CN112554865A - 一种井涌检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种井涌检测装置，包括处理单元和与处理单元连接的气侵监测装置，气侵监测装置布置在钻杆上的确定位置。气侵监测装置包括气体半透膜和气体浓度监测器。其中，气体半透膜包围形成腔体，腔体分隔成互不连通的钻杆腔体和环空腔体。钻杆腔体的半透膜部分完全裸露在钻杆内的钻井液中，环空腔体的半透膜部分完全裸露在环空上返的钻井液中。气体浓度监测器分别布置在钻杆腔体和环空腔体内。本发明提供的井涌检测装置，能够提高气侵检测的及时性和灵敏度，结构简单、安装方便，使用安全，性能可靠，特别适用于早期气侵检测。
Description
技术领域
本发明属于石油工程技术领域，具体涉及一种井涌检测装置。
背景技术
由于地球物理勘探的不精确性和地层的复杂性，气侵在钻进的过程中很常见。早期气侵如果得不到快速有效的控制，往往造成井涌井喷等危及人们生命财产安全的重大事故。
虽然人们对井涌井喷等重大事故的关注日益增加，对井涌检测技术和井控技术的研究也与日俱增，但是，随着深水、超深水钻井技术的发展，钻井条件变得更加复杂性，井涌井喷事故的发生率也在不断提高。如果我们可以越早地发现气侵，就能越容易地控制井涌，从而减轻井控的难度降低井涌事故的发生率。
传统的井涌检测技术具有耗时久、灵敏度低的特点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够提高气侵检测的及时性和灵敏度的井涌检测装置。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种井涌检测装置，包括处理单元和与处理单元连接的气侵监测装置，气侵监测装置布置在钻杆上的确定位置。气侵监测装置包括气体半透膜和气体浓度监测器。其中，气体半透膜包围形成腔体，腔体分隔成互不连通的钻杆腔体和环空腔体。钻杆腔体的半透膜部分完全裸露在钻杆内的钻井液中，环空腔体的半透膜部分完全裸露在环空上返的钻井液中。气体浓度监测器分别布置在钻杆腔体和环空腔体内。
根据本发明的井涌检测装置，利用气体半透膜的选择性和气体的扩散性通过测量钻杆腔体和环空腔体内的气体浓度来监测钻杆内外钻井液中气体浓度的大小，并利用气体浓度监测器实时传送钻杆内外气体浓度情况。处理单元通过实施读取气体浓度监测器传送的数据，并计算相对浓度差判断气侵大小，原理简单，便于实现。因此根据本发明的井涌检测装置具有高精度和灵敏度的特点。并且由于气侵监测装置安装在靠近钻头部分的钻柱上，通过该装置可以实现对地层气体有无侵入的实时监控，提高了气侵监测的及时性和准确性，并且时效性强，监测范围广，从而给予工作人员足够的时间控制井涌，提高地下勘探以及生产作业的安全性。另外，根据本发明的井涌检测装置，仅仅由处理单元和气侵监测装置组成，结构简单、安装方便，对使用安全，性能可靠，特别适用于早期气侵检测。
对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
根据本发明的井涌检测装置，在一个优选的实施方式中，钻杆上与气侵监测装置相对的位置设有扶正半环。
扶正半环与气侵监测装置相对布置在钻杆上共同作用，起到扶正的作用。
进一步地，在一个优选的实施方式中，气体半透膜外周设有保护套。
通过设置保护套，能够很好地保护气体半透膜受到破坏而影响监测效果。
具体地，在一个优选的实施方式中，保护套由高强度铜合金材质制成。
这种高强度铜合金材质硬度高，耐磨性极好，有较好的铸造性能和切削加工性能，适用于高负荷和高滑动速度下工作的耐磨零件，因此，特别适用于井下气侵监测装置。
进一步地，在一个优选的实施方式中，保护套上中间凸起部分的厚度比两端大。
这种结构形式的保护套结构便于与扶正半环结构对应，从而进一步确保扶正效果。
具体地，在一个优选的实施方式中，腔体通过腔体分隔壁分隔成钻杆腔体和环空腔体。
通过腔体分隔壁的结构，便于将腔体分隔成两个互不连通的腔体，并且能够使得整个气侵检测装置的结构稳定。
进一步地，在一个优选的实施方式中，腔体分隔壁与钻杆成一体结构。
腔体分隔壁与钻杆成一体结构，不仅使得腔体分隔壁便于固定安装，并且能够确保合理分布钻杆腔体和环空腔体从而确保监测的精准性。
具体地，在一个优选的实施方式中，气体浓度监测器互相靠近并且嵌入在腔体分隔壁上，气体浓度监测器的监测触角分别安装在钻杆腔体和环空腔体内。
这种结构形式不仅使得气体浓度监测器的安装固定稳定可靠，并且能够尽可能确保提高整个装置的精准性和灵敏度。
具体地，在一个优选的实施方式中，腔体分隔壁由高强度铜合金材质。
这种高强度铜合金材质硬度高，耐磨性极好，有较好的铸造性能和切削加工性能，适用于高负荷和高滑动速度下工作的耐磨零件，因此，特别适用于井下气侵监测装置。
进一步地，在一个优选的实施方式中，处理单元包括数据采集系统和地面接收装置。
通过数据采集系统和地面接收装置能够实时获得气体浓度监测器所传送的数据并且实时对比分析判断是否存在气侵现象。
相比现有技术，本发明的优点在于：能够提高气侵检测的及时性和灵敏度，结构简单、安装方便，使用安全，性能可靠，特别适用于早期气侵检测。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示意性显示了本发明实施例的井涌检测装置的整体结构；
图2示意性显示了本发明实施例的气侵监测装置的整体结构；
图3示意性显示了本发明实施例的气侵监测装置与扶正半环的配合结构。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
图1示意性显示了本发明实施例的井涌检测装置10的整体结构。图2示意性显示了本发明实施例的气侵监测装置2的整体结构。图3示意性显示了本发明实施例的气侵监测装置2与扶正半环4的配合结构。
如图1和图2所示，本发明实施例的井涌检测装置10，包括处理单元1和与处理单元1连接的气侵监测装置2，气侵监测装置2布置在钻杆3上的确定位置。气侵监测装置2包括气体半透膜21和气体浓度监测器22。其中，气体半透膜21包围形成腔体，腔体分隔成互不连通的钻杆腔体23和环空腔体24。钻杆腔体23的半透膜部分完全裸露在钻杆3内的钻井液中，环空腔体24的半透膜部分完全裸露在环空上返的钻井液中。气体浓度监测器22分别布置在钻杆腔体23和环空腔体24内。
根据本发明实施例的井涌检测装置，利用气体半透膜的选择性和气体的扩散性通过测量钻杆腔体和环空腔体内的气体浓度来监测钻杆内外钻井液中气体浓度的大小，并利用气体浓度监测器实时传送钻杆内外气体浓度情况。处理单元通过实施读取气体浓度监测器传送的数据，并计算相对浓度差判断气侵大小，原理简单，便于实现。因此根据本发明的井涌检测装置具有高精度和灵敏度的特点。并且由于气侵监测装置安装在靠近钻头5部分的钻柱上，通过该装置可以实现对地层气体有无侵入的实时监控，提高了气侵监测的及时性和准确性，并且时效性强，监测范围广，从而给予工作人员足够的时间控制井涌，提高地下勘探以及生产作业的安全性。另外，根据本发明的井涌检测装置，仅仅由处理单元和气侵监测装置组成，结构简单、安装方便，使用安全，性能可靠，特别适用于早期气侵检测。
具体地，在本实施例中，如图1所示，处理单元1包括数据采集系统11和地面接收装置12。通过数据采集系统和地面接收装置能够实时获得气体浓度监测器所传送的数据并且实时对比分析判断是否存在气侵现象。
根据本发明实施例的井涌检测装置10，优选地，如图3所示，钻杆3上与气侵监测装置2相对的位置设有扶正半环4。扶正半环与气体侵监测装置相对布置在钻杆上共同作用，起到扶正的作用。进一步地，在本实施例中，气体半透膜21外周设有保护套25。通过设置保护套，能够很好地保护气体半透膜受到破坏而影响监测效果。具体地，在本实施例中，保护套25具体由高强度铜合金材质制成。这种高强度铜合金材质硬度高，耐磨性极好，有较好的铸造性能和切削加工性能，适用于高负荷和高滑动速度下工作的耐磨零件，因此，特别适用于井下气侵监测装置。进一步地，在本实施例中，保护套25上中间凸起部分的厚度比两端大。这种结构形式的保护套结构便于与扶正半环结构对应，从而进一步确保扶正效果。具体地，在本实施例中，保护套25做成与钻杆3一体化，保护套25也可以做成一个独立的构件。
如图2所示，具体地，在本实施例中，腔体通过腔体分隔壁26分隔成钻杆腔体23和环空腔体24。通过腔体分隔壁的结构，便于将腔体分隔成两个互不连通的腔体，并且能够使得整个气侵检测装置的结构稳定。进一步地，在本实施例中，腔体分隔壁26与钻杆3成一体结构。腔体分隔壁与钻杆成一体结构，不仅使得腔体分隔壁便于固定安装，并且能够确保合理分布钻杆腔体和环空腔体从而确保监测的精准性。
具体地，在本实施例中，如图2所示，气体浓度监测器22互相靠近并且嵌入在腔体分隔壁26上，气体浓度监测器22的监测触角分别安装在钻杆腔体23和环空腔体24内。这种结构形式不仅使得气体浓度监测器的安装固定稳定可靠，并且能够尽可能确保提高整个装置的精准性和灵敏度。具体地，在本实施例中，腔体分隔壁26具体由高强度铜合金材质制成。这种高强度铜合金材质硬度高，耐磨性极好，有较好的铸造性能和切削加工性能，适用于高负荷和高滑动速度下工作的耐磨零件，因此，特别适用于井下气侵监测装置。
根据上述实施例，可见，本发明涉及的井涌检测装置，能够提高气侵检测的及时性和灵敏度，结构简单、安装方便，使用安全，性能可靠，特别适用于早期气侵检测。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种井涌检测装置，其特征在于，包括处理单元和与所述处理单元连接的气侵监测装置，所述气侵监测装置布置在钻杆上的确定位置；
所述气侵监测装置包括气体半透膜和气体浓度监测器；其中，
所述气体半透膜包围形成腔体，所述腔体分隔成互不连通的钻杆腔体和环空腔体；
所述钻杆腔体的半透膜部分完全裸露在钻杆内的钻井液中，所述环空腔体的半透膜部分完全裸露在环空上返的钻井液中；
所述气体浓度监测器分别布置在所述钻杆腔体和所述环空腔体内。
2.根据权利要求1所述的井涌检测装置，其特征在于，所述钻杆上与所述气侵监测装置相对的位置设有扶正半环。
3.根据权利要求1或2所述的井涌检测装置，其特征在于，所述气体半透膜外周设有保护套。
4.根据权利要求3所述的井涌检测装置，其特征在于，所述保护套由高强度铜合金材质制成。
5.根据权利要求3或4所述的井涌检测装置，其特征在于，所述保护套中间凸起部分的厚度比两端大。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的井涌检测装置，其特征在于，所述腔体通过腔体分隔壁分隔成所述钻杆腔体和所述环空腔体。
7.根据权利要求6所述的井涌检测装置，其特征在于，所述腔体分隔壁与所述钻杆成一体结构。
8.根据权利要求6或7所述的井涌检测装置，其特征在于，所述气体浓度监测器互相靠近并且嵌入在所述腔体分隔壁上，所述气体浓度监测器的监测触角分别安装在所述钻杆腔体和所述环空腔体内。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的井涌检测装置，其特征在于，所述腔体分隔壁由高强度铜合金材质制成。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的井涌检测装置，其特征在于，所述处理单元包括数据采集系统和地面接收装置。
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