[发明专利]一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法

说明书

本发明涉及一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法，包括：在气体注入管线上安装压力、温度、流量、湿度、氧浓度传感器；在排砂管线全长2/3处内外分别安装压力、温度、湿度传感器；在排砂管线全长约2/3处连接气体取样管线，气体经过除尘、脱水、干燥处理后，进入气体监测管段，该监测管段设置氧浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氮氧化合物浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、甲醛浓度、乙醛浓度传感器；监测管段连接红外全烃组份传感器和气相色谱仪；进行含油气地层的随钻识别、井下燃爆状态的识别或井下燃爆控制的动态决策与实施。本发明能够有效防止空气钻井钻遇微含油气地层时可能发生的井下燃爆，实现非储层地层的安全、快速、低成本钻进。

技术领域

本发明涉及一种在勘探、开采石油与天然气的钻井过程中在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法。

背景技术

在勘探、开采石油与天然气的钻井过程中，常用空气钻井在大段非储层钻进中提高钻进速度、缩短钻井时间、降低钻井成本，这种应用称为“非储层提速空气钻井”。在大段非储层地层中，普遍存在含有因产量过低而没有开采价值的微量油气的地层。当空气钻井钻遇这些微含油气的地层时，井下空气中的氧与地层产出的油气混合，有可能引发井下的燃烧或爆炸，造成钻具甚至井筒的损坏或报废。对此目前国际上的通用手段是将空气钻井转为氮气钻井。与空气钻井相比，由于膜分离制氮设备的除氧效率的限制，氮气钻井的设备规模增大一倍以上，因此设备租用费、燃油消耗、润滑油消耗、人工操作费用和设备占地面积，都增大一倍以上，这使得钻井成本大大增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法，该方法原理可靠，操作简便，能够有效地防止空气钻井钻遇微含油气地层时可能发生的井下燃爆，从而利用低成本的空气钻井实现大段非储层地层的安全、快速、低成本钻进。

为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。

本发明通过井下燃爆预警参数群在线连续监测装置对井下地层油气燃爆限的获取和井下燃爆预警参数群的在线连续监测，利用内置数学模型和分析系统的计算机，对含油气地层进行随钻识别，对井下燃爆状态及类型进行预测和识别，根据识别的结果对防止井下燃爆做出动态决策，通过调整施工参数和/或遥控自动切换注入系统实现决策的执行；同时井下钻具上配备有独立动作、重复使用的应急断气保护装置，在可能发生井下事故前自动切断空气供给，在井下恢复正常状态后自动恢复空气供给。

一种在非储层空气钻井中防止井下燃爆的方法，依次包括：

(1)在气体注入管线上安装压力、温度、流量、湿度、氧浓度传感器；

(2)在排砂管线全长约2/3处(距离井口)、管线顶部的内外分别安装压力、温度、湿度传感器；

(3)在排砂管线全长约2/3处(距离井口)连接气体取样管线，井下气体进入取样管线，经过除尘、脱水、干燥处理后，进入气体监测管段，该监测管段设置氧浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氮氧化合物浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、甲醛浓度、乙醛浓度传感器；

(4)监测管段连接红外全烃组份传感器和气相色谱仪进行全烃组份分析；

(5)所述气体注入管线内的压力、温度、流量、湿度、氧浓度传感器，排砂管线内、外的压力、温度、湿度传感器，气体监测管段的氧浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氮氧化合物浓度、硫化氢浓度、甲烷浓度、甲醛浓度、乙醛浓度传感器与红外全烃组份传感器每秒钟采样一组数据，以满足实时监测井下燃爆的动态需求，并将数据计算传输至计算机；

(6)所述气相色谱仪每1至2分钟采样一组数据，用于每个组份数据的验证和校正；

(7)利用内置数学模型和分析系统的计算机，进行含油气地层的随钻识别、井下燃爆状态的识别或井下燃爆控制的动态决策与实施。

本发明在排砂管线设置标准气样输入口，用于一定间隔时间内输入标准气样，对相关传感器和分析仪器进行校验。