目前，現場發現溢流主要的方式是利用安裝在鉆井液出口處高架槽上的和鉆井液循環罐處的超聲波液位傳感器，傳感器錄取到的數據計算溢流量，通過設置報警門限實現自動報警。但由于出口處和鉆井液循環罐存在液面波動，加之地層流體進入井筒不易識別等多方面原因，傳統的監測方式已不能滿足現場施工需求。通過前期調研，發現電磁流量計具備許多獨特優勢，本文將結合現場試驗實際情況對該設備應用效果進行著重介紹。

 

1 電磁流量計的工作原理及主要特點

        （1）工作原理。電磁流量計依照法拉第電磁感應定律進行工作，即導體在磁場中切割磁力線其兩端產生感應電動勢，由此推導出相應流體的體積流量Q。

        Q=（Πd/4B）·U

        式中：U——感應電壓，V；

        B——磁感應強度，T；

        d——管道內徑，mm；

 

        由上式可知，體積流量Q不受流體溫度、壓力、密度和電導率變化的影響，因此在復雜的鉆井液環境當中，電磁流量計具有較強適應性。

 

        （2）系統組成。硬件部分主要包括：電磁流量計2個，脫氣器、沉砂助推器各1臺，防暴控制柜、采集機柜各1個，工控機1套。

        （3）工作特點。1）監測必要條件：電磁流量計需管線內流體滿管，且電磁流量計前后要保持5D、3D（D為電磁流量計直徑）的直管段。2）自動監測報警：選取入口流量和出口流量的差值設置報警門限，入口大于出口為漏失，入口小于出口為溢流。當二者差值超過報警門限，系統顯示報警。

 

2 試驗前期準備

        在西北油田XB08井檢驗電磁流量計監控系統功能，同時，為不影響正常鉆井施工，出、入口處均安裝三通，一旦系統出現異常，可以迅速恢復正常生產。

        （1）入口流量計安裝。入口流量計安裝在鉆井液上水罐和鉆井液泵之間管線上，為了滿足電磁流量計滿管測量要求，流量計外觀設計為U型管，因此在入口處需挖出長×寬×高=3m×1.8m×3.3m的深槽。

 

        （2）出口流量計安裝。出口流量計安裝在防溢管和緩沖槽之間，為了滿足電磁流量計滿管測量要求，也設計為U型管。

        （3）干擾因素排除。為了減少氣體對電磁流量計監測可能產生的影響，在U型管頂端安裝脫氣器；為防止U型管底部出現沉砂，安裝防沉砂助推器。

 

3 試驗內容

        （1）試驗條件。試驗進行時，XB08正處在奧陶系灰巖地層鉆進施工，當時井深：6193.00m，鉆進期間采用低固相聚璜鉆井液體系，鉆井液密度為：1.17g/cm 3 。

 

        （2）設備標定檢查。調試進、出口流量計、采集機柜、電腦和實際泵排量一致。接下來，通過調節鉆井排量參數，檢查電磁流量計監測結果與實際泵排量的誤差：通過檢查，標定后的電磁流量計運行過程中與實際泵排量誤差較小（5次排量調節最大誤差2.76%，平均誤差0.95%），其監測數據準確性可以得到保證。

        

        （3）試驗步驟。1）溢流模擬：調節入口管線三通處閥門，使經過入口處電磁流量計的流量從大變小，出口流量保持不變，模擬溢流，觀察系統報警情況。2）脫氣器試驗：打開和關閉脫氣器，對比出口處電磁流量計監測數據的變化，分析氣體對電磁流量計的影響。3）氣侵模擬：從鉆井井口四通閥門間歇性注氣（8MPa氮氣）模擬地層氣體逸出井口，觀察電磁流量計能否做出有效識別。

 

        （4）試驗效果如表1。

4 結束語

        （1）電磁流量計調試好后，錄取數據與實際數值誤差較小，錄取數據準確；

        （2）正常情況下，低固相聚璜鉆井液體系中的氣體對監測數據無較大影響；

        （3）監測系統反應靈敏，流量異常數據終端及時響應；地層氣體逸出，可清晰分辨；

        （4）目前，電磁流量計系統運行穩定性尚未得到論證；鉆井液中固相對監測數據的影響程度和沉砂助推器的工作效果有待進一步觀察。