空气钻井安全监测系统研究和设计.pdfVIP

石 油 机 械 CH1NAPETROLEUMMACHINERY 2010年 第38卷 第1期 ．一检测诊断 空气钻井安全监测系统的研究与设计 李 进 刘衍聪 姜 浩 (中国石油大学 (华东)机电工程学院) 摘要 针对空气钻井所带来的一些有别于常规钻井液钻井的新问题 以及单靠传统的大型综合 录井仪获取的钻井过程信息 已不能满足要求的问题，设计开发 了小型、配置灵活、功能开放 、成 本较低的空气钻井安全监测系统。现场应用表明，该系统不但能准确 、快速地监测空气钻井过程 中的各参数值，还可以准确地判断钻井过程出现的钻遇油层 、气层 、水层和井下燃爆等钻井状态， 达到实时指导钻井的 目的，具有较高的推广应用价值。 关键词 空气钻井 安全监测系统 钻井状态 空气钻井以空气作为循环介质 ，并且是绝对的 度和湿度等)进行实时测量。可通过门限设置其 门 欠平衡，因此当空气钻井钻遇油气层时油气便会涌 限值，当参数超越门限值即发出声光报警，并可对 人井 内，而且 由于井下温度高檄 易产生燃爆 。 数据进行历史查询。 在空气钻井过程 中如果地层出水，会使岩屑粘结、 (2)可判断H，S含量超标、钻遇气层、井下 钻屑变大从而使钻具转动扭矩增大，甚至发生卡钻 出现燃爆和地层出水现象，并发出声光报警 。 事故。空气钻井要求发现气层和预估气层的产量， (3)可用实时曲线的形式动态地显示最近 30 并且要考虑地层 中的天然气及其他非烃类气体受空 min的参数值，可以直观地观察每个参数值的变化 气稀释浓度降低 的因素。原有气体检测灵敏度太 趋势 ，并可以选择 0～100％、0～50％和0～20％ 低，已很难满足要求，而且无法对气层产量做出正 3个量程以适应监测值的大小。 确估计。另外，钻井过程钻遇 H，S气层时，如果 (4)系统将根据不同的井号实时保存所测量 不能及时发现将产生灾难性事故。从普及程度和空 的参数值，可以进行某个或多个参数的数据回调， 气钻井的特殊性来看，单靠传统的大型综合录井仪 并以曲线的形式显示。采用开放式开发方式，数据 已不能满足要求。鉴于此，笔者开发了空气钻井安 库共享，可以进行原始数据查询。 全监测系统，专门用于空气钻井 ，达到实时指导空 1．2 性能指标 气钻井的目的 』。 H2S气体 ：质量分数 0～100／10。，精度 ≤ ± 0．3％ ： 1 安全监测系统简介 CH 气体 ：质量分数 0～50000／10。，精度≤ ±0．3％ ： 空气钻井安全监控系统主要 由无水除尘装置 CH 气体：体积分数 0～100％，精度 ≤ ± (保证气体湿度测量)、主仪表箱、信号调理盒、 0．3％ ： 无线传输模块和装有相应程序的工业控制计算机组 CO 气体 ：质量分数 0～50000／10，精度≤ 成 。它利用工业控制计算机对钻井全过程进行信息 ±0．5％ ： 采集、数据处理、事故推理判断及数据存储。现场 CO气体：质量分数 0～500／10。，精度 ≤ ± 所有实时数据由硬件和各信号处理器进行采集和处 0．3％ ： 理，再通过信号调理盒与无线传输模块连接，计算 O2气体