技术摘要：
本发明涉及一种隔水管内钻井液气体检测装置及方法，所述装置包括多个气体传感装置、前端处理器、信号放大器和信号分析装置，隔水管的侧壁上设有多个通孔，所述气体传感装置安装在所述通孔处；所述气体传感装置采集的气体信息通过前端处理器和信号放大器传递至信号分析  全部
背景技术：
海洋钻井是一个高风险、高投入的行业，任何一个小事故都会带来巨大的财产损 失，在海洋钻井中，井喷事故时长发生，除了管理方面的原因，主要原因还有对气侵的监测 手段差，一旦发生井喷后果难以控制。钻井中，正常的钻进过程是钻井液通过泥浆泵通过钻 杆泵入井底，之后通过环空上返到地面，静夜柱压力和循环摩阻产生的压力可以平衡地层 压力，阻止地层中的气体井筒。发生气侵后，会使井底压力下降，压力差会持续增大，气侵速 度会逐渐加快，当得不到有效的控制时，井底溢流会迅速恶化，导致井喷事故的发生。加之 油基钻井液的使用，气体会融入钻井液中，作业者很难通过一些常规仪表发现隔水管中存 在气体。在海上钻井中，做到气侵的早发现，是避免井喷事故的重要手段。 如果可以找到一种监测方法，能对气侵早期即时准确的发现，使现场人员能够有 充分的时间处理进入的地层流体，将会大大降低钻井工程的风险和损失。 在石油化工行业的蓬勃发展中，在油气分离半透膜以及气体检测方面有着多种方 法以及技术。例如：聚二甲基硅氧烷作为油气分离半透膜，对有机物具有很高的亲和力和低 转递阻力，并且具有良好的加工性能；通过多普勒测量技术对隔水管气侵进行研究，分析超 声波多普勒信号的变化规律判断是否发生气侵；通过注入泥浆和上返泥浆量的对比判断是 否发生气侵；或者是在井眼底部钻具安装压力传感器，通过传输的数据信息判断气体侵入 井筒的情况。以上这些技术在各自领域的应用十分成功，但在对气侵定量化监测方面还存 在不足，例如聚二甲基硅氧烷作为油气分离半透膜在高温条件下的使用效果较差；多普勒 测量技术在低气侵量监测方面无法达到要求；井底压力传感器的数据实时性收到井下传输 技术的限制，无法做到实时数据传输。 虽然有各种方法对气侵溢流进行检测，但还是需要继续改进隔水管气体检测的方 法，本方法通过半透膜的选择透过性能够较早的发现隔水管中的气体，进一步提高海洋平 台的作业安全，避免不必要的人员和财产损失。
技术实现要素：
为了有效的测定隔水管中的气体含量，本发明提出一种基于半透膜的气体检测装 置，该装置安装在隔水管壁，半透膜具有防止泥浆通过并能使气体顺利通过、防压的特点， 半透膜将传感器与外界的钻井液环境隔开，钻井液中的气体分子能够通过隔膜扩散进入检 测室，被传感器捕获。通过该装置可以对隔水管中的钻井液中的气体含量进行监控，及时发 现地层是否出现气侵，为井控赢得时间，提高海洋钻井复杂工况监测的准确性和可靠性。 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 本发明提供一种隔水管内钻井液气体检测装置，包括多个气体传感装置、前端处 3 CN 111594135 A 说　明　书 2/4 页 理器、信号放大器和信号分析装置，隔水管的侧壁上设有多个通孔，所述气体传感装置安装 在所述通孔处；所述气体传感装置采集的气体信息通过前端处理器和信号放大器传递至信 号分析装置，所述信号分析装置接受信号放大器传递来的气体信息并进行分析处理。 进一步，所述气体传感装置包括壳体、固定螺栓、气体分离膜、支撑膜，固定金属 板，传感器插口，气体检测器，金属固定块和数据收集器；固定金属板通过固定螺栓与隔水 管的侧壁紧密连接，所述气体分离膜和支撑膜夹设在固定金属板和隔水管之间；所述固定 金属板上设有安装口和传感器插口，所述壳体通过固定块连接在安装口内；所述数据收集 器设置在壳体内部，所述气体检测器穿过壳体一端与数据收集器相连接，另一端插接在传 感器插口内。 进一步，所述气体分离膜位于支撑膜靠近隔水管侧壁的一侧。 进一步，所述气体传感装置包括膜密封垫圈，所述膜密封垫圈夹设于气体分离膜 与隔水管侧壁之间； 进一步，所述气体传感装置包括传感器密封圈，所述传感器密封圈夹设在金属板 与壳体之间。 进一步，多个所述气体传感装置在隔水管的侧壁上沿竖直方向分布。 进一步，所述通孔与所述气体传感装置一一对应。 进一步，所述通口为锥形孔，所述锥形孔直接较大的一侧朝向隔水管内部，所述锥 形孔直接较小的一侧朝向隔水管外侧。 进一步，所述所述信号分析装置对气体信息进行分析处理包括形成同一位置不同 时刻的隔水管内的气体量的变化曲线和不同位置同一时刻的隔水管内的气体量的变化曲 线。 本发明还提供一种隔水管内钻井液气体检测方法，通过隔水管内钻井液气体检测 装置检测的隔水管内的气体量的变化情况。 其中，所述隔水管内的气体量的变化情况包括：同一位置不同时刻的隔水管内的 气体量的变化曲线和不同位置同一时刻的隔水管内的气体量的变化曲线。 本发明将半透膜连同传感器一起置于隔水管壁中，由于半透膜具有选择透过性， 隔水管内的气体会通过半透膜，从而被传感器捕获，从而达到对隔水管内钻井液气体检测 的目的，提早发现气侵、井涌，提高钻井过程中安全性，避免井喷等复杂事故的发生。 相对于现有技术，本发明具有如下有益效果： 1.利用气体分离膜的选择透过性，有效的阻碍泥浆通过，只让气体通过，相比于其 它检测方法，气体分离膜与钻井液直接接触，保证了检测结果的准确性和可靠性。 2.通过在隔水管中每隔一段距离布置，在较长距离内连续监测气体体积的变化， 通过平台计算机接收，可以得出每个位置每个时间的气体含量变化，通过对比分析可以判 断出气侵、井涌的程度，实用安全可靠，灵敏性更高，能够满足各种工况下的隔水管内气体 监测。 附图说明 图1a为正常钻进时监测装置的总布局图； 图1b为发生气侵时监测装置的总布局图； 4 CN 111594135 A 说　明　书 3/4 页 图2为本方法监测装置的结构示意图； 图中：1、钻井平台，2、海平面，3、隔水管，4钻杆，5、气体传感装置，6、环形防喷器， 7、套管，8、钻头水眼，9、地层，10、闸板防喷器11、数据传输电缆，12、钻井液，51、固定螺栓， 52、膜密封垫圈，53、气体分离膜，54、支撑膜，55、固定金属板，56、传感器密封圈，57、传感器 插口，58、气体检测器，59、金属固定块，510、数据收集器，13、前端处理器，14、信号放大器， 15、平台信号分析装置。