[發明專利]一種基于相關傳感陣列的環空流量電磁測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201910054305.3
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109577957B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 葛亮;李丹;石明江;韋國暉;楊青;賴欣;胡澤;鄧魁;黃龍;曹洪;黃琪
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/10
• 分類號: E21B47/10
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

一種基于相關傳感陣列的環空流量電磁測量裝置及測量方法，其特征在于，包括儀器外壁（2）、儀器內壁（3）、安裝在儀器內壁（3）的磁屏蔽罩（8）、以及位于由儀器外壁（2）和儀器內壁（3）形成的腔體內的A組勵磁測量裝置、B組勵磁測量裝置、信號檢測模塊（15）和信號處理模塊（16）。本發明通過建立井下近鉆頭處一定距離間環空返回的流量的相關性，采用DSP實現互相關算法，能夠適用于在外界強干擾、固液兩相流、尤其是低流速的情況，能有效的改善信噪比和穩定性，從而快速準確的判斷井下是否有溢流。

技術領域

本發明涉及井下流量電磁測量技術領域，尤其涉及一種基于相關傳感陣列的環空流量電磁測量裝置及測量方法。

背景技術

在石油鉆井過程中，井噴事故會造成極大的環境危害和經濟損失，但目前對于井噴的預測和監控還存在諸多技術限制。井噴是由于對鉆開的地層壓力情況不清或預計不準、使用的鉆井液密度不足以平衡地層壓力，導致地層流體大量涌入井筒、再加上地面控制系統失靈無法有效控制等情況而產生的地層流體（石油、天然氣、水等）大量涌入井筒，并從井口噴涌的現象。井噴的危害極大，越早發現井噴的趨勢將會極大的降低損失甚至避免。溢流是井噴的前兆，是鉆井過程中井底壓力不能平衡地層壓力時，地層流體侵入井內的現象。溢流的最直觀體現就是出口管鉆井液流量急劇增加，遠大于注入井筒的流量。因此，流量的實時監測對于溢流發生的預測起著重要作用。如不及時發現溢流，將造成鉆井液污染及鉆具腐蝕，嚴重時將造成重大事故。因此對溢流的早期監測是防止井噴的重要手段。

對溢流的早期監測實際上就是監測流量的變化，現在常用的測量方法有測量地面泥漿池的鉆井液液面高度，由此來判斷溢流量，雖然這也能比較直觀的觀測到溢流的發生，但是存在著嚴重的滯后。當前熱門的井下溢流檢測技術，雖然相對傳統地面監測方式在時效性提高，但都是基于間接參數的測量，在監測準確性上相對具有一定的局限性。然而，目前已有的鉆井中的井下流量通常測量針對的都是井下環空流量的測量，通過比較井下測得的環空流量與地面的泥漿泵注入流量對比來判斷溢流。這一判斷基于2個前提，第一，注入的鉆井液流量需要時刻保持相對穩定；第二，井下的高溫高壓及強噪聲工況對經過測量系統的鉆井液流量沒有影響。然而，實際中是很難滿足這兩個前提，即使滿足以上兩個條件，如果是微小溢流的情況，系統將很難實現快速預警。但是如果能通過相關技術實現對環空返回流量進行準確快速的監測，將有利于溢流的早期快速準確檢測和預警。

綜上所述，將相關技術應用于井下環空流量的電磁測量對于實現安全鉆井具有重要意義。雖然井下流量測量已經引起學者廣泛關注，但針對于石油鉆采這種特殊工況下的井下環空流量測量的技術還遠遠不夠。主要體現在：

（1）由于鉆井過程中井下環境十分特殊，是一個高溫、高壓、強震動和具有腐蝕性的環境的強背景噪聲下，特別是低流速的微溢流情況下，很少有研究考慮鉆井過程中井下特殊環境對電磁流量測量的影響；

（2）傳統電磁流量測量系統在測量高含水、油水多相流時，由于其非導電物質（氣相、油相）含量低，對測量結果影響較小，測量結果較為準確；但是在鉆井過程中當電磁流量裝置測量固液兩相流時，其非導電物質含量高，對測量結果影響較大，測量結果誤差較大；

（3）沒有建立井下近鉆頭處相距一定距離間環空流量之間的流量相關性，實現陣列式測量。

為了解決上述問題，本發明提出一種基于相關傳感陣列的環空流量電磁測量裝置與測量方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點、解決上述問題，提供一種基于相關傳感陣列的環空流量電磁測量裝置及測量方法。