[發明專利]一種鉆井過程事故監測方法

無效

• 申請號: 200910272585.1
• 申請日: 2009-10-30
• 公開（公告）號: CN101696627A
• 公開（公告）日: 2010-04-21
• 發明（設計）人: 楊光友;黃興;華中平;蘇旭武;張道德;張錚
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;E21B21/08;E21F17/18
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張敏

技術領域

本發明涉及石油天然氣鉆井工程的生產安全監控技術領域，特別是一種鉆井過程事故監測方法。

背景技術

鉆井工程是一項高危的作業，對鉆井過程工況自動識別、工程事故監測方法的研究一直是鉆井安全面臨的重要課題。針對鉆井作業的安全問題，現有的專利技術“井涌井漏監測儀”(申請號：89208768.4)實現了井漏溢流的監測報警，還有一個專利技術“對鉆井現場起下鉆過程進行監測與自動灌漿控制的方法”(申請號：200710172833.6)采用CAN總線結合其他鉆井儀表實現起下鉆的井漏溢流監測與自動灌漿控制，然而這些專利并沒有對鉆井事故建立完善的鉆井事故模型與工況模型，它們對溢流井漏的監測也沒有考慮到高壓泵啟停和補充膠液等所引起的泥漿罐內泥漿的擾動量，所以無法得到鉆井過程中排除可知因素外的循環泥漿總體積的異常變化量，事實上沒有對鉆井工況進行識別和完善的數據存儲就不能保證溢流井漏報警的準確可靠。

因此，通過對鉆井工程參數的分析處理，建立完善的鉆井過程工況自動識別、事故監測與報警模型是鉆井工程監測報警系統關鍵的核心技術之一。

發明內容

本發明旨在提供一種能通過實時監測鉆井工程參數，準確可靠地判斷井漏、溢流等報警事故發生的鉆井過程事故監測方法。

本發明的技術方案是：一種鉆井過程事故監測方法，所述事故包括井漏、溢流，其不同之處在于：所述井漏、溢流的報警判斷是通過工況識別模型及報警模型對循環泥漿罐泥漿總體積的異常變化進行監測，當所述泥漿總體積變化超出井漏或溢流的報警門限值作出相應報警。

按以上方案，所述工況識別模型通過對鉆井參數進行分析處理，自動識別出鉆進、起鉆、下鉆三種工況。

按以上方案，所述三種工況之間的互鎖是通過工況標志來實現的，根據檢測到的所述工況間的切換自動切換數據處理模型。

按以上方案，所述鉆進工況自動識別方法具體為：如果當前工況標志不為鉆進標志，當以下各判斷條件同時成立則鉆進工況處于開始狀態：立管壓力大于或等于鉆進立管壓力、大鉤高度接近1根單根的高度、大鉤負荷大于空鉤負荷、高壓泵開啟、出口流量大于或等于最小鉆進出口流量、大鉤下行速度小于或等于最大鉆進速度。

按以上方案，所述起鉆工況自動識別方法具體為：如果當前工況標志不為起鉆標志，當以下各判斷條件同時成立則起鉆工況處于開始狀態：立管壓力小于等于起下鉆立管壓力、出口流量小于等于最小起下鉆出口流量，高壓泵關閉、大鉤負荷大于等于大鉤加1立柱負荷且小于等于最大大鉤負荷、大鉤高度大于等于起鉆切換大鉤高度下限并且小于等于起鉆切換大鉤高度上限、大鉤上行速度大于等于最小起鉆速度。

按以上方案，所述下鉆工況自動識別方法具體為：如果當前工況標志不為下鉆標志，當以下各判斷條件同時成立則下鉆工況處于開始狀態：立管壓力小于等于起下鉆立管壓力、出口流量小于等于最小起下鉆出口流量、高壓泵關閉、大鉤負荷大于等于大鉤加1立柱負荷且小于等于最大大鉤負荷、大鉤高度大于等于下鉆切換大鉤高度下限并且小于等于下鉆切換大鉤高度上限、大鉤下行速度大于等于最小下鉆速度。

按以上方案，所述循環泥漿罐泥漿總體積異常變化的影響因子包括：高壓泵的啟停引起的泥漿體積變化、起鉆時泥漿體積變化、下鉆時泥漿體積變化、各個工況下的理論泥漿增減量，其中各個工況下的理論泥漿增減量包括以下影響因子：鉆具排代泥漿量、漏失泥漿量及因補充膠液引起的泥漿體積變化量。

按以上方案，所述報警模型的具體執行步驟為：對循環泥漿總體積的變化進行實時監測，根據高壓泵開啟和關閉發生時泥漿循環管線中的泥漿量變化對泥漿罐里總泥漿體積的影響，以及在各個工況下的理論泥漿增減量的影響，將所述影響因子的權值進行運算后再乘以泥漿體積改變系數從而得到循環泥漿總體積的正常變化量，用實時循環泥漿總體積減去歷史循環泥漿總體積及循環泥漿總體積的正常變化量，則得到泥漿體積異常變化量，再將泥漿體積異常變化量和泥漿體積異常變化量門限值進行對比，從而判斷是否發生井漏或溢流事故。

按以上方案，所述事故監測方法還包括以下步驟中的一種或幾種：

(A)、通過監測大鉤高度和大鉤高度門限值對比，若超出門限值則報警；

(B)、通過監測硫化氫濃度和硫化氫濃度門限值對比，若超出門限值則報警；

(C)、通過監測立管壓力、出口流量和高壓泵排量的變化情況并進行綜合判斷來進行高壓泵故障、刺鉆具、溢流及井漏報警。