基于电磁式声波发射的环空液面连续监测技术研究与应用

钻遇井漏失返后,井筒内液柱压力长时间低于地层压力后易引发漏转喷,而当前钻井现场主要采用气枪式测距仪对环空钻井液液面高度进行监测,受该测距仪氮气瓶储量的限制,无法连续监测井筒环空液面高度,不便于现场作者人员及时发现漏转喷的井控风险。针对该测距仪的缺陷,文章将电磁式声波发射器引入到井漏后环空液面高度的监测技术中,从环空声波衰减特性研究入手,优化发声器结构设计,提升其低频响应特性,研发了一套基于电磁式声波发射器的环空液面高度自动识别监测系统,该系统具有自动连续监测、测量误差小(测量误差小于2%)、体积小、易操作等优点,便于现场作业人员及时掌握环空液面高度,分析漏层的漏失情况,预判是否存在漏转喷的井控风险,为快速处理井漏复杂、降低井控风险提供技术支撑。

基于静电流量计的气体钻井返出岩屑流量监测

气体钻井以其经济、环保、高效等优势已逐步成为油气勘探开发的重要手段。由于地质的复杂性,在钻井过程中容易发生井壁失稳以及井下燃爆等问题,通过井口返出岩屑可以了解井下复杂情况,防止井下事故的发生。基于静电积累原理,利用COMSOL软件建立了岩屑监测模型,模拟分析不同质量流量下静电传感器的电势分布,设计了岩屑流量测量装置,以石英砂代替岩屑,测量了输出电压与气体流量以及石英砂颗粒质量流量的关系。研究结果表明,静电传感器电势与带电颗粒质量流量具有较好的线性关系,影响静电传感器信号强度的因素主要为岩屑质量流量,两者之间具有较强的线性关系;静电传感器的信号受风速影响明显,风速越大,灵敏度越高,且线性相关性越好。该方法可为气体钻井岩屑监测提供一种新的方法,对气体钻井现场安全作用具有重要意义。