鑽井(jǐng)液出(chū)口流(liú)量是判斷(duàn)鑽井現(xiàn)場井湧(yǒng)溢流的關鍵(jiàn)參(cān)數，爲了實(shí)現安(ān)全、快(kuài)速(sù)、經濟的鑽井(jǐng)，對(duì)鑽井液定量(liàng)、實時、準确(què)監測(cè)顯得尤其(qí)重要。目前國内一般是(shì)由綜合(hé)錄井儀池(chí)體積參(cān)數監測與人(rén)工定(dìng)時觀(guān)測、記(jì)錄、并加以(yǐ)對比(bǐ)，以判斷是否出(chū)現溢(yì)流(liú)或者井(jǐng)漏等(děng)事故。這種(zhǒng)判斷方(fāng)法自動(dòng)化程度和(hé)精度(dù)較低，不能(néng)實現(xiàn)定量檢測，而且(qiě)溢流發現時間(jiān)晚。近(jìn)些年在(zài)鑽(zuàn)井液定量(liàng)監測(cè)技術上(shàng)有了新(xīn)的突破，引進質量流量計(jì)和電(diàn)磁流量計 兩種設備(bèi)用于石油(yóu)鑽探過(guò)程(chéng)中的(de)鑽井液(yè)的(de)定量(liàng)監(jiān)測(cè)。質(zhì)量流量(liàng)計雖然具有測(cè)量精度高(gāo)、穩定性好等優(yōu)點，但(dàn)是存在價格昂貴(guì)，現場安裝複(fú)雜等缺點(diǎn)，因此(cǐ)目前(qián)多采(cǎi)用電(diàn)磁流量(liàng)計定量監測(cè)鑽井現場(chǎng)鑽井(jǐng)液流量。電(diàn)磁流量(liàng)計受測(cè)量原理限制，爲(wèi)保證(zhèng)測量精度(dù)，流體流經流量(liàng)計的(de)前後管道(dào)内均(jun1)需要滿足滿管狀态，對電磁流量計的安(ān)裝使(shǐ)用産生了(le)限制；另外當鑽(zuàn)井液(yè)流量(liàng)較大(dà)時，固定管(guǎn)徑下(xià)的電磁流(liú)量計(jì)會對流體(tǐ)通過(guò)産生抑制(zhì)作用(yòng)，從而造成鑽井(jǐng)液的回流，對鑽(zuàn)井的安(ān)全作業(yè)産生影響(xiǎng)。

   該文(wén)通過對鑽(zuàn)井液(yè)返出(chū)管線(xiàn)流速(sù)場進行(háng)水(shuǐ)力學模拟，分析返出(chū)管線(xiàn)的流體流動規(guī)律，優化了(le)出口流量(liàng)監測系統結構(gòu)設計(jì)；同時設計了鑽(zuàn)井液(yè)定(dìng)量監測過流分流裝置(zhì)，克服了大流量狀态下的(de)鑽井(jǐng)液回流問題；從而滿(mǎn)足電(diàn)磁流(liú)量(liàng)計的滿管測(cè)量條件，提(tí)高(gāo)了(le)流量計(jì)适(shì)用性(xìng)和測量準确性(xìng)，實現了鑽井液(yè)出口流量的實時準确(què)監測，爲(wèi)溢流的(de)準确預(yù)警和(hé)鑽井的安全施工提供了支持，減輕了井(jǐng)噴和壓(yā)井(jǐng)作業對地(dì)下油氣層的傷害，從而提(tí)高經(jīng)濟和社會(huì)效益，降(jiàng)低對環境的影響。
1 國(guó)内(nèi)外溢流監測現狀
   國(guó)内外(wài)監測(cè)溢流(liú)的方(fāng)法很(hěn)多，主要方向集(jí)中于微流(liú)量監測和(hé)壓(yā)力監測(cè)方面。微(wēi)流量監(jiān)測方(fāng)面(miàn)陸續開(kāi)發出(chū)包括(kuò)井口導管(guǎn)液面(miàn)監測技術、鑽井(jǐng)液流(liú)量計監(jiān)測(cè)技術(shù)、改進(jìn)流量(liàng)監測(cè)技術、壓力監測(cè)方面則有(yǒu)随鑽(zuàn)環空壓力(lì)測量(liàng)監測(cè)技術、立壓套壓(yā)監測(cè)技術(shù)以及(jí)聲波監測技術(shù)。郭(guō)元(yuán)恒等(děng)人從改進(jìn)設備和分析類型方(fāng)面綜(zōng)合給(gěi)出了不同的溢流監(jiān)測方法的對比分析[1]。目前國内(nèi)對于溢流、井湧等複(fú)雜情況的(de)監測，一(yī)般是由(yóu)鑽井參數(shù)儀、綜(zōng)合錄(lù)井儀(yí)池體積參(cān)數監測與(yǔ)人工(gōng)定時觀測(cè)、記(jì)錄(lù)、并加(jiā)以對(duì)比，判(pàn)斷是否出現溢(yì)流或(huò)者井(jǐng)漏等事故。這種判斷(duàn)方(fāng)法自動化程(chéng)度(dù)和精度(dù)較低(dī)，溢流發現(xiàn)時間(jiān)晚；另(lìng)外對于早期溢流監(jiān)測領域研究工作還(hái)集中于對(duì)鑽井液存儲區域的體積(jī)變化(huà)進行精确測量，從而(ér)根據進出(chū)鑽井(jǐng)液的(de)差值(zhí)判斷(duàn)溢流狀态。由于存儲區域的基(jī)礎體(tǐ)積較(jiào)大，微小(xiǎo)流(liú)量的(de)變化(huà)範(fàn)圍不容(róng)易測得(dé)，另外(wài)改造添(tiān)加(jiā)輔助設施，增(zēng)加(jiā)了(le)施工(gōng)複雜(zá)程度，而且(qiě)液面波動範圍(wéi)受環境影響因(yīn)素較大，從而從(cóng)根本(běn)上決定了(le)測量(liàng)精(jīng)度(dù)較低和發現預警時(shí)間的延遲。通常在鑽井(jǐng)過程中(zhōng)，出現液面變化到發(fā)生井噴的時(shí)間較短，大多(duō)數井(jǐng)從發(fā)現溢流到井噴(pēn)時間隻有5～10min，有的(de)時間(jiān)更短，甚(shèn)至(zhì)溢流(liú)和井噴(pēn)同時發(fā)生，幾乎沒(méi)有(yǒu)應急處理的時間(jiān)。溢流監測(cè)的原(yuán)理并(bìng)不複雜，但(dàn)是(shì)由(yóu)于溢(yì)流現(xiàn)象的(de)模糊性(xìng)和(hé)不确定性(xìng)，測量(liàng)條件(jiàn)和設備的(de)限制以及監測方案的缺(quē)陷，使(shǐ)得溢流監測(cè)達不到(dào)預(yù)期的效(xiào)果。
   通過對國内(nèi)外的溢流監測(cè)現狀分析，可以(yǐ)看出井下壓力(lì)和地層因(yīn)素是(shì)流量(liàng)變化的誘(yòu)因，其它工程參(cān)數的(de)變化則是(shì)流體狀态發生(shēng)變化的間(jiān)接影響結(jié)果(guǒ)，而流體(tǐ)流量的變化則是(shì)反映溢流狀态的(de)最直接表(biǎo)現，選擇出口流量監測(cè)技術爲(wèi)突破(pò)口即(jí)能夠(gòu)判斷(duàn)早期溢流(liú)狀态，又是立足于我國錄(lù)井技術現(xiàn)狀的合理(lǐ)選擇(zé)。
2 出口流量(liàng)監測系統
2.1 出口(kǒu)流量定(dìng)量(liàng)監(jiān)測(cè)方法
   該方(fāng)法基于流(liú)體動力學(xué)計算，分析(xī)出口(kǒu)管線的流(liú)體流(liú)動規律，考慮流體自然流(liú)速和出口壓力(lì)狀态(tài)，采用v型出口管(guǎn)線方案，流量計(jì)測試(shì)系統(tǒng)滿足(zú)滿管狀态，返出管線的入口端(duān)傾角範圍(wéi)爲30°～45°。ansys流體計(jì)算後可知(zhī)，在30°至45°的角(jiǎo)度(dù)範(fàn)圍内(nèi)，随着返出(chū)管線(xiàn)的入(rù)口端傾角(jiǎo)的增大，支線管道彎管造成的能量(liàng)損失增大，則後端測試位置(zhì)處的伯(bó)努利(lì)方程c常量(liàng)值逐漸減小，從(cóng)而表現爲(wèi)測試(shì)位置流速(sù)值逐(zhú)漸減小，所以在保證鑽(zuàn)井液的通(tōng)過率(lǜ)前提下(xià)，應盡(jìn)量(liàng)減小入(rù)口端傾角(jiǎo)；減小入口(kǒu)端傾角保(bǎo)證一定(dìng)流速的(de)另一個優點還(hái)在于保持了(le)鑽(zuàn)井液的岩屑攜(xié)帶能力，這一點(diǎn)也在其它(tā)的研(yán)究工(gōng)作中得到證實。
2.2 定(dìng)量監測(cè)過流分流(liú)裝置(zhì)裝置
   采用多管測量技術(shù)，在原有測量系(xì)統上(shàng)加裝兩(liǎng)個(gè)或多(duō)個分管，使(shǐ)得分(fèn)管流通量之和大于(yú)或(huò)等于主(zhǔ)通管(guǎn)，從而(ér)有效的解決了大流(liú)量狀态下(xià)的鑽(zuàn)井液回流問題(tí)，通過優化(huà)分管安裝角度(dù)，在主(zhǔ)管和(hé)分管交接口處(chù)安裝限流裝置和防(fáng)回流(liú)閥，滿足電磁流(liú)量計(jì)的滿管測量條(tiáo)件，提(tí)高了流量計(jì)适(shì)用性(xìng)和測(cè)量準确性(xìng)，實現了鑽井液出口(kǒu)流量的實(shí)時準(zhǔn)确監(jiān)測。
3 應(yīng)用實(shí)例
   利用出口流量監(jiān)測裝(zhuāng)置獲(huò)取(qǔ)的高可(kě)靠性瞬時(shí)流量(liàng)值，利用軟件winbugs對(duì)溢流事(shì)件(jiàn)進行(háng)了溢流概率計(jì)算和驗(yàn)證。具體事例爲：bs24-5-27井位于(yú)天津市濱海(hǎi)新區南(nán)港工(gōng)業規(guī)劃區，構(gòu)造(zào)位置(zhì)爲濱(bīn)海斷鼻南翼bs16x1井區岩性圈(quān)閉。井(jǐng)别爲開(kāi)發(fā)井，井型爲定向(xiàng)井。該井于2014年3月(yuè)7日開(kāi)鑽，2014年(nián)4月1日(rì)鑽進(jìn)至3673.88m。地層：沙(shā)一上，03：26分出(chū)口流量由(yóu)27.99l/s上(shàng)升至36.69l/s，氣(qì)測全(quán)烴值由0.601%上升至(zhì)88.034%，甲烷由0.508%上升至(zhì)73.1327%，出口溫度(dù)由61℃上升(shēng)至80℃，電(diàn)導(dǎo)率由0.915s/m下降(jiàng)至0.832s/m，鑽(zuàn)井液密度由1.40g/cm3降(jiàng)至1.35～1.38g/cm3，粘度由55s上升(shēng)至80s，池體積(jī)由120.38m3上(shàng)升至125.17m3。現場(chǎng)觀察(chá)發現(xiàn)返出管線(xiàn)鑽井液含(hán)氣泡明顯，當班人員在全(quán)烴放空管線處用球膽(dǎn)取樣，點火試驗火(huǒ)焰呈淡藍色。将(jiāng)相關(guān)參數(shù)整理後代入預警模(mó)型，發現經(jīng)過720s的(de)時間預(yù)警(jǐng)概率(lǜ)由0上升(shēng)至(zhì)99%，與實(shí)際溢流發生時(shí)間相(xiàng)吻合，驗證(zhèng)了流量(liàng)數(shù)據的(de)可用性。
4 結語和(hé)展望(wàng)
   電磁流量(liàng)計在(zài)石油(yóu)鑽井現場(chǎng)應用廣泛(fàn)，其測量過程中對滿管性的要(yào)求影響(xiǎng)了(le)現場數據(jù)的準确性(xìng)。該文通過過流分流(liú)裝(zhuāng)置的設(shè)計及流(liú)體(tǐ)動力學理論的模拟(nǐ)計算(suàn)，優(yōu)化了設(shè)計角(jiǎo)度，在提高(gāo)鑽井液(yè)通過(guò)性(xìng)的同時又滿足了電磁(cí)流(liú)量計的準(zhǔn)确測量條(tiáo)件，獲(huò)取了真實(shí)有效的流量數(shù)據，從而爲準确(què)判斷溢流狀态(tài)打下(xià)了堅實基礎。

以上内容來(lái)源于網絡(luò)，如有(yǒu)侵權請聯系即(jí)删除!