[發明專利]井涌檢測系統和方法

在審

• 申請號: 201310656080.1
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN104695947A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 瞿鑫;葉菁;梅艷;劉逢甦;羅伯特·A·朱奇;克里斯多夫·E·烏爾夫;牛冉;劉莉;盛諾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: E21B47/10
• 分類號: E21B47/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖

技術領域

本發明涉及鉆探系統及鉆探過程中檢測井涌的方法。

背景技術

從地下地層（Subsurface?Formation）來尋找并開探碳氫化合物（Hydrocarbon）已經進行了若干年。由于以地面為基地的油井生產能力有限，從海底油井開探碳氫化合物就引起了關注。通常，在鉆探海上油井時，鉆柱（Drill?String）上設置可轉動的鉆頭（Drill?Bit）以用于在海床下鉆探井孔。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，鉆探組件連接在海面平臺和海床上形成的井口（Wellhead）之間。該鉆探組件包括立管（Riser）、低位海下油管截油裝置（Lower?Marine?Riser?Package，LMRP）和防噴器（Blowout?Preventor，BOP），鉆柱穿過立管來導引鉆頭到井口處。

在鉆探過程中，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，從地層中進入井孔中的流體的壓力大于鉆探流體的壓力，其可導致往井孔中侵入不期望的流體，這在行業中可稱為井涌。通常可采用檢測器如流量計測量返回鉆探流體流量，當返回鉆探流體的流量大于來自流體罐中鉆探流體的流量時可估計井涌有可能發生。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。為了防止這種災難性的破壞，有必要關閉防噴器的截止閥門或調整鉆探流體的密度以緩解井涌現象。

然而，如果檢測井涌時發出誤報警信號，防噴器的截止閥門被不必要的關閉，重復對截止閥門進行操作會減少防噴器的壽命。因此，希望采用一種更準確的井涌檢測方法以確認井涌的發生，僅當必要時再關閉防噴器的截止閥門。進一步地，操作人員密切關注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遠離海平面的鉆探流體的流入及流出。在一些情況下，由于井涌和井涌帶來的嚴重后果可能發生在操作人員注意到鉆探流體變化之前，若當觀測到井涌時再去阻止井噴的發生則為時過晚。

因此，有必要提供一種改進的系統和方法來解決上述技術問題。

發明內容

鑒于上面提及的技術問題，本發明的一方面在于提供一種鉆探系統，其中，該鉆探系統包括鉆探組件和報警系統。該鉆探組件連接在平臺和井口之間以用于鉆探井孔。該報警系統安裝于該鉆探組件上，該報警系統包括第一檢測裝置和第二檢測裝置，該第一檢測裝置和該第二檢測裝置用于檢測與來自該井孔的返回流體相關的至少一個參數信號，根據該至少一個參數信號確認是否發生井涌。

如上所述的鉆探系統，其中，該第一檢測裝置用于檢測與該返回流體相關的第一參數信號并根據該第一參數信號生成報警信號。該第二檢測裝置用于響應該第一檢測裝置生成的報警信號，檢測與該返回流體相關的第二參數信號，并根據該第二參數信號確認是否發生井涌。

如上所述的鉆探系統，其中，停止至少一個鉆探操作以便于通過該第二檢測裝置檢測該第二參數信號。

如上所述的鉆探系統，其中，該至少一個鉆探操作包括鉆頭轉動。

如上所述的鉆探系統，其中，該鉆探組件包括連接至該平臺的近端和連接至該井口的遠端，該第一檢測裝置和該第二檢測裝置安裝于該近端和該遠端之間。

如上所述的鉆探系統，其中，該第一檢測裝置和該第二檢測裝置任意一個安裝于低位海下油管截油裝置、防噴器或立管連接件上。

如上所述的鉆探系統，其中，該第二檢測裝置檢測到沿著返回流體傳播的機械波信號時，該報警系統確認井涌發生。

如上所述的鉆探系統，其中，該第二檢測裝置用于發射機械波信號到該返回流體并從該返回流體接收反饋機械波信號。

如上所述的鉆探系統，其中，該第二檢測裝置包括第一檢測器和第二檢測器，其中：該第一檢測器用于在第一時間點接收該返回流體的機械波信號。該第二檢測器用于在第二時間點接收該返回流體的機械波信號。

如上所述的鉆探系統，其中，通過比較該第一時間點和該第二時間點的該機械波信號的相位、頻率或者幅值以確認井涌發生。