一种随钻井下参数实时监测短节与监测方法技术

一种井下参数实时监测短节及监测方法，监测短节包括：短节壳体、高能激光发射模块、光谱接收模块、能量回收电源模块和数据处理及信号发射模块，高能激光发射器发射高能激光束照射岩屑与流体样品，被照射样品产生不同特征的等离子体射线，光谱接收器接收射线信号传递至信号发射器，电机将电信号转换为震动信号传递至地面数据库进行对比分析，实现储层中岩石和流体性质实时监测，该技术能够实时分析钻遇地层岩性和流体信息以矫正钻井轨迹和地质认识、预测地层甜点分布情况。本发明专利技术解决了目前钻井过程中无法实时、高效、准确获得储层信息的难题，提高了钻井效率，实现了钻井

【技术实现步骤摘要】
一种随钻井下参数实时监测短节与监测方法


[0001]本专利技术属于油气井录井
，涉及一种基于激光诱导击穿光谱的随钻实时井下参数监测短节与监测方法。

技术介绍

[0002]随着油气开采逐渐转向非常规储层，储层非均质性增强，岩性变化快，井轨迹精度要求逐渐提高，加之钻井速度的提高，使得井眼轨迹控制难度增大。因此，在钻井过程中对地层信息实时掌握至关重要，实时的地层信息不但有助于及时调整井轨迹还能实时掌握储层岩石和流体性质，依据储层岩石和流体性质可以对钻井液性能进行快速调整也能够用于矫正前期地质认识，甚至对后期储层改造提供参考依据，可以说准确且及时的掌握地层信息对油气资源开发有着至关重要的作用。
[0003]目前最常用的获取地层信息的方式为录井和测井，其中录井是最快获取地层信息的方式，但是依然有较长的延迟时间，从井口捞砂取样，分批次整理，冲洗，烘干，然后描述岩屑的颜色、硬度、岩性等特点，最终绘制录井剖面图，编写录井报告，岩屑岩性的识别受到人为主观因素的影响较大，且随着钻井技术的日益提高钻井效率逐步提升，岩屑也更加细小，岩性识别无论是从效率上还是从精确度上都无法完全满足钻井作业要求，甚至对后期的储层改造也产生了误导。
[0004]近年来,激光诱导击穿光谱(Laser
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induced breakdown spectroscopy)技术逐渐成熟，该技术在油气勘探领域也已成功应用，并取得较好效果。例如，现有技术中，专利CN205157435U公开了一种激光岩性自动识别仪,涉及石油录井
,包括控制器、工控机、光谱仪、激光器、样品台和电源,激光器通过光纤与样品台相连,样品台通过光纤与光谱仪相连,光谱仪通过数据线与控制器的输入端相连,控制器的输出端通过数据线与工控机相连,控制器、工控机、光谱仪和激光器分别通过电源线与电源相连。采用上述方案能够白动快速识别岩屑岩性，提高了岩性识别成果客观性,帮助录井地质技术人员准确识别岩性,划分地层,发现判断储集层。但该激光岩性白动识别仪不能检测钻遇地层流体信息,同时岩性识别不具备连续性，且无法实时获得地层岩性信息；专利CN207675650U公开了一种激光探针实时连续识别钻井液地质信息装置，涉及石油录井
，包括激光检测探头、光纤束、进气管、排气管、透明隔板、针体和腔体，该检测设备能够较为精确的获得地层岩性以及流体性质，指导钻井和地质认识，但是该装置只能用于地面环境下(安装与钻井泥浆架上)钻井液性能的监测，从井底到地面时间差较大，并且泥浆在钻具与井筒之间的环空高速流动导致无法准确获得岩屑位置信息，以至于最终检测结果与储层位置对应关系需进一步处理。
[0005]综上所述,如何实现激光对钻遇地层信息准确、实时且连续的监测,成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种可以在钻井过程中实时获得钻头附近储层岩性等参数的井下参数实时监测短节与监测方法，井下参数实时监测短节通过发射高能激光束照射环空钻井液中的岩屑与流体，岩屑与流体在高能激光束的照射下被击穿并产生等离子体射线，由于不同的材料经过高能激光的照射后产生的等离子体射线波普不同，从而可以通过波普识别钻头附近地层信息。该装置能够实时分析钻遇地层岩性、流体等信息，能够为钻井轨迹和地质认识进行实时矫正，对地层甜点分布情况进行实时预测。该装置解决了目前钻井过程中只能实时获得部分录井数据，岩性等信息需要对岩屑进行取样观察的弊端，能够提高钻井效率，能够实现钻井
‑‑
选层
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压裂方案制定一体化，有效缩短从钻完井到生产的时间周期。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种随钻井下参数实时监测短节与方法，包括短节壳体、高能激光发射器、光谱接收器、能量回收电源模块、数据处理及信号发射模块，其特征在于，所述短节安装在距离钻头较近的钻杆之间，所述的短节共有两大组成部分，分别是短节主体和地质参数监测模块；
[0008]所述的短节特点在于短节厚壁内有3个空腔，该空腔不影响钻具强度，短节内部留有钻井液循环通道，3个空腔用于安装3套地质参数监测模块，短节外部以相位角120
°
沿轴线方向设置有钻井液取样窗，取样窗位于地质参数监测模块的正上方；
[0009]所述的地质参数监测短节由四部分组成，分别为高能激光发射模块、光谱接收模块、能量回收电源模块、数据处理及信号发射模块；
[0010]优选的，短节主体采用高强度钛合金材铸成，短节壁内空腔与壁外钻井液取样窗的尺寸均经过严格计算，保证短节强度的同时争取了最大的地质参数监测模块工作空间；
[0011]优选的，地质参数监测装置中高能激光发射器的透镜采用焦距更短，厚度更薄的菲涅尔透镜；
[0012]优选的，地质参数监测装置中光谱接收器采用多透镜接收，提高反射光波接受效率；
[0013]优选的，地质参数监测装置中电源采用可能量回收电源方案，通过短节内部钻井液动力提供持续电源输入；
[0014]优选的，地质参数实时监测装置中信号处理与发射模块，集合光谱信号由编码器转换为电信号，永磁直流电机将电信号转化为特殊频段的震动信号通过钻杆将震动信号传递至地面监测装置进行解码与比对；
[0015]优选的，钻井液取样窗内侧与地质参数监测模块连通部位由光蓝宝石玻璃分隔，确保钻井液不与高能激光发射器透镜以及光谱接收器透镜直接接触；
[0016]优选的，钻井液取样窗有进口与出口，出口处有阀门，能够保证检测阶段被检测样品在取样窗中相对静止，提高检测精度；
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
[0018]本专利技术能够有效避免人工识别岩性带来的主观性以及低效性，能够提高岩性识别的精确度，同时能够做到对储层信息的实时掌握，解决了目前部分录井信息受人为主观因素影响，信息获取存在误差以及不能实时掌握录井数据，无法对钻井过程进行及时评价，无法对后期储层改造提供准确的数据支撑。
附图说明
[0019]图1是随钻井下参数实时监测短节。
[0020]图2是取样窗局部放大图。
[0021]图3是随钻井下参数监测短节A
‑
A截面图。
[0022]图4地质参数监测模块。
[0023]图5典型岩性光谱图。
[0024]图6随钻井下参数实时监测短节与监测方法技术路线图。
[0025]图中各个标记分别为：1、短节主体；2、激光发射及光谱接收模块；3、光谱接收探头；4、高能激光发射探头；5、能量回收电源模块；6、发电组件；7、数据处理及信号发射模块；B
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1、蓝宝石玻璃保护隔层；B
‑
2、取样窗；B
‑
3、排样阀、2
‑
1、光谱接收模块；2
‑
2、高能激光发射模块；3
‑
1、光谱接收透镜组；4
‑
1、高能激光发射透镜。
具体实施方式
[0026本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随钻井下参数实时监测短节，主要由短节壳体（1）、高能激光发射模块（4）、光谱接收模块（3）、能量回收电源模块（5）、数据处理及信号发射模块（6）组成，其特征在于：所述短接壳体（1）的两端公母接头与钻杆和钻具匹配，短接壳体（1）沿轴线方向是中空结构，留有钻井液循环通道，短接壳体（1）的钻井液循环通道与外壁之间的厚壁是中空结构，空间结构呈120
°
相位角分布在厚壁内，所述的高能激光发射模块（4）、光谱接收模块（3）、能量回收电源模块（5）、发电组件（6）、数据处理及信号发射模块（7）集成在壁内空间，所述的短接壳体（1）外部按照120
°
相位角分布取样通道，取样通道与高能激光发射模块（4）和光谱接收模块（3）之间由蓝宝石玻璃保护隔层（B
‑
1）分离，取样通道末端有一电子阀门（B
‑
3），确保检测时样品相对静止；所述的短节壳体（1）由钛合金材料铸成，厚壁空间以120
°
相位角均匀分布在壳体内，3个空间之间不连通，每个空间的正上方短节壳体外壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱海燕，龚丁，黄楚淏，唐煊赫，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：