[發明專利]用于分析在高泥流下被鉆地層的氣體的系統

有效

• 申請號: 201080052572.4
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN102741504A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 伊安·格雷
• 申請（專利權）人: 伊安·格雷
• 主分類號: E21B49/02
• 分類號: E21B49/02;E21B47/04;E21B43/34;E21B49/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李濤

相關申請

本PCT申請補充了于2009年4月2日提交的PCT/AU200900403，并且還要求在2009年11月19日提交的澳大利亞臨時申請2009905663的進一步益處。該申請提供本發明的附加實施例，其中所述發明在先前申請中已說明。

技術領域

本發明一般涉及烴類鉆井作業，更具體地涉及在鉆井作業過程中，用于分析脫附(desorb)于鉆泥的氣體的方法和設備。

背景技術

石油鉆探中使用泥漿測井已有很長時間，該泥漿測井用于在鉆井過程中確定含氣地層的大致位置。特別地，泥漿測井包含檢查從鉆泥中提取的鉆屑的過程，從而辨認氣體、碳氫化合物和存在于于鉆頭特定位置的其他組分。為此，通常在地面設立氣體檢測器，從而從鉆孔中抽取鉆泥流出物的樣品。該位置通常位于泥漿振動篩上方，但也可以安置在其他位置。采樣設備檢測與空氣一起從鉆泥被釋放的氣體，其中空氣由采樣設備吸入。本系統提供自鉆孔被釋放的氣體的定性分析。如果泥漿測井系統監測鉆井作業過程以及鉆泥流速，那么該系統能夠計算鉆孔中釋放氣體的大致位置。本過程包含根據時間計算的上返速度及其與泥漿電阻儀輸出的相互關系。

由于采樣過程的特性，傳統的泥漿測井系統缺少氣體釋放體積的定量評估，其中在采樣過程中，從振動篩腹腔或一些其他區域內的泥漿上方獲取空氣。在儲集層的情況中，例如煤或頁巖，其中氣體貯存在巖石本身內，能夠基于容積比率預計氣體釋放體積與被鉆的巖石體積直接相關，以及與煤的含氣量直接相關。這還適用于所有無大孔隙空間例如晶洞的含氣沉積層。在后一種情況中，預計氣體釋放將超出被鉆的孔體積。

通常用于從煤層中獲得氣體組分的方法是將巖心鉆鉆入煤層，然后盡快地將巖心拉至地面。然后從巖心管中移除巖心，并將其放至濾毒罐內，然后在濾毒罐(canister)內監測巖心樣品中的氣體脫附。不變地，在從煤層深處到地面的運送期過程中，氣體損失。該損失的氣體必須從巖心一旦被放入濾毒罐的初始脫附速率開始向后推測至認為煤開始脫附的時間計算。當從巖心釋放的氣體減慢時，習慣于打開濾毒罐并抽取巖心樣品，然后破碎樣品從而加速脫附過程。測量從破碎的巖心中釋放出的氣體，并且該氣體被用于分析巖心樣品中的含氣總量。通常該測量法被指定為煤每單位重量內氣體體積。

該技術的局限性包含為獲得巖心樣本需要實施取心過程，以及在分析過程中，對流失至大氣的初始氣體的不正確評估。由此可見，存在需要這樣的過程，其中能夠在傳統的地層鉆井過程中獲得氣體組分的分析，其中攜帶鉆屑(cuttings)的鉆泥未被暴露至大氣，而是被貯存直到完成氣體分析。另一方面，存在需要動態的氣體分析系統，這意味著氣體不斷地被地累積和分析。

發明內容

本發明的原理和概念特別適用于測量來自任何鉆孔的可量化的總氣體釋放(量)，但是在吸附過程中詳細參考測量來自例如煤或頁巖等地層的氣體釋放(量)，其中氣體貯存于地層中。本發明的原理和概念還適用于具有較小的空隙空間和較低的滲透性的孔隙性儲集層，其中釋放的氣體僅來自鉆探的巖石。

根據本發明重要特征，通過實施鉆井作業可促進地下巖層中的氣體的勘探，其中，該鉆井作業捕集任何從巖層中脫附的，以及來自于鉆井作業所產生的鉆屑的氣體。來自井下位置的鉆井流體、鉆屑和脫附的氣體耦合至地面設備，該設備用于處理氣體，從而確定其中所需的參數。通過封閉系統檢索從井下位置被運載至地面處理設備的所需氣體，其中該封閉系統防止脫附的氣體被稀釋或者被空氣和其他環境氣體污染。因此，由經處理的脫附氣體產生的所需參數更為準確，且其提供更好地地層氣態特性評價。

根據本發明的另一特征，除了在添加鉆桿柱過程中的中斷之外，鉆井過程是連續的，由此借助地面設備對脫附氣體的分析和處理是不間斷的，并因此提供被鉆探地層的含氣量的動態記錄。鉆孔的長度、環形空間中鉆井液向上運動的速率和其他因素被用于確定地層深度，從該地層深度釋放被分析的氣體。