[发明专利]基于气侵压力特征的溢流监测方法及系统

说明书

本发明提供一种基于气侵压力特征的溢流监测方法，其包含以下步骤：采集井筒上不同位置的压力值，获得各个压力采集位置的原始压力数据；根据原始压力数据计算压力导数，得到实时压力导数数据；分析原始压力数据以及实时压力导数数据，确定溢流发生的时刻以及溢流发生的位置；结合溢流发生的时刻、溢流发生的位置、井筒出口以及入口的体积流量数据计算累计溢流体积，根据累计溢流体积判断是否需要发出溢流预警。本发明可以满足深井、超深井、复杂地层的气侵溢流早期监测需求。不受地层、井深等参数影响；实时溢流体积准确计量，不受环境温度、压力等影响；方法容易实现，监测效果明显，能够满足复杂深井溢流监测需求。

技术领域

本发明涉及石油钻井领域，具体地说，涉及一种基于气侵压力特征的溢流监测方法及系统。

背景技术

由于气体有压缩和膨胀的特性，气体侵入钻井液后，在井底时因受上部液柱的压力，气体体积很小，随着钻井液循环上返，气体上升速度越来越大，气体所受液柱压力也会逐渐减小，气体体积就逐渐膨胀增大，特别是气体接近地面时气体膨胀就很快增大。在钻井过程中，若不采取有效的除气措施，就会反复将气侵钻井液泵入井内，使钻井液气侵的程度更加严重，造成井底压力不断降低，就有出现溢流的危险。

现有的设备和监测方法难以满足深井复杂地层溢流早期监测需求。传统的流量测量技术或为地面出入口流量测量，或为罐面液位测量。在整个测量系统中都受会流量计测量的精度、安装条件、测量原理、实际情况制约等多种因素影响，难以保证测量精度。

因此，本发明提供了一种基于气侵压力特征的溢流监测方法及系统。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于气侵压力特征的溢流监测方法，所述方法包含以下步骤：

采集井筒上不同位置的压力值，获得各个压力采集位置的原始压力数据；

根据所述原始压力数据计算压力导数，得到实时压力导数数据；

分析所述原始压力数据以及所述实时压力导数数据，确定溢流发生的时刻以及溢流发生的位置；

结合溢流发生的时刻、溢流发生的位置、井筒出口以及入口的体积流量数据计算累计溢流体积，根据所述累计溢流体积判断是否需要发出溢流预警。

根据本发明的一个实施例，采集井筒上不同位置的压力值的步骤中，包含：

采集钻杆的不同位置、立管以及出口管汇的钻柱内压力值以及环空压力值。

根据本发明的一个实施例，在获得各个压力采集位置的原始压力数据后，对所述原始压力数据进行去噪处理，剔除异常数据以及错误数据，防止杂波的影响。

根据本发明的一个实施例，通过差商平均值法、加权平均法、一元回归求导法以及窗口区间求导法中的任一项或任几项计算压力导数。

根据本发明的一个实施例，分析所述原始压力数据以及所述实时压力导数数据，确定溢流发生的时刻以及溢流发生的位置步骤中，包含：

比较同一位置的所述原始压力数据以及所述实时压力导数数据，用当前时刻的实时压力导数数据除以上一时刻的原始压力数据，得到商值；

比较所述商值与第一预设阈值的大小，当所述商值大于所述第一预设阈值时，记录当前位置以及当前时刻为溢流发生位置以及溢流发生时刻。

根据本发明的一个实施例，结合溢流发生的时刻、溢流发生的位置、井筒出口以及入口的体积流量数据计算累计溢流体积的步骤中，包含：

在确定的所述溢流发生时刻后，采集井筒出口以及井筒入口的体积流量数据；

计算井筒入口的体积流量数据以及井筒出口的体积流量数据的差值，得到所述累计溢流体积。