一、前言

液面監(jiān)測技術(shù)作為一項成熟的配套技術(shù)，在國外已廣泛應(yīng)用于鉆井、試油、修井和采油等作業(yè)中。國內(nèi)，目前已在塔里木油田、塔河油田、西南油氣田推廣應(yīng)用，在鉆（修）井、完井測試中，大大節(jié)約了現(xiàn)場生產(chǎn)時間，發(fā)揮了重要作用。

川東北地區(qū)氣井異常壓力層段鉆井過程中井漏普遍，甚至存在氣侵風險以及高含硫氣體竄入井筒內(nèi)引起的井內(nèi)復(fù)雜，井控安全問題嚴重。采用液面監(jiān)測技術(shù)，可以真正形成井下第三只眼睛，保證井控安全，創(chuàng)建“平安氣田”。

二、川東北液面監(jiān)測的必要性

川東北地區(qū)是中國石化勘探南方分公司的主要勘探區(qū)塊，特別是元壩地區(qū)、通南巴地區(qū)的勘探更是勘探南方分公司實現(xiàn)6000億儲量目標的關(guān)鍵。

1、川東北地區(qū)井漏和溢流情況介紹

川東北地區(qū)鉆井過程中，漏失普遍，造成了極大的浪費。元壩氣田長興組氣藏埋藏深度大、地層溫度高、高含硫化氫。自流組井氣壓高、裂縫發(fā)育，普遍漏失嚴重。由此可見，川東北地區(qū)各種地層漏失量大，漏失的層位多，鉆井液所耗費的材料成本也相當大。目前，川東北鉆井在鉆遇井漏、井口失返情況下沒有很好的液面監(jiān)測手段，通常更多的是采取環(huán)空間斷或定時吊灌泥漿，頻繁吊灌泥漿，以過量的泥漿壓制地層流體。主要存在以下幾方面問題：（1）由于不知環(huán)空液面的變化情況，現(xiàn)場往往采取頻繁吊灌泥漿，導致泥漿消耗量大，無形中增加了鉆井成本；井漏嚴重或反復(fù)井漏，不僅造成單井鉆井液材料成本增加，且大幅度延誤施工周期。（2）由于不知環(huán)空液面變化，油氣上升運移情況，很多井往往等油氣上竄至井口附近才發(fā)現(xiàn)，導致井內(nèi)泥漿液柱淘空過多，關(guān)井井口壓力大，存在井控安全風險，甚至引發(fā)事故。

2、鉆井時進行液面監(jiān)測的意義

鉆井過程中對井內(nèi)液面進行監(jiān)測，主要有以下幾方面的意義：

（1）當發(fā)生井漏失返時，進行液面監(jiān)測有利于準確監(jiān)測井筒液面位置，判斷地層井漏的性質(zhì)和嚴重程度，確定合理的鉆井液密度，制定有效的堵漏方案、減少鉆井液漏失量、縮短堵漏施工時間等。（2）當井筒存在“噴漏同層或上噴下漏”，且發(fā)生井漏井口不見液面，可以及時地測量井筒內(nèi)鉆井液位置的變化，有利于及時發(fā)現(xiàn)溢流，及時采取井控技術(shù)措施，防止溢流、井涌及井噴的發(fā)生，降低井控安全風險。（3）在鉆遇氣層后起鉆、短起鉆，特別是在吊灌起鉆等特殊作業(yè)過程中監(jiān)測環(huán)空液面位置，對及時發(fā)現(xiàn)溢流、防止井噴能起到非常重要的作用。（4）當發(fā)生井控險情時，帶壓監(jiān)測環(huán)空液面位置，提供更及時和準確的液面數(shù)據(jù)，對壓井方案、壓井措施的制定和壓井施工起到重要作用，有利于保證壓井施工順利。

三、鉆井時液面監(jiān)測技術(shù)要求及現(xiàn)有液面監(jiān)測技術(shù)介紹

1、鉆井時液面監(jiān)測技術(shù)要求

主要滿足四點：誤差小，滿足現(xiàn)場作業(yè)要求；操作簡便，對現(xiàn)場作業(yè)沒影響或影響很小；能監(jiān)測環(huán)空液面；氣侵關(guān)井憋壓時，能在環(huán)空進行高壓監(jiān)測。

2、目前國內(nèi)常用液面監(jiān)測技術(shù)介紹

常用的液面監(jiān)測方法主要有以下兩種：

（1）試井車鋼絲+電子壓力計監(jiān)測法

該方法主要針對地層壓力低，井口無壓情況下進行的檢測。通過試井車將電子壓力計下入井底，探測出井內(nèi)液面深度及積液狀況，為下步措施作業(yè)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。當井口有壓時，需在井口安裝防噴盒。其主要主要優(yōu)點時監(jiān)測結(jié)果較準確。主要缺點是要通過鋼絲繩下電子壓力計到井下，起下費時，一次作業(yè)費用高等缺點。并且在井口有壓情況下，起下電子壓力計存在鋼絲磨細落井的風險與防噴盒密封不嚴有毒氣體泄漏問題。另外一個致使缺點是，無法用于環(huán)空監(jiān)測液面。

（2）聲波回聲測距法

該方法可以用于測管內(nèi)液面和近距離測環(huán)空液面。但是，目前國內(nèi)生產(chǎn)的聲波回聲監(jiān)測儀只能在井口無壓或很低的壓力條件監(jiān)測。液面監(jiān)測精確度不高，誤差大；安裝位置受限；對井口有壓或壓力較高情況下，由于發(fā)射槍承壓能力不足，難以進行監(jiān)測，實用范圍有限。特別是對于氣侵憋壓導致管內(nèi)或環(huán)空出現(xiàn)高壓時，就沒法實現(xiàn)監(jiān)測。

鉆井井漏失返時環(huán)空壓力重新與地層壓力建立平衡是關(guān)鍵，如果發(fā)生氣侵或溢流時，環(huán)空內(nèi)往往又會憋高壓，此時能監(jiān)測環(huán)空液面更為重要。因而，迫切需要尋找一種能監(jiān)測環(huán)空高壓液面的技術(shù)。

四、EM液面監(jiān)測技術(shù)

EM液面監(jiān)測技術(shù)的原理也利用聲波在井筒的傳播與反射進行回聲測距。它充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)與集成電路技術(shù)，在聲信號處理、濾波、測量精度以及高壓測試方面都得到了較大的提升。

1、基本組成

該監(jiān)測技術(shù)主要用到的設(shè)備包括EM液面監(jiān)測儀、發(fā)射槍和氣瓶等輔助設(shè)備。EM型液面監(jiān)測儀是一種雙通道、微處理器控制的放大/記錄儀。主要包括微處理器、濾波器、雙記錄通道、精度為1秒的時鐘系統(tǒng)。為適應(yīng)油田井口油套壓的變化，發(fā)射槍承壓有1500PSI、5000PSI和15000PSI三種規(guī)格。

2、監(jiān)測原理

EM液面監(jiān)測技術(shù)的原理是過發(fā)射槍與井筒壓差作用產(chǎn)生聲波，再通過EM液面監(jiān)測儀接收井下管柱接箍或液面反射信號經(jīng)識別處理從而監(jiān)測到井下液面深度。發(fā)射信號：發(fā)射槍與井筒通過壓差作用，產(chǎn)生聲波在向下傳播、反射。接收處理：井下液面監(jiān)測儀接收反射回的信號并分別處理。曲線識別：數(shù)據(jù)輸出在帶狀記錄紙上或電腦上，通過曲線識別并計算液面位置。

3、EM液面監(jiān)測技術(shù)特點：

誤差?。阂话銣y量誤差<1%。安全性高：充氣時利用的是氮氣，井內(nèi)帶壓時可利用井內(nèi)能量，為現(xiàn)場井控和人身安全，提供了極大的保障；可帶壓監(jiān)測：最高監(jiān)測壓力可達15000PSI；實時性：因安裝、操作簡單，和電子壓力計監(jiān)測相比，極大的節(jié)省了現(xiàn)場作業(yè)時間。

五、EM液面監(jiān)測技術(shù)配套改進

為了與川東北鉆井現(xiàn)場更有效的結(jié)合，安全、高效、保質(zhì)的實現(xiàn)液面監(jiān)測，作了以下幾方面的改進：

（1）為了起鉆監(jiān)測時更節(jié)省時間，不影響現(xiàn)場起鉆作業(yè)，加工了一多功能橡膠轉(zhuǎn)換接頭，現(xiàn)場操作時，將低壓發(fā)射槍先安裝到多功能橡膠轉(zhuǎn)換接頭上。每次監(jiān)測時，只需要將多功能橡膠接頭安放到鉆桿接頭處，即可實現(xiàn)監(jiān)測，方便快捷。多功能橡膠接頭主要適用鉆桿尺寸范圍為3 1/2\"～5 1/2\"。

（2）為了增強在壓井管匯處監(jiān)測時的信號質(zhì)量，加工了三通，三通可先裝在壓井管匯處，與井口裝置一起做承壓測試。如遇有高壓監(jiān)測時，將高壓槍安裝在法蘭A-A處進行監(jiān)測，不監(jiān)測時，將法蘭A-A處的閘門關(guān)閉。

此外，聲波法監(jiān)測液面要求有從發(fā)射槍到液面的密封監(jiān)測通道。環(huán)空監(jiān)測時，則要關(guān)防噴器等，可以考慮做一個環(huán)空封堵裝置，裝井口時先裝到防噴器以上防溢管以下的位置。則需要監(jiān)測時，用關(guān)該環(huán)空封堵裝置來代表關(guān)防噴器，從而實現(xiàn)監(jiān)測所需的密封監(jiān)測通道。

六、結(jié)論

（1）在川東北地區(qū)鉆井過程中進行液面監(jiān)測，有利于合理指導井漏時灌漿，減少泥漿浪費，縮短堵漏時間；保證井控安全，創(chuàng)建“平安氣田”。（2）EM液面監(jiān)測技術(shù)成為一種成熟的鉆井配套技術(shù)，可以滿足川東北地區(qū)鉆井過程中的液面監(jiān)測要求。