[發明專利]一種鉆井井下氣侵監測、智能井控系統及實施方法

有效

• 申請號: 202110045388.7
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112360439B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 許玉強;李兵碩;管志川;劉永旺;廖華林;史玉才;李雅婷
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B47/107
• 分類號: E21B47/107;E21B49/08;E21B47/06;E21B47/135;E21B43/38;E21B34/06;E21B33/12
• 代理公司: 濟南竹森知識產權代理事務所(普通合伙) 37270
• 代理人: 呂利敏

1.一種鉆井井下氣侵監測、智能井控系統的實施方法，該實施方法依賴于鉆井井下氣侵監測、智能井控系統，所述鉆井井下氣侵監測、智能井控系統包括井筒、鉆柱（1），所述鉆柱（1）為中空結構，設為第一通道（2），所述鉆柱（1）和井筒之間為環空，同時還包括第一壓力傳感器（3）、封隔器（4）、第二壓力傳感器（5）、氣侵監測裝置（6）、環空氣固分離裝置（7）、第一電磁閥（8）、第二電磁閥（9）、電控模塊（10）、地面泵壓監控系統（11）和保護罩（12）；所述鉆柱（1）自上而下依次設置有封隔器（4）、氣侵監測裝置（6）和環空氣固分離裝置（7），所述封隔器（4）、環空氣固分離裝置（7）與鉆柱（1）外壁固定連接，所述封隔器（4）上方設置有第一壓力傳感器（3），所述封隔器（4）下方設置有第二壓力傳感器（5），所述第一壓力傳感器（3）和第二壓力傳感器（5）固定設置在鉆柱（1）側壁上；

所述保護罩（12）設置在鉆柱（1）內部并與鉆柱（1）內壁固定連接，所述保護罩（12）外側形成第二通道（13），所述鉆柱（1）側壁設有第三通道（14），所述第二通道（13）、第三通道（14）均與第一通道（2）連通，所述氣侵監測裝置（6）和電控模塊（10）固設于保護罩（12）內；

所述第一通道（2）或第二通道（13）設置有第一電磁閥（8），所述第三通道（14）設置有第二電磁閥（9），所述第二電磁閥（9）位于第一電磁閥（8）上方；

所述地面泵壓監控系統（11）用于接收地下監測信號傳輸通路向地面傳輸井下監測到的壓力信息和井控風險等級信息；所述壓力信息包括第一壓力傳感器（3）和第二壓力傳感器（5）分別對應采集的壓力信息；所述電控模塊（10）預存有限定壓降P’，所述電控模塊（10）用于根據井控風險等級、第一壓力傳感器（3）和第二壓力傳感器（5）實測封隔器（4）上下兩側的壓差與限定壓降P’的大小，自動控制封隔器（4）的開閉、及開閉程度和第一電磁閥（8）、第二電磁閥（9）的開閉；其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：氣侵井控風險的判定及信息傳輸

（1.1）：通過氣侵監測裝置（6）監測井下氣侵數據及對應的井控風險等級；其中所述井控風險等級能夠通過預設的參數范圍進行自動判定為低風險氣侵、中風險氣侵和高風險氣侵，其中低風險氣侵和中風險氣侵均為地面可控風險，高風險氣侵為地面不可控風險，判定算法能夠加載至氣侵監測裝置（6）中或者加載至電控模塊（10）中；

（1.2）：當監測到井控風險等級為低風險氣侵、中風險氣侵和高風險氣侵時，所述電控模塊（10）接收第一壓力傳感器（3）和第二壓力傳感器（5）的壓力信息，并記錄封隔器（4）上下的壓力差信息，即第一壓力傳感器（3）和第二壓力傳感器（5）的壓力差；

步驟2：井下氣侵分級控制

（2.1）：當氣侵監測裝置（6）監測到井控風險等級為低風險氣侵或中風險氣侵時，第一壓力傳感器（3）和第二壓力傳感器（5）實時監測封隔器（4）上下兩側的壓力差與限定壓降P’對比，若所述壓力差小于限定壓降P’時，提高封隔器（4）的開度，直至氣侵監測裝置（6）監測不到氣侵的發生為止，即監測到的鉆井液的含氣量為0時，此時井下氣侵井控成功；

（2.2）：當氣侵監測裝置（6）監測到井控風險等級為高風險氣侵時，第一電磁閥（8）關閉，同時第二電磁閥（9）和封隔器（4）完全開啟，此時，環空及鉆柱（1）分別被封隔器（4）和第一電磁閥（8）臨時封隔，阻止了氣侵鉆井液進一步向上流動，為地面配置合理密度的加重鉆井液提供了時間；

同時，隨著氣侵的發展，在封隔器（4）以下有限的空間內，鉆井液的壓力會增大，環空和地層的壓力達到平衡，第二壓力傳感器（5）測得一個恒定的壓力值P；將調配好的加重鉆井液通過鉆柱（1）的第一通道（2）和第三通道（14）泵入封隔器（4）上部的環形空間，第一壓力傳感器（3）和第二壓力傳感器（5）實時監測封隔器（4）上下兩側的壓力差與限定壓降P’對比，若所述壓力差小于限定壓降P’時，關閉封隔器（4），同時開啟第一電磁閥（8）并關閉第二電磁閥（9），直至氣侵監測裝置（6）監測不到氣侵的發生為止，即監測到的鉆井液的含氣量為0時，此時井下氣侵井控成功。

2.根據權利要求1所述的鉆井井下氣侵監測、智能井控系統的實施方法，其特征在于：所述地下監測信號傳輸通路包括：光纖信號傳輸通路。