[发明专利]钻井维护方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及油气钻井的钻井维护领域，更特别涉及用于钻井维护操 作诸如钻井激励的方法和系统。

背景技术

从储区生产烃类要求永久安装于地下的井孔，该井孔由多条巨大的管状 结构构成，称为井孔完井。增大烃类产量通常要求将流体泵送到井孔中并泵 送到储区内。一些流体设计成增大烃类流量，另一些流体设计成阻碍水流动 或生产规模扩大。可以在地面测量流体流速、压力等，以优化所作处理。这 种监控操作并不平凡，而且，因为流体通常严重不符合牛顿力学，沿着完井 存在压力降，并且该压力降难于提前确定。激励流体可以包括固体颗粒，诸 如支撑剂，这进一步加剧了监控和作业优化的复杂性。

提供更为先进的监控能力的方案在工业上是已知的。例如，可以将可卷 绕的金属管插入钻井，将激励流体在该管周围泵入。在这种情况下，可以从 该管内得到的压力测量值推算井下压力。由于流体不在管中流动，所以这种 推算相对简单。这种管通常称为“固定柱(dead-string)”。工业上已知的可 卷绕管通常送入已经盘绕在鼓轮周围的钻塔，该鼓轮安装到巨大的卡车上。 这种盘管的直径可以从0.25”变化到大于3.0”。大尺寸管的优势在于，作业 之前，可以将绳缆泵送到盘管内，传感器可以连接到绳缆远端，然后在盘管 送入地下时，这些传感器可以向地面发送井下数据。大管件的另一项优势在 于，即使绳缆位于管件内，也可以向管件中泵送流体。这种系统并不限于储 区激励，而是可以用于一般的井孔处理，正如例如2005年6月16日公开的 美国专利申请公开20050126777所公开的那样。工业中所用的传统绳缆由多 条电气线缆构成，但是最近已经增加了光纤。这样提供了更大的数据率，而 且引入了分布式感知的可能性，其中的绳缆本身变成传感器。这种系统例如 已经在2004年7月8日公开的美国专利申请公开20040129418中进行了公 开。

不幸的是，在激励处理过程中，让盘管处于井孔中，存在一些缺陷。管 件周围的环状空间可能小于1英寸或2英寸，较之直接向井孔泵送而言，在 泵送流体时增大了摩擦压力，并且也增大了用来完成此项作业所需的地面动 力，直接向井孔泵送是一种已知的过程，称为“平孔处理(bull-heading)”。 通常需要磨损性或腐蚀性流体来优化后续的烃流动。这些流体还能损坏盘 管，导致维护工作的保养成本升高。另一项缺陷在于，将盘管送入井孔所需 的装置庞大，例如在美国专利6,273,188中公开的的装置。特别是，为了避 免压碎盘管，需要大型注入装置提供轴向输送力以进出井孔，正如例如授予 Lyons等的美国专利4,585,061、“Apparatus for inserting and withdrawing coiled tubing with respect to a well”所公开的那样。在许多情况下，这种系统 的成本较之实时井下数据的收益来看，可能不值得投入，所以工业上不得不 接受地面测量并推算井下状态。

2005年12月1日公开的美国专利申请公开20050263281公开了为激励 操作使用实时井下数据，但是先决条件是光纤首先包含在管件内，然后将管 件送入钻井。2005年10月27日公开的美国专利申请公开20050236161公开 了将流体泵送到管件中，并通过将光纤管推进到所泵送流体的流动中，从而 将光纤管铺设到该管件中。该文件还公开了一种在井孔中利用设置在井孔管 件内的光纤管进行通信的方法。在特定的实施方式中，该通信方法可以与地 面无线通信系统相结合。在特定实施方式中，该管件可以为盘管，且光纤管 可以铺设在该盘管内，同时管件卷绕在绞盘上或者管件铺设在井孔中。在这 些参考文件中所用的术语“光纤管”和“光纤链”用来表示光纤组合或设置 在导管内的多条光纤。术语“光线绳缆”指的是包括一条或多条光纤的绳缆、 导线、线路或钢丝。

如果设计的方法和系统可以允许在激励井孔或其他井孔处理操作过程 中收集井下数据，而且不需要辅助装置来将盘管或其他管件注入井孔或从井 孔中取出，则在本领域将具有革命性地进步。

发明内容

根据本发明，说明了钻井维护方法和执行该方法的系统，以减少或克服 先前所知的方法和系统中存在的问题。

本发明的第一方面是将通信线路引入井孔的方法，一种方法包括：

(a)经过井孔泵送处理流体并将处理流体泵送入储区；和