專利名稱：：測定鉆井液溢漏的方法及系統(tǒng)的制作方法測定鉆井液溢漏的方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及測量鉆井或鉆孔、特別是確定鉆井中液體溢漏位置的方法，及使用該方法的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：井漏(或稱鉆孔漏失)是石油、天然氣鉆井工程中的常見事故，是鉆井過程中鉆井液漏入地層的陷阱。鉆井工程中發(fā)生井漏不僅會嚴(yán)重影響施工安全、施工進(jìn)度和成本，還會嚴(yán)重污染油氣層，影響油氣產(chǎn)品。堵漏工作的關(guān)^^建在于井漏發(fā)生后，盡快準(zhǔn)確的確定漏失層的位置，以便及時(shí)采取有效的堵漏措施，以保證鉆井正常進(jìn)行。目前常用的測定漏失層位置的方法有水動力學(xué)法和儀器測量法。其中，水動力學(xué)法是在正循環(huán)洗井過程中測量泥漿出井流量和相應(yīng)漏失程度，同時(shí)實(shí)施反循環(huán)洗井，在反循環(huán)過程中改變注入井內(nèi)的泥漿流量，直至達(dá)到正循環(huán)洗井過程中的漏失嚴(yán)重度，測量與漏失嚴(yán)重度對比值相應(yīng)的處境泥漿流量，按照公式計(jì)算井口至漏層的距離。儀器測量法包括井溫測試法等。泥漿在井內(nèi)受地層溫度的影響形成一定的泥漿柱溫度梯度。若遇到漏失層，漏失層上方井內(nèi)具有一定溫度的泥漿漏入漏失層，而下部會保持熱漿。當(dāng)?shù)孛胬錆{打入井內(nèi)，立即進(jìn)行井溫測量，其泥漿液柱的低溫梯度曲線就會在漏失處出現(xiàn)異常。但需要在測試期間起出鉆柱。延誤漏層位置的測定時(shí)間，因時(shí)間上的延誤給地層帶來預(yù)想不到的問題，不但影響井壁穩(wěn)定也會因未能及時(shí)堵漏給地層帶來較大危害，給工程帶來巨大損失?，F(xiàn)有技術(shù)中使用的測量設(shè)備通常包括安裝在施工現(xiàn)場的傳感器及其附件、與傳感器相連用于的監(jiān)控儀主機(jī)以及打印設(shè)備，其中，監(jiān)控儀主機(jī)內(nèi)安裝有遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)控制傳感器、數(shù)據(jù)計(jì)算判斷和數(shù)據(jù)輸出。例如，發(fā)明專利申請CN03824747.X公開了一種配置在井孔環(huán)境之中的測井系統(tǒng)和設(shè)備，該設(shè)備包含至少一部用于測定井孔環(huán)境的纖維光學(xué)傳感器，由傳感器測定的數(shù)據(jù)在實(shí)時(shí)基礎(chǔ)上經(jīng)由纖維光學(xué)導(dǎo)線被傳送給地面，在地面處數(shù)據(jù)被處理成實(shí)時(shí)顯示。然而，這項(xiàng)申請中并沒有公開確定漏層的方法。
發(fā)明內(nèi)容K要解決的技術(shù)問題2本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種測定鉆井漏層的方法及使用該方法的系統(tǒng)。d技術(shù)方案Il為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種測定鉆井液溢漏的方法，其原理是通過獲得總池體積的實(shí)際值，與總池體積的理論值進(jìn)行比較，通過比較結(jié)果判斷溢漏位置，然后進(jìn)行控制。根據(jù)上述原理，本發(fā)明提出的測定方法包括以下步驟A、測量井場中所有泥漿罐中的泥漿的實(shí)際體積總和，獲得總池體積?？偝伢w積有多種測量計(jì)算方法，其中一種是，首先測量井場中每個(gè)泥漿罐中的泥漿液面高度和每個(gè)泥漿罐的橫截面積，計(jì)算每個(gè)泥漿罐中泥漿體積，然后將各個(gè)泥漿罐的泥漿體積相加獲得總池體積。B、計(jì)算井場中所有泥漿罐中的泥漿的理論體積理論體積^理論體積k.t-AT其中，理論體積是循環(huán)數(shù)值，通過上一次測定的數(shù)值減去變化量可以獲得當(dāng)前數(shù)值，在上述公式中，理論體積k表示當(dāng)前狀態(tài)下的數(shù)值，理論體積k-!表示上一次計(jì)算獲得的數(shù)值，而初始數(shù)值理論體積o可以由某一時(shí)刻的總池體積賦予所得；AT表示井內(nèi)泥漿體積變化量，所述的變化量是隨著鉆具增減，由井深變化所造成的井內(nèi)泥漿體積變化，在這里，AT-井筒體積的變化量-井內(nèi)鉆具體積的變化量；其中，井筒體積的計(jì)算方法是①當(dāng)井深小于棵眼1深度時(shí)，井筒體積=棵眼1橫截面積x井深②當(dāng)井深小于棵眼2深度大于棵眼1深度時(shí)，井筒體積=棵眼1橫截面積x棵眼1深度+棵眼2橫截面積x(井深-棵眼1深度)③當(dāng)井深小于棵眼3深度大于棵眼2深度時(shí)，井筒體積=棵眼1橫截面積x棵眼1深度+棵0艮2橫截面積x棵眼2深度+棵眼3橫截面積x(井深-棵眼2深度)其中，井內(nèi)鉆具體積=井內(nèi)鉆具長度x(鉆具外面積-鉆具中空面積)其中，棵眼是指未下套管部分的井段。C、計(jì)算步驟A所得值與步驟B所得值的差；D、通過步驟C獲得的數(shù)據(jù)，判斷鉆井中是否發(fā)生鉆井液溢漏，并確定溢漏位置，判斷方法是若步驟C所得結(jié)果為正值，則表示在沒有人為向泥漿罐補(bǔ)充超量泥漿的情況下，總池體積的實(shí)際值大于理論值，步驟C所得數(shù)據(jù)為溢出量，說明在該深度井底出現(xiàn)溢層；也就是說如果井內(nèi)未充滿泥漿，則在未充滿階段計(jì)算理論體積會比實(shí)際體積少，該差值即為未充滿量，即泥漿溢漏顯示溢出值為未充滿的泥漿體積；若步驟C所得結(jié)果為負(fù)值，則表示在沒有人為從泥漿罐提取泥漿的情況下，總池體積的實(shí)際值小于理論值，步驟C所得數(shù)據(jù)為漏出量，說明在該深度井底出現(xiàn)漏層；也就是說如果泥漿池補(bǔ)充了新泥漿，則在補(bǔ)充泥漿結(jié)束時(shí)將此時(shí)的泥漿總池體積值賦予"理論體積"，作為下次計(jì)算使用。E、輸出步驟D的結(jié)果。為了實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明還提供一種用于測定鉆井液溢漏的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括安裝在井場中的設(shè)備和可以放置在遠(yuǎn)離井場處、通過數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與其它組件連接的設(shè)備，即，該系統(tǒng)包括用于測量井場泥漿罐中的泥漿液面高度的液位傳感器、用于測量鉆井過程中懸重及鉆壓值的懸重傳感器、用于測量井深及大鉤高度的絞車傳感器、監(jiān)控儀主機(jī)和輸出設(shè)備，所述的傳感器和所述監(jiān)控儀主機(jī)、輸出設(shè)備之間通過電纜連接，其中，所述監(jiān)控儀主機(jī)包括(1)用于存儲由所述傳感器測得的數(shù)據(jù)的存儲裝置，所述數(shù)據(jù)包括但不限于由液位傳感器測得的泥漿液面高度數(shù)據(jù)、由懸重傳感器測得的懸重及鉆壓值數(shù)據(jù)、由絞車傳感器測得的井深及大鉤高度數(shù)據(jù)；(2)用于計(jì)算所有泥漿罐的實(shí)際泥漿體積總和即總池體積的計(jì)算裝置；(3)用于計(jì)算所有泥漿罐的理論泥漿體積總和即理論體積的計(jì)算裝置，該計(jì)算裝置的計(jì)算方法是理論體積^理論體積w-△T其中，理論體積是循環(huán)數(shù)值，通過上一次測定的數(shù)值減去變化量可以獲得當(dāng)前數(shù)值，在上述公式中，理論體積k表示當(dāng)前狀態(tài)下的數(shù)值，理論體積w表示上一次計(jì)算獲得的數(shù)值，而初始數(shù)值理論體積o可以由某一時(shí)刻的總持體積賦予所得；AT表示井內(nèi)泥漿體積變化量，所述的變化量是隨著鉆具移動，由井深變化所造成的井內(nèi)泥漿體積變化，在這里，AT-井筒體積的變化量-井內(nèi)鉆具體積的變化量；其中，井筒體積的計(jì)算方法是①當(dāng)井深小于棵眼1深度時(shí)，井筒體積=棵眼1橫截面積x井深②當(dāng)井深小于棵眼2深度大于棵眼1深度時(shí)，井筒體積=棵眼1橫截面積x棵眼1深度+棵眼2橫截面積x(井深-棵眼l深度)③當(dāng)井深小于棵眼3深度大于棵眼2深度時(shí)，井筒體積=棵眼1橫截面積x棵眼1深度+棵眼2橫截面積x棵眼2深度+棵眼3橫截面積x(井深-棵眼2深度)其中，井內(nèi)鉆具體積=井內(nèi)鉆具長度x(鉆具外面積-鉆具中空面積)(4)用于比較總池體積和理論體積的差值的計(jì)算裝置；(5)用于根據(jù)總池體積和理論體積的差值輸出判斷結(jié)果的裝置；判斷鉆井中是否發(fā)生鉆井液溢漏及確定溢漏位置的裝置，其判斷方法是若總池體積和理論體積的差值為正值，則表示在沒有人為向泥漿罐補(bǔ)充超量泥漿的情況下，總池體積的實(shí)際值大于理論值，步驟C所得數(shù)據(jù)為溢出量，說明在該深度井底出現(xiàn)溢層；也就是說如果井內(nèi)未充滿泥漿，則在未充滿階段計(jì)算理論體積會比實(shí)際體積少，該差值即為未充滿量，即泥漿溢漏顯示溢出值為未充滿的泥漿體積；若總池體積和理論體積的差值為負(fù)值，則表示在沒有人為從泥漿罐提取泥漿的情況下，總池體積的實(shí)際值小于理論值，步驟C所得數(shù)據(jù)為漏出量，說明在該深度井底出現(xiàn)漏層；也就是說如果泥漿池補(bǔ)充了新泥漿，則在補(bǔ)充泥漿結(jié)束時(shí)將此時(shí)的泥漿總池體積值賦予"理論體積"。(6)用于根據(jù)判斷結(jié)果輸出報(bào)警信號提示現(xiàn)場作業(yè)人員采取防控或/和補(bǔ)救措施，以及輸出控制信號啟停對泥漿罐進(jìn)行控制的泥漿泵，使泥漿泵可以自動往井口泵入泥漿、停止加注泥漿。通常，作業(yè)現(xiàn)場若出現(xiàn)輕微的溢的狀況，可人工調(diào)配泥漿，加大泥漿的比重使井底返漿受壓力作用無法溢出。若出現(xiàn)井噴狀況，將要打開井口的"防噴器"，防噴器將自動切斷鉆桿，將井口封死，廢棄該井以確保人員生命安全。若出現(xiàn)漏的狀況，可人工向泥漿池中加入水泥等黏稠堵漏劑，通過泥漿循環(huán)將堵漏劑滲入漏層將漏層封死。根據(jù)上述系統(tǒng)的一種優(yōu)選的具體實(shí)施方式，其中所述液位傳感器可以是安裝在各個(gè)泥漿罐中的超聲波液位傳感器或浮子液位傳感器。所述絞車傳感器安裝在井場中絞車的絞車滾筒一側(cè)，例如通過螺紋連接方式與絞車滾筒一側(cè)的滾筒軸連接。絞車滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，該傳感器內(nèi)部的霍爾開關(guān)能夠?qū)崟r(shí)向監(jiān)控主機(jī)傳輸釆集到的脈沖信號，主機(jī)對該脈沖信號進(jìn)行存儲、記錄并轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的深度數(shù)據(jù)(即井深)或高度數(shù)據(jù)(即大鉤高度)。所述懸重傳感器安裝在井場的死繩固定器的液壓發(fā)生器處，用于測量鉆井過程中的懸重及鉆壓值。通過懸重?cái)?shù)據(jù)及其變化情況可判斷出作業(yè)的幾種狀態(tài)，如座卡、解卡等，從而計(jì)算出鉆具的單根數(shù)(在鉆井領(lǐng)域中，每增加一根鉆具即增加一根單根數(shù))。單根數(shù)的作用是，作業(yè)現(xiàn)場通過絞車和懸重傳感器即可以自動計(jì)算出井深，但在實(shí)際計(jì)算中可能存在一定的誤差。通過數(shù)單根數(shù)(每個(gè)鉆桿具有一定的長度，認(rèn)為可以通過計(jì)算放入井中多少根鉆桿計(jì)算出實(shí)際井深是多少)可以對自動計(jì)算出的井深予以修正。通過提取所數(shù)單根數(shù)及其對應(yīng)的井深數(shù)值校正實(shí)際測量產(chǎn)生的誤差，這樣可以使得最終的誤差就是最后一個(gè)單根產(chǎn)生的誤差。死繩固定器是將鉆機(jī)的死繩拉力轉(zhuǎn)換為液體壓力的機(jī)構(gòu)，它由繩輪、底座、液壓發(fā)生器三大部分組成。死繩固定器的繩輪上旋繞鋼絲繩，鋼絲繩的末端予以固定，鋼絲繩經(jīng)由繩輪再繞道絞車的滾筒上。通常，根據(jù)鉆機(jī)型號的不同，死繩固定器的安裝位置也不相同，其主要作用就是固定鋼絲繩。在充滿鉆井液的井內(nèi)，鉆柱在懸吊狀態(tài)下指重表所指的軸向載荷稱為鉆具視重(即鉆柱重力減去浮力)，而鉆柱在鉆進(jìn)狀態(tài)下指重表所指的軸向載荷即為懸重。鉆具視重與懸重的差值即為鉆壓值。懸重與鉆壓值可用于在鉆修井作業(yè)過程中，根據(jù)這兩個(gè)數(shù)值可以判斷實(shí)際作業(yè)是否正常(例如防止鉆具視重過大超過井架所允許的最大載荷，或鉆壓過大而容易發(fā)生作業(yè)事故等)?？梢栽谏鲜鱿到y(tǒng)的監(jiān)控儀主機(jī)上連接輸出設(shè)備，輸出判斷結(jié)果、控制結(jié)果等，所述的輸出設(shè)備可以是顯示器和/或打印機(jī)。以下是對本發(fā)明的詳細(xì)描述一般井場的主要作業(yè)工具包括鉆具、井架、天車、游動滑車、大鉤、水龍頭、絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵等。鉆具一般包括方鉆桿、鉆桿、鉆挺、接頭、穩(wěn)定器、井眼擴(kuò)大器、減震器、鉆頭以及其它井下工具。井架是用于固定天車和懸掛游車、大鉤、水龍頭、大鉗和吊卡等起升設(shè)備的工具，還用于起下和存放鉆具、油管、抽油桿或下套管的鋼架結(jié)構(gòu)。天車是由若干個(gè)定滑輪組成的定滑輪組，它固定在井架頂部。游動滑車是由若千個(gè)動滑輪組成的動滑輪組，它工作時(shí)用鋼絲繩懸吊在井架內(nèi)部空間中，可作上、下往復(fù)運(yùn)動。大鉤是鉆機(jī)游動系統(tǒng)中的主要設(shè)備，它和游動滑車一起構(gòu)成鉆機(jī)起升系統(tǒng)的游動部分。大鉤的作用是在正常鉆進(jìn)時(shí)，懸掛水龍頭和鉆具；在起、下鉆時(shí)，懸掛吊環(huán)和吊卡等輔助工具，并可起、下鉆具或套管；完成起吊重物，安裝設(shè)備或起、放井架等輔助起重工作。水龍頭是鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主要設(shè)備，連結(jié)鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)與循環(huán)系統(tǒng)。其上部的提環(huán)與大鉤連接，下部的中心管與方鉆桿通過反扣連接。其主要作用包括懸掛鉆具、改變鉆桿的運(yùn)動形式、循環(huán)鉆井液。絞車是起升系統(tǒng)的主要設(shè)備，用于起、下鉆具和下套管、懸持靜止鉆具、在鉆進(jìn)時(shí)控制鉆壓、送進(jìn)鉆具、上、卸鉆具絲扣、起吊重物等。絞車上還包括絞車滾筒，是絞車巻揚(yáng)系統(tǒng)的一部分，包括主滾筒、副滾筒。滾筒上纏有游動系統(tǒng)的鋼絲繩，通過滾筒軸的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，使鋼絲繩在滾筒上纏繞和退繩，便可起升鉆柱、下放鉆具或鉆進(jìn)。轉(zhuǎn)盤是旋轉(zhuǎn)鉆井中不可缺少的設(shè)備，它屬于鉆機(jī)組成中的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。實(shí)際上是一個(gè)減速增扭裝置，能把發(fā)動機(jī)傳來的水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)榇怪毙D(zhuǎn)運(yùn)動。泥漿泵是石油鉆機(jī)系統(tǒng)的重要工作機(jī)組之一，是鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的心臟。作用是為鉆井液的循環(huán)提供能量，即以一定的壓力和流量將具有一定重度、粘度的鉆井液輸進(jìn)鉆具、鉆頭及環(huán)空完成整個(gè)循環(huán)過程。泥漿罐用于配制、貯存、循環(huán)鉆井液，各個(gè)泥漿罐鉆井液體積之和稱總池體積。對于井場，能夠確定的已知參數(shù)包括裸眼深度(包括棵眼l、棵眼2、棵眼3)、棵眼直徑(包括棵眼l、棵眼2、棵目艮3)、棵眼橫截面積(包括棵眼l、棵眼2、棵眼3)、鉆桿外徑、鉆桿內(nèi)徑、鉆具外面積、鉆具中空面積，其中棵眼直徑與棵眼^t截面積的關(guān)系、鉆桿外徑與鉆具外面積的關(guān)系、鉆桿內(nèi)徑與鉆具中空面積的關(guān)系均為直徑與圓面積關(guān)系。這些參數(shù)需要預(yù)先存儲到根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，特別地系統(tǒng)的監(jiān)測儀主機(jī)內(nèi)。除了上述已知參數(shù)，根據(jù)本發(fā)明的方法或系統(tǒng)，需要經(jīng)傳感器測量的參數(shù)包括通過絞車傳感器測量獲得的井深、鉆頭位置、大鉤高度、單根數(shù)；通過懸重傳感器測量獲得懸重、鉆壓值，通過液位傳感器測量獲得的各個(gè)泥漿罐液面高度。需要通過上述兩類參數(shù)經(jīng)過計(jì)算后獲得的數(shù)據(jù)包括各個(gè)泥漿罐的泥漿體積、總池體積、理論體積、井筒體積、井內(nèi)鉆具體積，其中泥漿罐的泥漿體積可通過泥漿罐中的液位傳感器和泥漿截面面積計(jì)算得到；總池體積是所有泥漿罐的泥漿體積之和；理^侖體積f理i侖體積w-AT其中△丁=井筒體積的變化量-井內(nèi)鉆具體積的變化量；井筒體積的計(jì)算方法是①當(dāng)井深小于棵眼1深度時(shí)，井筒體積=棵眼1橫截面積x井深②當(dāng)井深小于棵眼2深度大于棵眼1深度時(shí)，井筒體積=棵眼1橫截面積x棵眼1深度+棵眼2橫截面積x(井深-棵眼i深度)③當(dāng)井深小于棵眼3深度大于棵眼2深度時(shí)，井筒體積=棵眼1橫截面積x棵眼1深度+棵眼2橫截面積x棵眼2深度+棵眼3橫截面積x(井深-棵眼2深度)；其中，棵眼1橫截面積=丌x(棵眼1直徑/2)2棵眼2橫截面積=丌x(棵眼2直徑/2)2棵眼3橫截面積=丌x(棵目艮3直徑/2)2鉆具體積=井內(nèi)鉆具長度x(鉆具外面積-鉆具中空面積)。上述需要經(jīng)過計(jì)算的數(shù)據(jù)都通過監(jiān)測儀主機(jī)中的計(jì)算裝置計(jì)算獲得。K有益效果3通過上述沖支術(shù)手^a,本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的有益效果包括1、數(shù)據(jù)更精確本發(fā)明根據(jù)鉆井深度的增加、每段棵眼的直徑，計(jì)算出鉆具對泥漿的排代量(即同等鉆具體積占用的泥漿的體積)，使數(shù)據(jù)更為精確。另外，超聲波液位傳感器的使用也使本系統(tǒng)的測量值精度更高、實(shí)時(shí)性較好，還具有設(shè)備安全可靠的特點(diǎn)2、有效判斷、系統(tǒng)作用多元化由于系統(tǒng)中增加了絞車傳感器、懸重傳感器，可對測量井深并記錄，系統(tǒng)能夠有效判斷鉆井實(shí)時(shí)情況，在獲知發(fā)生泥漿溢漏的具體位置的同時(shí)也能夠?yàn)榻窈蟮貙臃治鎏峁┲匾膮⒖紨?shù)據(jù)。3、提高操作效率系統(tǒng)監(jiān)控儀主機(jī)具有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、記錄存儲、報(bào)警、傳輸?shù)裙δ?，為作業(yè)人員的操作提供了理論依據(jù)，減少了憑人為經(jīng)驗(yàn)判斷的隨意性操作，大大增強(qiáng)了作業(yè)的安全性，高效性。同時(shí)也減輕作業(yè)人員和監(jiān)測人員的勞動強(qiáng)度，以確保井筒、設(shè)備和人員的生命安全，提高經(jīng)濟(jì)效益。圖l是本發(fā)明提供的系統(tǒng)中，理論體積的計(jì)算流程。具體實(shí)施方式下述實(shí)施例結(jié)合附圖非限制性地說明本發(fā)明的測定鉆井漏層的方法及系統(tǒng)。本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以對本發(fā)明做出各種變化和修改，但所有等效的技術(shù)方案都屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明保護(hù)范圍是由本申請權(quán)利要求書所限定的。以遼河油田沈陽采油廠興隆堡鎮(zhèn)靜52井井場作為實(shí)施地點(diǎn)，該井場使用的是蘭州石油機(jī)械廠生產(chǎn)的70型鉆機(jī)，該井主井深度計(jì)劃為5000米，自4000米時(shí)將每隔50米打一分支，共20個(gè)。整部鉆機(jī)由起升系統(tǒng)(由絞車、井架、天車、游動滑車、大鉤及鋼絲繩等組成)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)(由轉(zhuǎn)盤、水龍頭、井下鉆具、鉆頭等組成)、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)(由鉆井泵、地面高低壓管匯、立管、水龍帶、鉆井液循環(huán)凈化處理配置設(shè)備及井下鉆具、鉆頭等組成)、動力驅(qū)動設(shè)備(由柴油機(jī)等組成)、傳動系統(tǒng)(由齒輪、鏈輪、鏈條、皮帶輪、皮帶、軸、軸承組成的減速變速裝置以及離合器等組成)、控制系統(tǒng)(由由機(jī)械、電、氣、液控器等組成)、鉆機(jī)底座(由鉆臺底座、機(jī)泵底座及主要輔助設(shè)備底座等組成)、鉆機(jī)的輔助設(shè)備(由供電、供氣、供水、供油、器材儲存、防噴設(shè)施、鉆井液的配置存儲處理設(shè)施及各種儀器和自動記錄儀表等組成)。在井場中共有4個(gè)泥漿罐，各個(gè)泥漿罐中均安裝北京豪儀測控工程有限公司生產(chǎn)的MELJ-90C1型超聲波液位傳感器。它能夠感應(yīng)泥漿罐中的泥漿液面高度，通過測量泥漿液面高度的變化，經(jīng)過監(jiān)控儀主機(jī)自動計(jì)算出罐內(nèi)泥漿的體積。在絞車滾筒一側(cè)安裝北京豪儀測控工程有限公司生產(chǎn)MELJ-90J1型絞車傳感器，使它與滾筒軸連接，獲得井深、鉆頭位置、大鉤高度等數(shù)據(jù)。在井場的死繩固定器上安裝懸重傳感器，使它與死繩固定器的液壓發(fā)生器相連，將液壓發(fā)生器輸出的液壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號輸出，經(jīng)過監(jiān)控主機(jī)自動計(jì)算出當(dāng)前的懸重及鉆壓值。該傳感器使用了北京豪儀測控工程有限^^司生產(chǎn)的MELJ-90X1型懸重傳感器。上述傳感器均與監(jiān)控儀主機(jī)連接，監(jiān)控儀采用了由北京豪儀測控工程有限公司生產(chǎn)的MEZJ-06型鉆井監(jiān)控儀。在鉆井前需根據(jù)此次所選鉆具的情況設(shè)定監(jiān)測儀主機(jī)內(nèi)的部分參數(shù)，包括各個(gè)傳感器的測量范圍標(biāo)定、報(bào)警門限設(shè)置、井基本參數(shù)設(shè)置等，具體內(nèi)容如下<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>棵眼一直徑0.4m棵眼一深度215m棵眼二直徑0.35m棵眼二深度2100m棵眼三直徑0.25m棵眼三深度4000m鉆桿外徑0.18m鉆桿內(nèi)徑0.15m在作業(yè)過程中列舉實(shí)例如下實(shí)施例1在某一時(shí)刻，手動按下監(jiān)控儀主機(jī)上的"3/溢漏"鍵復(fù)位當(dāng)前的井深，此時(shí)井深為1301.10m3,通過分別安裝在每個(gè)泥漿罐中的超聲波液位傳感器傳感器測得四個(gè)泥漿罐中的池體積分別為39.5m3，42.6m3，35.8m3，38.5m3,即此時(shí)總池體積為156.4m3，將該值賦予為當(dāng)前的理論體積o，即理論體積(^156.4m3。通過棵眼深度可知，井深1301.10m小于棵眼2深度2100m，根據(jù)公式井筒體積=棵眼1橫截面積x棵眼1深度+棵眼2橫截面積x(井深-棵眼1深度)計(jì)算結(jié)果如下井筒體積=7Tx(0.4/2)2x215+TTx(0.35/2)2x(1301.10-215)=123.68mJ鉆具體積=〔7tx(0.18/2)2漏7ix(0.15/2)2〕xi301.10=10.11m3鉆頭繼續(xù)下鉆，當(dāng)測量井深達(dá)到1338.18m時(shí)，此時(shí)的井筒體積和鉆具體積分別為井筒體積=7tx(0.4/2)2x215+丌x(0.35/2)2x(1338.18-215)=126.98m3鉆具體積=〔7tx(0.18/2)2-7tx(0.15/2)2〕x1338.18=10.40m3根據(jù)公式理論體積k-理論體積k.,-△T^丁=井筒體積的變化量-井內(nèi)鉆具體積的變化量；計(jì)算結(jié)果如下△T=(126.98-123.68)-(10.40-10.11)=3.01m3理論體積!=156.4-3.01=153.39m3總池體積-理論體積t-157.1-153.39=3.71m3即，總池體積顯示為157.lm3,泥漿溢漏顯示值為3.71m3,此時(shí)泥漿總池體積的實(shí)際測量值比理論值大，在沒有人為向泥漿罐加注泥漿或水的情況下，判斷為在該深度井底出現(xiàn)溢層。此時(shí)，從該井的地質(zhì)資料中查找，發(fā)現(xiàn)在該深度的地下巖層有豐富的水資源，可能出現(xiàn)少許液體滲入井里的情況，但不影響該井的正常作業(yè)。因此，該判斷是正確的。實(shí)施例2在某一時(shí)刻，手動按下監(jiān)控儀主機(jī)上的"3/溢漏"鍵復(fù)位當(dāng)前的井深，此時(shí)井深為3452.20m3，四個(gè)泥漿罐中的池體積分別為41.1m3，44.2m3，37.4m3,39.9m3,即此時(shí)總池體積為162.6m3,該值賦予為當(dāng)前的理論體積k,即理論體積k等于162.6m3。此時(shí)，井深3452.20m小于棵眼3深度4000m,根據(jù)公式井筒體積=棵眼1橫截面積x棵眼1深度+棵眼2橫截面積X棵眼2深度+棵眼3橫截面積x(井深-棵眼2深度)；計(jì)算結(jié)果如下井筒體積丌x(0.4/2)2x215+7Tx(0.35/2)2x(2100-215)+丌x(0.25/2)2x(3452.20-2100)=251.28m3鉆具體積=〔丌x(0.18/2)2-7Tx(0.15/2)2〕x3452.20=26.83m3鉆頭繼續(xù)下鉆，當(dāng)測量井深為3689.40m時(shí)，總池體積顯示為150.10m3,此時(shí)的井筒體積和鉆具體積分別為井筒體積-丌x(0.4/2)2x215+丌x(0.35/2)2x(2100-215)+7Tx(0.25/2)2x(3689.40-2100)=261.19m3鉆具體積=〔7ix(0.18/2)2誦兀x(0.15/2)2〕x3689.40=28.67m3根據(jù)公式理論體積f理論體積w-△T△丁=井筒體積的變化量-井內(nèi)鉆具體積的變化量；計(jì)算結(jié)果如下△T=(261.19-251.28)-(28.67-26.83)=8.07m3理論體積k+1=162.6-8.07=154.53m3總池體積-理論體積k+1=150.10-154.53=-4.43m3即，泥漿溢漏顯示值為-4.43m3，此時(shí)泥漿總池體積的實(shí)際測量值比理論值小，在沒有人為從泥漿罐提取泥漿的情況下，說明在該深度井底出現(xiàn)漏層。此時(shí)，從該井的地質(zhì)資料中查找，發(fā)現(xiàn)在該深度的地下巖層巖性密度較小，可能出現(xiàn)縫隙使循環(huán)泥漿深度地層，故而在該井段作業(yè)時(shí)需要適時(shí)往泥漿罐中加注泥漿。因此，該判斷是正確的。權(quán)利要求1、一種測定鉆井液溢漏的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟A、測量井場中所有泥漿罐中的泥漿的實(shí)際體積總和，獲得總池體積；B、計(jì)算井場中所有泥漿罐中的泥漿的理論體積理論體積k＝理論體積k-1-ΔT其中，理論體積k表示當(dāng)前狀態(tài)下的數(shù)值，理論體積k-1表示上一次計(jì)算獲得的數(shù)值；ΔT表示井內(nèi)泥漿體積變化量，計(jì)算方法是ΔT＝井筒體積的變化量-井內(nèi)鉆具體積的變化量；其中，井筒體積的計(jì)算方法是①當(dāng)井深小于裸眼1深度時(shí)，井筒體積＝裸眼1橫截面積×井深②當(dāng)井深小于裸眼2深度大于裸眼1深度時(shí)，井筒體積＝裸眼1橫截面積×裸眼1深度+裸眼2橫截面積×(井深-裸眼1深度)③當(dāng)井深小于裸眼3深度大于裸眼2深度時(shí)，井筒體積＝裸眼1橫截面積×裸眼1深度+裸眼2橫截面積×裸眼2深度+裸眼3橫截面積×(井深-裸眼2深度)其中，井內(nèi)鉆具體積＝井內(nèi)鉆具長度×(鉆具外面積-鉆具中空面積)；C、計(jì)算步驟A所得值與步驟B所得值的差；D、通過步驟C獲得的數(shù)據(jù)，判斷鉆井中是否發(fā)生鉆井液溢漏，并確定溢漏位置，判斷方法是若步驟C所得結(jié)果為正值，則表示在沒有人為從泥漿罐提取泥漿的情況下，總池體積的實(shí)際值大于理論值，步驟C所得數(shù)據(jù)為溢出量，說明在該深度井底出現(xiàn)溢層；若步驟C所得結(jié)果為負(fù)值，則表示在沒有人為向泥漿罐補(bǔ)充超量泥漿的情況下，總池體積的實(shí)際值小于理論值，步驟C所得數(shù)據(jù)為漏出量，說明在該深度井底出現(xiàn)漏層；并記錄步驟B所得的理論體積；E、輸出步驟D的結(jié)果。2、一種用于測定鉆井液溢漏的系統(tǒng)，其特征在于包括用于測量井場泥漿罐中的泥漿液面高度的液位傳感器、用于測量鉆井過程中懸重及鉆壓值的懸重傳感器、用于測量井深及大鉤高度的絞車傳感器、監(jiān)控儀主機(jī)和輸出設(shè)備，所述的傳感器和所述監(jiān)控儀主機(jī)、輸出設(shè)備之間通過電纜連接，其中，所述監(jiān)控儀主機(jī)包括(1)用于存儲由所述傳感器測得的數(shù)據(jù)的存儲裝置；(2)用于計(jì)算井場中所有泥漿罐的實(shí)際泥漿體積總和即總池體積的計(jì)算裝置；(3)用于計(jì)算井場中所有泥漿罐的理論泥漿體積總和即理論體積的計(jì)算裝置；(4)用于比較總池體積和理論體積的差值的計(jì)算裝置；(5)用于根據(jù)總池體積和理論體積的差值判斷鉆井中是否發(fā)生鉆井液溢漏及確定溢漏位置的裝置；(6)用于根據(jù)上述判斷結(jié)果對泥漿罐進(jìn)行控制的裝置。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述液位傳感器是安裝在各個(gè)泥漿罐中的超聲波液位傳感器。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述絞車傳感器安裝在井場中絞車的絞車滾筒一側(cè)。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述懸重傳感器安裝在井場的死繩固定器的液壓發(fā)生器處。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述輸出設(shè)備是顯示器和/或打印機(jī)。全文摘要本發(fā)明涉及一種測定鉆井液溢漏的方法以及使用該方法的系統(tǒng)。該方法通過計(jì)算實(shí)際的總池體積和理論體積的差值然后對鉆井的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行判斷。該方法及系統(tǒng)自動化程度高、精確度高，當(dāng)發(fā)生鉆井液溢漏時(shí)能夠迅速確定溢漏位置進(jìn)行有效控制。文檔編號E21B47/10GK101338668SQ200810119069公開日2009年1月7日申請日期2008年8月29日優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日發(fā)明者張春生,焱馬申請人:北京豪儀測控工程有限公司