[發明專利]分析和控制在鉆孔中水錘產生的波傳播的方法和裝置

無效

• 申請號: 201210074790.9
• 申請日: 2006-05-25
• 公開（公告）號: CN102587869A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 丹尼爾·穆斯;全有力
• 申請（專利權）人: 地質力學國際公司
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 蔣世迅

本申請是申請日為2006年5月25日、申請號為200680018106.8、發明名稱為“分析和控制在鉆孔中水錘產生的波傳播的方法和裝置”一案的分案申請。

技術領域

本發明涉及用于分析鉆孔，巖層，液體，和完井性質對水錘產生的波傳播的影響的方法。在另一方面，本發明涉及在鉆孔完井設備和噴射器中用于減輕水錘效應的方法和裝置。本發明還可用于確定完井和巖層的性質和及性質的變化。

背景技術

水錘(或者，更一般地是液體錘)是在運動液體突然地被迫停止或改變方向時，它的動能產生的壓力波動或壓力波。例如，若在管道系統的一端突然地關閉一個閥，則在管道中可以傳播水錘波。在生產井或正在被鉆探的井中，若防噴器裝置(BOP)被激勵以響應被檢測的氣體或液體流入鉆孔，則可以產生水錘。在標準的井關閉期間，也可以產生水錘。例如，請參照SPE?00064297。與水錘相關的瞬態壓力可以造成鉆孔失效和/或井中靈敏的電子，電路和機電設備失效。在本發明中，我們討論的“鉆孔系統”可以包括鉆孔以及與該鉆孔連接的所有裝置。

授予Holzhausen?et?al.的US?5220504公開一種確定巖層性質的方法，例如，滲透率，該方法是在鉆孔中建立壓力振蕩。分析是基于地球的模型作為一種圍繞充滿液體的鉆孔的均勻媒體(其中可能有裂紋)。該方法在實際的生產鉆孔中毫無用處，其中鉆孔可能包含生產管道，不同尺寸的套管，水泥，孔眼，封隔填料和砂石充填。本發明的目的是分析實際的生產鉆孔，該鉆孔可能有徑向變化和垂直變化。

發明內容

本發明的一個實施例是一種確定地球巖層的性質的方法。在地球巖層的鉆孔中產生液體錘，該液體錘在液體中產生壓力脈沖。至少在鉆孔中的一個位置，測量液體壓力。利用測量結果，估算巖層性質的數值。產生液體錘可以通過開啟鉆孔系統中的流量控制裝置和/或關閉啟鉆孔系統中的流量控制裝置完成。壓力脈沖在鉆孔中傳播，其速度至少部分是由巖層的剪切速度確定。估算巖層的性質可以利用確定鉆孔和地球巖層的模型完成，該模型包含多個層，多個層中的至少一個層包含徑向分層。估算巖層的性質還可以包括模擬該模型的輸出，并比較模擬輸出與測量結果。模擬該模型的輸出包括利用在層邊界上的反射系數和傳輸系數。估算性質可以包括巖層孔隙度，巖層滲透率和巖層損壞。該方法還可以包括在以后的時間重復地產生水錘，并確定其性質數值的變化。

本發明的另一個實施例是一種開發地球巖層中的貯藏的方法。該方法包括確定地球巖層和其中鉆孔的模型。該模型包含多個層，多個層中的至少一層包含徑向分層。模擬該模型對液體錘的響應，且該輸出用于確定鉆孔中完井鉆具組的參數和/或鉆孔中流量控制裝置的工作參數。利用該模型的輸出可以包括識別鉆孔中液體的最大壓力，而其中流量控制裝置的工作參數可以包括流量控制裝置的開工率。流量控制裝置可以在地面位置，井下位置，和/或側向鉆孔的井下位置。確定完井鉆具組的參數可以包括：選取鉆孔直徑，選取鉆孔形狀，選取套管材料，選取管道材料，選取水泥性質，選取鉆孔中液體的性質，和/或選取兩段套管之間連接的性質。確定完井鉆具組的參數可以包括：確定波反射器部分的參數，波衰減器部分的參數，孔眼的大小，孔眼的形狀，和/或孔眼的定位。確定完井鉆具組的參數可以包括：確定防護網參數和/或礫石充填的參數。確定完井鉆具組的參數可以包括：確定直徑變化的尺度，兩個直徑變化之間的間隔距離，和直徑變化的數目。

本發明的另一個實施例是一種用在確定地球巖層的方法中的計算機可讀媒體。該方法包括：在地球巖層的鉆孔中產生液體錘，該液體錘在液體中產生壓力脈沖。該方法還包括：在鉆孔中的至少一個位置，測量液體的壓力。該媒體包含這樣的指令，它能使處理器利用測量結果估算巖層性質的數值。該媒體可以包括：ROM，EPROM，EAROM，快速擦寫存儲器，和/或光盤。

附圖說明

為了清楚地理解本發明，應當參照以下結合附圖的優選實施例的詳細描述，其中相同的元件是用相同的數字描述，且其中：

圖1是在頂部，中部和底部的簡單水錘和水錘波；

圖2a是在均勻巖層中的簡單鉆孔；

圖2b是在圖2a所示鉆孔的頂部，中部和底部的模擬水錘波；

圖3表示階躍時間函數作為水錘模擬的源；

圖4a表示在鉆孔中的徑向分層；

圖4b表示在均勻巖層中有不規則直徑的鉆孔；

圖4c表示在水平分層的地球巖層中的鉆孔；

圖5a表示在有分層的地球巖層的鉆孔中的水錘波；

圖5b表示在圖5a所示鉆孔的頂部，中部和底部的模擬壓力場；