[發明專利]使用惰性氣體優化地下井筒及流體的分析的系統和方法

有效

• 申請號: 201380072445.4
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN104968890B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: M·羅
• 申請（專利權）人: 哈里伯頓能源服務公司
• 主分類號: E21B49/08
• 分類號: E21B49/08;E21B49/00;E21B47/11
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 王穎;江磊

提供用于監測及特征化地下地層中的流體的系統及方法。在一個實施方案中，提供一種用于監測井筒的方法，所述方法包括：提供第一數量的已知體積的一種或更多種惰性氣體；使所述流體的至少一部分及所述一種或更多種惰性氣體在所述井筒的一部分中循環；在已在所述井筒的一部分中循環的所述流體的一部分中探測第二數量的所述惰性氣體；及基于在流體中提供及/或探測到的所述惰性氣體的量及/或提供或探測到所述惰性氣體的相對時間確定有關所述井筒的一個或更多個參數(例如，井筒體積、滯后時間、流量特性及/或氣體提取系統的效率)。

發明背景

本公開涉及地下操作，且更具體地涉及用于監測及特征化地下地層中的井筒及流體的系統和方法。

地下操作的執行需要各種步驟，各使用若干裝置。許多地下操作需要將一種或更多種流體引入地下地層中。例如，鉆井操作在開發油、氣或水井時或在開采礦物及類似物時發揮重要作用。在鉆井操作期間，鉆頭在其下降至期望深度時穿過地層的各種層。鉆井流體通常在鉆井操作期間采用且執行數種重要功能，包括但不限于將鉆屑從井移除至地面、控制地層壓力、密封可滲透地層、最小化地層損壞及冷卻和潤滑鉆頭。

通常在鉆井操作期間監測鉆井流體的性質。例如，通常期望在鉆井流體離開井筒時，準確測量鉆井流體的烴類氣體濃度。鉆井流體中烴類氣體的濃度可能影響鉆井方式以及相關鉆機及人員的安全。此外，鉆井流體中存在的烴類氣體及其它組份的濃度可指示被鉆地層及鉆井環境的特性。相應地，鉆井流體的分析及其在鉆井操作期間經歷的變化對于鉆井方法以及鉆井操作的效率而言是重要的。因此，在井筒的鉆井、完井及試井期間，期望獲得從井筒返回至地面的流體的分析測量。

一種提出的用于采集及分析鉆井流體的方法涉及在鉆井流體離開井筒時，將容器內的轉子浸沒至鉆井流體中。通常，這種“氣阱”的放置是在暴露于大氣條件的露天礦或匯流箱中。鉆井流體在其進入及離開容器時被攪拌，且溶解于其中的一些氣體蒸發且溢出流體的限制范圍。這些蒸發氣體隨后被采集且通過分析方法處理以確定鉆井流體中烴類及其它組份的存在及濃度。

當前存在在鉆井操作期間采集氣體樣本用于分析處理的各種傳統方法。一種方法需要在歧管系統的大氣端附近將取樣點附接至主流體/氣體分離器。但是，截止來自井筒的氣體已進入這個分離器的大體積時，其通常已變得較不明顯，因為它已經歷與其它氣體的混合及與衍生它的流體的滯后分離。其它方法需要在分離器之前采集一定數量的鉆井流體，及處理鉆井流體以提取溶解于其中的任意氣體化合物。由于第二方法中的取樣發生在來自井的主要流體流中，所以它不會被任意其它氣體的混合或通過任意其它工藝滯后分離影響。但是，這種方法不允許鉆井流體的高效連續取樣。

因此，在鉆井操作期間采集氣體樣本用于分析處理的多數方法通常要求一些方式來考慮井筒中的滯后時間及取樣方法的效率以提供有關井下烴類及其它流體的組成及位置的準確信息。傳統方法可利用標準的校正因子來考慮氣體提取器的效率；但是這些校正因子無法準確反映特定系統的效率。

具體實施方式

本文中詳細描述本公開的說明性實施方案。為簡明起見，可不在本說明書中描述實際實施的所有特征。當然應了解，在任意這種實際實施方案的開發中，可進行許多實施特定決策來實現可隨實施而變化的特定實施目標。此外，應了解這樣一種開發努力可能是復雜且耗時的，但只是受益于本公開的本領域一般技術人員的常規工作。