一種利用時(shí)間分配法定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于石油勘探開發(fā)領(lǐng)域。尤其是對于鉆井微芯片示蹤器進(jìn)行深度確定的方法。所述示蹤器隨鉆井液的流動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明是用時(shí)間分配法進(jìn)行鉆井示蹤器的深度定位，所述方法先確定示蹤器自井底至地面所需時(shí)間；再按照環(huán)空不同將全井分為若干井段；然后計(jì)算出每個(gè)井段的環(huán)空體積，并計(jì)算出每個(gè)井段環(huán)空體積占環(huán)空總體積的百分比；將示蹤器自井底至地面所需時(shí)間按照該比例進(jìn)行分配；針對每個(gè)井段，將示蹤器的運(yùn)動(dòng)距離按時(shí)間進(jìn)行分配；最終得出不同時(shí)間示蹤器的深度。該發(fā)明能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)井涌、井漏、鉆具摩擦井壁、鉆具刺穿等鉆井異常事故，提高鉆井效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及評價(jià)油氣儲層。
【專利說明】-種利用時(shí)間分配法定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油勘探開發(fā)領(lǐng)域。涉及在鉆井中為了提高鉆井效率和保障鉆井安全 檢測井筒溫度和壓力的研究方向，尤其是對于鉆井微芯片示蹤器進(jìn)行深度確定的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] ①鉆井參數(shù)測量對保障鉆井安全具有重要的作用
[0003] 石油鉆井是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)，在鉆井過程中，如果發(fā)生鉆井事故，輕則造成財(cái)產(chǎn) 損失，重則造成人員傷亡。隨著井深的增加，特別是各種分支井、水平井的開發(fā)，鉆井事故及 復(fù)雜情況的發(fā)生率越來越高。每年國內(nèi)各大油田都不同程度地發(fā)生井涌、井漏等鉆井工程 事故，而這些事故與鉆井工程參數(shù)的變化密切相關(guān)。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測鉆井工程參數(shù)的變化可 以有效地防止此類事故的發(fā)生。
[0004] ②溫度和壓力是石油鉆井最重要的兩項(xiàng)參數(shù)
[0005] 鉆井液溫度和壓力是鉆井工程中的兩項(xiàng)重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。地層的溫度壓力能夠反 映出鉆機(jī)的工作狀態(tài)及地層的物性等特征。對整個(gè)井筒的溫度、壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，建立隨 鉆采集的溫度、壓力剖面對鉆井工程的提速提效和安全鉆井有著重要的意義。
[0006] ③常規(guī)技術(shù)無法快速采集上部井眼的溫度壓力參數(shù)
[0007] 當(dāng)前的溫度參數(shù)的采集一般有兩種方式，一種是地面采集，一種是近鉆頭處采集。 在地面采集時(shí)，由于鉆井液的運(yùn)移，所采集的溫度參數(shù)誤差較大，且不能反映井筒內(nèi)某點(diǎn)的 溫度參數(shù)。采用近鉆頭處的采集處采集時(shí)，只能采集鉆頭位置附近的參數(shù)。所以，所以，無論 是地面采集，還是近鉆頭處采集，都不能采集上部井眼的溫度壓力參數(shù)，缺少對整個(gè)井筒的 參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化。隨鉆井深的不斷增加，鉆井液密度的變化，井筒全立體的監(jiān)測尤其重要。
[0008] ④采集的溫度壓力參數(shù)沒有進(jìn)行深度定位
[0009] 目前，國內(nèi)外開始了相關(guān)研究，設(shè)計(jì)出能夠用于實(shí)時(shí)快速檢測井筒溫度和壓力的 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一微芯片流體示蹤器，圖1為示蹤器示意圖(粉色小圓圈為示蹤器)。該示蹤 器的工作原理是，在鉆井過程中，示蹤器從地面進(jìn)入鉆桿內(nèi)，通過鉆井液循環(huán)，到達(dá)井底后 從鉆頭的水眼進(jìn)入環(huán)空區(qū)域，并隨著環(huán)空鉆井液上返至地面，最后被地面的特殊裝置俘獲。 示蹤器在運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)時(shí)連續(xù)采集井筒內(nèi)溫度和壓力參數(shù)。該示蹤器除記錄了溫度、壓力 參數(shù)外，還記錄了時(shí)間參數(shù)，但沒有記錄井深參數(shù)。井身參數(shù)是評價(jià)井筒內(nèi)溫度壓力最直接 的參數(shù)，需要將時(shí)間參數(shù)轉(zhuǎn)化為井深參數(shù)，用來準(zhǔn)確評價(jià)不同井深的溫度、壓力。目前，國內(nèi) 外都沒有解決該示蹤器在井內(nèi)深度定位問題。由于鉆井工程師不關(guān)心鉆桿內(nèi)的溫度壓力參 數(shù)變化，更關(guān)心環(huán)空溫度壓力參數(shù)的變化，所以在本專利中，只考慮示蹤器在環(huán)空內(nèi)的深度 定位。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中對示蹤器深度無法準(zhǔn)確確定和評價(jià)的技術(shù)問題，即現(xiàn) 有技術(shù)中，示蹤器在井內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，只采集了時(shí)間信息，沒有采集井深信息，
[0011] 本發(fā)明研發(fā)了一種利用時(shí)間分配法定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法，是將時(shí)間 信息與井身結(jié)構(gòu)信息相結(jié)合，轉(zhuǎn)化為井深信息，用于監(jiān)測不同井深處參數(shù)的變化，及時(shí)制定 施工措施。
[0012] 本發(fā)明的基本研發(fā)思路為：所述示蹤器隨鉆井液的流動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，定位所述示蹤器 井筒深度的方法是按照環(huán)空大小不同，將全井分段，示蹤器在環(huán)空運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)速 度與環(huán)空面積成反比，按照每個(gè)井段的環(huán)空面積及相應(yīng)的井段長度對示蹤器上返時(shí)間進(jìn)行 分配，即根據(jù)各井段環(huán)空體積與全井環(huán)空體積的比值得到在該井段內(nèi)示蹤器的上返時(shí)間； 并根據(jù)示蹤器在該井段內(nèi)的上返移動(dòng)距離，最終獲取示蹤器在該井段的深度位置，從而實(shí) 現(xiàn)定位示蹤器深度。見圖2.
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)方案為，
[0014] 一種利用時(shí)間分配法定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法，所述示蹤器由鉆井液攜 帶進(jìn)入鉆桿內(nèi)，至井底后沿井環(huán)空內(nèi)上返回地面，所述示蹤器用于實(shí)時(shí)快速檢測井筒溫度 和壓力并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；示蹤器在井底時(shí)，其溫度和壓力最大；
[0015] 所述示蹤器隨鉆井液的流動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，定位所述示蹤器井筒深度的方法是按照環(huán)空 大小不同，將全井分段，示蹤器在環(huán)空運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)速度與環(huán)空面積成反比，按照 每個(gè)井段的環(huán)空面積及相應(yīng)的井段長度對示蹤器上返時(shí)間進(jìn)行分配，即根據(jù)各井段環(huán)空體 積與全井環(huán)空體積的比值得到在該井段內(nèi)示蹤器的上返時(shí)間；并根據(jù)示蹤器在該井段內(nèi)的 上返移動(dòng)距離，最終獲取示蹤器在該井段的深度位置，從而實(shí)現(xiàn)定位示蹤器深度。
[0016] 由于環(huán)空面積的不同將對該井段示蹤器上返的時(shí)間等造成影響，因此需要先針對 各井段中不同環(huán)空內(nèi)、外徑進(jìn)行區(qū)分，所述按照井筒環(huán)空內(nèi)、外徑尺寸不同將全井分段，即 按照環(huán)空面積的不同對全井進(jìn)行分段，即同一環(huán)空尺寸的井段為同一井段；
[0017] 且提取各井段的井內(nèi)物理參數(shù)，包括：內(nèi)徑，外徑和各井段高度。
[0018] 為了標(biāo)定示蹤器的上返時(shí)間和距離，需要獲取示蹤器自井底返至地面所需的時(shí) 間，所述示蹤器到達(dá)地面的時(shí)間減去示蹤器在井底的時(shí)間，即為示蹤器自井底返至地面所 需的時(shí)間，記為T，T = Tb-Ta。
[0019] 根據(jù)各個(gè)井段不同的環(huán)空面積，計(jì)算環(huán)空體積占環(huán)空總體積的比值；即先計(jì)算得 到各個(gè)井段的環(huán)空體積，再得到各井段環(huán)空體積占環(huán)空總體積的比值。
[0020] 分配所述示蹤器在各個(gè)井段內(nèi)的上返時(shí)間，即各井段環(huán)空體積與環(huán)空總體積的比 值乘以示蹤器自井底返至地面所需的時(shí)間T，為示蹤器在各個(gè)井段的上返時(shí)間。
[0021] 確定所述示蹤器在各個(gè)井段內(nèi)的上返移動(dòng)距離，并得到示蹤器在某時(shí)刻的深度。
[0022] 如圖2，本發(fā)明時(shí)間分配法定位所述示蹤器深度的方法步驟包括：
[0023] ①確定示蹤器自井底返至地面所需的時(shí)間步驟：
[0024] 先確定示蹤器在井底的時(shí)間：示蹤器進(jìn)入井內(nèi)開始計(jì)時(shí)，至示蹤器返至地面停止 計(jì)時(shí)；所以示蹤器溫度壓力最大值所對應(yīng)的時(shí)間即為示蹤器在井底的時(shí)間，記為Ta ；
[0025] 再確定示蹤器到達(dá)地面的時(shí)間：示蹤器到達(dá)地面后，隨即被地面接收設(shè)備捕獲，示 蹤器被捕獲的時(shí)間即為示蹤器到達(dá)地面的時(shí)間，記為Tb ;見圖5
[0026] 確定示蹤器自井底返至地面所需的時(shí)間：示蹤器到達(dá)地面的時(shí)間，減去示蹤器從 井口至井底的時(shí)間，即為示蹤器自井底返至地面所需的時(shí)間，記為τ，T = Tb-Ta ；
[0027] ②分配井段步驟：按照環(huán)空內(nèi)外徑的不同，將全井分為若干井段，全井眼總長度為 H，即Η = hi+h2+......+hn。每個(gè)井段環(huán)空內(nèi)外徑、長度分別為屯為、!^ ;d2、D2、h2 ;……，dn、 Dn、hnn=l，2, 3,......；
[0028] ③計(jì)算每個(gè)井段的環(huán)空體積步驟：

【權(quán)利要求】
1. 一種利用時(shí)間分配法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(jìn)入鉆桿內(nèi)，至井底后沿井環(huán)空上返回地面，所述示蹤器用 于實(shí)時(shí)快速檢測井筒溫度和壓力并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；示蹤器在井底時(shí)，其溫度和壓力最大； 所述示蹤器隨鉆井液的流動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，定位所述示蹤器井筒深度的方法是按照環(huán)空大小 不同，將全井分段，示蹤器在環(huán)空運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)速度與環(huán)空面積成反比，按照每個(gè) 井段的環(huán)空面積及相應(yīng)的井段長度對示蹤器上返時(shí)間進(jìn)行分配，即根據(jù)各井段環(huán)空體積與 全井環(huán)空體積的比值得到在該井段內(nèi)示蹤器的上返時(shí)間；并根據(jù)示蹤器在該井段內(nèi)的上返 移動(dòng)距離，最終獲取示蹤器在該井段的深度位置，從而實(shí)現(xiàn)定位示蹤器深度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用時(shí)間分配法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(huán)空內(nèi)、外徑尺寸不同將全井分段，即按照環(huán)空面積的不同對全井進(jìn)行 分段，即同一環(huán)空尺寸的井段為同一井段； 且提取各井段的井內(nèi)物理參數(shù)，包括：內(nèi)徑，外徑和各井段高度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用時(shí)間分配法定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法，其 特征在于， 獲取示蹤器自井底返至地面所需的時(shí)間：所述示蹤器到達(dá)地面的時(shí)間Tb減去示蹤器在 井底的時(shí)間Ta，即為示蹤器自井底返至地面所需的時(shí)間，記為T，T = Tb-Ta。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用時(shí)間分配法定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法，其 特征在于， 根據(jù)各個(gè)井段不同的環(huán)空面積，計(jì)算環(huán)空體積占環(huán)空總體積的比值；即先計(jì)算各個(gè)井 段的環(huán)空體積，再得到各井段環(huán)空體積占環(huán)空總體積的比值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種利用時(shí)間分配法定位鉆井微芯片示蹤器深度的方 法，其特征在于， 分配所述示蹤器在各個(gè)井段內(nèi)的上返時(shí)間，即各井段環(huán)空體積與環(huán)空總體積的比值乘 以示蹤器自井底返至地面所需的時(shí)間T，為示蹤器在各個(gè)井段的上返時(shí)間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用時(shí)間分配法定位鉆井微芯片示蹤器深度的方法，其 特征在于， 確定所述示蹤器在各個(gè)井段內(nèi)的上返移動(dòng)距離，并得到示蹤器在某時(shí)刻的深度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用時(shí)間分配法定位鉆井微芯片示蹤器深度的方 法，其特征在于， 時(shí)間分配法定位所述示蹤器深度的方法步驟包括： ① 確定示蹤器自井底返至地面所需的時(shí)間步驟： 先確定示蹤器在井底的時(shí)間：示蹤器進(jìn)入井內(nèi)開始計(jì)時(shí)，至示蹤器返至地面停止計(jì)時(shí)； 所以示蹤器溫度壓力最大值所對應(yīng)的時(shí)間即為示蹤器在井底的時(shí)間，記為Ta ; 再確定示蹤器到達(dá)地面的時(shí)間：示蹤器到達(dá)地面后，隨即被地面接收設(shè)備捕獲，示蹤器 被捕獲的時(shí)間即為示蹤器到達(dá)地面的時(shí)間，記為Tb ; 確定示蹤器自井底返至地面所需的時(shí)間：示蹤器到達(dá)地面的時(shí)間，減去示蹤器從井口 至井底的時(shí)間，即為示蹤器自井底返至地面所需的時(shí)間，記為T，T = Tb-Ta ; ② 分配井段步驟：按照環(huán)空內(nèi)外徑的不同，將全井分為若干井段，全井眼總長度為H， 即H = 1^+1^+......+hn。每個(gè)井段環(huán)空內(nèi)外徑、長度分別為;d2、D2、h 2 ; ......，dn、 Dn、hnn=l，2, 3,......； ③ 計(jì)算每個(gè)井段的環(huán)空體積步驟：
4井段環(huán)空體積為 h2井段環(huán)空體積為 匕井段環(huán)空體積為 …… ④ 計(jì)算每個(gè)井段環(huán)空體積占環(huán)空總體積的比值步驟：
4井段環(huán)空體積所占比重為： h2井段環(huán)空體積所占比重為： hn井段環(huán)空體積所占比重為： ⑤ 根據(jù)步驟④的比例分配示蹤器上返時(shí)間步驟： 4井段內(nèi)，示蹤器的上行時(shí)間為= kj h2井段內(nèi)，示蹤器的上行時(shí)間為T2 = k2T hn井段內(nèi)，示蹤器的上行時(shí)間為Tn = knT
⑥ 分配示蹤器在各個(gè)井段內(nèi)運(yùn)動(dòng)距離步驟： 凡時(shí)刻示蹤器在h井段內(nèi)移動(dòng)的距離為 凡時(shí)刻示蹤器在h2井段內(nèi)移動(dòng)的距離為 凡時(shí)刻示蹤器在hn井段內(nèi)移動(dòng)的距離為 ⑦ 確定某一時(shí)間示蹤器的深度步驟：
4井段內(nèi)，?\時(shí)刻示蹤器的位置為 h2井段內(nèi)，?\時(shí)刻示蹤器的位置為 hn井段內(nèi)，示蹤器的上行時(shí)間為
【文檔編號】E21B47/04GK104047592SQ201310082988
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】楊明清, 張衛(wèi), 陸黃生, 吳海燕, 廖東良, 朱祖揚(yáng) 申請人: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(shù)研究院