在喷射钻井操作期间确定地层材料性质的方法，其中具有侵蚀力的流体射流被喷入与地层材料冲击，所述方法包括假定由于具有侵蚀力的流体射流在所述地层材料上的冲击所造成的侵蚀力与地层材料去除率之间的关系，所述关系包括与地层材料的至少一个性质相关的参数；对至少两个侵蚀力的设定值确定地层材料去除率；和根据侵蚀力从所述关系和已经确定的去除率确定地层材料的至少一个性质。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定地层材料性质本专利技术涉及在喷射钻井操作、特别是进入地下地层中的喷射钻井操作期间确定地层材料性质。根据已知的方法，地层材料性质可以通过分析由传统的机械钻井作用得到的切屑得出。更进一歩，已知可以应用井下评估测量比如Y —射线和中子密度记录。性质比如渗透性和孔隙率可以通过这些测量得出。地质学家对差不多这些性质有普遍兴趣，对机械钻井过程本身，它们通常不会被考虑成如此重要的參数。替代传统机械切割钻头的是，可以采用引导具有侵蚀カ的流体射流与井眼墙壁冲击的流体射流钻头。优选地，采用包括一定数量的磨蚀颗粒的流体混合物。这样的喷射钻井尤其特别适合用于打小直径的井眼。与机械切割钻井方法相比，在钻头上没有重量或具有最小的重量是钻井所需的。 在一个目标中打孔的喷射钻井系统和方法例如在W0-A-2005/005767中有描述。已知的系统包括挖掘工具，在这里也称为被安装在从地面插进地下地层中的洞的钻柱下部上的磨蚀喷射钻头。钻柱提供有运输包含磨蚀颗粒的钻井流体混合物到达钻头的纵向通道。钻头包括喷射装置，该喷射装置配置用于在喷射方向中产生磨蚀射流，与冲击区中的地层冲击。磨蚀射流包含磁性的磨蚀颗粒(钢丸)。提供再循环系统，其通过磁体，在侵蚀冲击后，从到达地面的返回物流中捕集磨蚀颗粒，并在混合位置使磨蚀颗粒与通过钻柱收到的混合物重新混合。磁体被配置成可旋转的运输装置，吸引待循环的颗粒并向着混合位置运输颗粒与来自地面的新鮮流体。在已知系统中，方向性钻井可以通过以用于运输装置的可控驱动设备形式的调整设备达到，配置运输装置以调整再循环速率，并且以这种方式调整在喷射设备处在磨蚀射流中的颗粒数量。当磨蚀射流在洞中沿着轨道移动，尤其是旋转移动，在每个冲击区域沿着轨道的侵蚀量可以选择性变化，并且可达到方向性控制。在这方面也有其它已知的磨蚀喷射钻井系统和方法的參考文献描述，例如WO 00/66872, WO2002/034653, W02005/005766, WO 2008/119821, WO 2008/113843, WO 2008/113844。喷射钻井，有或者无磨蚀颗粒，在许多方面与机械钻井不同。主要的不同在于喷射钻井产生的岩石切屑通常要比机械钻井比如使用牙轮或带有切割器的PDC钻头产生的切屑小很多。切屑主要很精细，几乎无法用肉眼区分，并且较大的碎片很少。W02009/099945描述了ー种颗粒冲击钻井系统和方法。它描述可以依据物理因子，例如一个或多个被挖掘的地层的岩石性质来选择冲击体。它也描述可以通过确定挖掘參数和通过相应地调整ー个或多个可控变量优化滲透速率。挖掘參数是与使用的挖掘方法相关的參数。US 2006/0016622描述了使用有固体材料冲击体的高速流体来挖掘地层的方法和系统，其中挖掘參数也被监控，并且相应地改变至少ー个挖掘參数。本领域需要确定地层材料性质的新方法，尤其是在喷射钻井，例如磨蚀喷射钻井的钻孔期间。本专利技术提供一种在喷射钻井操作期间确定地层材料性质的方法，其中具有侵蚀カ的流体射流被喷入与地层材料冲击，所述方法包括以下步骤ー假定由于具有侵蚀カ的流体射流在所述地层材料上的冲击所造成的侵蚀カ与地层材料去除率之间的关系，所述关系包括与地层材料的至少ー个性质相关的參数；ー对至少两个侵蚀カ的设定值确定地层材料去除率；和一根据侵蚀力从所述关系和已经确定的去除率确定地层材料的至少ー个性质。申请人:已经认识到，与机械钻井对比，在喷射钻井中，地层材料性质比如渗透性和孔隙率确实有重要作用，并且这个可以有利地进行使用。在现有技术中，例如在WO2009/099945, US 2006/0016622或者GB 2 221762中，还没有意识到与使用的挖掘方法无关的材料性质可以以这种方式确定。用高压流体射流的喷射钻井例如对岩石的渗透性和孔隙率非常敏感。高压流体射流通过在岩石材料上的冲击侵蚀岩石材料。在某个钻头或喷嘴的压降阈值以上，岩石中的孔被流体射流的高速充气。多孔的和可滲透的地层材料例如砂岩或者石灰岩比非多孔的或非可渗透的材料例如页岩更容易被喷射走。这点允许得到地层材料參数的直接指示，无需钻井切屑分析或単独的井下測量工具。在一些优选的实施方案中，流体射流是包含磨蚀颗粒的磨蚀流体射流。在此情况中，因为磨蚀颗粒与地层材料的相互作用不同，比无磨蚀物的高压流体射流能得到甚至更多的地层材料參数。由于其中的动力学冲击，磨蚀颗粒会在岩石上施加破坏性作用。因为这种作用的体积去除率随着磨蚀颗粒的动能和磨蚀颗粒浓度乘以流速(喷嘴压降)而增加。这种作用没有阈值，并且机械地软岩比硬岩容易被喷射走。同时，根据岩石的滲透性和孔隙率存在侵蚀的高速射流的冲击。通过改变射流的侵蚀力，可以例如被检测到是否是软的不能滲透的地层，多孔的中等強度岩，或者是硬的而且紧的岩被钻探。当使用磨蚀射流时，适合地，在流体射流中磨蚀颗粒的浓度在至少两个侵蚀カ的设定值之间是不同的。类似颗粒比如钢丸在如液体水中的浓度可以方便地依据液体混合物的体积％定义，但是在任意情况并且独立于磨蚀物精确组成而依据流体混合物的重量％定义。最終冲击在地层材料的某个区域的颗粒的重量与动能相关。因次，两个，或者任选更多个，磨蚀颗粒的重量浓度的设定值考虑从磨蚀颗粒的动能到地层材料的去除率之间的依赖性。作为替代或补充，流体压力，在射流喷嘴上的压降或喷射的流体速度中的至少ー个在至少两个侵蚀カ的设定值之间是不同的。这些參数涉及到流体速度，它单独对射流的液体成分的侵蚀カ有影响，当存在时也对磨蚀颗粒动能有影响。在一个实施例中，可以得到地层材料的硬度分级。这样的分级可以是相对的，定性的或半定量的參数，例如相对软和相对硬，或对在向地面下钻孔期间遇到的地层材料的大多数分级。作为替代或补充，所述方法可以包括确定孔隙率，滲透性，和/或拉伸强度中的一个或多个。拉伸强度是硬度的度量。在特别的实施方案中至少ー个性质可包括岩石类型。这可以比如当发现其它參数的特性组合时的情况，这可以在数据库中找到；或可以在已知的岩石类型中与校准或对比钻井操作相比较；或当辅助信息可例如从钻井切屑分析获得吋。 假定的关系可以是定性的，半定量的或者定量的。在特别的实施例中它包括水力液体的侵蚀カ和磨蚀颗粒的侵蚀力，并且能选择至少两个侵蚀カ的设定值，以便于改变仅水力液体的侵蚀カ和/或仅磨蚀颗粒的侵蚀カ的效果能被単独确定，即在测量分析中来自两个效果的影响可以被分开。在某些实施方案中，即使存在磨蚀物,对水力液体喷射,确定阈值压カ和在阈值压力之上当每增加水力压カ时去除率的増加中的至少ー个，即流体或液体组分独自的效果。在某些实施方案中，对磨蚀物喷射确定每增加磨蚀颗粒的动能时去除率的增加。去除率可以尤其是体积去除率，可以通过渗透速率(深度/単位时间)乘以被钻的井眼的横截面积计算得到(速度乘以横截面积得到体积/时间)。质量去除率不那么实际，因为它也包括了岩石的密度，这是能够使分析复杂的另ー个參数。根据本专利技术的ー个方面，地层材料的至少ー个性质是独立于用于接近(access ing )地层材料的钻井或挖掘方法的材料性质。 根据本专利技术的另外ー个方面，地层材料的至少ー个性质是独立于地层中地层材料位置的地层材料的材料性质特征。材料性质因此不是地层性质，即不是在通常延伸的地下地层中以物理參数为特本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.23 EP 09180577.01.一种在喷射钻井操作期间确定地层材料性质的方法，其中具有侵蚀力的流体射流被喷入与地层材料冲击，所述方法包括以下步骤 一假定由于具有侵蚀力的流体射流在所述地层材料上的冲击所造成的侵蚀力与地层材料去除率之间的关系，所述关系包括与地层材料的至少一个性质相关的参数； 一对至少两个侵蚀力的设定值确定地层材料去除率；和 一根据侵蚀力从所述关系和已经确定的去除率确定地层材料的至少一个性质。2.根据权利要求I的方法，其中流体射流是包括磨蚀颗粒的磨蚀流体射流。3.根据权利要求2的方法，其中在流体射流中磨蚀颗粒的浓度在至少两个侵蚀力的设定值之间是不同的。4.根据权利要求I一 3中任意一项的方法，其中流体压力，射流喷嘴上的压降或喷射流体的速度中的至少一个在至少两个侵蚀力的设定值之间是不同的。5.根据权利要求I一 4中任意一项的方法，其中至少一个性质包括地层材料硬度的分级。6.根据权利要求I一 5中任意一项的方法，其中至...
【专利技术属性】
技术研发人员：JJ·布朗热，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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