[发明专利]井下防喷系统的压力监测与声波发生装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在油气田钻井过程中发生井涌、井喷时的压力监测与声波信号发生技术。

背景技术

在石油勘探和油田开发的各项任务中，钻井起着十分重要的作用，诸如寻找和证实含油气构造，获得工业油流，探明已证实的含油气构造的含油气面积和储量，取得有关油田的地质资料和开发数据，最后将原油从地下取到地面上来等等，无一不是通过钻井来完成的，钻井是勘探与开采石油及天然气资源的一个重要环节，是勘探和开发石油的重要手段。

在钻井过程中，当钻遇油气层时，如果井底压力低于地层压力，地层流体就会进入井眼，大量地层流体进入井眼后，就有可能产生井涌，井喷，甚至着火等，酿成重大事故。因此，在钻井过程中，采取有效措施进行油气井压力控制是钻井安全的一个极其重要的环节。但是，由于高压油气层的压力很难准确预测，尤其是在新的区块打探井时更是如此，因此钻井过程中地层高压油气进入井眼的事情时有发生。以下三种情况下皆有可能发生井涌井喷事故：钻进过程中、起下钻杆过程、空井状态。空井状态发生井喷几率很低，起下钻过程若能控制好起下钻速度，防止过大的抽吸力，是可以有效减少井涌井喷事故发生几率的，而钻进过程中因无法准确预测高压油气层压力，发生井涌井喷的概率最大。

当发现井涌、井喷征兆时，快速高效的进行关井和压井作业是有效减少井喷事故的重要保证。然而传统的通过井口观测溢流来对井涌进行判断存在准确度不好把握、且判断严重滞后等缺点，即当地面发现溢流时候，已经有大量的地层液体侵入井内，而导致后续的压井作业困难。而采用PWD系统（Pressure While Drilling压力随钻监测系统）可以实时监测环空压力，并能将压力信号上传给地面，但是该系统价格昂贵，要实现普及推广比较困难，而且是采用的泥浆脉冲方式进行数据传输，信号传输速度慢，容易产生错码，也存在一定程度的信号传输延迟，尤其当地层高压流体（尤其是气体）已经开始侵入井内之后会影响这个信号的传输通道，导致误码率升高甚至无法进行信号传输。因此很有必要研发一种随钻柱下入井内，对井内环空压力进行实时监测，当发现环空压力变化时能对其进行判断，若判断为地层高压流体侵入，即可能发生井涌井喷征兆时，在最短的时间内将井涌井喷信号以声波的形式通过钻杆传递到地面，这样地面人员就能在第一时间内对井涌、井喷做出反应。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种压力检测速度快，信号传播速度快，信号干扰几率小，结构简单，操作方便，可靠性高，成本低廉的井下防喷系统的压力监测与声波发生装置及其该装置控制方法，通过该装置，能够随钻柱下入井内，且能对井内环空压力进行实时监测，当发现环空压力变化时能对其进行判断，当判断可能发生井涌井喷征兆时，能够迅速地将井涌井喷信号以声波的形式通过钻杆传递到地面，保证地面工作人员能及时对井涌、井喷做出反应。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的井下防喷系统的压力监测与声波发生装置，包括上接头、壳体和下接头，所述上接头固定连接于壳体的上端，下接头固定连接于壳体的下端，所述壳体内设置有支架，所述支架的两端与壳体的内壁密封连接，且在支架与壳体之间形成密封腔，在该密封腔内设置有压力监测装置和电池组，所述支架上设置有声波发生装置，所述压力监测装置连接到声波发生装置上，所述压力监测装置与声波发生装置均与电池组连通。

由于采用了上述结构，在井下的装置必须要承受高压，但是压力监测装置与电池组不能够承受住如此大的压力，因此需要将压力监测装置与电池组置于密闭的空间内，本发明将支架的上下两端分别与壳体的内壁密封连接，使得支架与壳体之间形成一个密闭的空腔，且将压力监测装置与电池组置于该空腔内，避免外界高压流体的侵入，使其能够承受住井下的高压，而正常的工作，所述压力监测装置与声波发生装置均与电池组连通，电池组为压力监测装置与声波发生装置提供电源，供其正常运行，在支架上设置有声波发生装置，该声波发生装置与压力监测装置连接，使得压力检测装置检测到异常压力值时，通过控制声波发生装置发出声波信号，从而便于地面上的工作人员接受该声波信号，进行防喷处理。本发明的井下防喷系统的压力监测与声波发生装置，压力检测速度快，由于采用声波传输，其信号传播速度快，且信号在井内所受干扰几率小，且该装置的结构简单，操作方便，可靠性高，成本低廉。

本发明的井下防喷系统的压力监测与声波发生装置，所述压力监测装置包括压力传感器和控制芯片，所述压力传感器安装于壳体的下部，且连接到控制芯片上，所述控制芯片与声波发生装置连接，所述压力传感器和控制芯片均与电池组连通。