陜西鉆井泥漿技術(shù)論文(2)
陜西鉆井泥漿技術(shù)論文
陜西鉆井泥漿技術(shù)論文篇二
石油鉆井泥漿液面檢測方法探究
[摘要]石油鉆井作業(yè)存在著較大風(fēng)險。在正常石油鉆井過程中，通過井底壓力進(jìn)行地層壓力平衡，從而避免溢流井涌事故發(fā)生。然而在多種因素影響下，當(dāng)?shù)貙訅毫Τ鼍讐毫r，則會引起溢流井涌事故發(fā)生。泥漿液面檢測技術(shù)的應(yīng)用，可以有效實現(xiàn)溢流早期監(jiān)測，及時采取控制措施，保障石油鉆井安全。本文在分析多種石油鉆井泥漿液面檢測方法的基礎(chǔ)上，對其檢測應(yīng)用進(jìn)行評價，并提出泥漿液面檢測方法應(yīng)用意見。
[關(guān)鍵詞]石油鉆井;泥漿液面檢測;溢流;井涌
[中圖分類號]TE2[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1005-6432(2014)14-0044-02
在正常石油鉆井活動中，多是依靠井底壓力進(jìn)行地層壓力平衡，防止出現(xiàn)溢流井涌事故。然而在多種因素影響下，地層壓力會超出井底壓力，在壓力作用下，地層流體進(jìn)入到井筒并引發(fā)溢流井涌事故。溢流井涌事故發(fā)生時表現(xiàn)在地面上，其主要特征為鉆井泥漿面增加，泥漿出口返速增加。泥漿液面檢測技術(shù)，通過檢測石油鉆井泥漿液面變化，可以及時發(fā)現(xiàn)溢流井涌問題，屬于石油鉆井中普遍應(yīng)用的溢流早期監(jiān)測方式。為保證監(jiān)測質(zhì)量，要求石油鉆井泥漿液面檢測裝置精度較高，持續(xù)測量能力較強(qiáng)，滿足在線及實時監(jiān)測要求等。
1石油鉆井泥漿液面檢測方法探究
1.1超聲波式液面檢測方法
超聲波式液面檢測方法中，常見的超聲發(fā)生器主要包括機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波與電氣方式產(chǎn)生超聲波兩種，其中電氣超聲波發(fā)生器應(yīng)用較為廣泛。超聲波式液面檢測原理為：通過超聲波發(fā)射器發(fā)生超聲波并計時，超聲波在介質(zhì)中傳播，在傳播過程中一旦受到障礙則會返回，接收器接收到發(fā)射波停止計時。在石油鉆井作業(yè)中，應(yīng)用超聲波式液面檢測方法可以實現(xiàn)對鉆井液面的實時檢測，并判斷出是否出現(xiàn)溢流井涌。通過超聲波發(fā)射波及反射波，可以計算出發(fā)射及接收時間差，并計算出液面高度，實現(xiàn)液面檢測。
在泥漿液面檢測中，超聲波式液面檢測方法其裝置安裝與維護(hù)操作較為簡單，響應(yīng)時間較短，因其工作原理，可以實現(xiàn)非接觸測量，可以對有毒液體、腐蝕性液體等進(jìn)行測量。然而這種方式要求其檢測對象可以充分反射聲波，且超聲波在傳遞過程中，容易受到介質(zhì)種類、密度、周圍環(huán)境溫度、壓力等因素影響，導(dǎo)致其測量精度穩(wěn)定性較差。
1.2標(biāo)尺式液面檢測方法
標(biāo)尺式液面檢測裝置主要包括氣室、氣室連通管、浮筒、游動標(biāo)尺、氣喇叭等部分，通過螺栓連接游動標(biāo)尺及浮筒，游動標(biāo)尺上設(shè)置觸板，在閥座上安裝報警閥，一旦泥漿液面出現(xiàn)變化時，浮筒則會帶動游動標(biāo)尺進(jìn)行上下移動，并帶動報警閥報警，從而實現(xiàn)對井噴、溢流、井涌預(yù)警。這種檢測方法不需要派專人看管，裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，在各種類型的液面檢測中應(yīng)用效果較好。然而這種方法容易受到液體黏度影響，導(dǎo)致測量精度不足。
1.3光纖式液面檢測方法
光纖式液面檢測裝置主要包括輸出及輸入光纖束、光電轉(zhuǎn)換器、傳感器殼體等。其測量原理主要是根據(jù)光導(dǎo)纖維中光在不同介質(zhì)中傳輸特性的改變來實現(xiàn)。裝置發(fā)光器件將發(fā)射出的光傳輸給敏感元件，如容器中不存在液體，則敏感元件透射光量與反射光量則為一定值，當(dāng)容器中存在液體時，則敏感元件透光量增加，反射量降低，實現(xiàn)對泥漿液面的檢測。
光纖式液面檢測裝安全防爆、抗腐蝕性較好、體積較小、支持遠(yuǎn)距離傳輸，在多種液體液面檢測時質(zhì)量較好，在易燃易爆腐蝕性較好的溶液檢測中適用性較好，精度較高。然而該裝置故障率較高，且安裝較為困難。
1.4激光式液面檢測方法
激光式液面檢測方法與超聲波式檢測方法原理類似，通過接收反射或散射激光脈沖實現(xiàn)對液面檢測，其裝置具有較好的抗干擾性，維護(hù)較為方便，安全防爆，然而其裝置部分容易受到污染，導(dǎo)致其測量結(jié)果精度不穩(wěn)定。
1.5電容式液面檢測
電容式液面檢測原理可以用以下公式來描述：
CH=2πεTε01lnD/dH+2πε01lnD/d(L-H)
其中CH代表傳感器電容量，H代表液面高度，D代表外筒直徑，εT代表被測液體介電常數(shù)，ε0代表絕對介電常數(shù)，一般取值為8.85×10-12F/m。因介電常數(shù)及外筒直徑等屬于定制，影響電容量的參數(shù)只有H，即液面高度值。采取電容式液面檢查方法，其誤差較小，靈敏性較好，環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，整體效果優(yōu)良。
1.6差壓式與磁致伸縮式液面檢測方法
差壓式檢測裝置為密封封裝，其靈敏性較高，性能穩(wěn)定，在液面測量中廣泛應(yīng)用。磁致伸縮式液面檢測裝置應(yīng)用穩(wěn)定性良好，測量范圍較大，環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，溫度變化對其測量影響較小，具備良好的防雷及抗干擾性，在多參數(shù)、高精度液面測量中應(yīng)用效果較好。然而其造價較高，應(yīng)用推廣較為困難。
2石油鉆井泥漿液面檢測方法綜合評價
綜合對比各種石油鉆井泥漿液面檢測方法，并進(jìn)行綜合評價。超聲波式液面檢測裝置在石油鉆井現(xiàn)場應(yīng)用較為廣泛，測量精度較高，安裝及維護(hù)方便，造價適中，然而存在著一定測量盲區(qū)，液面波動引起其測量準(zhǔn)確度不穩(wěn)定;標(biāo)尺式液面檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，在鉆井現(xiàn)場應(yīng)用十分普遍，然而因其液體黏度會對其工作性能造成一定影響，導(dǎo)致其測量精度不佳;光纖式液面檢測裝置故障率較高，機(jī)械傳動部件較多，安裝較為復(fù)雜，在鉆井泥漿液面檢測中適用性較低。電容式液面檢測裝置在檢測中，因內(nèi)外筒液面高度并不能全面真實反映鉆井泥液面高度，從而引起檢測誤差較大，導(dǎo)致其不適用于泥漿液面檢測作業(yè)中;差壓式檢測裝置在檢測中容易受到鉆井液組分及溫度變化影響，導(dǎo)致其測量誤差較大，在泥漿液面檢測中適用性較低;磁致伸縮式液面檢測裝置造價較高，隨測量液體密度變化，其測量精度不穩(wěn)定，不適用于鉆井泥漿液面檢測工作。
3石油鉆井泥漿液面檢測方法應(yīng)用的建議
綜合考慮多種泥漿液面檢測方法及其適用性，考慮泥漿液面特性，為保障液面檢測質(zhì)量，保障石油鉆井安全性，可以在鉆井現(xiàn)場選擇應(yīng)用兩套或兩套以上檢測裝置，提高液面檢測質(zhì)量。為避免檢測裝置受到泥漿液面波動影響，可以在檢測區(qū)域設(shè)置緩沖隔離帶，消除液面波動所引起的誤差。考慮到鉆井液表面積較大，如出現(xiàn)小溢流量，則其液面變化不明顯，無法及時發(fā)現(xiàn)溢流問題，為此，可以在鉆井液出口位置設(shè)置流量計。提高泥漿液面檢測裝置整體質(zhì)量，當(dāng)前，液位傳感器在科學(xué)發(fā)展的推動下其智能化及集成化趨勢越發(fā)明顯，通過應(yīng)用多種新型傳感器，可以有效提高泥漿液面檢測質(zhì)量及效率，保障石油鉆井作業(yè)的安全性。
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