[发明专利]应用于欠平衡钻井UBD的气体标定装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气开采技术，尤其涉及一种应用于欠平衡钻井(Under Balance Drilling，简称：UBD)的气体标定装置及方法。

背景技术

气体钻井过程中，可能出现的井下安全风险主要包括地层出气、井壁垮塌、地层出水、钻柱失效、井下燃爆及地层产出有毒有害气体。这些安全风险的发生会对钻井施工、人员安全及经济造成一定损失。因此，气体钻井过程的监测就显得尤为重要。UBD仪器通过在线监测气体钻井过程返出的气体成分及浓度来判断井下是否发生异常情况。然而仪器内置传感器在现场的工作环境恶劣，在工作一段时间后输出电压与浓度值会偏离原有的线性关系，造成较大的测量误差。故必须在现场间隔一段时间进行传感器的标定工作。

目前，气体浓度传感器常用的标定方法是在室内采用气相色谱仪进行标定，虽然其标定精度高，然而该方法标定条件要求苛刻，标定时间较长，施工现场很难达到标定条件，故依靠色谱仪标定方法不适合UBD仪器的现场标定。

发明内容

本发明提供一种气体标定装置及方法，可实现UBD现场对气体浓度传感器的标定，标定装置结构简单、操作方便，标定方法方便快捷，标定精度满足钻井行业的精度要求，具有很大的实用价值，易推广。

本发明提供一种应用于欠平衡钻井UBD的气体标定装置，包括：

用于容纳已知浓度气体样本的取样袋、传感器接口、待标定传感器、用于采集所述待标定传感器测量值的数据采集系统；

所述取样袋、所述传感器接口通过管线连接；

所述管线上设有用于所述已知浓度气体样本注入所述取样袋的气体注入口，所述气体注入口上设有阀门；

所述待标定传感器连接在所述传感器接口和所述数据采集系统之间。

本发明还提供一种应用于欠平衡钻井UBD的气体标定方法，包括：

取样袋从气体注入口接收已知浓度气体样本，所述气体样本为纯标样气体与空气的不同比例的混合气体，或者纯标样气体与氮气的不同比例的混合气体；

传感器接口通过与所述取样袋连通的管线获取到所述气体样本，并传递所述气体样本给待标定传感器；

所述待标定传感器接收所述气体样本，并输出所述气体样本对应的电压值；

数据采集系统接收所述电压值，当所述电压值保持稳定时，记录稳定后的电压值，所述稳定后的电压值为所述待标定传感器输出的所述已知浓度气体样本的实测浓度值；

所述数据采集系统根据所述已知浓度气体样本的浓度值、所述实测浓度值对应的所述稳定后的电压值，拟合出所述待标定传感器的电压与浓度曲线的线性参数。

本发明的应用于欠平衡钻井UBD的气体标定装置，通过包含用于容纳已知浓度气体样本的取样袋、传感器接口、待标定传感器、用于采集待标定传感器测量值的数据采集系统；并将取样袋、传感器接口通过管线连接；在管线上设置用于已知浓度气体样本注入取样袋的气体注入口，并在气体注入口上安装阀门；将待标定传感器连接在传感器接口和数据采集系统之间，从而实现了UBD现场对气体浓度传感器的标定，且标定装置结构简单、操作方便，标定方法方便快捷，标定精度满足钻井行业的精度要求，具有很大的实用价值，易推广。

附图说明

图1为本发明应用于欠平衡钻井UBD的气体标定装置的实施例一的结构示意图；

图2为本发明应用于欠平衡钻井UBD的气体标定装置的实施例二的结构示意图；

图3为本发明应用于欠平衡钻井UBD的气体标定方法的实施例一的流程图；

图4为图3所示应用于欠平衡钻井UBD的气体标定方法的实施例一中的待标定甲烷CH₄传感器的电压-浓度拟合曲线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。

图1为本发明应用于欠平衡钻井UBD的气体标定装置的实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例的装置包括：

用于容纳已知浓度气体样本的取样袋1、传感器接口2、待标定传感器3、用于采集待标定传感器3测量值的数据采集系统4；取样袋1、传感器接口2通过管线5连接；管线5上设有用于已知浓度气体样本注入取样袋1的气体注入口6，气体注入口6上设有阀门7；待标定传感器3连接在传感器接口2和数据采集系统4之间。