[发明专利]双弧曲线形钻井液出口流量测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及在钻井测试领域中测量钻井液出口返出流量的技术，具体涉及双弧曲线形钻井液出口流量测量装置及测量方法。

背景技术

石油天然气资源钻井过程中如果地层压力大于井内钻井液压力将会出现地层流体侵入井眼的现象，称为溢流，如果处理不当将会导致井喷甚至失去控制，造成恶性安全事故。溢流的及早发现与处理不仅可避免井喷事故，更重要的是，可减轻井喷和压井作业对地下油气层的伤害，所以对溢流进行早期监测有着极其重要的作用。

油气发生溢流的时候所表现出来的特点在地面上可以观测的到，主要的表现有以下几个方面:

①在钻井的过程中，钻井液在井口返出时就是主要表现情况之一，如果在没有钻井液的情况下，钻井液池内的钻井液的体积会有一定的增长，在停止工作的时候，钻井液也会发生外溢的情况。

②在起钻的时候，钻井内的钻井液的量会比钻具的排遣量小，这样就会使得地层的流体流入到井内当中去，这时候就会发生溢流的现象。

③在下钻和下套管的时候，如果返出的钻井的液量比钻所具有的排潜量大的时候，也同样会发生溢流的情况。

地面溢流检测技术发展现状及存在问题

判断钻井溢流或井涌的方法有很多，目前国内钻井现场应用最多的监测方法是泥浆池液面监测法和钻井液流量差法。

（1）泥浆池液面监测法

这种溢流检测方法目前使用最为普遍。该方法通过观察或测量钻井液泥浆池内液面高度变化来估计液体总量增减，判断是否有地层流体侵入。但该方法从发生溢流到被发现，时间上会有一定滞后，严重影响测量精度和溢流预警时间，主要原因有：

①当溢流量比较小时泥浆池液位变化不明显

为保障不同钻井阶段的钻井液用量，通常井队的钻井液池体积较大，有一定的体积安全余量，但这给溢流检测带来了监测的麻烦，由于钻井液池底面积较大，溢流初期阶段溢流量较小，致使钻井液液面高度变化并不明显，所以很难早期发现溢流并预警，从而形成漏报。

②钻井液池内搅拌器旋转导致液面波动

为保证钻井液本身物化性能，防止携带岩屑沉积，泥浆池内钻井液需要定时搅拌，而有些深井作业明确规定需24小时不间断搅拌，这就导致了钻井液泥浆池液面不稳定，造成仪器或人工观测产生误差，误报警情况频发。

（2）钻井液流量差法

该方法测量或计算泵入井内与循环出井的钻井液量差值来判断是否出现溢流或井漏，若差值为正说明可能有溢流发生，差值为负说明可能有井漏发生。泵入井内的钻井液排量因泵冲数计量很容易，所以入井钻井液量容易获得，但返出流量测量有一定的困难，主要有以下问题：

①钻井液须充满流出管线形成有压管路

即使钻井液返出管线应用圆管，管内钻井液须充满整个管路，使流动时带有一定压力，或者说管内不能有自由液面，这是由电磁流量计或科里奥利质量流量计的工作原理所决定的，但在整个钻井过程中由于不同钻进阶段应用的钻井液排量差异巨大，所以很难保证整个钻井过程中钻井液始终充满返出管线。

②非有压管路内湿周截面面积不稳定流速不均匀

井队应用的矩形返出管线长度有很大的灵活性，钻井液流经喇叭管开窗时由垂直流动变为水平流动，喇叭管开窗附近流动很不稳定，流速分布不均匀，导致喇叭管开窗附近的钻井液湿周截面面积极不稳定。流体在钻井液流至返出管线末端时由于重力作用，湿周截面面积将变小，也就是说钻井液润湿矩形槽的高度沿程是变化的，这也给测量流量的准确性带来了巨大的困难。

发明内容

本发明的目的是提供双弧曲线形钻井液出口流量测量装置，这种双弧曲线形钻井液出口流量测量装置用于解决现有的钻井液出口流量测量不准确及精度不高的问题，本发明的另一个目的提供了这种双弧曲线形钻井液出口流量测量装置的测量方法。