[发明专利]一种井筒气侵检测方法及系统

说明书

一种井筒气侵检测方法及系统，其中，该方法包括：步骤一、获取钻井过程中的当前钻井液排量和当前钻井液排量下的从钻井液回流管线处检测到的超声波检测波形；步骤二、根据当前钻井液排量确定超声波参考波形；步骤三、将超声波检测波形与超声波参考波形进行比较，根据比较结果判断井筒内是否发生气侵。该方法通过检测、分析超声波的频率变化来对气侵进行检测，从而达到对井筒气侵进行早期检测并及时发现气侵的目的，其不受钻进过程中钻柱振动产生的低频声波的影响，这也就使得检测结果不受钻井状态影响，从而使得得到的检测结果更加准确。

技术领域

本发明涉及石油工程技术领域，具体地说，涉及一种井筒气侵检测方法及系统。

背景技术

钻井过程中，当井筒环空钻井液的压力小于地层孔隙压力时，地层孔隙中存在的天然气等气体将会侵入井筒环空内，从而发生气侵。气体侵入钻井液后，在井底时因受上部液柱的压力，气体体积很小。但是随着钻井液循环上返，气体所受的液柱压力减小，体积会逐渐膨胀，特别是接近地面时气体膨胀更快。

气侵后气体膨胀占据环空空间，这会造成环空内钻井液过多并返出井口，环空内的液柱压力会迅速降低，进一步导致气侵加剧，最终发生井喷，甚至出现井喷失控的情况。特别地，如果气侵的天然气中含有H₂S或CO₂，井喷后极易造成现场人员伤亡。

因此，陆地和海洋平台钻井作业现场都需要对气侵进行实时监测，气侵发现越早，可控性越高，风险也就越低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种井筒气侵检测方法，所述方法包括：

步骤一、获取钻井过程中的当前钻井液排量和当前钻井液排量下的从钻井液回流管线处检测到的超声波检测波形；

步骤二、根据所述当前钻井液排量确定超声波参考波形；

步骤三、将所述超声波检测波形与超声波参考波形进行比较，根据比较结果判断井筒内是否发生气侵。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤三中，将所述超声波检测波形的频率和/或声压与所述超声波参考波形的频率和/或声压进行比较，判断所述频率差值和/或声压差值是否大于相应的预设差值阈值，其中，如果大于，则判定井筒内发生气侵。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：

步骤a、在钻井液泵达到排量稳定后，获取当前钻井液排量下钻井液回流管线处检测到的超声波波形，确定无气侵发生时当前钻井液排量下的超声波波形，得到当前钻井液排量下的超声波参考波形；

步骤b、分次地调整钻井液排量并重复步骤a，得到不同钻井液排量下的超声波参考波形。

本发明还提供了一种井筒气侵检测系统，所述系统采用如上任一项所述的方法进行井筒气侵检测。

根据本发明的一个实施例，所述系统包括：

超声波生成装置，其设置在钻杆与钻头之间，用于产生与钻井液排量相对应的超声波；

超声波检测装置，其设置在地面井口的钻井液回流管线处，用于检测超声波信号，得到超声波检测波形；

数据处理装置，其与所述超声波检测装置连接，用于根据获取到的当前钻井液排量确定超声波参考波形，并将所述超声波检测波形与超声波参考波形进行比较，根据比较结果判断井筒内是否发生气侵。

根据本发明的一个实施例，所述超声波生成装置包括脉冲提速装置，所述脉冲提速装置的第一端与所述钻杆连接，第二端与所述钻头连接。

根据本发明的一个实施例，所述数据处理装置配置为将所述超声波检测波形的频率和/或声压与所述超声波参考波形的频率和/或声压进行比较，判断所述频率差值和/或声压差值是否大于相应的预设差值阈值，其中，如果大于，则判定井筒内发生气侵。