[发明专利]用于早期井涌检测的系统和方法

说明书

一种早期井涌检测系统包括井涌检测计算装置，所述井涌检测计算装置联接到与井的钻井系统相关联的至少一个传感器。所述井涌检测计算装置被配置为从所述至少一个传感器接收测量数据。所述测量数据包括用于识别井涌的一个或多个井涌指标。所述井涌检测计算装置在模拟正常钻井条件和模拟井涌条件期间为所述一个或多个井涌指标中的每一个生成估计值。所述井涌检测计算装置确定偏差值并基于所述偏差值生成信号。所述信号激活绿色状态、琥珀色警告或红色报警，以指示所述钻井系统的井涌检测状态。

背景技术

本公开的领域总体涉及石油和天然气钻井作业，并且更具体地涉及用于使用钻井水力模型在钻井作业期间检测井涌的系统和方法。

钻井作业中的不良事件是地层流体涌入井眼，称为井涌。众所周知，在地球的地层上存在预先存在的压力，该压力通常由于特定地层上覆盖层的重量而随深度增加。该重量随着深度而增加，因此主要或静态的井底压力相对于深度以大致线性的曲线增加。随着在正常压力地层中井深加倍，压力同样加倍。当在深水或超深水中钻井时，由于海床上方的水对海床施加的压力，这种情况更加复杂。因此，在井孔的开始处存在高压条件，并且这种高压条件随着井的钻进而增加。在一些已知的情况，井孔中的压力迫使材料返出井眼并且造成井涌。基本地说，当井眼中的气体或流体流出地层进入井眼并向上冒泡时，即发生井涌。不受控制的井涌可能最终导致井喷，从而造成严重的环境和经济后果。

已知的井涌检测系统涉及各种输入的监测，包括井队人员报告视觉观测以及在操作员控制台上显示的传感器数据的组合。例如，可以通过将来自位于上部模块(topsides)的传感器的常规钻机数据测量结果与预定义阈值进行比较以检测井涌。通过广泛的井控训练，操作员通过分析不同信息来源和趋势，学习使用基于经验的隐性程序检测井涌。然而，阈值的定义通常基于操作员的经验，因此不是用于井涌检测的可靠方法。

发明内容

在一个方面，提供了一种早期井涌检测系统。该早期井涌检测系统包括与井的钻井系统相关联的至少一个传感器。该早期井涌检测系统还包括井涌检测计算装置。该井涌检测计算装置联接到该至少一个传感器和操作员计算装置。该井涌检测计算装置被配置为从该至少一个传感器接收测量数据。测量数据包括与用于识别井涌的一个或多个井涌指标相关联的数据测量结果。该井涌检测计算装置还被配置为在模拟正常钻井条件期间为该一个或多个井涌指标中的每一个生成估计值。该井涌检测计算装置还被配置为在模拟井涌条件期间为该一个或多个井涌指标中的每一个产生估计值。该井涌检测计算装置还被配置为确定该一个或多个井涌指标的估计值以及与该一个或多个井涌指标相关联的数据测量结果之间的偏差值。该井涌检测计算装置还被配置为基于偏差值生成信号。信号激活绿色状态、琥珀色警告或红色报警。所述绿色状态、琥珀色警告和红色报警指示钻井系统的井涌检测状态。该井涌检测计算装置还被配置为将信号传输到操作员计算装置。操作员计算装置被配置为显示钻井系统的井涌检测状态。

在另一方面，提供了一种用于控制早期井涌检测系统的方法。该早期井涌检测系统包括与井的钻井系统相关联的至少一个传感器，以及联接到该至少一个传感器和操作员计算装置的井涌检测计算装置。该方法包括由井涌检测计算装置从该至少一个传感器接收测量数据。测量数据包括与用于识别井涌的一个或多个井涌指标相关联的数据测量结果。该方法还包括由井涌检测计算装置在模拟正常钻井条件期间为该一个或多个井涌指标中的每一个生成估计值。该方法还包括由井涌检测计算装置在模拟井涌条件期间为该一个或多个井涌指标中的每一个生成估计值。该方法还包括由井涌检测计算装置确定该一个或多个井涌指标的估计值以及与该一个或多个井涌指标相关联的数据测量结果之间的偏差值。该方法还包括由井涌检测计算装置基于偏差值生成信号。信号激活绿色状态、琥珀色警告或红色报警。所述绿色状态、琥珀色警告和红色报警指示钻井系统的井涌检测状态。该方法还包括由井涌检测计算装置将信号传输到操作员计算装置。操作员计算装置被配置为显示钻井系统的井涌检测状态。