t)，其中，L
dp
为钻杆长度，n为入井次序为i的液面监测装置到钻井井口之间的钻杆元件数量:L
i
(t)＝n
·
L
dp
。
[0016]进一步的，
[0017]还包括，步骤8，基于P
i
计算液面高度D
i
(t)：D
i
(t)＝P
i
/(ρ
·
g)。
[0018]本技术方案中，基于液柱压力计算公式P＝ρgh，ρ为液体密度，g为重力加速度，h为液柱高度，即压强P
i
时液面高度D
i
(t)＝P
i
/(ρ
·
g)。
[0019]进一步的，
[0020]还包括，步骤9，计算t时刻环空液面位置L
top
(t)，其中，h为设置在入井次序为i的钻杆元件上的液面监测装置与其所在钻杆元件顶部的距离：
[0021]L
top
(t)＝L
i
(t)+(h
‑
D
i
(t))。
[0022]优选的，
[0023]还包括，步骤10，计算t时刻压力变化值ΔP(t)，其中Δt为设定的时间间隔：
[0024]ΔP(t)＝P
i
(t)
‑
P
i
(t+Δt)。
[0025]进一步的，还包括，
[0026]步骤11，计算t时刻液面高度下降速度ΔL(t)：
[0027]ΔL(t)＝ΔP(t)/Δt
·
(ρ
·
g)
‑1。
[0028]进一步的，还包括，
[0029]步骤12，计算漏失速度ΔQ，其中，r1为钻井井筒半径，r2为钻杆元件外表面半径：
[0030]ΔQ＝π
·
ΔL(t)
·
(r
12
‑
r
22
)。
[0031]优选的，
[0032]步骤2中，有1
‑
2个液面监测装置设于钻杆元件上；
[0033]当2个液面监测装置设于钻杆元件上时，所述2个液面监测装置并联连接，互为备用。
[0034]本技术方案中，通过于一个钻杆元件并联设置2个液面监测装置，从而提高了液面监测装置所发射的环境压强信息以及入井次序信息的准确性和稳定性。
[0035]基于以上所述的井筒环空液面监测方法，提出一种井筒环空液面监测系统，包括液面监测模块以及信号接收与处理模块，其中，
[0036]液面监测装置中，
[0037]所述压力传感模块实时监测环境压强，并将监测到的环境压强信息传递至所述数据传输模块，所述信号传输模块接收来自压力传感模块的环境压强信息并向信号接收与处理装置传递入井次序i信息以及环境压强信息；
[0038]所述第一供电模块用于对所述压力传感模块、信号传输模块进行供电；
[0039]所述信号接收与处理装置中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井筒环空液面监测方法，其特征在于：步骤1，设置液面监测装置运行时的最大压力P
max
，设置液面监测装置运行时的最小压力P
min
；步骤2，将液面监测装置安装于钻杆元件上，信号接收与处理装置设于钻井井筒外部；步骤3，所述液面监测装置按照所述钻杆元件的入井次序i进行编号；步骤4，所述液面监测装置所处环境压力P
i
为P
min
≤P
i
＜P
max
时，该液面监测装置运行，实时向信号接收与处理装置发射处于动态变化的环境压力P
i
以及入井次序i；步骤5，当P
i
≥P
max
时，或者P
i
＜P
min
时，所述液面监测装置停止向信号接收与处理装置发射环境压力P
i
以及入井次序i；步骤6，所述信号接收与处理装置接收来自所述液面监测装置发射的环境压力P
i
以及入井次序i并存储，同时，还存储接收P
i
的时刻t。2.如权利要求1所述的一种井筒环空液面监测方法，其特征在于：还包括，步骤7，计算t时刻入井次序为i的钻杆元件与钻井井口之间的距离L
i
(t)，其中，L
dp
为钻杆长度，n为入井次序为i的液面监测装置到钻井井口之间的钻杆元件数量:L
i
(t)＝n
·
L
dp
。3.如权利要求2所述的一种井筒环空液面监测方法，其特征在于：还包括，步骤8，基于P
i
计算液面高度D
i
(t)，其中，ρ为井内流体密度，g为重力加速度：D
i
(t)＝P
i
/(ρ
·
g)。4.如权利要求3所述的一种井筒环空液面监测方法，其特征在于：还包括，步骤9，计算t时刻环空液面位置L
top
(t)，其中，h为设置在入井次序为i的钻杆元件上的液面监测装置距离其所在的钻杆元件顶部的距离：L
top
(t)＝L
i
(t)+(h
‑
D

【专利技术属性】
技术研发人员：胡中志，王佩赛，刘鑫阳，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：