本發明涉及油氣井鉆井的固井施工技術，具體是一種固井施工溢流監測方法。

背景技術：

為了保障固井質量和施工安全，在對有可能發生溢流情況的固井施工作業時，需要對井下溢流情況進行監測，從而對可能發生的復雜情況進行預警處理。

目前，固井施工作業中對井下溢流的主要監測手段是，同時記錄漿體注入量與出口返出量，進而計算兩者的差值，以此來判斷井下是否出現溢流。然而，它的判斷結果不僅具有嚴重的后滯性，而且，亦無法確定溢流是因U型管效應產生的假象溢流、還是地層壓力大于液柱壓力的真實溢流。綜前所述，前述溢流監測手段的實時性、準確性和可靠性差，無法適用于固井施工作業中對井下溢流的實時、準確、可靠地判斷。

技術實現要素：

本發明的發明目的在于：針對上述現有技術的不足，提供一種能夠對井下溢流能夠實現實時、準確、可靠地判斷的固井施工溢流監測方法。

本發明所采用的技術方案是，一種固井施工溢流監測方法，包括下列步驟：

步驟1. 針對作業井進行基礎數據的采集；根據作業井的基礎數據對作業井的施工作業進行模擬分析，預測井下包括涌、漏在內的復雜情況，從而制定對應的固井施工方案；

步驟2. 根據步驟1所制定的固井施工方案，對作業井進行正式的固井施工，在施工過程中，實時采集各作業點的施工參數，通過實時采集施工數據反演模擬出井下頂替過程，根據模擬頂替過程對實時頂替過程的參數進行監測；

步驟3. 根據步驟2的監測數據判斷井下復雜情況，對井下溢流進行實時預警。

步驟2中，所述實時采集各作業點的施工參數包括注入流體排量、注入流體密度、井口壓力、出口體積和出口密度。

步驟3中，所述監測數據作存儲管理處理。

本發明的有益效果是：上述監測方法通過實時采集的施工數據反演模擬出井下的頂替過程，從而根據模擬頂替過程對實時頂替過程的參數變化進行動態化監測（即以模擬頂替過程為判斷基準），這一監測不僅具有優異的實時性和及時性，而且能夠準確判斷出井內發生的溢流是因U型管效應產生的假象溢流、還是地層壓力大于液柱壓力的真實溢流，由此可見，本發明能夠針對井下井況的變化動態而實時、準確、可靠地發出溢流預警，進而為施工方案的及時性、準確性調整提供準確、可靠地依據，實用性強。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

圖1是本發明的一種流程圖。

圖2是本發明所基于的監測軟件的原理框圖。

具體實施方式

參見圖1所示，本發明為固井施工作業中的溢流監測方法，它包括下列步驟：

步驟1. 針對作業井進行基礎數據的采集，該基礎數據包括但不限于井身結構數據、施工基礎數據和流體基礎數據；根據所采集的作業井的基礎數據，對作業井的固井施工作業進行模擬分析，具體的，預測井下包括涌、漏在內的復雜情況，從而制定對應的、合理的固井施工方案；

步驟2. 根據步驟1所制定的固井施工方案，對作業井進行正式的固井施工；

在正式施工前，需要對固井注漿管線、頂替管線、水泥頭和返排管線進行結構布局，大體是：1）.將固井注漿管線、鉆井液頂替管線分別連接至井口的水泥頭上，并在水泥頭與注漿管線之間、水泥頭與頂替管線之間分別安裝流量計，在流量計上安裝流量傳感器；2）.在水泥頭上安裝壓力表傳感器，在固井泵車和泥漿泵上分別安裝密度傳感器；3）.將返排管線與標準計量罐相連，同時保證標準計量罐清潔、且平穩放置，將標準計量罐的出口用管線連接至沉砂池，在標準計量罐上安裝超聲波傳感器與密度傳感器；4）.將前述各作業點上的信號傳感器通過無線傳輸合傳輸到主節點，并通過對應的轉換設備與計算機相連；

在施工過程中，計算機通過各信號傳感器對各作業點的施工參數進行實時采集，實時采集的各作業點的施工參數包括但不限于注入流體排量、注入流體密度、井口壓力、出口體積和出口密度等，從而實時獲得各作業點的施工參數；基于這些實時采集數據和基礎數據，反演模擬出井下的頂替過程，獲得基準的參照參數，進而根據模擬頂替過程對實時頂替過程的參數進行動態化的監測，即對比模擬返出量與實際返出量；

步驟3. 根據步驟2的監測數據判斷井下的復雜情況，井下是否發生溢流，從而對井下溢流進行實時的預警；同時對監測數據作存儲管理處理，以便施工后的技術總結。

綜上所述，本發明基于計算機系統實現。具體的，本發明所基于的計算機系統主要由硬件部分的數據采集儀、計算機、監視器（或顯示器）和軟件部分的（即監測軟件）組成。數據采集儀分別用于采集各作業點的施工參數，計算機運行監測軟件并存儲各數據，由監測軟件根據所采集的數據進行相應的監測、預警。

參見圖2所示，本發明所基于的監測軟件包括數據管理模塊、施工設計模塊、頂替模擬模塊、施工監測模塊和數據庫。

其中，數據管理模塊分別用于采集作業井的基礎數據、施工實時數據等；并將這些數據在數據庫中存儲，各施工實時數據應當匹配、對應有模擬的理論數據；

施工設計模塊根據作業井的基礎數據，對作業井的固井施工作業進行模擬分析，預測井下包括涌、漏在內的復雜情況，從而制定對應的、合理的固井施工方案，施工方案包括漿柱結構的優化設計、流變特性的設計計算、排量設計等；

頂替模擬模塊根據實時采集數據和基礎數據，依照現有已公開的理論計算模型，反演模擬出井下的頂替過程，包括：計算套管內及環空壓降、靜液柱壓力等，預測泵壓變化及U型管效應；計算顯示環空壓力變化；從而獲得基準的參照參數（即模擬返出量）；

施工監測模塊根據實時采集數據和基礎數據，實時的反應實時頂替過程，實時頂替過程的各參數（即實際返出量）應當與模擬頂替過程的各參數（即模擬返出量）進行對比，即通過對模擬頂替過程的各參數設置預警閥值，從而使實時頂替過程中的各參數一旦超出對應的預警閥值便發出預警信號，以此根據模擬頂替過程對實時頂替過程的參數進行動態化的監測；

數據庫用于完整的存儲各數據，包括模擬數據和實時數據，從而為以后的技術總結提供支持。

以上具體技術方案僅用以說明本發明，而非對其限制；盡管參照上述具體技術方案對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：本發明依然可以對上述具體技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明的精神和范圍。