[發明專利]一種利用壓力定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法

有效

• 申請號: 201310082872.2
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104047591A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 楊明清;陸黃生;張衛;李三國;吳海燕;王志戰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B47/04
• 分類號: E21B47/04;E21B47/06;E21B47/07
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 劉明華

1.一種利用壓力定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法，其特征在于，

所述示蹤器由鉆井液攜帶進入鉆井內，至井底后沿井環空上返回地面，所述示蹤器用于實時快速檢測井筒溫度和壓力并進行數據采集；

所述示蹤器隨鉆井液的流動而運動，定位所述示蹤器井筒深度的方法是按照井筒環空內、外徑尺寸將全井分段，根據鉆井液流量、密度和粘度以及井內物理參數得到在各井段示蹤器的靜液壓力和示蹤器在各井段環空內的摩擦阻力，并由此得到各個井段示蹤器的實際環空壓力；從而獲取示蹤器在各個井段的深度位置，從而實現定位示蹤器深度。

2.根據權利要求1所述的一種利用壓力定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法，其特征在于，

所述按照井筒環空內、外徑尺寸將全井分段是按照環空內、外徑尺寸的由小及大分段，即同一環空尺寸的井段為同一井段；

且提取各井段的井內物理參數，包括：內徑，外徑和各井段高度；以及鉆井液的流量，鉆井液粘度以及密度值。

3.根據權利要求1或2所述的一種利用壓力定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法，其特征在于，

根據各井段深度不同，確定各環空內示蹤器所受到的靜液壓力；

所述靜液壓力為鉆井液不循環，作用在示蹤器的壓力為鉆井液的靜液壓力，其為：

P_h＝10^-3gρh_i

P_h—井眼內某點的靜液壓力，MPa，ρ—鉆井液密度，g/cm³；

h_i—環空內某點的垂直高度，m；

令k＝10^-3gρ，則P_h＝kh_i；其中k為常數。

4.根據權利要求2所述的一種利用壓力定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法，其特征在于，

根據各井段環空、外徑不同，確定示蹤器在各井段環空內的摩擦阻力；

鉆井液循環時，環空內會產生摩擦阻力，作用于示蹤器；先根據鉆井液流量和粘度得到示蹤器的摩擦阻力系數，后將此示蹤器的摩擦阻力系數與該點與該井段頂端的距離的乘積即為示蹤器在該位置處的摩擦阻力。

5.根據權利要求3或4所述的一種利用壓力定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法，其特征在于，

根據各環空內示蹤器所受到的靜液壓力和摩擦阻力得到各個井段示蹤器的實際環空壓力：在各個井段，作用于示蹤器的實際環空壓力為靜液壓力與摩擦阻力之和。

6.根據權利要求5所述的一種利用壓力定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法，其特征在于，

根據各井段示蹤器的實際環空壓力確定示蹤器所在的深度，示蹤器所在深度為該段實際環空壓力加上摩擦阻力，然后再除以靜摩擦系數與該段的摩擦阻力系數之和。

7.根據權利要求1或2所述的一種利用壓力定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法，其特征在于，

壓力定位所述示蹤器深度的方法步驟包括：

①確定環空內示蹤器所受到的靜液壓力步驟：根據鉆井液流量、密度和粘度以及井內物理參數得到靜液壓力；

鉆井液不循環，則作用在示蹤器的壓力為鉆井液的靜液壓力，其為：

P_h＝10^-3gρh_i

P_h—井眼內某點的靜液壓力，MPa，ρ—鉆井液密度，g/cm³；h_i—環空內某點的垂直高度，m，

令k＝10^-3gρ，則P_h＝kh_i；

②分配井段步驟：

按照環空內外徑的不同，將全井分為若干井段，全井眼總長度為H，即H＝h₁+h₂+......+h_n；每個井段環空內外徑、長度自上而下分別為d₁、D₁、h₁；d₂、D₂、h₂；……,d_n、D_n、h_n?n=1,2,3,……；

③確定每個井段鉆井液作用于示蹤器的環空摩擦阻力系數

鉆井液循環，環空內會產生摩擦阻力，作用于示蹤器：

在h₁井段，作用于示蹤器的摩擦阻力系數為：

k1=0.57503ρ0.8μ0.2Q1.8(D1-d1)3(D1+d1)1.8]]>

在鉆進過程中，所涉及到的物理量均為常數，所以k₁的值為常數，其中：

Q—鉆井液流量，l/s；

μ--塑性粘度，Pa·s；

在h₂井段，作用于示蹤器的摩擦阻力系數為：

k2=0.57503ρ0.8μ0.2Q1.8(D2-d2)3(D2+d2)1.8]]>

在鉆進過程中，所涉及到的物理量均為常數，所以k₂的值為常數；

……

在h_n井段，作用于示蹤器的摩擦阻力系數為：

kn=0.57503ρ0.8μ0.2Q1.8(Dn-dn)3(Dn+dn)1.8]]>

在鉆進過程中，所涉及到的物理量均為常數，所以k_n的值為常數；

d₁、D₁、d₂、D₂……的單位為cm，h₁、h₂……的單位為m；

④確定每個井段所產生的環空摩擦阻力步驟：

在h₁井段，作用于示蹤器的摩擦阻力為：

P_a1i＝k₁h_1i

其中，P_a1i—h₁井段摩擦阻力，MPa；h_1i—h₁井段內某點距離h₁頂端的長度，m；

在h₂井段，作用于示蹤器的摩擦阻力為：

P_a2i＝k₂h_2i

其中，h_2i--h₂井段內某點距離h₂頂端的長度，m；h_2i=h_i-h₁；

……

在h_n井段，作用于示蹤器的摩擦阻力為：

P_ani＝k_ih_ni，P_ani表示環空壓力

其中，h_ni--h_n井段內某點距離h_n頂端的長度，m；h_ni=h_i-h₁-h₂-……-h_n-1；⑤確定每個井段的示蹤器的環空壓力步驟

在每個井段，作用于示蹤器的壓力為靜液壓力與摩擦阻力的和；

在h₁井段，作用于示蹤器的壓力為：

P₁＝P_h+P_a1i=kh_i+k₁h_1i

由于h₁位于鉆具最上端，所以h_i=h_1i；

上式可寫為：P₁＝(k+k₁)h_i

在h₂井段，作用于示蹤器的壓力為：

P₂＝P_h+P_a1+P_a2i

=kh_i+k₁h₁+k₂h_2i

=kh_i+k₁h₁+k₂(h_i-h₁)

=(k+k₂)h_i+k₁h₁-k₂h₁

……

在h_n井段，作用于示蹤器的壓力為：

P_n＝P_h+(P_a1+P_a2+......P_an-1)+P_an

=kh_i+(k₁h₁+k₂h₂+......+k_n-1h_n-1)+k_nh_n

=kh_i+(k₁h₁+k₂h₂+......+k_n-1h_n-1)+k_n(h_i-h₁-h₂......-h_n-1)

=(k+k_n)h_i+(k₁h₁+k₂h₂+......+k_n-1h_n-1)-k_n(h₁+h₂+......+h_n-1)

⑥確定示蹤器所在的深度

在[0，P₁）壓力范圍內，示蹤器在h₁井段運動，示蹤器所在的深度為：

hi=P1k+k1]]>

在[P₁，P₂）壓力范圍內，示蹤器在h₂井段運動，示蹤器所在的深度為：

hi=P2-k1h1+k2h1k+k2]]>

……

在[P_n-1，P_n）壓力范圍內，示蹤器在h_n井段運動，示蹤器所在的深度為：

hi=Pn-(k1h1+k2h2+......+kn-1hn-1)+(knh1+h2+......+hn-1)k+kn.]]>