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(cè)方法探究
[摘要]石油鉆井作業(yè)存在著較大風(fēng)險(xiǎn)。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(shí)，則會(huì)引起溢流井涌事故發(fā)生。泥漿液面檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，可以有效實(shí)現(xiàn)溢流早期監(jiān)測(cè)，及時(shí)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(cè)方法的基礎(chǔ)上，對(duì)其檢測(cè)應(yīng)用進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出泥漿液面檢測(cè)方法應(yīng)用意見。
[關(guān)鍵詞]石油鉆井;泥漿液面檢測(cè);溢流;井涌
[中圖分類號(hào)]TE2[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1005-6432(2014)14-0044-02
在正常石油鉆井活動(dòng)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(huì)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(shí)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(cè)技術(shù)，通過檢測(cè)石油鉆井泥漿液面變化，可以及時(shí)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(cè)方式。為保證監(jiān)測(cè)質(zhì)量，要求石油鉆井泥漿液面檢測(cè)裝置精度較高，持續(xù)測(cè)量能力較強(qiáng)，滿足在線及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)要求等。
1石油鉆井泥漿液面檢測(cè)方法探究
1.1超聲波式液面檢測(cè)方法
超聲波式液面檢測(cè)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(cè)原理為：通過超聲波發(fā)射器發(fā)生超聲波并計(jì)時(shí)，超聲波在介質(zhì)中傳播，在傳播過程中一旦受到障礙則會(huì)返回，接收器接收到發(fā)射波停止計(jì)時(shí)。在石油鉆井作業(yè)中，應(yīng)用超聲波式液面檢測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井液面的實(shí)時(shí)檢測(cè)，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(jì)算出發(fā)射及接收時(shí)間差，并計(jì)算出液面高度，實(shí)現(xiàn)液面檢測(cè)。
在泥漿液面檢測(cè)中，超聲波式液面檢測(cè)方法其裝置安裝與維護(hù)操作較為簡(jiǎn)單，響應(yīng)時(shí)間較短，因其工作原理，可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，可以對(duì)有毒液體、腐蝕性液體等進(jìn)行測(cè)量。然而這種方式要求其檢測(cè)對(duì)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(cè)量精度穩(wěn)定性較差。
1.2標(biāo)尺式液面檢測(cè)方法
標(biāo)尺式液面檢測(cè)裝置主要包括氣室、氣室連通管、浮筒、游動(dòng)標(biāo)尺、氣喇叭等部分，通過螺栓連接游動(dòng)標(biāo)尺及浮筒，游動(dòng)標(biāo)尺上設(shè)置觸板，在閥座上安裝報(bào)警閥，一旦泥漿液面出現(xiàn)變化時(shí)，浮筒則會(huì)帶動(dòng)游動(dòng)標(biāo)尺進(jìn)行上下移動(dòng)，并帶動(dòng)報(bào)警閥報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)井噴、溢流、井涌預(yù)警。這種檢測(cè)方法不需要派專人看管，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，在各種類型的液面檢測(cè)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(cè)量精度不足。
1.3光纖式液面檢測(cè)方法
光纖式液面檢測(cè)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(cè)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(shí)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(shí)，則敏感元件透光量增加，反射量降低，實(shí)現(xiàn)對(duì)泥漿液面的檢測(cè)。
光纖式液面檢測(cè)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(cè)時(shí)質(zhì)量較好，在易燃易爆腐蝕性較好的溶液檢測(cè)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(cè)方法
激光式液面檢測(cè)方法與超聲波式檢測(cè)方法原理類似，通過接收反射或散射激光脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)液面檢測(cè)，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(cè)量結(jié)果精度不穩(wěn)定。
1.5電容式液面檢測(cè)
電容式液面檢測(cè)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(cè)液體介電常數(shù)，ε0代表絕對(duì)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(cè)方法
差壓式檢測(cè)裝置為密封封裝，其靈敏性較高，性能穩(wěn)定，在液面測(cè)量中廣泛應(yīng)用。磁致伸縮式液面檢測(cè)裝置應(yīng)用穩(wěn)定性良好，測(cè)量范圍較大，環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，溫度變化對(duì)其測(cè)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(cè)量中應(yīng)用效果較好。然而其造價(jià)較高，應(yīng)用推廣較為困難。
2石油鉆井泥漿液面檢測(cè)方法綜合評(píng)價(jià)
綜合對(duì)比各種石油鉆井泥漿液面檢測(cè)方法，并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。超聲波式液面檢測(cè)裝置在石油鉆井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較為廣泛，測(cè)量精度較高，安裝及維護(hù)方便，造價(jià)適中，然而存在著一定測(cè)量盲區(qū)，液面波動(dòng)引起其測(cè)量準(zhǔn)確度不穩(wěn)定;標(biāo)尺式液面檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，在鉆井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用十分普遍，然而因其液體黏度會(huì)對(duì)其工作性能造成一定影響，導(dǎo)致其測(cè)量精度不佳;光纖式液面檢測(cè)裝置故障率較高，機(jī)械傳動(dòng)部件較多，安裝較為復(fù)雜，在鉆井泥漿液面檢測(cè)中適用性較低。電容式液面檢測(cè)裝置在檢測(cè)中，因內(nèi)外筒液面高度并不能全面真實(shí)反映鉆井泥液面高度，從而引起檢測(cè)誤差較大，導(dǎo)致其不適用于泥漿液面檢測(cè)作業(yè)中;差壓式檢測(cè)裝置在檢測(cè)中容易受到鉆井液組分及溫度變化影響，導(dǎo)致其測(cè)量誤差較大，在泥漿液面檢測(cè)中適用性較低;磁致伸縮式液面檢測(cè)裝置造價(jià)較高，隨測(cè)量液體密度變化，其測(cè)量精度不穩(wěn)定，不適用于鉆井泥漿液面檢測(cè)工作。
3石油鉆井泥漿液面檢測(cè)方法應(yīng)用的建議
綜合考慮多種泥漿液面檢測(cè)方法及其適用性，考慮泥漿液面特性，為保障液面檢測(cè)質(zhì)量，保障石油鉆井安全性，可以在鉆井現(xiàn)場(chǎng)選擇應(yīng)用兩套或兩套以上檢測(cè)裝置，提高液面檢測(cè)質(zhì)量。為避免檢測(cè)裝置受到泥漿液面波動(dòng)影響，可以在檢測(cè)區(qū)域設(shè)置緩沖隔離帶，消除液面波動(dòng)所引起的誤差?？紤]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(shí)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(jì)。提高泥漿液面檢測(cè)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(dòng)下其智能化及集成化趨勢(shì)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(cè)質(zhì)量及效率，保障石油鉆井作業(yè)的安全性。
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