擴(kuò)大的泥漿脈沖遙測的制作方法
【專利說明】擴(kuò)大的泥漿脈沖遙測
[0001]背景
[0002]本公開一般涉及鉆井操作，并且更具體地，涉及擴(kuò)大的泥漿脈沖遙測。
[0003]在鉆井操作中，泥漿脈沖遙測是從地表到井下組件進(jìn)行通信的重要手段。此外，井下壓力可為進(jìn)行監(jiān)測和/或控制的一個(gè)重要特征。例如，如果井下壓力過低，那么地層流體可流回到鉆柱，從而可能導(dǎo)致井噴。在具體的實(shí)例中，來自高孔隙壓力地層的流體可移動(dòng)通過井孔到低孔隙壓力地層，從而導(dǎo)致地下井噴?？刂瞥司讐毫χ獾难刂@柱的壓力的努力可被稱為控制壓力鉆井(MPD)。已努力開發(fā)，以通過將鉆井壓力剖面保持為低于地層孔隙壓力來允許地層流體在鉆井期間受控流入。所述鉆井可被稱為欠平衡鉆井(UBD)。
[0004]附圖簡述
[0005]本公開的一些具體的示范性實(shí)施方案可通過部分參照以下描述和附圖來理解。
[0006]圖1示出了根據(jù)本公開的方面的示范性鉆井系統(tǒng)。
[0007]圖2示出了根據(jù)本公開的方面的示范性壓力控制模塊。
[0008]圖3示出了根據(jù)本公開的方面的示范性地表控制器。
[0009]圖4示出了根據(jù)本公開的方面的示范性鉆井系統(tǒng)。
[0010]圖5示出了根據(jù)本公開的方面的替代的示范性鉆井系統(tǒng)。
[0011]雖然已描繪并描述了本公開的實(shí)施方案且參照本公開的示范性實(shí)施方案對(duì)其進(jìn)行了限定，但是這些參考并不意味著對(duì)本公開的限制，且不欲推斷所述限制。如相關(guān)領(lǐng)域和受益于本公開的技術(shù)人員可設(shè)想，所公開的主題能夠進(jìn)行形式和功能上的大量的修改、更改和等效物。所描繪和描述的本公開的實(shí)施方案僅為實(shí)例，而非對(duì)本公開的范圍的窮盡列舉。
[0012]實(shí)例實(shí)施方案描述
[0013]本公開一般涉及鉆井操作，并且更具體地，涉及擴(kuò)大的泥漿脈沖遙測。
[0014]本文詳細(xì)描述了本公開的說明性實(shí)施方案。為了清楚起見，可能并未在本說明書中描述實(shí)際實(shí)施的所有特征。當(dāng)然，將理解，在任何這種實(shí)際實(shí)施方案的開發(fā)過程中，必須作出許多實(shí)施特定的決定來達(dá)成將因?qū)嵤┒惖木唧w實(shí)施目標(biāo)。另外，將理解，這種開發(fā)努力可能是復(fù)雜且費(fèi)時(shí)的，但將仍然是受益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)任務(wù)。
[0015]為了便于更好地理解本公開，給出某些實(shí)施方案的以下實(shí)例。以下實(shí)例絕不應(yīng)該被理解為限制或限定本公開的范圍。本公開的實(shí)施方案可適用于水平、垂直、偏斜、多邊、u型管連接、交叉、旁路(在中深被卡的落物周圍鉆孔并向下鉆入井中)或任何類型的地層中的其它非線性井孔。實(shí)施方案可適用于注入井和生產(chǎn)井，包括天然資源生產(chǎn)井，例如硫化氫、碳?xì)浠衔锘虻責(zé)峋灰约坝糜诮乇硎┕つ康牡倪^河隧道的鉆孔施工和其它類似隧道鉆孔或用于輸送例如碳?xì)浠衔锏牧黧w的鉆孔u(yù)型管的管道。以下相對(duì)于一個(gè)實(shí)施描述的實(shí)施方案并不旨在進(jìn)行限制。
[0016]根據(jù)本公開的方面，本文描述用于在管連接期間進(jìn)行壓力讀取的系統(tǒng)和方法。系統(tǒng)可包括鉆柱，所述鉆柱包括沿著鉆柱的長度的多個(gè)壓力控制模塊。壓力控制模塊可與地表控制器通信，所述地表控制器被配置以監(jiān)測沿著鉆柱的長度的壓力梯度。鉆柱還可包括可控限流器，地表控制器可與所述可控限流器通信并指示所述可控限流器以控制沿著鉆柱的壓力梯度。當(dāng)進(jìn)行連接或連接斷裂以延伸或縮短鉆柱的長度時(shí)，所述監(jiān)測和/或控制可繼續(xù)進(jìn)行。
[0017]圖1示出了根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案的鉆井系統(tǒng)的實(shí)例。圖1示出了包括延伸進(jìn)入井孔10的鉆柱13的鉆井裝置。此外，鉆柱13和井孔10之間可能有環(huán)帶16。如本文所使用，術(shù)語“環(huán)帶”可代表兩個(gè)基本同心對(duì)象之間的空間。鉆柱13可包括一個(gè)或多個(gè)壓力控制模塊15。這些壓力傳感器模塊可包括可控限流器8，或可被定位為接近一個(gè)或多個(gè)可控限流器8且與一個(gè)或多個(gè)可控限流器8通信。壓力傳感器模塊15可直接或間接地與地表控制器80通信。例如，每個(gè)壓力控制模塊15可被配置以與地表控制器80通信，或其它組件可充當(dāng)用于任一方向通信的通信中介。
[0018]鉆柱13可由接合在一起的一系列個(gè)別長度的管或其它管子組成。例如，第一支螺紋管可進(jìn)入井孔10，接著是通過螺紋附接到第一支管并被送入井孔10的第二支螺紋管。第三支螺紋管然后可被附接到第二支管并被送入井孔10。這樣，鉆柱13可通過添加或移除個(gè)別長度的管或管子來改變到幾乎任何長度。雖然螺紋被用作連接鉆柱13的個(gè)別組件的連接手段的實(shí)例，但是將理解，可使用各種連接手段中的任何連接手段，例如，壓縮配合或張力配合。也可使用各種螺紋、密封件、墊片或其它特征或組件來促進(jìn)連接。鉆柱13也可為單支連續(xù)的管子或管，而不是被連接到一起的一系列個(gè)別管件。
[0019]如本文所使用，術(shù)語鉆井液將被理解為等同于鉆井泥漿，代表被用于進(jìn)行鉆孔操作中的任何數(shù)目的液體、氣體和/或固體混合物和/或乳液。如本文所使用，術(shù)語壓力剖面將被理解為代表給定區(qū)域的總體壓力值。例如，沿著鉆柱13的壓力剖面可代表沿著鉆柱13的長度的各個(gè)點(diǎn)上的壓力的總體表示或理解。
[0020]如圖2示出，壓力控制模塊15可包括傳感器205、遙測模塊210和可控限流器8。雖然明顯示出各種組件，但是將理解，這可能僅僅是為了便于理解，且僅可表示邏輯指示而非物理區(qū)別。例如，整個(gè)壓力控制模塊15可被實(shí)施為單個(gè)機(jī)械或電氣設(shè)備，例如，專用集成電路(ASIC)或微控制器，或者，每個(gè)示出的組件可包括各種子組件。一些組件可能僅為相同物理設(shè)備的功能特征，但不必需如此。此外，傳感器205、遙測模塊210和可控限流器8并不是壓力控制模塊15的必要組件，但可被包括在內(nèi)。
[0021]傳感器205可為被配置以測量沿著鉆柱13的接近壓力控制模塊15的壓力的任何合適的機(jī)械、電氣或其它組件。例如，在一些實(shí)施方案中，壓力控制模塊15可測量鉆柱13和井孔10之間的環(huán)帶16的壓力。此外，壓力控制模塊15可被配置以測量鉆柱13內(nèi)的壓力。壓力讀數(shù)可用以監(jiān)測沿著環(huán)帶16的壓力梯度，且還可用以建構(gòu)沿著鉆柱13的壓力剖面。
[0022]遙測模塊210可為被配置以與鉆井系統(tǒng)的其它組件通信的任何合適的機(jī)械或電氣組件或組件群組。例如，遙測模塊210可將測量到的壓力數(shù)據(jù)傳遞到如地表控制器80的其它組件。遙測模塊210也可從其它組件接收信號(hào)。例如，遙測模塊210可接收針對(duì)可控限流器8的命令。在一些實(shí)施方案中，遙測模塊210可被實(shí)施為處理器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、微控制器或被配置以促進(jìn)遙測模塊210與鉆井系統(tǒng)的其它組件通信的其它軟件、硬件、邏輯或其它手段。
[0023]可控限流器8可被配置以改變沿著環(huán)帶16返回的鉆井液的流動(dòng)。例如，可控限流器8可為被配置以限制或釋放環(huán)帶16中鉆井液的流動(dòng)的機(jī)械設(shè)備。在一些實(shí)施方案中，可控限流器8可為被配置以穩(wěn)定鉆柱的螺旋式穩(wěn)定器，且還被配置以旋轉(zhuǎn)以提高或降低通過螺旋式穩(wěn)定器的流速。在一些實(shí)施方案中，可控限流器8可被定位為接近壓力控制模塊15，而不是壓力控制模塊15的一部分。在所述實(shí)施方案中，可控限流器8可與壓力控制模塊15通信，但不必需如此?？煽叵蘖髌骺捎靡钥刂蒲刂h(huán)帶的鉆井液的等效循環(huán)密度。
[0024]壓力控制模塊I5和/或可控限流器8可用以精確地控制整個(gè)井孔的環(huán)形壓力剖面。例如，它們可用以確定井下壓力環(huán)境限制，并相應(yīng)地管理環(huán)形液壓壓力剖面。例如，在控制壓力鉆井時(shí)，環(huán)形液壓壓力剖面可被控制在沿著井孔的地層的孔隙壓力和斷裂壓力之間?？商娲?，壓力控制模塊15和可控限流器可用于欠平衡鉆井中。例如，壓力剖面可被控制為低于地層孔隙壓力，使得有受控流體從地層流入，例如石油或其它碳?xì)浠衔锏牧魅搿?br>[0025]參照?qǐng)D3，地表控制器80可包括處理器305、存儲(chǔ)介質(zhì)310、存儲(chǔ)器315和通信模塊320。地表控制器80可被實(shí)施為處理器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、微控制器或被配置以促進(jìn)地表控制器80與鉆柱13通信的其它軟件、硬件、邏輯或其它手段。在一些實(shí)施方案中，地表控制器80的各種組件僅為邏輯指示，且地表控制器80可物理上僅為一個(gè)或多個(gè)組件。例如，地表控制器80可為單個(gè)微控制器或ASIC。作為替代性實(shí)例，存儲(chǔ)器315和存儲(chǔ)介質(zhì)310可為相同的一個(gè)或多個(gè)物理組件的邏輯表示。
[0026]處理器305包括操作以控制并處理信息的任何硬件和/或軟件。處理器305可為可編程邏輯設(shè)備、微控制器、微處理器、FPGA、ASIC、任何合適的處理設(shè)備，或以上任何合適