蘇西寧 陳永生

摘 要：在石油勘探開發(fā)鉆井過程中，鉆井液循環(huán)池液面在鉆井過程中的變化，主要用鉆井液液面監(jiān)測(cè)儀來檢測(cè)，并以此判斷井筒是否發(fā)生溢流或井漏。中途起下鉆、完井作業(yè)，起鉆灌鉆井液及下鉆返出的鉆井液是否正常，可對(duì)鉆井生產(chǎn)中可能發(fā)生的井涌、井漏等異常情況作出預(yù)判。

關(guān)鍵詞：溢流;監(jiān)測(cè);報(bào)警器

一、項(xiàng)目來源及意義

為了防止井涌，一般通過檢測(cè)泥漿罐液位的變化來判斷溢流，以達(dá)到防止井涌的目的。液位的監(jiān)測(cè)主要由作業(yè)人員坐崗和泥漿罐液位監(jiān)測(cè)儀來完成，人工坐崗監(jiān)測(cè)雖然可行，但是實(shí)時(shí)性和可靠性不能保證;液面監(jiān)測(cè)儀受鉆井液粘度、波動(dòng)等因素的影響，可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)報(bào)和誤報(bào)。此外，泥漿罐液位的變化與實(shí)際的地層流體進(jìn)入井筒之間存在著較長的時(shí)間拖延，當(dāng)泥漿罐液面變化達(dá)到一定高度時(shí)，實(shí)際的溢流已經(jīng)十分嚴(yán)重。

二、國內(nèi)外同類技術(shù)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

井噴失控是重大的鉆井事故，為防止失控，需要早期發(fā)現(xiàn)溢流，及時(shí)采取壓井措施。目前溢流檢測(cè)方法包括泥漿池液面法、流量差法、聲波檢測(cè)法和基于PWD&LWD法。聲波檢測(cè)法和基于PWD&LWD法技術(shù)還不夠成熟，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用不多，泥漿池液面法和流量差法是各種鉆井工藝溢流檢測(cè)的主要方法?？刂茐毫︺@井，鉆井液返出管線是密閉的，出口流量可以準(zhǔn)確測(cè)量，采用泥漿罐液位法和鉆井液進(jìn)口出口流量差法相結(jié)合檢測(cè)溢流。但是對(duì)于常規(guī)鉆井，井口是敞開的，鉆井液返出管線不是滿管流動(dòng)，現(xiàn)有非滿管流量計(jì)測(cè)量誤差較大，主要是靠泥漿罐液位法檢測(cè)溢流。

三、主要技術(shù)完成情況

1、溢流發(fā)生原因

溢流發(fā)生的直接原因是地層孔隙壓力大于井筒液柱壓力，地層孔隙壓力升高或井筒液柱壓力降低都有可能引發(fā)井涌。在實(shí)際鉆井過程中，引發(fā)溢流有以下原因：

（1）鉆遇異常高壓地層，地層壓力驅(qū)使地層流體進(jìn)入井筒，引發(fā)溢流。

（2）地層壓力掌握不準(zhǔn)，設(shè)計(jì)的鉆井液密度偏低;下套管速度太快，導(dǎo)致地層破裂。

（3）在井底壓力近平衡狀態(tài)時(shí)停泵，環(huán)空壓耗消失，地層流體進(jìn)入井筒，引發(fā)溢流。

（4）起鉆時(shí)，抽汲作用引發(fā)溢流。

2、溢流監(jiān)測(cè)方法

最原始的溢流監(jiān)測(cè)是人工坐崗制，監(jiān)測(cè)泥漿成分和循環(huán)罐池液位的變化，完全憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷是否發(fā)生溢流。隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的迅速發(fā)展，為溢流監(jiān)測(cè)提供了更多的途徑和方法。

（1）鉆井液總池體積的溢流監(jiān)測(cè)。

這種方法在溢流監(jiān)測(cè)的早期被廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是成本低，實(shí)施方便。但是監(jiān)測(cè)不夠靈敏，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期微量溢流，實(shí)時(shí)性差，具有很明顯的延遲，可靠性不高。

（2）微流量溢流監(jiān)測(cè)。

這是近幾年溢流監(jiān)測(cè)新方法之一，能夠發(fā)現(xiàn)早期溢流，技術(shù)成熟。但是需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，在與井口防溢流管相連的導(dǎo)管處旁引一個(gè)L型的支架，在支架上安裝聲納探測(cè)裝置;或者，在與井口防溢流管連接的導(dǎo)管上安裝流量計(jì)，通過測(cè)量返出鉆井液流量的變化實(shí)現(xiàn)早期微量溢流監(jiān)測(cè)。

（3）環(huán)空液面的溢流監(jiān)測(cè)。

實(shí)際鉆井?dāng)?shù)據(jù)表明，起下鉆過程中發(fā)生溢流的概率占溢流發(fā)生總量的56%，這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠監(jiān)測(cè)起鉆過程中的溢流情況，同樣也需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，在套管閥處安裝環(huán)空液位檢測(cè)傳感器，一般為非接觸測(cè)量傳感器。

四、鉆井液返出報(bào)警裝置設(shè)計(jì)制作

1.報(bào)警器的組成

該自動(dòng)報(bào)警器主要結(jié)構(gòu)包括固定面板（1）、感應(yīng)開關(guān)（2）、軸（3）、推桿（4）、聲光報(bào)警器（5），所述推桿（4）通過軸（3）和固定面板（1）連接，所述感應(yīng)開關(guān)（2）位于推桿（4）的頂部，所述聲光報(bào)警器（5）和門磁開關(guān)（2）之間通過導(dǎo)線（6）連接。

2.報(bào)警器原理

推桿4放在鉆井液出口，只要鉆井液從出口返出，就會(huì)推動(dòng)推桿4，推桿4上的感應(yīng)開關(guān)2閉合，電路接通，聲光報(bào)警器5自動(dòng)閃光和警音提示。

3.項(xiàng)目取得的成果創(chuàng)新點(diǎn)

孤東2-19-斜更45和義132-斜2井在下油層套管前安裝完這款報(bào)警器模型，套管共下入432根，下每根套管的返漿情況報(bào)警器都準(zhǔn)確無誤的提示出來。井口返出報(bào)警器能把情況及時(shí)反應(yīng)給操作人員，鉆臺(tái)操作人員可以第一時(shí)間了解掌握井口返漿情況，根據(jù)異常返漿或不返漿情況能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，避免一些井下復(fù)雜或事故的發(fā)生。此產(chǎn)品不僅僅用在下套管時(shí)的鉆井液返出報(bào)警，在石油鉆井各種工況，各個(gè)環(huán)節(jié)都能起到報(bào)警作用，例如，正常鉆進(jìn)，接單跟，起下鉆作業(yè)，電測(cè)，固井等等。

4.結(jié)論及建議

（一）結(jié)論

（1）鉆井液導(dǎo)管出口是監(jiān)測(cè)溢流的最佳位置。

（2）井口返出鉆井液報(bào)警裝置可以輔助井控坐崗人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)溢流。

（3）井口返出鉆井液報(bào)警裝置提高了發(fā)現(xiàn)溢流的實(shí)時(shí)性和有效性。

（二）建議

為了預(yù)防井涌，監(jiān)控溢流是安全鉆井的前提和保證。目前，溢流監(jiān)測(cè)方法主要是人工坐崗。由于鉆井現(xiàn)場(chǎng)的工作性質(zhì)，單單靠人工坐崗，很難保證全天24小時(shí)的不間斷監(jiān)控，而液面報(bào)警器報(bào)警又存在滯后現(xiàn)象。溢流監(jiān)測(cè)最重要、最快速的位置就是井口或者鉆井液出水口，如果在鉆井液出水口旁加一個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭，將監(jiān)控屏幕安裝在司鉆房里，操作者就能隨時(shí)監(jiān)控鉆井液的返出情況，在鉆井施工過程中，司鉆房里的操作者能夠保證全天24小時(shí)在崗，操作者也非常需要隨時(shí)掌握井口返漿情況。

另外，在安裝封井器，電測(cè)或者固井候凝期間，司鉆房里大部分時(shí)間是沒有人的，監(jiān)控器也沒人查看。在這種工況下，可以在鉆井液出口安裝這款井口返出鉆井液報(bào)警器，井口只要出現(xiàn)外溢，報(bào)警器就會(huì)全井場(chǎng)發(fā)出報(bào)警聲提醒作業(yè)人員。

通過司鉆房里安裝監(jiān)控器和鉆井液出口安裝溢流報(bào)警器，可以輔助井隊(duì)坐崗人員一起監(jiān)控溢流，即使，坐崗工臨時(shí)有事，也能起到輔助監(jiān)控的目的。

（作者單位：渤海鉆井總公司）