连续式起下钻溢漏监测方法与流程

本发明属于油气田钻井溢漏监测方法技术领域，具体来讲，涉及一种连续式起下钻溢漏监测方法。

背景技术：

溢流是指所钻地层压力大于井内钻井液柱压力时，地层压力迫使地层流体进入井内的现象称之为溢流。溢流的严重程度主要取决于地层的孔隙度、渗透率和负压差值的大小。地层孔隙度、渗透率越高，负压差值越大，则溢流就越严重。溢流发生的原因很多，其最根本的原因是井内压力失去平衡、井内压力小于地层压力。

漏失原因可分为两大类：一类是人为漏失通道，是由于井眼压力高于地层承受能力(地层破裂压力)时而在井眼周围地层中诱发出的裂缝漏失；另一类是自然通道漏失。在接单根期间，为克服钻井液静切力需要相当高的压力，简单的钻井操作如起下钻或活动钻具会引起泥浆的当量循环密度(ecd)的波动。特别是当在高剪切钻井液中即使钻具的微小运动也会引起严重的波动压力。在正常施工期间，由于井眼的突然堵塞，可以观察到井底压力跳跃性的波动，在此情况下钻井过程立即停止，减慢循环以降低等效钻井液压力(emw)，但由于井眼环空的堵塞后钻井液压力(emw)降低不多。储层的强度限制了安全窗口上限压力。由于封堵使得再次开泵时井底压力会超过地层破裂压力而发生井漏。活动钻具释放掉部分压力是可能的，然后会降低过高的波动压力。在活动钻具几分钟后环空封堵解除。在此期间过高的波动压力作用于地层上可能会造成地层的破坏(井漏或井塌)。

1、起钻现状描述：

目前，钻井队在起钻过程中，由螺杆泵抽取灌浆罐内的泥浆，灌入井内，人工观察记录钻柱起出体积和泥浆灌入体积是否一致，若泥浆灌入体积偏小，则判断为溢流，若泥浆灌入体积偏大则判断为井漏。该方式，每起出3～5柱钻杆或1柱钻铤后，必须暂停起钻，待泥浆灌注完毕后，通过人工判断决定是否继续起钻，属于间断性起钻及溢漏监测，而且起钻过程中的溢漏没办法监测。

2、下钻现状描述：

在下钻过程中监测灌浆罐内体积增长量是否与钻柱入井体积一致，以此判断是否发生溢漏。

专利号：zl200710172833.6，专利名称为《对钻井现场起下钻过程进行监测与自动灌浆控制的方法》的专利。在井口返出管线设置了流量传感器，灌浆罐内设置液位传感器，增加i/o节点远程控制螺杆泵启停，实现起下钻自动灌浆。

现有技术存在以下不足：

①、虽然增加了远程控制螺杆泵启停功能后，但仅仅是取代了传统间断性灌浆过程中人工启停螺杆泵的过程，仍属于间断自动灌浆，并未实现连续起钻过程中的自动灌浆。

②、缺少需灌浆量的自动计算模块，主要以工程经验估计，难以实现精准监测。

③、下钻过程中，为降低井下激动压力，下钻速度不快，因此，井口返出钻井液量小且不连续，返出管线加装的流量传感器的实时监测精度很难保证，难以实现下钻过程中井内溢漏的精确监测。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够进行连续起钻和连续下钻操作的溢漏监测方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种连续式起下钻溢漏监测方法，所述方法包括以下步骤：获取钻柱的实时出井/入井体积；在获取钻柱实时出井体积情况下，根据钻柱的实时出井体积调节灌入井内钻井液的实时排量；每间隔一个预定时间，就判断一次是否发生溢漏，并在发生溢漏的情况下计算预定时间内起钻/下钻过程中的溢漏量，判断起钻/下钻过程中的溢漏等级；根据起钻/下钻过程的溢漏等级发出分级警报；重复进行上述过程。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述获取钻柱的实时出井/入井体积的步骤可包括：获取钻柱的实时速度，识别井口处钻柱的内径和外径；根据所述实时速度、内径和外径，得到所述钻柱的实时出井/入井体积。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述根据钻柱的实时出井体积调节灌入井内钻井液的实时排量的步骤可包括：在连接灌浆罐与井口的灌入管线上设置调节阀；起钻时，根据所述钻柱实时出井体积、以及泵的输出排量，确定调节阀的开度；测量调节阀与井口之间灌入管线内钻井液的流量，在该流量大小不等于所述钻柱的实时出井体积大小的情况下，调整调节阀的开度或泵的输出排量。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述调节阀可为双路调节阀，双路调节阀能够对接收的钻井液进行分流，通过调节双路调节阀的开度使其输出需要的钻井液排量。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述每间隔一个预定时间，就判断一次是否发生溢漏的步骤可包括：每间隔一个预定时间就观察井口液位高度是否发生变化，在井口液位高度无变化的情况下观察井口是否有钻井液返出，若无钻井液返出则判定发生井漏，若有钻井液返出判定无溢漏发生；在井口液位高度下降的情况下，判定发生井漏，在井口液位高度上升的情况下，判定发生溢流。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述计算预定时间内起钻/下钻过程中的溢漏量，判断起钻/下钻过程中的溢漏等级步骤可包括：在起钻时，根据累计灌入井内钻井液的量、累计钻柱出井体积、井口内钻井液的液位和井口钻井液返出情况，计算溢漏量，判断溢漏等级，给出分级警报；下钻时，所述溢漏分析模块能够根据返出的钻井液体积、累计钻柱入井体积、井口内钻井液的液位和井口钻井液返出情况，计算溢漏量，判断溢漏等级，给出分级警报。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述井口内钻井液的液位可通过第一液位计来确定，第一液位计设置在井口内并能够监测井口内钻井液的液位变化情况。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述井口钻井液返出情况可通过摄像机来识别，摄像机设置在连接井口与灌浆罐的返出管的出液口处并能够监测是否有钻井液返出。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述预定时间可为3～10秒。

本发明的另一目的在于提供一种能够进行连续起钻和连续下钻操作的溢漏监测系统和监测方法。

本发明另一方面提供了一种连续式起下钻溢漏监测方法。所述监测方法通过连续式起下钻溢漏监测系统来实现，所述监测系统包括第一液位计、第二液位计、摄像头、双路调节阀、流量计以及分析控制单元，其中，所述第一液位计设置在井口内且能够监测井口内钻井液的液位并将监测的液位传送给分析控制单元；所述第二液位计设置在灌浆罐内且能够监测灌浆罐内钻井液的液位并将监测的液位传送给分析控制单元；所述双路调节阀设置在连接灌浆罐与井口的灌入管上，能够调节起钻过程中灌入井内的钻井液流量以使灌入井内的钻井液体积与钻柱的出井体积一致；所述流量计设置在灌入管上且位于双路调节阀与井口之间，所述流量计能够实时测定灌入井内钻井液的流量并将测得的流量值传输给分析控制单元；所述摄像头能够对连接井口与灌浆罐的返出管的出液口进行监控以判断是否有钻井液返出，并能够将判断结果传输给分析控制单元；所述分析控制单元分别与第一液位计、第二液位计、摄像头、双路调节阀以及流量计相连，所述分析控制单元能够控制双路调节阀的开度，且所述分析控制单元能够根据所述第一液位计监测液位、第二液位计监测液位的变化情况、流量计测定的流量以及所述摄像头的判断结果判定是否存在溢漏并确定溢漏等级；且所述监测方法包括步骤：获取钻柱的实时出井/入井体积；根据钻柱的实时出井体积调节灌入井内钻井液的实时排量；计算t秒时间内起钻/下钻过程中的溢漏量，判断起钻/下钻过程中的溢漏等级；根据起钻/下钻过程的溢漏等级发出分级警报；重复进行上述过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：

(1)本发明通过设置流量计、摄像头、双路调节阀、第一液位计等设备，并通过自动识别钻柱体积方式、灌浆流量自动调节的方式以及溢漏分析计算方式实现了连续式起下钻钻井溢漏的自动监测；

(2)通过设置摄像头能够通过摄像头代替人去观察井口的钻井液返出情况，并通过设置第一液位计来增加溢漏判断的条件，提高了整个溢漏判断方案的准确性；

(3)通过井口液位的变化速率判断溢漏等级能够更加直观清晰地反映出溢漏情况，以便让作业人员根据溢漏等级来做出相应的应对措施。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测方法的总流程图；

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的结构示意图；

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的起钻工况溢漏判别步骤示意图；

图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的下钻工况溢漏判别步骤示意图；

图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的钻柱体积获取流程图；

图6示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的起钻过程中灌浆量调节流程图；

图7示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的溢漏分析判断流程图；

图8示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的设备连接结构示意图。

附图标记说明如下：

1-第一液位计、2-井口、3-第二液位计、4-摄像头、5-灌浆罐、6-压力计、7-灌浆泵、8-双路调节阀、9-流量计、10-灌入管、11-返出管、12回收管。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例来详细说明本发明的连续式起下钻溢漏监测系统。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测方法的总流程图。

在本发明的一个示例性实施例中，如图1中所示，连续式起下钻溢漏监测方法包括步骤：

首先，获取钻柱的实时出井/入井体积。这里，获取钻柱的实时出井/入井体积的步骤可包括：获取钻柱的实时速度，识别井口处钻柱的内径和外径；根据所述实时速度、内径和外径，得到所述钻柱的实时出井/入井体积。具体来讲，可直接从录井读取起钻/下钻时钻柱的实时速度v，并通过识别起钻/下钻钻柱的类型获取钻柱的内径r以及钻柱的外径r，并通过公式q＝v*π(r²-r²)综合计算出起钻/下钻钻柱的实时出井/入井体积q，其中，π为圆周率。通过识别钻柱类型获取钻柱的内径r以及钻柱的外径r，需要先由人工将钻柱的型号以及其内外径参数、钻柱接头的内外径参数都录入数据库中收集起来，待使用钻柱的时候直接人工调用或者计算机自动调用其钻柱类型、钻柱接头类型以及其钻柱的内外径参数、钻柱接头的内外径参数，钻柱长度参数，并通过钻柱的长度参数来确定钻柱接头的位置，便于在计算实时入井或者出井体积时增加对钻柱接头的位置确定，判定是否要增加或者减少钻柱接头的出井或者入井的体积，系统通过直接调用钻柱参数用于进行计算。

接下来，在获取钻柱实时出井体积情况下，根据钻柱的实时出井体积调节灌入井内钻井液的实时排量。这里，在获取钻柱实时出井体积情况下，根据钻柱的实时出井体积调节灌入井内钻井液的实时排量的步骤可包括：在连接灌浆罐与井口的灌入管线上设置调节阀；起钻时，根据所述钻柱实时出井体积、以及泵的输出排量，确定调节阀的开度；测量调节阀与井口之间灌入管线内钻井液的流量，在该流量大小不等于钻柱的实时出井体积大小的情况下，调整调节阀的开度或泵的输出排量。具体来讲，在起钻时，根据钻柱的实时出井体积，调节灌入井内钻井液的实时排量，使灌入井内钻井液的实时排量与钻柱的实时出井体积相同。例如，调节阀可为双路调节阀，双路调节阀能够对接收的钻井液进行分流，通过调节双路调节阀的开度使其输出需要的钻井液排量。根据钻柱实时出井的体积值q和泵的输出排量q泵，通过公式p＝q/q泵*100％来确定双路调节阀的开度，使灌入井内钻井液的流量与钻柱出井体积相等。然后，对灌入管线中钻井液的真实排量q灌进行监测，在发现q灌不等于q时，得出钻井液流量差值e＝q-q灌，利用公式p＝q/q泵*100％*(1+e/q)＝(2q-q灌)/q泵*100％来进一步调节双路调节阀的开度，提高调节精度，使灌入井内钻井液的流量等于钻柱实时出井体积。

接下来，每间隔一个预定时间，就判断一次是否发生溢漏，并在发生溢漏的情况下计算预定时间内起钻/下钻过程中的井口溢漏量，判断起钻/下钻过程中的溢漏等级。这里，每间隔一个预定时间，就判断一次是否发生溢漏的步骤可包括：每间隔一个预定时间就观察井口液位高度是否发生变化，在井口液位高度无变化的情况下观察井口是否有钻井液返出，若无钻井液返出则判定发生井漏，若有钻井液返出判定无溢漏发生；在井口液位高度下降的情况下，判定发生井漏，在井口液位高度上升的情况下，判定发生溢流。预定时间可为3～10秒。具体来讲，在起钻和下钻过程中，每隔预定时间(例如，5s)对井口内钻井液液位高度进行监测，若液位高度不变，则监测是否有钻井液返出，若有钻井液返出，则说明无溢漏发生；若无钻井液返出，则说明发生了井漏，计算出相应的溢漏量。若井口内钻井液液位升高，说明地层流体进入井内，发生了溢流，计算出相应的溢漏量。若液位变低，说明钻井液漏入地层，发生了井漏，计算出相应的溢漏量。例如，井口内钻井液的液位可通过第一液位计来确定，第一液位计设置在井口内并能够监测井口内钻井液的液位变化情况。井口钻井液返出情况可通过摄像机来识别，摄像机设置在连接井口与灌浆罐的返出管的出液口处并能够监测是否有钻井液返出。起钻过程中，因灌入井内的钻井液等于钻柱的实时出井体积，若监测到返出管内有钻井液返出(即井内液位不在井口，井口液位升高)，则表明起钻过程中发生了溢流，若井口液位降低，则表明起钻过程中发生了井漏。下钻过程中，监测钻柱入井体积与返出钻井液的体积(若井内液位不在井口，计算井内钻井液升高换算出的增加体积)的差值，若差值＞0(可以根据实际选择一个阈值，这里以0为示例)，则表明下钻过程中发生了井漏，若差值＜0，则表明下钻过程中发生了溢流。

接下来，根据起钻/下钻过程的溢漏等级发出分级警报。具体来讲，根据计算得到的起钻或下钻过程中井口的溢漏量和对应的溢漏等级，给出相应的警报，以便作业人员进行相应的调节。起钻过程中，溢漏量就是通过预定时间段内，为维持该预定时间段前井内液位高度，累计灌入井内钻井液量与累计钻柱出井体积的差值。若差值＞0(可以根据实际选择一个阈值，示例为0)，则表示该预定时间段内发生了井漏，若差值＜0(可以根据实际选择一个阈值，示例为0)，则表示该预定时间段内发生了溢流。下钻过程中，若井内液位在井口，通过累计钻柱入井体积与灌浆罐中钻井液体积变化量的差值来表征溢漏量，若差值＞0(可以根据实际选择一个阈值，示例为0)，则表明下钻过程中发生了井漏，若差值＜0(可以根据实际选择一个阈值，示例为0)，则表明下钻过程中发生了溢流。若井内液位未在井口，则利用累计钻柱入井体积与井内液位高度变化与环空面积的乘积之差表征溢漏量，若差值＞0(可以根据实际选择一个阈值，示例为0)，则表明下钻过程中发生了井漏，若差值＜0(可以根据实际选择一个阈值，示例为0)，则表明下钻过程中发生了溢流。这里，溢漏等级的表示没有固定标准，可以根据需求来设定，例如，上述预定时间段内，用差值减去阈值的绝对值，除以时间段即得到每秒的溢漏量，以此来设定预警级别。当溢漏量＜1l/s时，溢漏等级为一级；1l/s≤溢漏量＜4l/s时，溢漏等级为二级；4l/s≤溢漏量＜8l/s时，溢漏等级为三级；8l/s≤溢漏量＜10l/s时，溢漏等级为三级，溢漏量≥10l/s时，溢漏等级为四级。

接下来，重复进行上述过程。具体来讲，重复进行以上操作对起钻和下钻过进行持续监控。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的结构示意图；图8示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的设备连接结构示意图。

在本发明的又一个示例性实施例中，连续式起下钻溢漏监测方法可通过连续式起下钻溢漏系统来实现，如图2中所示，连续式起下钻溢漏监测系可以包括第一液位计1、第二液位计3、摄像头4、双路调节阀8、流量计9以及分析控制单元(图2中未示出)。其中，第一液位计1设置在井口2内且能够监测井口2内钻井液的液位并将监测的液位传送给分析控制单元。第二液位计3设置在灌浆罐5内且能够监测灌浆罐5内钻井液的液位并将监测的液位传送给分析控制单元。具体来讲，如图2中所示，连续式起下钻溢漏监测系统主要由第一液位计1、井口2、第二液位计3、摄像头4、灌浆罐5、双路调节阀8、流量计9、灌入管10、返出管11组成。其中，灌浆罐5上设置有出液口，井口2具有进液口和排液口，灌入管10的一端与灌浆罐5的出液口相连，另一端与井口2的进液口相连。返出管11一端与井口2的排液口相连，另一端与灌浆罐5相连，从而将井口2中溢出的钻井液排入灌浆罐5中。

在本实施例中，第一液位计1设置在井口2中，第一液位计1能够对井口2中的钻井液的液位进行测定并将测定的结果传送给分析控制单元。第二液位计3设置在灌浆罐5内并能够测定灌浆罐5中的液位变化并将测定的液位变化结果传送给分析控制单元。具体来讲，第一液位计1设置在井口2中，第一液位计1能够对井口2中液位的变化情况(即液位变高还是变低，相应的变化速率)进行监测，并将测得液位结果传送给分析控制单元。第二液位计3设置在灌浆罐5中，第二液位计3能够对灌浆罐5中液位的变化情况进行监测，从而使分析控制单元能够根据灌浆罐5中液位的变化值计算出灌浆罐中钻井液体积变化量，即下钻时井口2返出的钻井液的体积。

在本实施例中，双路调节阀8设置在连接灌浆罐5与井口2的灌入管10上，能够调节起钻过程中灌入井内的钻井液流量以使灌入井内的钻井液体积与钻柱的出井体积一致。具体来讲，如图2中所示，双路调节阀8设置在灌入管10上，双路调节阀8可具有进液口、第一出液口和第二出液口，灌入管10包括第一管段和第二管段。其中，第一管段的一端与灌浆罐5的出液口连接，另一端与双路调节阀8的进液口连接，第二管段的一端与双路调节阀8的第一出液口连接，另一端与井口2的进液口连接。在起钻过程中，通过调节双路调节阀8的开度使灌入井内的钻井液流量(从第一出液口中排出的钻井液的流量)与钻柱的实时出井体积相等，从而能够进行连续起钻作业。

在本实施例中，连续式起下钻溢漏监测系统还可包括设置在灌入管10上且位于双路调节阀8与灌浆罐5之间的灌浆泵7，灌浆泵7的出口管径通量等于双路调节阀8的总内径通量。所述监测系统还可包括回收管12，回收管12的一端与双路调节阀连接8，另一端与所述返出管11连接。所述监测系统还可包括压力计6，所述压力计6设置在灌入管10上且位于灌浆泵7与灌浆罐5之间并能够测量灌浆泵7的实时工作压力。具体来讲，连续式起下钻溢漏监测系统还可包括设置在灌入管10第一段上的灌浆泵7，灌浆泵7将灌浆罐5中的钻井液输送到双路调节阀8的进液口中。例如，灌浆泵可以为螺杆泵。然而，本发明不限于此，只要能够输送钻井液即可。如图2中所示，连续式起下钻溢漏监测系统还可包括回收管12，回收管12的一端与双路调节阀8的第二出液口连接，另一端与返出管11连接，从而能够将多余的钻井液返回灌浆罐5中循环利用。这里，监测系统还可包括压力计6，压力计6设置在灌入管10上且位于灌浆泵7与灌浆罐5之间并能够测量灌浆泵7的实时工作压力。

在本实施例中，分析控制单元还可包括钻柱体积计算模块，所述钻柱体积计算模块能够自动计算出钻柱的实时入井/出井体积。具体来讲，获取钻柱实时出井/入井体积的方法为:从录井直接读取起钻/下钻实时速度v，并通过识别起钻/下钻钻柱的类型获取钻柱的内径r以及钻柱的外径r，并通过公式q＝v*π(r²-r²)综合计算出起钻/下钻钻柱的实时出井/入井体积q，其中，π为圆周率。这里，通过识别钻柱类型获取钻柱的内径r以及钻柱的外径r，需要先由人工将钻柱的型号以及其内外径参数、钻柱接头的内外径参数都录入数据库中收集起来，待使用钻柱的时候直接人工调用或者计算机自动调用其钻柱类型、钻柱接头类型以及其钻柱的内外径参数、钻柱接头的内外径参数，钻柱长度参数，并通过钻柱的长度参数来确定钻柱接头的位置，便于在计算实时入井或者出井体积q时增加对钻柱接头的位置确定，判定是否要增加或者减少钻柱接头的出井或者入井的体积，系统通过直接调用钻柱参数用于进行计算。

图5示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的钻柱体积获取流程图。

如图5中所示，钻柱体积获取流程为：

首先，获取钻柱实时出井或入井速度v。

接下来，识别钻柱类型获取钻柱内径r和外径r，并根据公式q＝v*π(r²-r²)计算钻柱的实时出井或入井体积q；

接下来，根据钻柱状态(即钻柱是起钻还是下钻)并将钻柱实时体积输出至相应的模块。当为起钻时，将计算得到的钻柱出井体积q输出至灌浆流量调节模块和溢漏分析模块，进行灌浆流量调节和溢漏分析计算；当为下钻时，将得到的钻柱入井体积q直接输出至溢漏分析模块进行溢漏分析计算。

每隔t秒时间重复一次上述过程。其中，时间t可以为3～10s，例如5s。

在本实施例中，分析控制单元还可包括灌浆流量调节模块，起钻时，灌浆流量调节模块能够根据钻柱出井体积，调节双路调节阀8的开度从而调节灌入井内钻井液的流量。具体来讲，分析控制单元先计算出钻柱的实时出井体积，再根据钻柱的实时出井体积调节双路调节阀8的开度。使起钻过程中灌入井内的钻井液流量与钻柱的出井体积相等，实现连续起钻。起钻时，灌浆流量调节模块可根据以下公式确定双路调节阀的开度：

p＝q/q泵*100％*(1+e/q)

其中，p表示双路调节阀的开度、q表示钻柱的实时出井体积、q泵表示灌浆泵的输出排量，e表示流量差，e＝q-q灌，q灌为起钻时流量计测定的灌入井内钻井液的量。也就是说，在起钻时，根据钻柱实时出井的体积值q和公式p＝q/q泵*100％来初步调节双路调节阀8的开度使灌入井内钻井液的流量与钻柱出井体积相等；同时，再根据流量计9测得的灌入井内钻井液的实际流量q灌，得出流量差e＝q-q灌，利用公式p＝q/q泵*100％*(1+e/q)＝(2q-q灌)/q泵*100％来进一步调节灌入井内钻井液的流量。这里，将双路调节阀8的阀门开度用公式p＝q/q泵*100％以及修正公式p＝q/q泵*100％*(1+e/q)来协同调节，能够提高调节精度，与传统的根据井压变化情况反馈式调节方式相比，通过精确计算的调节方式让调节精度更高，并节约计算时间和调节时间，提高监测速率。

此外，灌浆调节模块还能够在下钻过程中，当钻柱入井体积大于钻井液返出体积时，调节双路调节阀8的开度使灌入井内的钻井液体积为钻柱入井体积与钻井液返出体积之差，向井内补充钻井液。具体来讲，下钻过程中一般不向井口2内灌入钻井液，只有当灌浆调节模块监测到钻柱的入井体积大于钻井液返出体积时(同时第一液位计检测显示井口液位未持续下降)，即钻柱下入过快导致钻井液溢出、发生损耗，需要向井内补充钻井液，此时，可以通过调节双路调节阀8的开度使灌入井内的钻井液体积为钻柱入井体积与钻井液返出体积之差。下钻时，灌浆流量调节模块可根据以下公式确定双路调节阀的开度：

p＝e/q泵*100％

其中，p表示双路调节阀的开度、q泵表示灌浆泵的输出排量、e表示流量差，e＝q-q返，q表示钻柱的实时入井体积，q返为下钻时返出管中返出的钻井液的体积。通过调节双路调节阀8的开度p＝e/q泵*100％＝(q-q返)/q泵*100％，向井内补充钻井液的流量为q灌，使q灌+q返＝q。

图6示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的起钻过程中灌浆量调节流程图。如图6中所示，灌浆量调节流程为：

首先，灌浆流量调节模块接收起钻时来自钻柱体积计算模块的钻柱实时出井体积q。

接下来，根据公式p＝q/q泵*100％对双路调节阀8的开度进行调节并向井口2灌入钻井液。根据流量计9测定的灌入井口2钻井液流量q灌得到流量差e＝q-q灌，利用修正公式p＝q/q泵*100％*(1+e/q)进一步调节双路调节阀8的开度。

接下来，记录t秒时间内累计灌入井口2钻井液的流量并输出至溢漏分析模块。

溢漏分析模块根据接收的信息进行分析判断，根据判断结果发出分级警报。

每隔t秒时间重复进行以上步骤。其中，时间t可以为3～10s，例如5s。

在本实施例中，流量计9设置在灌入管10上且位于双路调节阀8与井口2之间，流量计9能够实时测试从灌浆罐5中灌入井内的钻井液流量并将测得的流量值传输给分析控制单元。具体来讲，如图2中所示，流量计9设置在第一管段上，流量计9能够实时测定灌入井口2内的钻井液的流量并将测定的流量值传送给分析控制单元。例如，流量计9可以为电磁流量计，电磁流量计通过信号线与分析控制单元相连。然而，本发明不限于此，其它能够实时测定灌入管中钻井液流量并能够将测定的结果发送给分析控制单元的流量计也可以。

在本实施例中，摄像头4能够对连接井口2与灌浆罐5的返出管11的出液口进行监控以判断是否有钻井液返出，并能够将判断结果传输给分析控制单元。具体来讲，通过在灌浆罐5或返出管11上设置摄像头4，使摄像头4能够对返出管11的出液口进行监控，并能够识别返出管11中是否有钻具液返出。摄像头4将判断的结果传递给分析控制单元。例如，摄像头4能够将判断的结果转换为数字信号输送给控制单元。

图7示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的溢漏分析判断流程图。

在本实施例中，分析控制单元分别与第一液位计1、第二液位计3、摄像头4、双路调节阀8以及流量计9相连，分析控制单元能够控制双路调节阀8的开度，且分析控制单元能够根据第一液位计1监测液位、第二液位计3监测液位的变化情况以及摄像头4的判断结果判定是否存在溢漏并确定溢漏等级。具体来讲，如图8中所示，分析控制单元分别通过导线与第一液位计1、第二液位计3、摄像头4、双路调节阀8以及流量计9相连。分析控制单元能够通过向双路调节阀8发射信号来调节双路调节阀8的开度，从而调节灌入井口2中钻井液的流量。例如，双路调节阀可具有电动阀门，分析控制单元通过调节该电动阀门来调节双路调节阀的开度。

在本实施例中，分析控制单元能够根据第一液位计1监测液位、第二液位计3监测液位的变化情况以及摄像头4的判断结果判定是否存在溢漏并确定溢漏等级。也就是说，分析控制单元能够综合第一液位计1、第二液位计3监测的液位和摄像头4的判断结果进行计算对起钻和下钻过程中是否发生溢漏进行判断。具体来讲，如果第一液位计1测得的井口2液位没有变化，则根据摄像头4所提供的井口2返出的钻井液图像或者视频观察是否有钻井液返出，如果没有钻井液返出则说明发生了井漏；如果有钻井液返出，则说明没有发生井漏。如果第一液位计1测得结果显示井口2内液位变低，则可以判定发生了井漏；如果井口2内液位变高，则说明发生了溢流。这里，分析控制单元每隔3～10秒的时间进行一次溢漏监测。例如，分析控制单元每隔5秒进行一次溢漏监测分析，并根据溢漏等级情况发出分级溢漏警报。分析控制单元能够将系统的数据和设备进行自动集中监视和控制。例如，分析控制单元可以采用plc控制器作为控制单元、模拟量输入输出、数字量输入输出模块以及中间继电器搭建而成，通过以太网进行互联互通，操作人员在监控终端即可实现集中监控。

在本实施例中，分析控制单元还可包括溢漏分析模块，起钻时，溢漏分析模块能够根据累计灌入井内钻井液的量、累计钻柱出井体积、第一液位计1监测液位和摄像头4识别的结果，计算溢漏量，判断溢漏等级，给出分级警报；下钻时，所述溢漏分析模块能够根据灌浆罐5中钻井液体积变化量(即钻井液的返出体积)、累计钻柱入井体积、第一液位计1监测液位和摄像头4识别的结果，计算溢漏量，判断溢漏等级，给出分级警报。具体来讲，起钻过程中，溢漏分析模块能够通过流量计测定的累计灌入井内钻井液的量、钻柱体积计算模块得到的钻柱出井体积、第一液位计1监测的井口液位变化情况和摄像头4识别的结果，计算起钻过程的溢漏量，判断起钻过程溢漏等级，给出分级警报。下钻过程中，溢漏分析模块能够根据第一液位计1监测数据(每隔t秒时间更新一次)、累计钻柱入井体积、灌浆罐5内钻井液体积变化量和摄像头4图像识别结果，综合计算下钻过程溢漏量，判断下钻过程溢漏情况等级，给出分级警报。如图7中所示，溢漏分析判断流程包括步骤：

首先，溢漏分析模块接收钻柱的实时出井/入井体积q，并读取第一液位计1、第二液位计3的读数。

接下来，每隔t秒时间更新一次第一液位计1和第二液位计3的读数，t可以为3～10s，例如5s。

接下来，溢漏分析模块根据第一液位计1读数是否发生变化(即井口液位是否发生变化)进行判断。

若第一液位计1读数没有发变化(即井口液位不变)，则根据摄像头4监测的返出管11是否有钻井液流出。当返出管11中有钻井液流出时，说明没有溢漏发生；当返出管11中没有钻井液流出时，说明发生了井漏。

若第一液位计1读数发生了变化，则当第一液位计1示数变大(即井口液位变高)，判断发生了溢流；当第一液位计1示数变小(即井口液位变低)，判断发生了井漏。

接下来，根据判定的结果发出警报提示。溢漏等级的表示没有固定标准，可以对起钻或下钻过程中每秒的溢漏量进行区间划分，以此来设定预警级别。例如，当溢漏量＜1l/s时，溢漏等级为一级；1l/s≤溢漏量＜4l/s时，溢漏等级为二级；4l/s≤溢漏量＜8l/s时，溢漏等级为三级；8l/s≤溢漏量＜10l/s时，溢漏等级为三级，溢漏量≥10l/s时，溢漏等级为四级。

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的起钻工况溢漏判别步骤示意图；图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的连续式起下钻溢漏监测系统的下钻工况溢漏判别步骤示意图。

在本实施例中，如图3和图4中所示，连续式起下钻溢漏监测系统的溢漏监测系统的判别步骤为：

起钻过程溢漏监测方法包括：

s1.获取钻柱实时出井体积。具体来讲，利用分析控制单元中钻柱体积计算模块获取钻柱的实时出井体积。

s2.根据钻柱实时出井体积调节灌入井内钻井液的流量。具体来讲，分析控制单元的灌浆流量调节模块根据获取的钻柱实时出井体积调节双路调节阀的阀门开度，以控制灌入井内的钻井液流量使灌入井内钻井液体积与钻柱实时出井体积相等。

s3.计算溢漏量，判断溢漏等级。具体来讲，分析控制单元的溢漏分析模块根据第一液位计监测的井口液位情况、累计灌入井内钻井液的量、累计钻柱出井体积以及摄像头监控的钻井液返出管是否有钻井液返出，综合计算起钻过程中溢漏量，并判断起钻过程溢漏情况等级。

s4.发出分级警报。具体来讲，分析控制单元根据起钻过程的溢漏情况等级，发出起钻过程分级溢漏警报。

下钻过程溢漏监测方法包括：

s1.获取钻柱实时入井体积。具体来讲，利用分析控制单元中钻柱体积计算模块获取钻柱的实时入井体积。

s2.根据灌浆罐中液位变化确定返出的钻井液体积。具体来讲，分析控制单元的灌浆流量调节模块根据灌浆罐中第二液位计检测的液位高度变化计算出下钻过程中返出的钻井液的体积。

s3.计算溢漏量，判断溢漏等级。具体来讲，分析控制单元的溢漏分析模块根据第一液位计监测的井口液位情况、返出的钻井液体积、累计钻柱入井体积以及摄像头监控的钻井液返出管是否有钻井液返出，综合计算下钻过程中溢漏量，并判断下钻过程溢漏情况等级。

s4.发出分级警报。具体来讲，分析控制单元根据下钻过程的溢漏情况等级，发出下钻过程分级溢漏警报。

在本实施例中，连续式起下钻溢漏监测方法包括步骤：

首先，获取钻柱的实时出井/入井体积。具体来讲，当钻柱为起钻时，通过连续式起下钻溢漏监测系统分析控制单元的钻柱体积计算模块读取钻柱的类型和起钻速度，计算钻柱的实时出井体积。当钻柱为下钻时，通过连续式起下钻溢漏监测系统分析控制单元的钻柱体积计算模块读取钻柱的类型和下钻速度，计算钻柱的实时入井体积。

接下来，根据钻柱的实时出井体积调节灌入井内钻井液的实时排量。体来讲，起钻时，通过连续式起下钻溢漏监测系统分析控制单元的灌浆流量调节模块调节双路调节阀的开度，使灌入井内钻井液的量(即体积)与钻柱的实时出井体积相同。接下来，计算t秒时间内起钻/下钻过程中的溢漏量，判断起钻/下钻过程中的溢漏等级。具体来讲，起钻时，连续式起下钻溢漏监测系统分析控制单元的溢漏分析模块根据t秒时间内钻柱的累计出井体积、累计灌入井内钻井液的量以及井口液位的变化计算起钻过程中的溢漏量，判断起钻过程中的溢漏等级。下钻时，连续式起下钻溢漏监测系统分析控制单元的溢漏分析模块根据t秒时间内钻柱的累计入井体积、累计返出钻井液的体积、是否有钻井液返出、以及井口液位的变化计算下钻过程中的溢漏量，判断下钻过程中的溢漏等级。这里，t可以为3～10s，即每隔3～10s进行一次溢漏监测。下钻过程中一般不向井内灌注钻井液，只有当下钻速度过快，钻柱的入井体积大于钻井液的返出体积时，才需要向井内灌注钻井液，此时灌注钻井液的体积等于钻柱的入井体积减去返出钻井液体积的差值。

接下来，根据起钻/下钻过程的溢漏等级发出分级警报。具体来讲，连续式起下钻溢漏监测系统根据起钻或下钻过程中的溢漏量和溢漏等级，给出相应的警报，以便作业人员进行相应的调节。

接下来，重复进行上述过程。具体来讲，重复进行以上操作对起钻和下钻过进行连续监控。

综上所述，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：

(1)本发明通过设置流量计、摄像头、双路调节阀、第一液位计等设备，并通过自动识别钻柱体积方式、灌浆流量自动调节的方式以及溢漏分析计算方式实现了连续式起下钻钻井溢漏的自动监测；

(2)通过设置摄像头能够通过摄像头代替人去观察井口的钻井液返出情况，并通过设置第一液位计来增加溢漏判断的条件，提高了整个溢漏判断方案的准确性；

(3)用公式p＝q/q泵*100％以及修正公式p＝q/q泵*100％*(1+e/q)来协同调节双路调节阀的开度，提高了调节精度，与传统的根据井压变化情况反馈式调节方式相比，通过精确计算的调节方式让调节精度更高，并节约计算时间和调节时间，提高监测速率；

(4)通过井口液位的变化速率判断溢漏等级能够更加直观清晰地反映出溢漏情况，以便让作业人员根据溢漏等级来做出相应的应对措施。

尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。