[发明专利]一种空气钻井综合录井监测井下燃爆系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种空气钻井综合录井监测井下燃爆系统，通过开发的燃爆监测软件对井下燃爆情况进行实时跟踪和报警，属于石油与天然气录井技术领域。

背景技术

空气钻井是利用空气代替钻井液作为循环流动介质进行的钻井作业，空气具有密度低、黏度低、对井筒施加压力低的特点。空气钻井的优点有：钻井效率高、有效保护油气层、防止井漏和黏附卡钻。空气钻井是当前最经济、有效的钻井方法之一。空气钻井装置简单，一般井下复杂情况较少。然而，空气钻井会遇到井下着火爆炸这个难题。井下着火爆炸发生率虽低，但影响大，后果严重。一般说来，着火爆炸后井下钻铤和钻头被烧熔，造成打捞作业难于进行，结果被迫回堵已钻成的井眼，尔后侧钻。如何解决井下燃爆问题，就需要通过分析燃爆的主要原因，并采用加强空气钻井过程中的录井监测、注入非极性物质等方法来避免井下燃爆事故的发生。

目前，公知的常规综合录井——国外也称泥浆录井，是通过采集、分析处理实时参数和迟到参数，进而达到发现油气层、评价油气层和实时钻井监控目的。但是，常规综合录井技术大多应用于泥浆钻井，而且在空气钻井录井中还不存在一套完整的分析处理井下燃爆等复杂井下事故的监测技术，造成空气钻井钻遇极微小油气层，不敢继续采用空气钻井，改用泥浆钻井，大大降低油田开发效率。继续使用常规录井技术和方法已经无法对空气钻井的安全施工保驾护航，这就需要对常规录井设备和技术进行改造，开发出一套适用于此综合录井设备的井下燃爆监测软件，通过两者的结合集成一套空气钻井综合录井监测井下燃爆系统。这套系统不仅具备常规综合录井监测功能，而且其控制空气钻井井下事故的能力是常规综合录井系统所无法实现的。

发明内容

为了克服常规综合录井仪在空气钻井钻遇极微小油气层情况下监测井下燃爆等井下复杂事故能力的不足，本发明提供一种空气钻井综合录井监测井下燃爆系统，该技术不仅能监测空气钻井井下是否发生燃爆，而且能够计算燃爆范围及烃类气体浓度超过燃爆范围后应加入非极性物质的含量。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：在井口处安装气体探头和注入系统检测仪器，对井口返出各类气体浓度和注入口的压力(立压、套压)、温度进行自动监测和记录。监测和记录参数通过综合录井配套传感器和传感器单元组合发送到安装有配套监测、分析软件的终端计算机，计算机对获取的氧气、二氧化碳、一氧化碳及烃类气体浓度数据进行实时监测、记录和计算分析，判断井下可燃气体含量是否达到燃爆极限，如果没有达到燃爆极限则继续钻进，相反，则提示、报警，然后对综合录井仪传递的各类参数进行分析和计算，通过加入非极性物质等方法使可燃限变窄，环空气体都不处于可燃范围内，从而达到防火、灭火的目的。

本发明的有益效果是，通过在常规综合录井设备基础上增加一氧化碳探头、二氧化碳探头及氧气探头，集成一套空气钻井井下燃爆监测系统，解决空气钻井井下燃爆等井下复杂事故。它可以降低施工成本，保证施工安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种空气钻井综合录井监测井下燃爆系统的应用原理图。

图2是空气钻井综合录井监测井下燃爆系统实施例的一氧化碳、二氧化碳含量监测图。

图3是空气钻井综合录井井下燃爆系统实施例的氧气、全烃含量监测图。

具体实施方式

系统初始化各个硬件设备接口情况，上位机启动后计算机数据采集软件通过常规综合录井设备及一氧化碳探头、二氧化碳探头及氧气探头采集接口采集所需各种空气钻井工程数据及气测数据，环空流场分析模块将会对采集到的气测数据和工程数据对环空流场进行计算分析，为井下燃爆的监测提供重要的压力和温度数据，井下燃爆分析模块对采集得到的气测数据进行计算分析井下燃爆极限，如果井下气体浓度进入燃爆极限范围，则通过设计适合的非极性物质注入量降低井下助燃气体浓度，达到灭火效果。

在图2、图3所示实施例中，根据对返出气体监测图像可以发现，全烃值首先升高，达到燃爆极限2.7％而后迅速降低，随后氧气降低到13.7％，二氧化碳由0.2％上升到1.5％，一氧化碳由0上升到0.05％，持续两分钟左右，监测数据输入计算机分析系统进行判断，井下发生燃爆。