基于电磁流量计的钻井液出口流量监测系统

    钻井液出口流量是判别钻井现场井涌溢流的要害参数，为了完成安全、快速、经济的钻井，对钻井液定量、实时、精确监测显得特别重要。现在国内一般是由归纳录井仪池体积参数监测与人工守时观测、记载、并加以比照，以判别是否呈现溢流或许井漏等事端。这种判别办法自动化程度和精度较低，不能完成定量检测，并且溢流发现时刻晚。近些年在钻井液定量监测技能上有了新的打破，引入质量流量计和电磁式流量传感器两种设备用于石油钻探过程中的钻井液的定量监测。质量流量计尽管具有丈量精度高、稳定性好等长处，可是存在价格昂贵，现场设备杂乱等缺陷，因此现在多选用电磁流量计定量监测钻井现场钻井液流量。电磁流量计受丈量原理约束，为确保丈量精度，流体流经流量计的前后管道内均需求满意满管状况，对电磁流量计的设备使用产生了约束；别的当钻井液流量较大时，固定管径下的电磁流量计会对流体经过产生抑制作用，然后形成钻井液的回流，对钻井的安全作业产生影响。

    该文经过对钻井液返出管线流速场进行水力学模拟，剖析返出管线的流体活动规则，优化了出口流量监测体系结构规划；一起规划了钻井液定量监测过流分流设备，克服了大流量状况下的钻井液回流问题；然后满意电磁流量计的满管丈量条件，进步了流量计适用性和丈量精确性，完成了钻井液出口流量的实时精确监测，为溢流的精确预警和钻井的安全施工供给了支撑，减轻了井喷和压井作业对地下油气层的伤害，然后进步经济和社会效益，下降对环境的影响。

    1 国内外溢流监测现状

    国内外监测溢流的办法许多，首要研讨方向集中于微流量监测和压力监测方面。微流量监测方面陆续开发出包含井口导管液面监测技能、钻井液流量计监测技能、改善流量监测技能、压力监测方面则有随钻环空压力丈量监测技能、立压套压监测技能以及声波监测技能。郭元恒等人从改善设备和剖析类型方面归纳给出了不同的溢流监测办法的比照剖析。现在国内关于溢流、井涌等杂乱情况的监测，一般是由钻井参数仪、归纳录井仪池体积参数监测与人工守时观测、记载、并加以比照，判别是否呈现溢流或许井漏等事端。这种判别办法自动化程度和精度较低，溢流发现时刻晚；别的关于前期溢流监测领域研讨工作还集中于对钻井液存储区域的体积改变进行精确化丈量，然后依据进出钻井液的差值判别溢流状况。因为存储区域的根底体积较大，微小流量的改变规模不容易测得，别的改造增加辅佐设备，增加了施工杂乱程度，并且液面动摇规模受环境影响要素较大，然后从根本上决议了丈量精度较低和发现预警时刻的推迟。通常在钻井过程中，呈现液面改变到发生井喷的时刻较短，大多数井从发现溢流到井喷时刻只要5～10min，有的时刻更短，乃至溢流和井喷一起发生，几乎没有应急处理的时刻。溢流监测的原理并不杂乱，可是因为溢流现象的含糊性和不确定性，丈量条件和设备的约束以及监测计划的缺陷，使得溢流监测达不到预期的作用。

    经过对国内外的溢流监测现状剖析，能够看出井下压力和地层要素是流量改变的诱因，其它工程参数的改变则是流体状况发生改变的直接影响成果，而流体流量的改变则是反映溢流状况的最直接体现，挑选出口流量监测技能为打破口即能够判别前期溢流状况，又是立足于我国录井技能现状的合理挑选。

    2 出口流量监测体系

    2.1 出口流量定量监测办法

    该办法根据流体动力学核算，剖析出口管线的流体活动规则，考虑流体天然流速和出口压力状况，选用V型出口管线计划，流量计测验体系满意满管状况，返出管线的进口端倾角规模为30°～45°。Ansys流体核算后可知，在30°至45°的视点规模内，跟着返出管线的进口端倾角的增大，支线管道弯管形成的能量丢失增大，则后端测验方位处的伯努利方程C常量值逐步减小，然后体现为测验方位流速值逐步减小，所以在确保钻井液的经过率前提下，应尽量减小进口端倾角；减小进口端倾角确保必定流速的另一个长处还在于坚持了钻井液的岩屑带着才能，这一点也在其它的研讨工作中得到证明。

    2.2 定量监测过流分流设备设备

    选用多管丈量技能，在原有丈量体系上加装两个或多个分担，使得分担流通量之和大于或等于主通管，然后有用的处理了大流量状况下的钻井液回流问题，经过优化分担设备视点，在主管和分担交接口处设备限流设备和防回流阀，满意电磁流量计的满管丈量条件，进步了流量计适用性和丈量精确性，完成了钻井液出口流量的实时精确监测。

    3 结语和展望

    电子流量传感器在石油钻井现场使用广泛，其丈量过程中对满管性的要求影响了现场数据的精确性。该文经过过流分流设备的规划及流体动力学理论的模拟核算，优化了规划视点，在进步钻井液经过性的一起又满意了电磁流量计的精确丈量条件，获取了真实有用的流量数据，然后为精确判别溢流状况打下了坚实根底。