气体钻井工程实时监测及安全分析系统研究

论文摘要

近年来,空气钻井在国内发展迅速,空气钻井有着传统钻井无法比拟的优势,但同时也存在着一些安全问题。其中井下燃爆问题是当前最大的安全问题之一,在空气钻井中钻遇到任何油气层,均有发生井下燃烧爆炸的可能性,针对这一问题,基于胜利油田博士后项目“空气钻井井下燃爆分析及预测技术研究”(编号:GKB0703),本文对气体钻井实时监测及安全分析进行了研究。本文的主要贡献如下:1.针对空气钻井中存在的井下燃爆问题,设计了一套空气钻井井下燃爆监测系统。该系统主要原理是通过对返出气体中氧气、一氧化碳和二氧化碳体积分数变化的监测来判断井下是否发生燃爆。它具有仪器安装方便,井场布线简单,微型数据采集系统占用井场面积小,全数字信号传输,系统测量参数多,响应快,稳定性好,精度高,维护方便等特点,并已在川东北地区成功完成井下燃爆监测任务,捕捉井下燃爆现象的灵敏性和准确性高,为空气钻井的快速钻进提供了安全保障。2.目前检测井下燃爆的方法一般是阈值法,通过指定氧气或者二氧化碳的浓度阈值进行判断。本文基于模糊系统理论,提出了一种新的应用多传感器数据融合的井下燃爆分析方法,该方法首先利用多传感器对空气钻井井下的氧气、一氧化碳、二氧化碳浓度及排沙管线处压力进行检测,然后将多个传感器所获取的信息进行融合判别。实验结果表明,在硬件和其他条件不变的情况下,提高了井下燃爆分析的准确性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 论文的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 论文的研究内容和结构安排
• 第2章 空气/气体钻井安全分析
• 2.1 概述
• 2.2 空气钻井设备
• 2.3 空气/气体钻井优势
• 2.4 空气/气体钻井存在的安全问题及分析
• 2.4.1 地层出水
• 2.4.2 井壁失稳
• 2.4.3 注气量问题
• 2.4.4 井下燃烧爆炸问题
• 2.5 小结
• 第3章 空气钻井井下燃爆监测系统
• 3.1 引言
• 3.2 井下燃爆监测系统的设计组成
• 3.2.1 气体的采样方式选择
• 3.2.2 气体传感器的分类及选型
• 3.2.3 温度传感器的选择
• 3.3 井下燃爆监测系统的工作流程及工作原理
• 3.4 井下燃爆的判别
• 3.5 小结
• 第4章 基于多传感器数据融合的空气钻井井下燃爆分析
• 4.1 引言
• 4.2 数据融合理论概述
• 4.2.1 数据融合定义
• 4.2.2 数据融合的基本原理
• 4.2.3 数据融合的处理过程
• 4.2.4 数据融合的关键技术
• 4.2.5 数据融合的算法
• 4.3 基于认识模型的模糊逻辑法
• 4.3.1 模糊逻辑基本原理
• 4.3.2 模糊传感器输出数据的一致度
• 4.3.3 传感器的权重
• 4.3.4 传感器权重的复合影响
• 4.3.5 模糊传感器数据融合的实现
• 4.4 模糊逻辑法在空气钻井井下燃爆监测系统中的应用
• 4.5 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢