[發明專利]流體測量系統和方法

在審

• 申請號: 201310009343.X
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN103926422A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 劉莉;劉逢甦;梅艷;克里斯多佛.E.沃爾夫;羅伯特.A.喬吉
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 封新琴

技術領域

本發明涉及一種可用于測量流體體積流速（或稱體積流量）（Volumetric?Flow?Rates）的流體測量系統和方法，尤其涉及一種可在油井，比如海上油井鉆探過程中來測量返回的鉆探流體（或返回的鉆探泥漿，Returning?Drilling?Fluids）的體積流速以減輕或避免井涌（Kick）發生的流體測量系統和方法。?

背景技術

從地下地層（Subsurface?Formation）來尋找并開探碳氫化合物（Hydrocarbon），如石油已經進行了數十年。由于以地面為基地的油井有限的生產能力，從海底油井開探碳氫化合物就引起了關注。通常，在鉆探海上油井（Offshore?Well）時，可轉動的鉆頭（Drill?Bit）設置在鉆柱（Drill?String）上從海床下鉆出井孔。表面平臺，如海面平臺或鉆探船通過鉆柱對鉆頭進行控制。同時，立管（Riser）設置來連接海面平臺和海床上形成的井口（Wellhead）。鉆柱穿過立管來導引鉆頭到井口處。?

在鉆井過程中，鉆柱從海面平臺獲得必要的能量驅動鉆頭轉動。其間，來自設置在海面平臺的流體罐的鉆探流體（或者鉆探泥漿）通過鉆柱到達鉆頭，然后通過設置在鉆柱和立管殼體間的環形空間返回流體罐。鉆探流體維持了一定的靜水壓力（Hydrostatic?Pressure）來平衡來自井孔的流體的壓力并對鉆頭進行冷卻。另外，鉆探流體與井孔形成過程中產生的物料相混合以攜帶其到海面進行處理。?

在一些情況下，從海床中進入井孔中的流體的壓力大于鉆探流體的壓力，其可導致往井孔中進入不期望的流體，這在行業中可稱為井涌。通常可通過返回的鉆探流體流量大于來自鉆柱中的鉆探流體的流量的情況來確定井涌的發生。在一定的情況下，井涌的發生具有潛在的風險，其可造成設備損壞及對操作人員和環境造成不利影響。?

操作人員密切關注這種不期望發生的流體所造成的潛在風險的可能并在?海面持續的監控鉆探流體的流入及流出。比如，在鉆探流體循環的過程中不斷監控流體罐中鉆探流體的水平或在泥漿振動篩（Shale?Shakers）的流體線上安裝葉片式測量計（Paddle?Meters）來確定是否鉆探過程中流體流量發生變化。然而，這種方法并不準確且需要相對較長的時間才能發現并對井孔中流體的變化做出反應。?

所以，需要提供一種新的流體測量系統和方法，其可在井孔鉆探的過程中對返回的鉆探流體的體積流速進行測量來確定流體是否有變化，從而來確保鉆探的安全運行。?

發明內容

本發明的一個實施例提供了一種用于鉆探井孔的流體測量系統。該測量系統包括導管、超聲感應裝置和處理裝置。所述導管開設有可收容鉆桿及通過返回的鉆探流體的通道。所述超聲感應裝置用于傳輸復數個探測信號來探測返回的鉆探流體的流動，且基于所探測的導管中的返回的鉆探流體的不同位置以產生復數個相應的響應信號。所述處理裝置用于對所述復數個響應信號進行處理以產生與所述探測的導管中的返回的鉆探流體的不同位置相關的復數個相應的流體輪廓信息，該處理裝置可進一步對所述復數個流體輪廓信息進行處理以獲得返回的鉆探流體的體積流速。?

本發明另一個實施例提供了一種用于鉆探井孔的流體測量方法。該流體測量方法包括利用超聲感應裝置傳輸復數個探測信號來探測導管中的返回的鉆探流體的流動，該導管開設有可收容鉆桿及通過所述返回的鉆探流體的通道；利用超聲感應裝置基于所探測的導管中的返回的鉆探流體的不同位置以產生復數個相應的響應信號；利用處理裝置對所述復數個響應信號進行處理以產生與所述所探測的導管中的返回的鉆探流體的不同位置相關的復數個相應的流體輪廓信息；及利用處理裝置對所述復數個流體輪廓信息進行處理以獲得返回的鉆探流體的體積流速。?

附圖說明

通過結合附圖對于本發明的實施例進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中：?

圖1為本發明鉆探系統的一個實施例的示意圖；?

圖2為沿圖1所示鉆探系統中的A-A線所得的鉆探組合的一個實施例的剖面示意圖；?

圖3為本發明鉆探系統的測量系統的一個實施例的示意圖；及?

圖4為本發明測量系統的超聲感應裝置的一個實施例的示意圖。?

具體實施方式