[發(fā)明專利]用于地層的特征化、導(dǎo)航鉆探路徑以及在地下鉆井中布置井的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080058477.5
• 申請(qǐng)日: 2010-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102725479A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·賽都;Y·H·周
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 普拉德研究及開(kāi)發(fā)股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B47/02
• 分類號(hào): E21B47/02;E21B45/00;G01V9/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

優(yōu)先權(quán)要求

從通過(guò)引用并入本文的于2009年10月20日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/253,248要求優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在地下井眼中鉆探和測(cè)量的領(lǐng)域，更具體地涉及用于特征化目標(biāo)地層和用于例如在定向鉆井期間準(zhǔn)確地布置井的方法。

背景技術(shù)

定向鉆井以及隨鉆測(cè)井(LWD)和隨鉆測(cè)量(MWD)的出現(xiàn)大大地改進(jìn)了用于生產(chǎn)碳?xì)浠衔镔Y源的井的定位和布置。定向鉆井涉及為了各種目的沿著偏離的路線鉆井，包括在特定的目標(biāo)區(qū)域中降至最低點(diǎn)。定向鉆井用于例如在產(chǎn)油地層床(或“產(chǎn)油區(qū)”)中獲得適當(dāng)?shù)木圮壽E，并接著基本上在產(chǎn)油區(qū)內(nèi)鉆探。水平地鉆出的井可極大地增加在產(chǎn)油區(qū)中的井眼體積，伴隨著油產(chǎn)量的增加。

LWD通常是指使用位于鉆頭緊鄰上方的鉆鋌中的儀器來(lái)測(cè)量地層性能。在孔被切削出之后不久、在它被連續(xù)鉆井或取巖心操作不利地影響之前進(jìn)行測(cè)量。由于鉆井和測(cè)量之間的較短時(shí)間，向井眼壁中的流體入侵相對(duì)于電纜測(cè)井也減小了。LWD和MWD有時(shí)區(qū)別在于：LWD數(shù)據(jù)被記錄在存儲(chǔ)器中并在工具到達(dá)地面時(shí)被下載，而MWD數(shù)據(jù)被發(fā)送到地面(例如，通過(guò)泥漿脈沖或有線鉆桿)并被實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)。然而，術(shù)語(yǔ)“LWD”也更一般地用于涵蓋LWD和MWD，并將在這里以這種方式使用，除非另外指出。

在定向鉆井計(jì)劃作出之前，鉆井隊(duì)常常有本地地層的地質(zhì)屬性的相當(dāng)多的先驗(yàn)知識(shí)。最初的知識(shí)可例如從本地中的勘測(cè)井和/或生產(chǎn)井得到。地震勘測(cè)由于其能夠很遠(yuǎn)地探測(cè)到地層中的能力而在定位地層中的井路徑時(shí)被普遍使用。然而，地震勘測(cè)通常不能夠提供期望的分辨率和精確度以充分特征化目標(biāo)地層并預(yù)測(cè)有利地布置井的位置。

常常使用電磁(EM)工具進(jìn)行其它測(cè)量例如電阻率測(cè)量。一些EM測(cè)井工具使用傳播技術(shù)來(lái)測(cè)量地層的電阻率。傳播工具測(cè)量地層中的EM信號(hào)的幅度、相移和衰減以確定地層的電阻率，這些可能是地層特征化的重要方面。

在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國(guó)專利6,188,222中公開(kāi)了提供相對(duì)深的讀數(shù)的電阻率工具。可以是LWD工具陣列的一部分的這個(gè)工具包括在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的相對(duì)長(zhǎng)的間隔，并可用于確定地層電阻率和獲得用于在定向鉆井過(guò)程中確定井位置的地層邊界的表示。在LWD工具——其中一些在下文中被概述——中的隨后發(fā)展提高了受控的定向鉆井的精確度并便于井布置。然而，仍然存在改進(jìn)這些功能和目標(biāo)地層及它們的儲(chǔ)層的特征化的很大余地，目標(biāo)正是實(shí)現(xiàn)這種改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一種形式，公開(kāi)了一種用于引導(dǎo)目標(biāo)地層中的井眼鉆探的方法，所述方法包括下列步驟：提供具有井底組件的鉆井設(shè)備，所述井底組件包括可控的定向鉆井子系統(tǒng)以及具有環(huán)視和前視能力的隨鉆測(cè)井定向測(cè)量工具；確定所述目標(biāo)地層中的預(yù)定類型的地層特征的存在；以及使用所述鉆井設(shè)備在所述目標(biāo)地層中對(duì)鉆井路徑進(jìn)行導(dǎo)航，包括：從所述定向測(cè)量工具接收測(cè)量信號(hào)，從接收到的測(cè)量信號(hào)獲得關(guān)于所述目標(biāo)地層中的所述地層特征的地層參數(shù)的代表物，以及控制所述定向鉆井子系統(tǒng)，以便沿根據(jù)獲得的地層參數(shù)的代表物確定的方向鉆井。在本發(fā)明的這個(gè)形式的一個(gè)實(shí)施例中，提供隨鉆測(cè)井定向測(cè)量工具的步驟包括：提供具有環(huán)視和前視能力的隨鉆測(cè)井定向電阻率測(cè)量工具。在該實(shí)施例中，環(huán)視能力高達(dá)大約100英尺，而前視能力高達(dá)大約60英尺。

在本發(fā)明的所述形式的一個(gè)實(shí)施例中，確定目標(biāo)地層中的預(yù)定類型的地層特征的存在的步驟包括：在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)包括多個(gè)示例性地層特征模型的多個(gè)表示的知識(shí)庫(kù)；提供所述目標(biāo)地層的初始參數(shù)數(shù)據(jù)；以及比較所述初始參數(shù)數(shù)據(jù)與所述知識(shí)庫(kù)中的模型，以便選擇地層特征模型，所述目標(biāo)地層中的所述預(yù)定類型的地層特征從選定的地層特征模型導(dǎo)出。在本實(shí)施例中，在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)包括多個(gè)示例性地層特征模型的多個(gè)表示的知識(shí)庫(kù)的步驟包括：存儲(chǔ)包括多組地層幾何結(jié)構(gòu)和地層物理參數(shù)的模型。此外，在本實(shí)施例中，地層參數(shù)包括鉆頭相對(duì)于目標(biāo)地層中的所述地層特征的空間關(guān)系，或包括鉆頭相對(duì)于目標(biāo)地層中的所述地層特征的選定邊界的空間關(guān)系。預(yù)定類型的地層特征包括從一組中選擇的多個(gè)典型特征，該組包括但不限于：地層斷層；連同頁(yè)巖邊界、脊、砂體、鹽丘和地層油/水接觸面的地層儲(chǔ)層。