[發明專利]一種隨鉆防溢管液位監測裝置和監測方法

有效

• 申請號: 202011092593.0
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN111927438B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 趙磊;李香華;徐劍良;歐陽誠
• 申請（專利權）人: 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B47/047
• 分類號: E21B47/047;E21B47/12
• 代理公司: 成都中璽知識產權代理有限公司 51233
• 代理人: 潘銀虎;邢偉

本發明提供了一種隨鉆防溢管液位監測裝置和監測方法。所述裝置包括反射單元、激光發射單元、激光接收單元、處理單元和計算單元，其中，反射單元包括n個反射組件；激光發射單元安裝在防溢管內的第一位置并能夠向反射組件的反射板發射激光；激光接收單元設置在防溢管內壁的上側，并能夠接收m個反射組件的反射板所反射的激光，m≤n；處理單元能夠將所述激光接收單元接收的激光進行處理，得到激光入射角度；計算單元能夠利用激光入射角度，確定液面或堆積沉沙的高度。所述方法包括采用上述的裝置進行監測工作。本發明的有益效果可包括：探測速度快，性能穩定，精準，應用場景更靈活，能夠顯著減少鉆井液漏失風險及受限空間人身傷害風險。

技術領域

本發明涉及石油天然氣領域，特別地，涉及一種隨鉆防溢管液位監測裝置和監測方法。

背景技術

鉆井過程中出口鉆井液流量變化情況是表征鉆井液和井下流體混合液返出地面的流量、速度及性質的重要觀測參數。若其他工況不變，鉆井液流量變少則可能發生井漏，而井漏是石油工程領域鉆井過程中危害大、難發現、難確定的一種鉆井液受地質或工程原因影響而漏失進入地層的現象，在損失鉆井液發生經濟損失的同時，可能導致地層污染、井壁失穩甚至井噴風險；若其他條件幾乎不變的情況下，出口鉆井液流量突然增大，則可能發生地層流體大規模侵入，溢流、井涌、井噴等險情發生的概率極大增加，因此，隨鉆出口流量檢測是鉆井過程中的重要任務。

現場地質和工程人員通常依賴出口流量的觀測發現井漏或者鉆井液溢出的現象，受限于井場條件和實際工況，鉆井過程中鉆井液在管線地面出口的流量變化情況監測通常依賴靶式流量檢測器等傳統流量檢測器，但由于沉沙埋覆、流量突變，靶式裝置設計缺陷及其他不確定性因素影響，流量監測難以準確計量，有必要引入新的測量和評價隨鉆出口流量變化情況的裝置改善現有測量方式。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的一個或多個問題。例如，本發明的目的之一在于提供一種檢測速度快且穩定的隨鉆防溢管液位監測裝置和監測方法。

為了實現上述目的，本發明一方面提供了一種隨鉆防溢管液位監測裝置。所述裝置可包括：反射單元、激光發射單元、激光接收單元、處理單元和計算單元，其中，反射單元包括n個反射組件，n≥1，每個反射組件都包括滑軌、升降機構和反射板，其中，滑軌豎直設置在防溢管內，反射板設置在滑軌上并能夠在重力、浮力和驅動力中至少一種力的作用下沿滑軌上下滑動，升降機構能夠提供所述驅動力；激光發射單元安裝在防溢管內的第一位置并能夠向所述n個反射組件的反射板發射激光，第一位置高于防溢管內液面或堆積沉沙的高度；激光接收單元設置在防溢管內壁的上側，并能夠接收m個反射組件的反射板所反射的激光，m≤n；處理單元能夠將所述激光接收單元接收的激光進行處理，得到m個激光入射角度，m個激光入射角度能夠與m個反射組件一一對應，激光入射角度為激光發射單元發射的激光與垂線之間的夾角；計算單元能夠利用所述激光入射角度，確定所述m個反射組件的反射板所表征的液面或堆積沉沙的高度。

根據本發明的隨鉆防溢管液位監測裝置的一個示例性實施例，所述n≥2，n個反射組件可以沿防溢管徑向分布，所述激光發射單元能夠通過發射激光來掃描所述n個反射組件的反射板。

根據本發明的隨鉆防溢管液位監測裝置的一個示例性實施例，所述反射板的上板面可具有一個反射響應點，所述計算單元利用式1來確定所述m個反射組件中第i個反射組件的反射板所表征的液面或堆積沉砂高度，

式1為：，

其中，為第i個反射組件的反射板所表征的液面或堆積沉砂高度，為第一位置與第i個反射組件的滑軌之間的垂直距離，為第一連線與垂線之間的夾角， 為激光入射角度，為反射板厚度，第一連線為連接第一位置和第二位置的直線，第二位置為沿第i個反射組件的滑軌向下延伸的直線與防溢管內壁交匯的位置。