[發(fā)明專利]一種井下隨鉆測量泥漿中油氣的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010236513.4
• 申請日: 2010-07-22
• 公開（公告）號: CN102337886A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李劍浩;李安宗;陳鵬;朱軍;李傳偉;李童;岳彩達;何葆庵;龔厚生
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團測井有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B49/08;E21B47/06;E21B47/12
• 代理公司: 北京市中實友知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在井下鉆頭附近測量泥漿中油氣的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

地球物理勘探是伴隨石油工業(yè)而產(chǎn)生和發(fā)展起來的一門科學技術(shù)，主要應(yīng)用于地層評價和完井評價兩個領(lǐng)域，最終實現(xiàn)在地層中尋找石油和天然氣。因此，地球物理勘探是在油氣勘探和開發(fā)過程中測量、記錄、分析井下巖石或流體的物理特性，并對儲集層進行油氣評價的一種技術(shù)，又稱為地球物理測井，簡稱測井。測井作為石油工業(yè)的一個重要分支和基礎(chǔ)，正日益發(fā)揮出越來越大的作用。

石油和天然氣存在于地層的空隙內(nèi)，它們的存在給巖石的物性帶來若干變化。研究巖石的物性，如巖石的電學特性、聲學特性、核物理特性等，就構(gòu)成了各種各樣測井方法的物理基礎(chǔ)。于是形成了幾個主要的測井方法，如電法測井、聲波測井、核測井等，這些方法的硬件實現(xiàn)就形成了各種各樣的測井儀器。用測井儀器測井，采集反應(yīng)地層物性的信息；用計算機來處理和分析這些信息；最后由測井分析專業(yè)人員給出評價報告，指出儲集層的含油氣前景。為了提高評價的可信度，測井時要組合多種測井儀器下井測量，測井分析需要用多條測井曲線進行“綜合”解釋。實現(xiàn)地層物性參數(shù)測量的傳統(tǒng)方法是利用電纜將測井儀器放入井眼內(nèi)實現(xiàn)，簡稱為電纜測井，一直沿用至今。

隨著油氣勘探的深入，尤其是大斜度井、水平井數(shù)量的增加，越來越多的測井服務(wù)由電纜測井轉(zhuǎn)向了隨鉆測井。隨鉆測井與電纜測井相比，它不但可以方便于在大斜度井、水平井進行測量，而且更重要的是能夠在泥漿侵入很少的條件下測量，避免了泥漿侵入對確定原狀地層參數(shù)的影響，獲得真實反應(yīng)地層物性的參數(shù)，因而得到廣泛的應(yīng)用。中國石油天然氣集團公司旗下的中油測井有限公司隨鉆儀器研究中心等多家研究單位一直跟蹤國際先進技術(shù)，致力于自主創(chuàng)新，對隨鉆技術(shù)的掌握已日臻成熟，實現(xiàn)了隨鉆過程中地層電阻率、孔隙度和巖性的測量，同時隨鉆測井裝備的制造水平也躍入世界先進行列。隨著計算機、信息以及網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的飛速發(fā)展，對井下測量信號的采集、傳輸和處理都愈加迅捷和準確；而測井解釋隊伍素質(zhì)的不斷提升和手段的增強，更為評價地層的測井資料的解釋提供了雄厚基礎(chǔ)。

然而，隨著地層和地質(zhì)條件的變化，特別是在致密性地層勘探開發(fā)中，為了發(fā)現(xiàn)和識別油氣層，對地層評價時需要更多的、真實反應(yīng)地層物性的參數(shù)，這對測井方法和測量裝備提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種在井下鉆頭附近測量泥漿中油氣的系統(tǒng)。在石油鉆井時，需要在井口持續(xù)向井內(nèi)注入泥漿，并循環(huán)到井口，在循環(huán)過程中井底剛鉆開地層形成的巖屑就會混入泥漿中，使其特性發(fā)生變化，而鉆開的致密層、油層、氣層和水層等不同層巖屑使得泥漿特性發(fā)生不同的變化，將這種變化了的泥漿特性參數(shù)實時測量并上傳地面，同井上入口泥漿的特性參數(shù)對比分析，并結(jié)合其它不同種類儀器測量的數(shù)據(jù)，進行綜合解釋，就能快速直觀判斷地層含油、氣、水的特性，從而直接發(fā)現(xiàn)和識別油氣層。

本發(fā)明所述的井下隨鉆測量泥漿中油氣的系統(tǒng)是由地面主機控制系統(tǒng)、嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳感器、泥漿脈沖發(fā)生器、驅(qū)動器、電池筒、定向測量短節(jié)、數(shù)據(jù)連接短節(jié)和隨鉆儀器、泥漿特性參數(shù)測量短節(jié)組成。

該系統(tǒng)各種測量短節(jié)在鉆井過程中進行井下地層和泥漿特性參數(shù)的測量及實現(xiàn)無線傳輸，利用鉆柱中的泥漿脈沖將測量信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妫孛嫦到y(tǒng)進行實時處理。

地面主機控制系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)的初始化、隨鉆測井作業(yè)的過程控制、用戶GUI、遠程通訊、隨鉆測井作業(yè)的輔助應(yīng)用工具。嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要完成原始信號的采集與預(yù)處理，并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送給主機進行工程數(shù)據(jù)的計算與處理。

系統(tǒng)還可以通過網(wǎng)絡(luò)和遠程處理中心連接，并將當前隨鉆測井的結(jié)果傳送到遠程處理中心。利用遠程處理中心的決策和評價系統(tǒng)，可以將決策信息通過網(wǎng)絡(luò)反饋到隨鉆測井現(xiàn)場，從而指導現(xiàn)場的作業(yè)過程。

在鉆井過程中實現(xiàn)循環(huán)泥漿特性參數(shù)的準確測量的電極系需要安裝在鉆鋌內(nèi)側(cè)，電極系的設(shè)計和安裝是本發(fā)明的關(guān)鍵。

泥漿特性參數(shù)測量短節(jié)包括電阻率測量、井溫測量及其它參數(shù)測量，均安裝在鉆鋌側(cè)壁的凹槽中。

泥漿電阻率測量部分由電極系和相關(guān)電路組成。

電極系由四個電極環(huán)組成：其中外側(cè)兩個為發(fā)射電極A和發(fā)射電極B，中間兩個為接收電極M和接收電極N。電極系設(shè)置在鉆鋌側(cè)壁的環(huán)形凹槽中，距鉆鋌外緣14mm，其探測深度約為7mm，這樣就避免了地層對測量的影響，使測得的泥漿電阻率更為真實。

電阻率測量電路由發(fā)射電路和測量電路兩部分構(gòu)成，發(fā)射電路向發(fā)射電極提供恒定電流的12.5Hz的非標準方波信號，測量電路檢測由接收電極M和接收電極N取出的泥漿電阻率信號。