[發明專利]在壓力受控的鉆探中對地層的測試

無效

• 申請號: 201180072236.0
• 申請日: 2011-07-12
• 公開（公告）號: CN103688020A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: S·M·杰弗瑞斯
• 申請（專利權）人: 哈里伯頓能源服務公司
• 主分類號: E21B47/06
• 分類號: E21B47/06;E21B47/00;G01V9/00;G01V3/18
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 朱立鳴

技術領域

本發明總的涉及結合鉆井作業所用的設備和所執行的操作，在本文所述的實施例中，具體地說，提供在壓力受控的鉆探中對地層的測試。

背景技術

壓力受控的鉆探是眾所周知的技術，其利用閉合的環腔和調節環腔中壓力的裝置而在鉆探中精確地控制底部孔的壓力。環腔在鉆探過程中通過利用旋轉的控制裝置（RCD，也稱作旋轉的控制頭或旋轉的防噴器）而通常是關閉的，該旋轉的控制裝置在其旋轉時圍繞鉆管密封。

因此，將會認識到，它有利地能夠在壓力管理的鉆探作業過程中對地層進行測試。

附圖說明

圖1是可實施本發明原理的鉆井系統和方法的代表性視圖。

圖2是可用于鉆井系統和方法的壓力和流量控制系統的代表性方框圖。

圖3是測試地層的方法的代表性流程圖，該方法可實施本發明的原理。

圖4是另一種地層測試方法的代表性流程圖。

具體實施方式

代表性地顯示在圖1中的是可實施本發明原理的鉆井系統10和相關方法。在系統10中，通過轉動鉆具組16端部上的鉆頭14來鉆探出井筒12。鉆探流體18通常被稱作泥漿，其向下循環通過鉆具組16，流出鉆頭14并向上流過形成在鉆具組和井筒12之間的環腔20，以便冷卻鉆頭、潤滑鉆具組、移除切屑并提供對底部孔壓力控制的測量。單向閥21（通常為擋板型止回閥）防止鉆探流體18向上流動通過鉆具組16（例如，當在鉆具組內形成連接之時）。

對底部孔壓力的控制在壓力受控的鉆探以及其他類型的鉆探作業中是非常重要的。較佳地，底部孔壓力被精確地控制，以防止過多的流體流失到井筒12周圍的地層82中、不期望的地層斷裂、地層流體不期望地流入井筒內等。

在典型的壓力受控的鉆探中，要求底部孔壓力保持在剛好略大于地層的空隙壓力，不超過地層的斷裂壓力。在空隙壓力和斷裂壓力之間的裕度相對小的情形中，該技術是特別地有用。

在典型的欠平衡鉆探中，要求底部孔壓力保持在略小于空隙壓力，由此獲得流體從地層流入的受控流動。

在傳統的過平衡鉆探中，要求底部孔壓力保持在略大于空隙壓力，由此防止（或至少減輕）流體從地層流入的流動。在過平衡鉆探中，環腔20可通向地面上的大氣，并在鉆探過程中通過調整鉆探流體18的密度來控制井筒壓力。

氮氣或其他氣體、或其他重量更輕的流體可添加到鉆探流體18內，以便進行壓力控制。例如，在欠平衡的鉆探作業中該技術是有用的。

在系統10中，通過使用旋轉的控制裝置22（RCD）來關閉環腔20（例如，隔絕環腔與大氣壓的連通，并使環腔能被加壓到或接近地面的壓力）便可獲得對底部孔壓力的附加的控制。RCD22密封在井頭24上方的鉆具組16的周圍。盡管未在圖1中示出，但鉆具組16可向上延伸通過RCD22，例如，以便連接到旋轉臺（未示出）、立管管線26、方鉆桿（未示出）、頂部驅動裝置和/或其他傳統的鉆探設備。

鉆探流體18通過導翼閥28流出井頭24外，該導翼閥與RCD22下方的環腔20連通。鉆探流體18然后流過泥漿返回管線30、73，流到扼流集管32，該集管包括冗余的扼流器34（一次僅可使用其中一個）。通過可變地限制流體18流過冗余扼流器34中工作的一個扼流器的流量，將背壓施加到環腔20。

對流過工作的扼流器34的流量的限制越大，施加到環腔20的背壓就越大。因此，通過改變施加到環腔20的背壓，便可方便地調節井下壓力（例如，井筒12底部的壓力、井下套管處的壓力、特定地層或區域處的壓力等）。可使用水力學模型（將在下文中更完整地描述）來確定地面處或接近地面的施加到環腔20的壓力，這將導致所要求的井下壓力，這樣，操作者（或自動控制系統）可容易地確定如何調節在地面處或接近地面施加到環腔的壓力（可方便地測得），以獲得要求的井下壓力。

施加到環腔20的壓力可通過各種壓力傳感器36、38、40在地面處或接近地面處測得，每個傳感器與環腔連通。壓力傳感器36探測RCD22下方、但在防噴器（BOP）組42上方的壓力。壓力傳感器38探測BOP組42下方的井頭內壓力。壓力傳感器40探測扼流集管器32上游處的泥漿返回管線30、73內的壓力。

另一壓力傳感器44探測立管管線26內的壓力。還有另一壓力傳感器46探測扼流集管器32下游處、但在分離器48、振動器50和泥漿坑52上游的壓力。附加的傳感器包括：溫度傳感器54、56，科里奧利流量計58，以及流量計62、64、66。