[发明专利]基于声波时差的钻杆刺漏点位置检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及一种基于声波时差的钻杆刺漏点位置检测装置及检测方法，其特征在于，该装置包括：声波信号发射装置，所述声波信号发射装置用于向钻井液中发射声波信号；声波信号发射装置，所述声波信号发射装置用于接收钻井液中的声波信号；以及，数据采集与处理系统，所述数据采集与处理系统用于控制所述声波信号发射装置工作，并采集来自所述声波信号发射装置接收的声波信号，通过对比分析同一声波信号沿不同声波传播路径到达所述声波信号接收装置的时间差，确定钻杆刺漏点位置。本发明能够在停钻后较短时间内找出井下刺漏点的深度，从而减少刺漏事故停钻时间，提高钻井安全和效率。

技术领域

本发明涉及一种基于声波时差的钻杆刺漏点位置检测装置及检测方法，属于石油工程领域。

背景技术

在钻井过程中，作为传递动力、辅助构成钻井液流动通道的重要工具，钻杆是油田钻井装备体系中不可或缺的一部分。在钻头破碎岩石的过程中，钻杆常常处在交变应力的作用下，且易于井壁发生摩擦碰撞，再加上钻井液流动的磨蚀作用，往往使其成为整个钻井设备与工具中最为薄弱的部分。在钻井作业过程中因刺穿、粘扣、断裂等事故而发生部分或全部失去其效能的现象被称为钻杆失效，钻杆失效严重影响正常的钻井施工作业，严重时会导致长时间的停钻维修，进而造成巨大的经济损失。而钻杆刺漏则是一种典型的钻杆失效形式，在钻井现场时常发生。钻杆在钻井过程中受磨损、腐蚀及应力集中等的影响，在钻杆上形成坑洞，进而发展成裂纹。随着裂纹的不断扩展，对应深度出的钻杆厚度越来越薄，到一定程度时钻杆内部的高压钻井液会刺穿薄弱位置。在刺穿后的发展过程中，管体受应力集中、钻井液冲刷磨蚀等的影响，刺孔不断扩大直至钻杆发生失效断裂，最终导致停钻甚至井喷等事故的发生，严重影响钻井作业的安全和效率。

由于钻杆刺漏在钻杆失效事故中所占比重很大，近年来人们对钻杆刺漏问题的重视程度越来越高，但是随着石油开采过程的不断推进，钻井深度不断增大，高温、高压以及复杂井下工况更易导致钻杆刺漏事故的发生。为了能够减少、预防钻杆刺漏事故的发生，钻杆内部添加防腐涂层、钻杆下井前无伤检测、钻柱加厚过渡带结构优化等方法被应用在现场作业中，但是受限于钻杆屈曲、酸性气体侵入等诸多复杂工况，在钻井过程中钻杆刺漏仍然是不可避免的。在不能避免刺漏事故发生的条件下，如果能够找到一种现场发现钻杆刺漏事故发生后迅速检测钻杆刺漏点位置的方法，就能够在合理的时间内更换刺漏管段，缩短钻杆刺漏事故导致的停钻时间，从而有效避免钻杆发生失效断裂，降低安全风险，提高经济效益。

现有技术采用的钻杆刺漏位置检测方法有：气测法、钻具内泵入高黏钻井液法、投大米法、下钻顶钻井液法以及“棕绳结法”等。这些方法普遍具有精度不高、耗时太长、劳动强度太大等缺点。以“棕绳结法”为例，该方法是在停钻之后以适当排量向钻具中泵入一根中间打死结的棕绳，利用棕绳结堵住刺孔，通过泵压变化的时间间隔和泵排量等参数计算刺漏点深度。该方法需要选择合适的棕绳结尺寸，也会增加钻具扭断的可能性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供提出一种用于提高井下钻杆刺漏点位置确定的效率以及准确性的基于声波时差的钻杆刺漏点位置检测装置及检测方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种基于声波时差的钻杆刺漏点位置检测装置，该装置包括：

声波信号发射装置，所述声波信号发射装置用于向钻井液中发射声波信号；

声波信号发射装置，所述声波信号发射装置用于接收钻井液中的声波信号；以及，

数据采集与处理系统，所述数据采集与处理系统用于控制所述声波信号发射装置工作，并采集来自所述声波信号发射装置接收的声波信号，通过分析同一声波信号沿不同声波传播路径到达所述声波信号接收装置的时间差，确定钻杆刺漏点位置。