[發明專利]鉆井流體中顆粒粒度和形狀分布的分類

在審

• 申請號: 201580073900.1
• 申請日: 2015-03-12
• 公開（公告）號: CN107208478A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: M·D·羅維;J·T·格斯尼;C·C·布里頓
• 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;E21B47/00;G01V8/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 張欣

相關申請的交叉引用

本申請涉及并要求2015年2月20日提交的美國臨時專利申請序號62/118,586的優先權。

背景技術

在烴生產井的鉆探期間，鉆井流體或“泥漿”從地面位置向下連續地循環到正鉆探井筒的底部并再次回到地面。返回的泥漿包括主要來自正被鉆頭穿透的地層的鉆屑。在多邊井的情況下，鉆屑還可包括通過銑削或鉆探穿過套管壁形成側向井筒而生成的金屬鉆屑。一些井下作業還可包括擴孔操作，這些擴孔操作可導致獨特類型的切屑回到地面。

可以理解，提高鉆井作業的有效性和效率可以為油氣勘探及后續生產降低鉆井成本。確定鉆井效率的一種方法是觀察在鉆井作業期間返回到地面的鉆屑的特征。

附圖簡述

以下圖示被包括來說明本公開的某些方面，并且不應該被看作是排他性實施方案。所公開的主題能夠在不脫離本公開的范圍的情況下在形式和功能上進行相當多的修改、改變、組合以及等效化。

圖1是可用于執行本公開的原理的成像系統的示意圖。

圖2A-2C是可使用圖1的成像設備來檢測的三種示例性類型或類別的顆粒。

圖3A-3C描繪了圖2A-2C的三種顆粒，指示示例性角度測量值以確定角性。

圖4是可包括圖1的成像系統的示例性鉆井系統的示意圖。

具體實施方式

本公開涉及鉆井作業，并且更具體地講，涉及監測返回的鉆井流體中的井筒切屑以及限定存在于井筒切屑中的顆粒的粒度分布和形狀分布。

在主動鉆井作業期間監測地層切削尺寸、粒度分布、形狀和體積的變化可以更好地了解當前的井況、鉆井效率和孔清潔效率。這些參數和操作條件的變化之間的聯系可以以多種方式表達，包括：通過檢測切削載荷的增加和鉆屑的粒度分布變化來確定過壓地層的存在；通過分析切削體積、粒度和形狀來確定鉆頭和鉆井效率；通過在掃掠操作期間監測切削體積來確定掃掠效率(例如，切削體積隨著掃掠效率的增加而增加并且隨著鉆屑從孔中移出而減小)；以及通過監測切削尺寸、粒度分布和形狀來確定地質地層組成的變化。

根據本公開的實施方案，可使用成像系統來監測返回的鉆井流體中的井筒鉆屑以及實時地或近實時地限定存在于井筒鉆屑中的顆粒的粒度分布和形狀分布。基線測量值的變化可能會在例如操作員控制臺上受到警告或與當前測量值一起顯示，并且用于改變操作的執行(例如，對鉆頭施加或多或少的重量，或改變鉆探流體的等效循環密度[ECD]等)。在一些實施方案中，可以觸發警報，該警報指示井操作員需要更換鉆頭。

本發明公開的一種方法包括使用包括一個或多個處理器的數據采集系統來接收鉆屑的圖像。數據采集系統可以形成成像系統的一部分，并且鉆屑可以源于正鉆探的井筒并且可以包含多個顆粒。隨后可通過獲得每個顆粒的三個二維距離測量值以及獲得每個顆粒的四個角度測量值來用一個或多個處理器分析鉆屑的圖像。所述一個或多個處理器隨后基于每個顆粒的所述三個二維距離測量值和所述四個角度測量值來確定所述鉆屑的顆粒粒度分布和所述鉆屑的形狀分布中的至少一者。

參照圖1，示出了可用于執行本公開的原理的成像系統100的示意圖。然而，應當注意，成像系統100僅是可遵守本公開的原理的一種類型的成像系統、裝置或設備的例子。實際上，在不脫離本公開的范圍的情況下，其他類型和配置的成像系統(諸如基于流的成像系統或包含其他計算機設計配置的系統)可替代地包含本公開的原理。因此，成像系統100的以下描述僅僅是為了說明的目的而提供，并且不應被認為是限制性的。