[發明專利]基于聲波時差的鉆桿刺漏點位置檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201810981027.1
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109113727B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 劉書杰;任美鵬;孫寶江;周建良;耿亞楠;楊向前;李昊;張興全;王元嬌;夏強
• 申請（專利權）人: 中海石油（中國）有限公司;中海石油（中國）有限公司北京研究中心
• 主分類號: E21B47/10
• 分類號: E21B47/10;E21B47/18
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;劉美麗

本發明涉及一種基于聲波時差的鉆桿刺漏點位置檢測裝置及檢測方法，其特征在于，該裝置包括：聲波信號發射裝置，所述聲波信號發射裝置用于向鉆井液中發射聲波信號；聲波信號發射裝置，所述聲波信號發射裝置用于接收鉆井液中的聲波信號；以及，數據采集與處理系統，所述數據采集與處理系統用于控制所述聲波信號發射裝置工作，并采集來自所述聲波信號發射裝置接收的聲波信號，通過對比分析同一聲波信號沿不同聲波傳播路徑到達所述聲波信號接收裝置的時間差，確定鉆桿刺漏點位置。本發明能夠在停鉆后較短時間內找出井下刺漏點的深度，從而減少刺漏事故停鉆時間，提高鉆井安全和效率。

技術領域

本發明涉及一種基于聲波時差的鉆桿刺漏點位置檢測裝置及檢測方法，屬于石油工程領域。

背景技術

在鉆井過程中，作為傳遞動力、輔助構成鉆井液流動通道的重要工具，鉆桿是油田鉆井裝備體系中不可或缺的一部分。在鉆頭破碎巖石的過程中，鉆桿常常處在交變應力的作用下，且易于井壁發生摩擦碰撞，再加上鉆井液流動的磨蝕作用，往往使其成為整個鉆井設備與工具中最為薄弱的部分。在鉆井作業過程中因刺穿、粘扣、斷裂等事故而發生部分或全部失去其效能的現象被稱為鉆桿失效，鉆桿失效嚴重影響正常的鉆井施工作業，嚴重時會導致長時間的停鉆維修，進而造成巨大的經濟損失。而鉆桿刺漏則是一種典型的鉆桿失效形式，在鉆井現場時常發生。鉆桿在鉆井過程中受磨損、腐蝕及應力集中等的影響，在鉆桿上形成坑洞，進而發展成裂紋。隨著裂紋的不斷擴展，對應深度出的鉆桿厚度越來越薄，到一定程度時鉆桿內部的高壓鉆井液會刺穿薄弱位置。在刺穿后的發展過程中，管體受應力集中、鉆井液沖刷磨蝕等的影響，刺孔不斷擴大直至鉆桿發生失效斷裂，最終導致停鉆甚至井噴等事故的發生，嚴重影響鉆井作業的安全和效率。

由于鉆桿刺漏在鉆桿失效事故中所占比重很大，近年來人們對鉆桿刺漏問題的重視程度越來越高，但是隨著石油開采過程的不斷推進，鉆井深度不斷增大，高溫、高壓以及復雜井下工況更易導致鉆桿刺漏事故的發生。為了能夠減少、預防鉆桿刺漏事故的發生，鉆桿內部添加防腐涂層、鉆桿下井前無傷檢測、鉆柱加厚過渡帶結構優化等方法被應用在現場作業中，但是受限于鉆桿屈曲、酸性氣體侵入等諸多復雜工況，在鉆井過程中鉆桿刺漏仍然是不可避免的。在不能避免刺漏事故發生的條件下，如果能夠找到一種現場發現鉆桿刺漏事故發生后迅速檢測鉆桿刺漏點位置的方法，就能夠在合理的時間內更換刺漏管段，縮短鉆桿刺漏事故導致的停鉆時間，從而有效避免鉆桿發生失效斷裂，降低安全風險，提高經濟效益。

現有技術采用的鉆桿刺漏位置檢測方法有：氣測法、鉆具內泵入高黏鉆井液法、投大米法、下鉆頂鉆井液法以及“棕繩結法”等。這些方法普遍具有精度不高、耗時太長、勞動強度太大等缺點。以“棕繩結法”為例，該方法是在停鉆之后以適當排量向鉆具中泵入一根中間打死結的棕繩，利用棕繩結堵住刺孔，通過泵壓變化的時間間隔和泵排量等參數計算刺漏點深度。該方法需要選擇合適的棕繩結尺寸，也會增加鉆具扭斷的可能性。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供提出一種用于提高井下鉆桿刺漏點位置確定的效率以及準確性的基于聲波時差的鉆桿刺漏點位置檢測裝置及檢測方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種基于聲波時差的鉆桿刺漏點位置檢測裝置，該裝置包括：

聲波信號發射裝置，所述聲波信號發射裝置用于向鉆井液中發射聲波信號；

聲波信號發射裝置，所述聲波信號發射裝置用于接收鉆井液中的聲波信號；以及，

數據采集與處理系統，所述數據采集與處理系統用于控制所述聲波信號發射裝置工作，并采集來自所述聲波信號發射裝置接收的聲波信號，通過分析同一聲波信號沿不同聲波傳播路徑到達所述聲波信號接收裝置的時間差，確定鉆桿刺漏點位置。