三高气井井漏和溢流监测仪器的评价设备及评价方法技术

技术编号:33537804 阅读:15 留言:0更新日期:2022-05-21 09:38
本发明专利技术公开了一种三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备,其包括:井筒模块,其包括套管及穿入其中的钻具组件,钻具组件由上到下依次为钻杆、钻铤和钻头;钻井液循环模块,其用于使钻井液在井筒模块中循环流动;溢流模拟模块,其用于将实验气体导入井筒模块;井漏模拟模块,其用于将钻井液导出井筒模块;待评价监测装置,其连接在钻铤上;以及数据采集分析模块,其与待评价监测装置、溢流模拟模块和井漏模拟模块通信连接。本发明专利技术还公开了一种三高气井井漏和溢流监测装置的评价方法。本发明专利技术通过对井漏和早期溢流的工况进行模拟,对井下溢流监测装置进行评价,为溢流监测技术发展提供依据和支撑,减少由于错过最佳井控时机导致的井喷事故。喷事故。喷事故。

【技术实现步骤摘要】
三高气井井漏和溢流监测仪器的评价设备及评价方法


[0001]本专利技术涉及油气资源开发中的气井井控安全
,特别涉及一种三高气井井漏和溢流监测仪器的评价设备及评价方法。

技术介绍

[0002]三高油气田是指具有储量丰度高、气藏压力高、硫化氢含量高等特点的油气田,随着国内的能源需求量日益增大,为保证我国能源战略安全,我国石油勘探力度不断加强,勘探范围不断扩大,越来越多的西南、西北的三高区块进入开发范围。
[0003]由于高浓度硫化氢的存在,使三高油气田的勘探开发过程中存在着诸多重大风险。其中钻井过程中的井喷和井漏都是具有高风险的事故,井喷是指地层流体无控制连续不断的涌入井筒并喷出地面的现象,一般包括井侵
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溢流
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井涌
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井喷
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井喷失控几个环节;井漏是指在钻进作业中钻井液在压差作用下直接进入地层的一种井下复杂情况,而严重的井漏会诱发井喷。目前,国内钻井现场主要采用地面钻井液池液位监测、井筒进出口流量监测和井下监测的方法判断井筒内溢流或者井漏现象的发生。
[0004]地面钻井液池液位监测方法是对地面钻井液池内的钻井液液位进行监测,钻井液池内钻井液液面升高超过一定值代表井涌,液面降低超过一定值代表井漏,这种监测方法经济实用但缺乏实时性和准确性,往往会错过最佳井控时机而导致井喷事故。
[0005]井下监测方法目前技术并不成熟,且受工程复杂因素的干扰和排量、流变参数变化等多种因素的影响,早期溢流的识别难度大,溢流误判可能性高。
[0006]专利文献CN105507886A公开了一种溢流和井漏监测系统及其监测方法,其特点是监测罐的横截面积小,液面检测更加灵敏和准确,能够更加及时的发现溢流和井漏;专利文献CN104632198A公开了一种井筒溢流早期监测方法及装置,利用井下测量短节内电容测量模块进行监测井筒环空是否有地层流体(油、气)侵入,预防井喷事故的发生;专利文献CN106404714A公开了一种基于井下近红外随钻光谱早期溢流监测的方法及系统,满足井下随钻测量仪器抗震性、准确性的要求,同时改变现有的溢流监测原理实现井下实时监测。
[0007]综上所述,学者们对钻井过程中井漏和溢流井下监测的研究重点在于通过理论研究后开发新型检测装置和方法,但并未进行有效的监测性能、工作稳定性验证。
[0008]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的之一在于,提供一种三高气井井漏和溢流监测仪器的评价设备及评价方法,从而对三高气井井漏和溢流监测仪器的监测性能、工作稳定性进行评价,为钻井过程中井下溢流监测技术发展提供理论依据和实验支撑。
[0010]为实现上述目的,根据本专利技术的第一方面,本专利技术提供了一种三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备,其包括:井筒模块,其包括套管及穿入其中的钻具组件,钻具组件
由上到下依次为钻杆、钻铤和钻头;钻井液循环模块,其用于使钻井液在井筒模块中循环流动;溢流模拟模块,其用于将实验气体导入井筒模块;井漏模拟模块,其用于将钻井液导出井筒模块;待评价监测装置,其连接在钻铤上;以及数据采集分析模块,其与待评价监测装置、溢流模拟模块和井漏模拟模块通信连接。
[0011]进一步,上述技术方案中,钻具组件通过悬挂器密封地安装在套管上。
[0012]进一步,上述技术方案中,井筒模块还包括井口防喷闸板,其密封地盖设在套管上。
[0013]进一步,上述技术方案中,井口防喷闸板耐压大于或等于25MPa。
[0014]进一步,上述技术方案中,井口防喷闸板上设有气体排空孔和泥浆返排孔。
[0015]进一步,上述技术方案中,井筒模块设有泄流孔,泄流孔连接废液箱。
[0016]进一步,上述技术方案中,钻铤包括钻铤短节,钻铤短节设有:环空泥浆流入孔,其与套管与钻具组件之间的环形空间相连通;环空泥浆缓冲室,其与环空泥浆流入孔相连通;钻杆泥浆流入孔,其与钻杆的内部空间相连通;以及钻杆泥浆缓冲室,其与钻杆泥浆流入孔相连通,其中,待评价监测装置连接在环空泥浆缓冲室和钻杆泥浆缓冲室的末端。
[0017]进一步,上述技术方案中,钻井液循环模块包括:储浆罐,其与钻杆相连通;缓冲罐,其与套管与钻具组件之间的环形空间相连通;以及气液分离器,其进口与缓冲罐相连通,液体出口与储浆罐相连通。
[0018]进一步,上述技术方案中,储浆罐外设有电加热套,储浆罐内设有搅拌器。
[0019]进一步,上述技术方案中,储浆罐的出口处设有三通,三通分别与钻杆和废液箱相连接。
[0020]进一步,上述技术方案中,储浆罐与钻杆之间设有泥浆泵,泥浆泵与钻杆之间设有第一泄压三通。
[0021]进一步,上述技术方案中,溢流模拟模块沿实验气体的流动方向依次包括:高排量空气压缩机、稳压储气罐、增压泵和模拟井喷地层,模拟井喷地层安装在套管上。
[0022]进一步,上述技术方案中,模拟井喷地层形成相互连通的缝洞。
[0023]进一步,上述技术方案中,稳压储气罐设有减压阀。
[0024]进一步,上述技术方案中,稳压储气罐与增压泵之间设有流量计,增压泵与模拟井喷地层装置之间设有第二泄压三通和单向阀。
[0025]进一步,上述技术方案中,井漏模拟模块沿钻井液的流动方向依次包括:平流泵和模拟井漏地层,模拟井漏地层安装在套管上。
[0026]进一步,上述技术方案中,模拟井漏地层形成相互连通的缝洞。
[0027]进一步,上述技术方案中,井筒模块采用实际井筒的尺寸。
[0028]进一步,上述技术方案中,三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备用于评价防漏钻井液或堵漏剂的性能。
[0029]根据本专利技术的第二方面,本专利技术提供了一种利用如上述技术方案中任意一项的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备的评价方法,该评价方法至少包括如下步骤:根据目标工区的实际条件,确定实验工艺参数;使钻井液在井筒模块中循环流动,并且待评价监测装置的监测信号稳定;打开溢流模拟模块和/或井漏模拟模块,模拟预设工况;当待评价监测装置做出相应判断,关闭溢流模拟模块和井漏模拟模块;对比预设工况与相应判断,得
到评价结果。
[0030]进一步,上述技术方案中,该评价方法还包括步骤:将钻井液加热至目标工区的地层温度。
[0031]进一步,上述技术方案中,实验工艺参数包括钻井液组分、钻井液流速、地层温度、井喷排量和喷出压力。
[0032]与现有技术相比,本专利技术具有如下有益效果:
[0033]1.通过对井漏和早期溢流的工况进行模拟,对井下溢流监测装置的报警准确性、工作稳定性进行评价,从而为钻井过程中井下溢流监测技术发展提供理论依据和实验支撑,极大减少由于错过最佳井控时机而导致井喷事故的情况发生。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备,其特征在于,包括:井筒模块,其包括套管及穿入其中的钻具组件,所述钻具组件由上到下依次为钻杆、钻铤和钻头;钻井液循环模块,其用于使钻井液在所述井筒模块中循环流动;溢流模拟模块,其用于将实验气体导入所述井筒模块;井漏模拟模块,其用于将所述钻井液导出所述井筒模块;待评价监测装置,其连接在所述钻铤上;以及数据采集分析模块,其与所述待评价监测装置、所述溢流模拟模块和所述井漏模拟模块通信连接。2.根据权利要求1所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备,其特征在于,所述井筒模块还包括井口防喷闸板,其密封地盖设在所述套管上。3.根据权利要求2所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备,其特征在于,所述井口防喷闸板耐压大于或等于25MPa。4.根据权利要求2所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备,其特征在于,所述井口防喷闸板上设有气体排空孔和泥浆返排孔。5.根据权利要求1所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备,其特征在于,所述井筒模块设有泄流孔,所述泄流孔连接废液箱。6.根据权利要求1所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备,其特征在于,所述钻铤包括钻铤短节,所述钻铤短节设有:环空泥浆流入孔,其与所述套管与所述钻具组件之间的环形空间相连通;环空泥浆缓冲室,其与所述环空泥浆流入孔相连通;钻杆泥浆流入孔,其与所述钻杆的内部空间相连通;以及钻杆泥浆缓冲室,其与所述钻杆泥浆流入孔相连通,其中,所述待评价监测装置连接在所述环空泥浆缓冲室和所述钻杆泥浆缓冲室的末端。7.根据权利要求1所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备,其特征在于,所述钻井液循环模块包括:储浆罐,其与所述钻杆相连通;缓冲罐,其与所述套管与所述钻具组件之间的环形空间相连通;以及气液分离器,其进口与所述缓冲罐相连通,液体出口与所述储浆罐相连通。8.根据权利要求7所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备,其特征在于,所述储浆罐外设有电加热套,所述储浆罐内设有搅拌器。9.根据权利要求7所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备,其特征在于,所述储浆罐的出口处设有三通,所述三通分别与所述钻杆和废液箱相连接。10.根据权利要求7所述的三高气井井漏和溢流监测装置的评价设备,其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员:高凯歌靳彦欣刘铭刚李勇逄铭玉王婷傅建斌商翼王雪蒋秀于超花靖
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院
类型:发明
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