鑽井液出(chu)口流量是(shi)判斷鑽井(jing)現場井湧(yong)溢流的關(guan)鍵參數，爲(wei)了實現安(an)全、快速、經(jing)濟的鑽井(jing)，對鑽井液(ye)定量、實時(shi)💘、準确監測(ce)顯得尤其(qi)重要。目前(qian)國内一般(ban)是由綜合(he)錄井儀池(chi)體積參數(shu)監測與📐人(ren)工定時觀(guan)測、記錄、并(bing)加以對比(bi)💋，以判斷是(shi)否出現溢(yi)流或者井(jing)🤩漏等事故(gu)。這種判斷(duan)方法自動(dong)化程度和(he)精度較低(di)📐，不能實現(xian)定量檢測(ce)，而且溢流(liu)發現時間(jian)晚。近些年(nian)📞在鑽井液(ye)定量監測(ce)技術❓上有(you)了新的突(tu)破，引進質(zhi)量流量計(ji)和電磁流(liu)量計 兩種(zhong)設備用于(yu)石油鑽探(tan)過程中的(de)鑽井液的(de)定量監測(ce)。質量流量(liang)計雖然具(ju)有測量精(jing)度高、穩定(ding)性好🔴等優(you)點，但是存(cun)在價格昂(ang)貴，現場安(an)裝複雜等(deng)缺點🏃‍♂️，因此(ci)目前多采(cai)用電磁流(liu)量計定量(liang)監測鑽井(jing)現場鑽井(jing)液流量。電(dian)磁流♻️量計(ji)受測量原(yuan)理限制，爲(wei)保證測量(liang)精度，流體(ti)流經流量(liang)計的前後(hou)管道内均(jun)需要滿足(zu)滿管狀态(tai)🌈，對電磁流(liu)量計的安(an)裝使用産(chan)生了限制(zhi)；另外當鑽(zuan)井液流量(liang)較大時，固(gu)定管徑下(xia)的電磁流(liu)量計會對(dui)流體通過(guo)産生抑制(zhi)作用💰，從而(er)造成鑽井(jing)液的回流(liu)，對鑽井的(de)安全作業(ye)産生影響(xiang)。

   該文通過(guo)對鑽井液(ye)返出管線(xian)流速場進(jin)行水力學(xue)模拟，分析(xi)返出管線(xian)的流體流(liu)動規律，優(you)化了出口(kou)流量✂️監測(ce)👄系統結構(gou)設計；同時(shi)設計了鑽(zuan)井液定量(liang)監測過流(liu)分流✔️裝置(zhi)，克服了大(da)🈲流量狀态(tai)下的鑽井(jing)液回流問(wen)題；從而滿(man)足電磁流(liu)量計的滿(man)管測量條(tiao)🚶‍♀️件，提高了(le)流量計适(shi)用性和測(ce)量準确性(xing)，實現了鑽(zuan)井液出口(kou)流量✔️的實(shi)時準确監(jian)測，爲溢流(liu)的準确預(yu)警和鑽井(jing)的安全施(shi)工提供了(le)支持，減輕(qing)了井噴和(he)壓井作業(ye)對地下油(you)氣層的傷(shang)害，從而提(ti)高經濟和(he)🌂社會效益(yi)🥵，降低對環(huan)境的影響(xiang)。
1 國内外溢(yi)流監測現(xian)狀
   國内外(wai)監測溢流(liu)的方法很(hen)多，主要方(fang)向集中于(yu)微流量監(jian)測和壓力(li)監測方面(mian)。微流量監(jian)測方面陸(lu)續開發出(chu)包括井口(kou)導管液🍓面(mian)監測技術(shu)、鑽井液流(liu)量計監測(ce)🔞技術、改進(jin)流量監測(ce)技🏒術、壓力(li)監測方面(mian)則有随鑽(zuan)環空壓力(li)測量監測(ce)技術、立壓(ya)套壓監測(ce)技術以及(ji)聲波監測(ce)技術。郭元(yuan)恒等人從(cong)改進設備(bei)和分析類(lei)型方面綜(zong)合給出了(le)不同的溢(yi)流監測🚶方(fang)法的對比(bi)分😄析[1]。目前(qian)國内對于(yu)溢流、井湧(yong)等複雜情(qing)況🈲的監測(ce)，一般是由(you)鑽🌐井參數(shu)儀、綜合錄(lu)井儀池體(ti)積🥵參數監(jian)測與人工(gong)定時觀測(ce)、記錄、并加(jia)以對比，判(pan)斷🈲是否出(chu)現溢流或(huo)者井漏等(deng)事故。這種(zhong)判斷方法(fa)自動化程(cheng)度和精度(du)較低，溢流(liu)發現時間(jian)晚；另外對(dui)于💋早期溢(yi)流監測領(ling)域研究工(gong)作還集中(zhong)于對鑽井(jing)液存儲區(qu)域☂️的體積(ji)變化進行(hang)精确測量(liang)，從而根據(ju)進出鑽井(jing)液的差值(zhi)判斷溢流(liu)狀态。由于(yu)存儲區域(yu)的基礎體(ti)積較大，微(wei)小流量的(de)變🌈化範圍(wei)不容易測(ce)得，另外改(gai)造添加輔(fu)助設施，增(zeng)加了施工(gong)複雜程度(du)，而且液面(mian)波動範圍(wei)受環境影(ying)響🐪因素較(jiao)大，從🈲而從(cong)根本上決(jue)定了測量(liang)精度較低(di)和發現預(yu)📧警時間👄的(de)延🏃🏻遲。通常(chang)在鑽井過(guo)程中，出現(xian)液面變化(hua)到發生井(jing)噴的時間(jian)較短，大多(duo)數井從發(fa)現溢流到(dao)井噴時🔞間(jian)隻有5～10min，有的(de)時間更短(duan)，甚至溢流(liu)和📞井噴同(tong)時發生，幾(ji)乎沒有應(ying)急處理的(de)時間。溢流(liu)監測的原(yuan)理并不複(fu)雜，但是由(you)于溢流現(xian)象的模糊(hu)性和不确(que)定性，測量(liang)條件和設(she)🔞備的限制(zhi)以及監測(ce)方案的缺(que)陷，使得溢(yi)流監測達(da)不到預期(qi)的效果。
   通(tong)過對國内(nei)外的溢流(liu)監測現狀(zhuang)分析，可以(yi)看出井下(xia)壓力和地(di)層因素是(shi)流量變化(hua)的誘因，其(qi)它工程參(can)數的變化(hua)則🍓是流體(ti)狀态發生(sheng)變化的間(jian)接影響結(jie)果，而流體(ti)流😘量的變(bian)化則是反(fan)映溢流狀(zhuang)态的最直(zhi)接表現♊，選(xuan)擇出口🈲流(liu)量監測🛀技(ji)術爲突破(po)口即能㊙️夠(gou)判斷早期(qi)溢流狀态(tai)，又是立足(zu)于我國錄(lu)井技術現(xian)狀的合理(li)⛱️選擇。
2 出口(kou)流量監測(ce)系統
2.1 出口(kou)流量定量(liang)監測方法(fa)
   該方法基(ji)于流體動(dong)力學計算(suan)，分析出口(kou)管線的流(liu)體🔞流動規(gui)🍉律，考慮流(liu)體自然流(liu)速和出口(kou)壓力狀态(tai)，采用V型出(chu)口管線方(fang)案，流量計(ji)測試系統(tong)滿足滿管(guan)狀态，返出(chu)管線的入(ru)口端傾角(jiao)範圍爲30°～45°。Ansys流(liu)體計算後(hou)可知，在30°至(zhi)45°的角度範(fan)圍内，随着(zhe)返出管線(xian)的入口端(duan)傾角的增(zeng)大😘，支線管(guan)道彎管造(zao)成的能量(liang)損失增大(da)‼️，則後端測(ce)試位置處(chu)的伯努利(li)💛方程C常量(liang)值逐漸減(jian)小，從而表(biao)🈚現爲測試(shi)位置流速(su)值逐漸減(jian)小，所以在(zai)保證鑽井(jing)液的通過(guo)率前提下(xia)，應盡量減(jian)小入口端(duan)傾角；減小(xiao)入口端傾(qing)角保證一(yi)定流速的(de)另一個優(you)👈點還在于(yu)保持了鑽(zuan)井液🎯的岩(yan)屑攜帶能(neng)力，這一點(dian)也在其它(ta)的🙇🏻研究工(gong)作中🏃‍♀️得到(dao)證實。
2.2 定量(liang)監測過流(liu)分流裝置(zhi)裝置
   采用(yong)多管測量(liang)技術，在原(yuan)有測量系(xi)統上加裝(zhuang)兩個或🏃‍♂️多(duo)🈚個🔞分🚶‍♀️管，使(shi)得分管流(liu)通量之和(he)大于或等(deng)于主通管(guan)，從而有效(xiao)的解決了(le)👅大流量狀(zhuang)态下的鑽(zuan)井液回流(liu)問題，通過(guo)優化分管(guan)安裝👄角度(du)，在主管和(he)分管交接(jie)口處安裝(zhuang)限流裝置(zhi)和防回流(liu)閥，滿足電(dian)磁流量計(ji)的滿管☔測(ce)量條件，提(ti)高了流量(liang)計适用性(xing)和測🈲量準(zhun)确性，實現(xian)了鑽井液(ye)出口流量(liang)的實時準(zhun)确監測。
3 應(ying)用實例
   利(li)用出口流(liu)量監測裝(zhuang)置獲取的(de)高可靠性(xing)瞬時流量(liang)值💚，利用軟(ruan)件WinBUGS對溢流(liu)事件進行(hang)了溢流概(gai)率計算和(he)驗㊙️證。具體(ti)事🔆例爲：BS24-5-27井(jing)位于天津(jin)市濱海新(xin)區南港🆚工(gong)業規劃區(qu)，構造位置(zhi)爲濱海斷(duan)鼻南翼BS16X1井(jing)區岩性圈(quan)閉。井别爲(wei)開發井，井(jing)型爲定向(xiang)井。該井于(yu)2025年11月27日🌍開(kai)鑽，2025年11月27日(ri)鑽進至3673.88m。地(di)層：沙一上(shang)，03：26分出口流(liu)量由27.99L/s上升(sheng)至36.69L/s，氣測全(quan)♉烴🚶‍♀️值由0.601%上(shang)升至88.034%，甲烷(wan)由0.508%上升至(zhi)73.1327%，出口溫度(du)由61℃上升至(zhi)80℃，電導率由(you)0.915s/m下♻️降至0.832s/m，鑽(zuan)井液密度(du)由1.40g/cm3降至1.35～1.38g/cm3，粘(zhan)度由55s上升(sheng)至80s，池體積(ji)由120.38m3上升至(zhi)125.17m3。現場觀察(cha)發現返出(chu)管線鑽井(jing)液含氣泡(pao)明顯，當班(ban)人員在全(quan)烴🧑🏾‍🤝‍🧑🏼放空管(guan)線處用球(qiu)膽取樣，點(dian)火✍️試驗火(huo)焰呈淡藍(lan)色。将相❌關(guan)參數整理(li)後代入預(yu)警模♈型，發(fa)現經過720s的(de)時間預🏒警(jing)概率由0上(shang)升至99%，與實(shi)際⛱️溢流發(fa)生時間相(xiang)吻合，驗🏃‍♀️證(zheng)了流量數(shu)據的可用(yong)性。
4 結語和(he)展望
   電磁(ci)流量計在(zai)石油鑽井(jing)現場應用(yong)廣泛，其測(ce)量過🔱程中(zhong)對滿管性(xing)的要求影(ying)響了現場(chang)數據的準(zhun)确性。該文(wen)🔞通過過流(liu)分流裝置(zhi)的設計及(ji)流體動力(li)學理🐇論的(de)模拟計算(suan)，優化了設(she)計角度，在(zai)提高鑽井(jing)液通過性(xing)的同時又(you)滿足🏃🏻‍♂️了電(dian)磁流量計(ji)的準确測(ce)量條件，獲(huo)取了真🙇🏻實(shi)有效的流(liu)量數據，從(cong)而爲準确(que)判斷溢流(liu)狀态打下(xia)了堅實基(ji)礎。

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