專利名稱：高分辨率鉆井液返出流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明高分辨率鉆井液返出流量計(jì)，特別是指一種在石油、天然氣鉆井中用于測(cè)量返出鉆井液流量的裝置與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量含有天然氣時(shí)鉆井液流量，為及時(shí)準(zhǔn)確的掌握井控動(dòng)態(tài)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
背景技術(shù)：
石油天然氣鉆井過(guò)程當(dāng)中，測(cè)量返出鉆井液流量是石油勘探開(kāi)發(fā)工作重要的工作，當(dāng)氣體侵入鉆井液后如何高精度、真實(shí)、準(zhǔn)確測(cè)量返出鉆井液流量成為石油工業(yè)界需要探索的問(wèn)題，及早判斷是否溢流，進(jìn)而采取有效措施，防止井噴及井噴失控，減少各種損失。針對(duì)鉆井液返出流量目前存在幾種方案，其中運(yùn)用最多就是擋板式流量計(jì)，利用擋板式原理，鉆井液流過(guò)擋板時(shí)，對(duì)擋板有沖擊力，隨著流量的不同，其擋板的沖擊力不同， 其沖擊力與流量呈一定的關(guān)系，這種流量計(jì)部件較少，能夠長(zhǎng)期使用，但是此種流量計(jì)使用一段時(shí)間后，鉆井液就會(huì)粘在擋板上，從而導(dǎo)致利用相同擋板時(shí)，使用時(shí)間長(zhǎng)后，測(cè)量精度下降，需要定期對(duì)擋板進(jìn)行清洗。經(jīng)過(guò)計(jì)算，返出流量從ML/s增加到25L/s時(shí)，由于泥漿的粘滯作用，其升高只有2%左右，這導(dǎo)致?lián)醢迨搅髁坑?jì)在實(shí)際測(cè)量返出鉆井液流量時(shí)精度不夠。不同準(zhǔn)確預(yù)測(cè)氣侵的作用。第二種測(cè)量鉆井液流量的方式是測(cè)量泥漿池液面高度的變化來(lái)反映返出管線鉆井液流量，采用的類似于浮子液位計(jì)，通過(guò)浮子位置的變化，轉(zhuǎn)化成泥漿池液位高度的變化，再轉(zhuǎn)化成成流量，這種方法的缺點(diǎn)是對(duì)于容器的容積比較敏感，容器容積越大，在體積變化相同時(shí)，液位變化越小，例如流量從ML/s增加到25L/s的時(shí)候，在一個(gè)5米方形的泥漿池中，1小時(shí)的液面變化為16. 61mm，延時(shí)較長(zhǎng)，很難滿足現(xiàn)場(chǎng)高精度測(cè)量返出管線鉆井液流量的需要。第三種測(cè)量鉆井液流量的方式是通過(guò)分支管測(cè)量分流量反映返出管線流量，其原理是通過(guò)在返出管線下方并聯(lián)一段分支管，通過(guò)測(cè)量小管的流量反映返出管線流量，其缺點(diǎn)是自由液面對(duì)分支管流量影響較小，當(dāng)返出流量增大一倍時(shí)，其分支管流量采用明顯變化，精度較低，不能滿足實(shí)際需要。另外其他的一些流量計(jì)，比如孔板流量計(jì)、電磁流量計(jì)等雖然在其他行業(yè)運(yùn)用較多，但是由于返出管線流量是非滿管，對(duì)其測(cè)量精度影響很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的如圖2所示，在隔水管外側(cè)同一高度同時(shí)安裝超聲波與多普勒發(fā)射與接收探頭， 同時(shí)安裝超聲波與多普勒發(fā)射與接收探頭充分利用超聲波在時(shí)差法的優(yōu)勢(shì)與多普勒頻移的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)檢測(cè)流量的微小變化。整個(gè)信號(hào)檢測(cè)裝置如圖2所示，在21. 5英寸隔水管外以一定高度差以間隔45度布置布置4組超聲波發(fā)射/接收裝置、4組多普勒發(fā)射/接收裝置，為保證超聲波/多普勒信號(hào)的抗干擾性，分別預(yù)置4組不同波長(zhǎng)信號(hào)，分別用于超聲波發(fā)射/接收裝置使用。同時(shí)預(yù)置另一頻段4組不同頻率信號(hào)，分別用于多普勒發(fā)射/接收裝置使用。如圖3所示，整個(gè)信號(hào)檢測(cè)裝置利用卡箍緊貼隔水管外壁。檢測(cè)到的超聲波信號(hào)與多普勒信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、濾波，A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，采用通訊電纜傳輸?shù)接?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理裝系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)內(nèi)置超聲波與多普勒信號(hào)在不同鉆井液中傳播計(jì)算模型，利用該模型計(jì)算出返出鉆井液在隔水管中的流量。一種石油與天然氣鉆井過(guò)程當(dāng)中測(cè)量返出鉆井液流量的方法與裝置。本裝置是利用超聲波在在鉆井流體中不同氣體含量不同，其超聲波發(fā)射速度不同，頻率不同，同時(shí)通過(guò)在深水鉆井隔水管外壁不同位置同時(shí)布置發(fā)射裝置與接收裝置，并通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)記錄超聲波的發(fā)射與接收參數(shù)，根據(jù)固定計(jì)算模型，精確測(cè)量返出鉆井液流量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全高效鉆井。


圖1高分辨率鉆井液返出流量計(jì)原理2高分辨率鉆井液返出流量計(jì)信號(hào)裝置布置俯視3高分辨率鉆井液返出流量計(jì)信號(hào)裝置布置側(cè)視圖
權(quán)利要求
1.一種石油與天然氣鉆井過(guò)程當(dāng)中測(cè)量返出鉆井液流量的方法與裝置。本裝置的技術(shù)特征在于在于多點(diǎn)同時(shí)布置超聲波發(fā)射與接收探頭。另外采用自動(dòng)算法高精度計(jì)算去除鉆井液中氣體的鉆井液流量。
2.如權(quán)力要求1所述的高分辨鉆井液返出流量計(jì)，其特征在于所述的實(shí)時(shí)高分辨鉆井液返出流量計(jì)包括于多點(diǎn)同時(shí)布置超聲波發(fā)射與接收探頭。
3.如權(quán)力要求1所述的計(jì)算機(jī)程序優(yōu)化控制壓井方法與裝置，其特征在于采用自動(dòng)算法高精度計(jì)算去除鉆井液中氣體的鉆井液流量
全文摘要
一種石油與天然氣鉆井過(guò)程當(dāng)中測(cè)量返出鉆井液流量的方法與裝置。本裝置是利用超聲波在在鉆井流體中不同氣體含量不同，其超聲波發(fā)射速度不同，頻率不同，同時(shí)通過(guò)在深水鉆井隔水管外壁不同位置同時(shí)布置發(fā)射裝置與接收裝置，并通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)記錄超聲波的發(fā)射與接收參數(shù)，根據(jù)固定計(jì)算模型，精確測(cè)量返出鉆井液流量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全高效鉆井。
文檔編號(hào)E21B47/14GK102444399SQ20101050210
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者李相方, 隋秀香 申請(qǐng)人:任美鵬, 李相方, 隋秀香