自动井涌和损失检测制造技术

一种用于监测和控制钻机中的泥浆流动系统的方法，包括测量工作泥浆坑中的工作泥浆体积和非工作泥浆坑中的非工作泥浆体积，对工作泥浆坑中的建模的工作泥浆体积进行建模，通过计算工作泥浆体积的测量值和建模的工作泥浆体积之间的差值来确定泥浆体积平衡，基于非工作泥浆坑中非工作泥浆体积的测量值的变化和泥浆体积平衡的变化的组合，检测从非工作泥浆坑到工作泥浆坑的泥浆转移，以及基于泥浆体积平衡自动检测井下增加和损失。平衡自动检测井下增加和损失。平衡自动检测井下增加和损失。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动井涌和损失检测
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年10月31日提交的序列号为62/929064的美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]井下流体增加和损失检测提供与钻井工作安全性和完整性相关的数据。实现这种检测的一种方式是通过监测流量并使用流量模型来推断井下增加和损失状态。然而，这种监测和建模实现起来可能很昂贵，因为它可能依赖于不容易获得的测量。其他监测流体增加和损失的方法依赖于坑体积测量(即工作(active)坑中的泥浆体积/液位)或流动桨测量。虽然坑体积法通常更容易部署，但它们提供的井涌(kick)检测能力可能效率较低且不太可靠。特别地，在井下泥浆增加/损失事件和坑泥浆液位的响应变化之间可能有相对长的延迟。出现这种延迟的部分原因是地面设备作为坑和井之间的缓冲器，减缓泥浆流的脉冲，最终改变坑泥浆的液位。
[0004]此外，坑体积监测可能相对不灵活。例如，可以对停泵进行指纹识别，并将其用作基线参考，以推断随后观察到的活跃坑泥浆体积变化是否正常。如果后续时间段的流动条件不同于对比样本中的流动条件，则无法从泥浆体积变化中得出可靠的得失状态结论。此外，这种技术依赖于实际反映正常操作的感兴趣周期；如果一段时间的异常操作被认为是基线(baseline)或正常操作，那么随后的异常可能被遗漏，或者正常工作可能被错误地标记为异常。
[0005]此外，坑体积监测技术可将正常地面事件，例如坑之间的转移解释为井下增加或损失，导致井下事件的错误确定(例如，错误的井涌警报)。为了解决这种地面事件，当前的实践要求钻井现场的操作者在与泥浆工程师讨论后，当他们意识到例如转移时，在泥浆录井报告上记录实时评论。因此，一旦确认发生了向工作系统的转移，操作员就可以解除增加报警。然而，这种实践依赖于人类用户进行观察，并且及时地将无错信息手动输入到测井中。此外，操作者的反应可能需要时间，因为操作者可能同时负责多个其他任务，导致延迟，从而可能导致长的假井涌警报周期。

技术实现思路

[0006]提供本概述以介绍将在下文详细描述中进一步描述的一些概念的选择。该概述不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用作限制所要求保护的主题的范围的帮助。
[0007]本公开的实施例提供了一种用于监测和控制钻机中的泥浆流动系统的方法，包括测量工作泥浆坑中的工作泥浆体积和非工作泥浆坑中的非工作泥浆体积，对工作泥浆坑中的建模的工作泥浆体积进行建模，通过计算工作泥浆体积的测量值和建模的工作泥浆体积之间的差值来确定泥浆体积平衡，基于非工作泥浆坑中非工作泥浆体积的测量值的变化和泥浆体积平衡的变化的组合，检测从非工作泥浆坑到工作泥浆坑的泥浆转移，以及基于泥
浆体积平衡自动检测井下增加和损失。
[0008]本公开的实施例还提供了包括一个或多个处理器的计算系统和包括一个或多个存储指令的非暂时性计算机可读介质的存储系统，当由一个或多个处理器中的至少一个执行指令时，使计算系统执行操作。所述操作包括测量工作泥浆坑中的工作泥浆体积和非工作泥浆坑中的非工作泥浆体积，对工作泥浆坑中的建模的工作泥浆体积进行建模，通过计算工作泥浆体积的测量值和建模的工作泥浆体积之间的差值来确定泥浆体积平衡，基于非工作泥浆坑中非工作泥浆体积的测量值的变化和泥浆体积平衡的变化的组合，检测从非工作泥浆坑到工作泥浆坑的泥浆转移，以及基于泥浆体积平衡自动检测井下增加和损失。
[0009]本公开的实施例还提供了一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由计算系统的至少一个处理器执行时，使计算系统执行操作。所述操作包括测量工作泥浆坑中的工作泥浆体积和非工作泥浆坑中的非工作泥浆体积，对工作泥浆坑中的建模的工作泥浆体积进行建模，通过计算工作泥浆体积的测量值和建模的工作泥浆体积之间的差值来确定泥浆体积平衡，基于非工作泥浆坑中非工作泥浆体积的测量值的变化和泥浆体积平衡的变化的组合，检测从非工作泥浆坑到工作泥浆坑的泥浆转移，以及基于泥浆体积平衡自动检测井下增加和损失。
附图说明
[0010]结合附图阅读以下详细说明，可更好地理解本专利技术。需要强调的是，根据工业中的标准实践，各种特征没有按比例绘制。事实上，为了讨论清楚，各种特征的尺寸可以任意增加或减少。
[0011]图1示出了根据一实施例的钻井系统示例的示意图。
[0012]图2示出了根据一实施例的钻井系统的泥浆系统的控制框图。
[0013]图3示出了根据一实施例的泥浆系统的概念图。
[0014]图4示出了根据一实施例的用于对泥浆系统中的泥浆流进行建模的过程的流程图。
[0015]图5示出了根据一实施例的流量和工作体积(基于工作坑中的泥浆体积)的曲线图。
[0016]图6示出了包括下行链路的泥浆系统实施例的概念图。
[0017]图7示出了根据一实施例的作为时间函数的非工作泥浆体积、流量、工作泥浆体积和泥浆体积平衡的曲线图。
[0018]图8示出了根据一实施例的用于检测和考虑泥浆转移的过程的流程图。
[0019]图9示出了根据一实施例的用于控制泥浆系统的方法的流程图。
[0020]图10示出了根据一实施例的测量的和理论的(计算的/建模的)工作泥浆体积，以及实时和调整的泥浆体积平衡的曲线图。
[0021]图11示出了根据一实施例的计算系统的示意图。
具体实施方式
[0022]现在将公开以下要求保护的主题的说明性示例。为了清楚起见，在本说明书中没有描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何这种实际实施方式的开发中，可以做出
许多特定于实施方式的决策来实现开发者的特定目标，例如符合与系统相关和与商业相关的约束，这将因实施方式而异。此外，应当理解，对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说，这种开发努力，即使复杂且耗时，也将是常规任务。
[0023]此外，如本文所用，冠词“一”旨在具有其在专利领域中的普通含义，即“一个或多个”本文中，术语“约”当应用于一个值时，通常意味着在用于产生该值的设备的公差范围内，或者在一些示例中，意味着加或减10％，或加或减5％，或加或减1％，除非另有明确说明。此外，本文使用的术语“基本上”是指例如大部分、或几乎全部、或全部、或范围为约51％至约100％的量。此外，此处的示例仅是说明性的，并且是为了讨论的目的而不是为了限制。术语“或”的任何使用都意味着非排他性的，例如，“A或B”意味着A、B或A和B两者
[0024]图1示出了根据一实施例的钻井系统100的示例的示意图。钻井系统100可以设置在井场，该井场可以是陆上或海上井场，钻井系统100可以包括这里描述的各种元件的任意组合。
[0025]钻井系统100可通过使用悬挂在钻孔11内的钻柱12进行旋转钻井，在地下地层中形成钻孔11。钻井系统100可包括位于钻孔11上方的平台和井架组件10。平台和井架组件10可包括钻井设备，例如转台16、方钻杆17、吊钩18和/或旋转接头19。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监测和控制钻机中的泥浆流动系统的方法，包括：测量工作泥浆坑中的工作泥浆体积和非工作泥浆坑中的非工作泥浆体积；对工作泥浆坑中的建模的工作泥浆体积进行建模；通过计算工作泥浆体积的测量值和建模的工作泥浆体积之间的差值来确定泥浆体积平衡；基于非工作泥浆坑中非工作泥浆体积的测量值的变化和泥浆体积平衡的变化的组合，检测从非工作泥浆坑到工作泥浆坑的泥浆转移；和基于泥浆体积平衡自动检测井下增加和损失。2.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于检测到转移，修正泥浆体积平衡以考虑转移。3.根据权利要求1所述的方法，其中对建模的工作泥浆体积进行建模包括：确定瞬态流动期期间的渗透率损失系数；和确定稳态期期间的地面损失系数，其中，基于渗透率损失系数和地面损失系数的组合对建模的工作泥浆体积进行建模。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述渗透率损失系数与流入或流出地下地层的泥浆流动有关，并且其中所述地面损失系数至少部分与流出钻井系统的振动器的泥浆流动有关。5.根据权利要求3所述的方法，还包括在第一次泵启动之后和第一次泵停止之前的稳态流动期期间重新校准地面损失系数，其中在第一次泵停止之后和第二次泵停止之前不重新校准地面损失系数。6.根据权利要求3所述的方法，还包括在泵启动期间、在泵启动后达到稳态流动期之前，重新校准渗透率损失系数。7.根据权利要求1所述的方法，其中检测泥浆的转移包括：确定非工作泥浆体积已经改变超过阈值量；和响应于确定非工作泥浆体积已经改变，确定泥浆体积平衡已经改变以补偿非工作泥浆体积改变。8.根据权利要求7所述的方法，其中检测泥浆的转移还包括确定另一个非工作泥浆坑中的泥浆体积还没有变化以补偿非工作泥浆体积的变化，其中确定泥浆体积平衡已经变化以补偿非工作泥浆体积变化也是响应于确定另一个非工作泥浆坑中的泥浆体积还没有变化以补偿。9.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于检测到泥浆的转移而解除或抑制激活井涌报警。10.根据权利要求1所述的方法，还包括使用所述泥浆流动系统将泥浆泵送到井中，其中所述泥浆通过所述工作泥浆坑循环。11.一种计算系统，包括：一个或多个处理器；和存储器系统，包括存储指令的一个或多个非暂时性计算机可读介质，当所述指令被所述一个或多个处理器中的至少一个执行时，使得所述计算系统执行操作，该操作包括：测量工作泥浆坑中的工作泥浆体积和非工作泥浆坑中的非工作泥浆体积；
对工作泥浆坑中的建模的工作泥浆体积进行建模；通过计算工作泥浆体积的测量值和建模的工作泥浆体积之间的差值来确定泥浆体积平衡；基于非工作泥浆坑中非工作泥浆体积的测量值的变化和泥浆体积平衡的变化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A拉丰，
申请(专利权)人：地质探索系统公司，
类型：发明
国别省市：