[發明專利]一種在非儲層空氣鉆井中防止井下燃爆的方法

有效

• 申請號: 202110413864.6
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113073960B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 孟英峰;李永杰;陳一健;李皋
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B35/00
• 分類號: E21B35/00;E21B49/00;E21B49/08;E21B47/00;E21B47/06;E21B47/07
• 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

本發明涉及一種在非儲層空氣鉆井中防止井下燃爆的方法，包括：在氣體注入管線上安裝壓力、溫度、流量、濕度、氧濃度傳感器；在排砂管線全長2/3處內外分別安裝壓力、溫度、濕度傳感器；在排砂管線全長約2/3處連接氣體取樣管線，氣體經過除塵、脫水、干燥處理后，進入氣體監測管段，該監測管段設置氧濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氮氧化合物濃度、硫化氫濃度、甲烷濃度、甲醛濃度、乙醛濃度傳感器；監測管段連接紅外全烴組份傳感器和氣相色譜儀；進行含油氣地層的隨鉆識別、井下燃爆狀態的識別或井下燃爆控制的動態決策與實施。本發明能夠有效防止空氣鉆井鉆遇微含油氣地層時可能發生的井下燃爆，實現非儲層地層的安全、快速、低成本鉆進。

技術領域

本發明涉及一種在勘探、開采石油與天然氣的鉆井過程中在非儲層空氣鉆井中防止井下燃爆的方法。

背景技術

在勘探、開采石油與天然氣的鉆井過程中，常用空氣鉆井在大段非儲層鉆進中提高鉆進速度、縮短鉆井時間、降低鉆井成本，這種應用稱為“非儲層提速空氣鉆井”。在大段非儲層地層中，普遍存在含有因產量過低而沒有開采價值的微量油氣的地層。當空氣鉆井鉆遇這些微含油氣的地層時，井下空氣中的氧與地層產出的油氣混合，有可能引發井下的燃燒或爆炸，造成鉆具甚至井筒的損壞或報廢。對此目前國際上的通用手段是將空氣鉆井轉為氮氣鉆井。與空氣鉆井相比，由于膜分離制氮設備的除氧效率的限制，氮氣鉆井的設備規模增大一倍以上，因此設備租用費、燃油消耗、潤滑油消耗、人工操作費用和設備占地面積，都增大一倍以上，這使得鉆井成本大大增加。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在非儲層空氣鉆井中防止井下燃爆的方法，該方法原理可靠，操作簡便，能夠有效地防止空氣鉆井鉆遇微含油氣地層時可能發生的井下燃爆，從而利用低成本的空氣鉆井實現大段非儲層地層的安全、快速、低成本鉆進。

為達到以上技術目的，本發明采用以下技術方案。

本發明通過井下燃爆預警參數群在線連續監測裝置對井下地層油氣燃爆限的獲取和井下燃爆預警參數群的在線連續監測，利用內置數學模型和分析系統的計算機，對含油氣地層進行隨鉆識別，對井下燃爆狀態及類型進行預測和識別，根據識別的結果對防止井下燃爆做出動態決策，通過調整施工參數和/或遙控自動切換注入系統實現決策的執行；同時井下鉆具上配備有獨立動作、重復使用的應急斷氣保護裝置，在可能發生井下事故前自動切斷空氣供給，在井下恢復正常狀態后自動恢復空氣供給。

一種在非儲層空氣鉆井中防止井下燃爆的方法，依次包括：

(1)在氣體注入管線上安裝壓力、溫度、流量、濕度、氧濃度傳感器；

(2)在排砂管線全長約2/3處(距離井口)、管線頂部的內外分別安裝壓力、溫度、濕度傳感器；

(3)在排砂管線全長約2/3處(距離井口)連接氣體取樣管線，井下氣體進入取樣管線，經過除塵、脫水、干燥處理后，進入氣體監測管段，該監測管段設置氧濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氮氧化合物濃度、硫化氫濃度、甲烷濃度、甲醛濃度、乙醛濃度傳感器；

(4)監測管段連接紅外全烴組份傳感器和氣相色譜儀進行全烴組份分析；

(5)所述氣體注入管線內的壓力、溫度、流量、濕度、氧濃度傳感器，排砂管線內、外的壓力、溫度、濕度傳感器，氣體監測管段的氧濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氮氧化合物濃度、硫化氫濃度、甲烷濃度、甲醛濃度、乙醛濃度傳感器與紅外全烴組份傳感器每秒鐘采樣一組數據，以滿足實時監測井下燃爆的動態需求，并將數據計算傳輸至計算機；

(6)所述氣相色譜儀每1至2分鐘采樣一組數據，用于每個組份數據的驗證和校正；

(7)利用內置數學模型和分析系統的計算機，進行含油氣地層的隨鉆識別、井下燃爆狀態的識別或井下燃爆控制的動態決策與實施。

本發明在排砂管線設置標準氣樣輸入口，用于一定間隔時間內輸入標準氣樣，對相關傳感器和分析儀器進行校驗。