姜清兆 （中海石油 （中國）有限公司深圳分公司海外及深水作業(yè)辦公室，廣東 深圳 518067）

王英勝，毛敏 （中法渤海地質(zhì)服務有限公司，天津 300452）

王躍曾 （中海石油 （中國）有限公司深圳分公司海外及深水作業(yè)辦公室，廣東 深圳 518067）

李中 （中海石油 （中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524000）

基于科里奧利質(zhì)量流量計的早期井涌探測系統(tǒng)

姜清兆 （中海石油 （中國）有限公司深圳分公司海外及深水作業(yè)辦公室，廣東 深圳 518067）

王英勝，毛敏 （中法渤海地質(zhì)服務有限公司，天津 300452）

王躍曾 （中海石油 （中國）有限公司深圳分公司海外及深水作業(yè)辦公室，廣東 深圳 518067）

李中 （中海石油 （中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524000）

利用科里奧利質(zhì)量流量計的工作特點，與錄井工藝相結(jié)合，構(gòu)成了早期井涌探測 （EKD）系統(tǒng)，能進行海洋鉆井尤其是深水鉆井的溢流監(jiān)測和井控預防。介紹了EKD系統(tǒng)的安裝與調(diào)試，溢流報警設置。應用實例表明，EKD系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)井涌、井漏的時間為25s，而通過泥漿池變化發(fā)現(xiàn)井涌則需要至少135s，證明科里奧利質(zhì)量流量計在EKD系統(tǒng)中的應用是成功的。

質(zhì)量流量計；錄井工藝；溢流監(jiān)測；井控預防；警報

由于科里奧利質(zhì)量流量計實現(xiàn)了真正意義上的高精度直接質(zhì)量流量測量，并具有抗磨損、抗腐蝕、可測量多種介質(zhì)及多個參數(shù)等諸多優(yōu)點，現(xiàn)已在海洋石油鉆井尤其是深水鉆井中得到應用［1］。使用科里奧利質(zhì)量流量計能測到鉆井液出口瞬時流量，通過對比出口和入口流量的變化，監(jiān)測溢流，并及時報警。利用科里奧利質(zhì)量流量計的這一優(yōu)點與錄井工藝相結(jié)合的技術被稱為早期井涌探測 （EKD）系統(tǒng)，它對于海洋鉆井尤其是深水鉆井的溢流監(jiān)測和井控預防有著非常重要的意義。

1 EKD系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

以CMFHC3型 （12in）科里奧利質(zhì)量流量計為例。其具體規(guī)格為：最大監(jiān)測流量54.4t／min；最小監(jiān)測流量0.05t／min；流量測量精度±0.35%；泥漿溫度－50～200℃。

科里奧利質(zhì)量流量計現(xiàn)場安裝如圖1所示。安裝時注意事項：①流體進、出方向不能顛倒；②流體要豎直方向從下往上流經(jīng)質(zhì)量流量計。EKD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與流動關系如圖2所示。

EKD系統(tǒng)調(diào)校檢查和井涌測試操作如下：

1）停止泥漿泵。

2）打開系統(tǒng)12in管路中閥V1、V2、V3，關閉4in清洗管路。

3）關閉返處管線氣動閘閥V4。

4）開泵，增加排量至1000L／min，同時等待振動篩房內(nèi)返出分流槽泥漿的穩(wěn)定狀況。

5）錄井確認泥漿排量，依次增加排量至2000、3000、4000、5000、7000L／min，分別觀察振動篩房內(nèi)返出分流槽泥漿的穩(wěn)定狀況。

6）錄井確認泥漿排量，緩慢增加排量至井口泥漿液面在鉆臺轉(zhuǎn)盤面1.5m，這也就是EKD系統(tǒng)允許的最大排量。

7）錄井確認最大排量后，依次降低排量至6500、5500、4500、3500、2500、1500L／min，分別等待振動篩房返出泥漿穩(wěn)定排出。

8）錄井確認排量，停泥漿泵。

圖1 科里奧利質(zhì)量流量計現(xiàn)場安裝圖 圖2 井涌探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與流動關系圖

9）開泵，設置排量到鉆井排量；排量穩(wěn)定后停泵，等待返出量歸零。

10）開泵，設置排量到鉆井排量；待排量穩(wěn)定后，模擬井涌泵入些許泥漿到返處管線。

11）打開返處管線氣動閘閥V4。

12）關閉EKD系統(tǒng)12in管路中閥V1、V2、V3。

2 EKD系統(tǒng)的溢流報警設置

EKD系統(tǒng)的溢流報警設置見表1。

表1 EKD系統(tǒng)的溢流報警設置

表1中，DFO（differential flow out）為出口流量差值，即DFO＝FFO－CFO；FO（flow out）為科里奧利質(zhì)量流量計的測量值；CFO（computed flow out）為理論出口流量；FFO（filtered flow out）為補償后出口流量；Vol為累計溢流量；Time為累計溢流時間。紅色：提醒司鉆進入關井程序；橙色：需立即進行洋流檢測；綠色：正常返出量。

3 應用實例

實例1（CASE 1、2） 從圖3可以看出，17：00時，系統(tǒng)屬于正常狀態(tài)，沒有警報被觸發(fā)，即屬于CASE 1。17：00：10，DFO警報被激發(fā)，屬于CASE 2，即：DFO＞30L／min；Vol＜0.2m3；Time＜180s。此時警報為橙色。在17：02時警報恢復為綠色，即警報消除。

實例2（CASE 1、2、3、5） 從圖4可以看出，16：39時，系統(tǒng)恢復正常狀態(tài)，沒有警報被觸發(fā)，即屬于CASE 1；16：39：24，DFO警報被激發(fā)，屬于CASE 2，即：DFO＞30L／min；Vol＜0.2m3；Time＜180s。在16：42：12，Vol警報被激發(fā)，屬于CASE 3，即：DFO＞30L／min；Vol＞0.2m3；Time＜180s。在16：42：24，Time警報被激發(fā)，屬于CASE 5，即：DFO＞30L／min；Vol＞0.2m3；Time＞180s。在16：43：42，警報恢復為綠色，警報消除。

實例3（CASE 1、2、4、5） 從圖5可以看出，18：14時，系統(tǒng)恢復正常狀態(tài)，沒有警報被觸發(fā)，屬于CASE 1；18：14：24，DFO警報被激發(fā)，屬于CASE 2，即：DFO＜－30L／min；Vol＜0.2m3；Time＜180s。在18：17：24，Time警報被激發(fā)，屬于CASE 4，即：DFO＜－30L／min；Vol＞－0.2m3；Time＞180s。在18：17：44，Vol警報被激發(fā)，屬于CASE 5，即：DFO＜－30L／min；Vol＜－0.2m3；Time＞180s。在18：18：30，警報恢復為綠色，警報消除。

圖3 實例1（CASE 1、2） 圖4 實例2（CASE 1、2、3、5）

4 結(jié)果與認識

通過實踐證明，EKD系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)井涌、井漏的時間為25s，而通過泥漿池變化發(fā)現(xiàn)井涌則需要至少135s，證明科里奧利質(zhì)量流量計在EKD系統(tǒng)中的應用是成功的，為早期井涌探測系統(tǒng)的應用奠定了基礎。

基于科里奧利質(zhì)量流量計的早期井涌探測系統(tǒng)的優(yōu)點是：高精度流量測量，精度 （或稱不確定度）優(yōu)于±0.2%，重復性優(yōu)于±0.1%；同時測量多種參數(shù)，不僅可以測量出流體的瞬時質(zhì)量流量和累積的總質(zhì)量，還可以同時指示出流體的密度、溫度，并由此計算出測量溶液中溶質(zhì)所含的濃度；應用范圍廣泛，包括高粘度的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體；結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維護簡便，檢測器沒有可動部件和密封件。

其局限性為：零點漂移較大，零點不穩(wěn)定性是它的最主要缺陷，這與它本身的高精度很不相稱；對外界振動干擾較敏感，為防止管內(nèi)振動的影響，流量傳感器安裝要求較高；流體中氣泡含量超過某一界限會顯著影響測量值；體積大，重量重，安裝不方便。

圖5 實例3（CASE 1、2、4、5）

［1］卓魯斌，葛云華，汪海閣 .深水鉆井早期井涌檢測方法及其未來趨勢 ［J］.石油鉆采工藝，2009，31（1）：22～26.

［編輯］ 蘇開科

Early Kick Detection（EKD）System Based on Coriolis Mass Flowmeter

JIANG Qing-zhao，WANG Ying-sheng，MAO Min，WANG Yue-zeng，LI Zhong （First Author' s Address：Shenzhen Branch，CNOOC（China）Co Ltd，Shenzhen518067，Guangdong，China）

Combined with the work features of Coriolis mass flowmeter and the mud logging technology，an early kick detection（EKD）system was established，it could be used for overflow monitoring，kick off detection and well control and prevention in offshore drillings，especially in deep water drillings.the installation and set up of EKD system and overflow alarm were introduced.Application examples show that for EKD system，kick off and well leakage are detected in 25s，while as it is detected through a mud pit changes，it requires at least 135s，it is proven that the application of Coriolis mass flowmeter in EKD system is successful.

mass flowmeter；geologic logging technology；overflow monitoring；well control and prevention；alarm

TE927.503

A

1000-9752（2013）04-0158-03

2013-02-20

姜清兆 （1975-），男，2007年中國石油大學 （華東）畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事海洋鉆完井技術和管理工作。