陈忠恒
胜利石油工程公司培训中心（党校） 山东东营 257000
摘要：利用钻井液参数的变化来监测溢流，包括钻井液体积（总池体积、分离器液面、井口导管液面、环空液面）、钻井液的密度（井口、井底）、钻井液的温度、钻井液的流量、流速（进、出口，井下环空）；其中，通过对井口导管流量及分离器液面进行监测的微流量监测技术可靠性好、监测精度高，在生产现场取得了很好的应用效果。
关键词：油气井；溢流；监测
1.1利用钻井液参数监测溢流方法
基于钻井液参数的溢流监测技术，其前提是采用钻井液方式钻井。目前，常用的钻井技术包括钻井液钻井及气体钻井。川东北地区陆相沉积属于高陡构造，地层坚硬，研磨性强，可钻性差，井斜角度控制困难，钻速低，水敏性强，井下复杂情况或事故多。为了解决这些问题，提高陆相地层的钻井速度，该地区在上部非产层段大量采用空气钻井技术。目前，由于采用空气介质难以进行井下随钻测量，空气钻井多在一开和二开直井段使用。空气钻井主要应用于中低压地层，该技术在普光气田及川东北工区取得了巨大的成功，机械钻速提高3~8倍，钻井周期缩短60-90d；到2007年12月，川东北地区已有66口井应用了气体钻井。含硫（H2S）储层不宜采用空气钻井，因为当井内返出地面的含硫化氢的地层流体含量较低时点火不成功，一方面造成环境污染，另一方面造成作业区周围生物中毒。当地层中的硫化氢含量超过30mg/m3时，不宜采用空气钻井。综上，空气钻井主要应用于中低压地层，且不适用于含H2S的储层，由此推断“三高”油气井主要采用钻井液钻井方式，可以应用基于钻井液参数的溢流监测技术。
1、基于钻井液总池体积的溢流监测
（1）优点：成本低。
（2）缺点：监测不够灵敏，不能及时发现早期微量溢流。
（3）现场应用情况：广泛应用。
（4）实时性：具有明显的滞后性。
（5）可靠性：低。
2、 微流量溢流监测
（1）优点：能够发现早期溢流，技术成熟。
（2）缺点：需要对现有设备进行改造，在与井口防溢管相连的导管处旁引一个L型的支管，在支管上安装声纳探测装置；或者，在与井口防溢管连接的导管上安装流量计，通过测量返出钻井液流量的变化实现深井早期微量溢流监测。通过改变井口防溢管的结构，使用流量计短节和弯头短节，确保返出钻井液在流量计短节内呈满管流动状态，便于利用流量计测量返出钻井液的流量变化情况。在分离器侧壁开孔引出一个L型的支管，在支管上安装声纳探测装置。高精度流量计要比声纳探测装置价格高，在长期工作过程中计量精度会受到影响。
（3）现场应用情况：已有现场应用。
（4）实时性：好。当溢流发生时，井口导管处钻井液流量或液面会立即发生相应变化。
（5）可靠性：高，取决于流量计及液位探测装置的可靠性。
1.2利用录井参数监测溢流方法
通过对由综合录井仪采集的相关录井参数进行综合分析，或建立录井参数变化与地应力场、渗流场、温度场变化的对应关系，通过录井参数的变化来反证地质因素变化，以此来监测溢流，常用录井参数如钻压、大钩负荷、转盘转速、返出流量、泵压、钻井液密度、烃类浓度等；
（1）优点：综合录井可实现对钻井工程异常的连续监测和量化的分析判断，国内外在地面获取工程参数的技术比较成熟，成本低，可准确及时地检测和预报工程异常，被广泛采用。
（2）缺点：由于钻柱与井壁相互作用复杂，间接获取参数精度较差。
（3）现场应用情况：已有现场应用。
（4）实时性：好，录井参数可对井底变化作出实时响应，综合录井仪一般以1Hz的采样率对录井参数进行采集，从录井参数获取到对溢流作出判断需要的时间包括：参数采集时间(1s) + 网络传输时间 + 计算时间，应该可以控制在秒级。
（5）可靠性：单个参数的可靠性较差，需要结合多个录井参数进行综合判断。
1.3利用声波监测溢流方法
声波气侵监测法是通过声波在气液两相流中传播速度明显低于在纯钻井液中的速度，在钻井泵出口装一声波发生器，在钻井液返出口装一声波接收器，测量声波传播时间来检测气侵情况；
（1）优点：能够发现早期气侵。
（2）缺点：声波信号易受钻井现场存在的如钻具旋转等干扰的影响，降低声波气侵检测精度；泥浆压力脉冲（声波）随着井深的增加衰减很快，适应井深有限。
（3）现场应用情况：未查到现场应用报道。
（4）实时性：声波在纯钻井液中的传播速度达到每秒上千米，而在含气钻井液的气液两相流中的传播速度却仅有每秒几十米。从发生溢流到发现溢流的时间延迟在分钟量级。
（5）可靠性：实际应用中，可靠性不高。
以上溢流监测方法的特点如下表所示：
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目前，国内外对溢流监测大都仍采用监测泥浆池液位、进出口流量的方法，所用参数均为地面采集，不能判断早期溢流的发生。随着井底随钻测量技术的进步，如随钻测量系统（MWD）、 随钻测压系统（PWD）、电磁随钻测量系统（EMMWD）等，越来越多的钻井作业开始采用这些技术手段来监测井底参数，从而将井喷预测深入到了井喷发生的源头，有效地提高了判断的实时性和准确性。控压钻井技术近年来发展迅速，能够有效的反映井下的压力和温度数据，对于早期溢流和压力变化情况反映较为及时，能够作为井喷先兆监测的一个非常有用的数据来源。