[发明专利]地层中物质的随钻井下测量

说明书

相关申请的参照

当前申请的主题事物涉及A.B.Andrews，J.Tarvin和K.Stephenson的共同待决美国专利申请序号第11/558,648，(File 60.1626US NP)中的主题事物，其与本申请在相同日期申请，并且被转让给如当前申请相同的申请人。

技术领域

本发明涉及在钻进过程期间，对每个地球钻井周围的地球地层中的物质的井下测量。

背景技术

在随钻测井(LWD)工具与测量引入前，岩屑和泥浆-天然气测井的分析是在钻探期间使用的主要地层估计技术。随着LWD的出现，泥浆-天然气测井变得不重要了，但由于操作人员已能够提取其它相对廉价方法得不到的有价值的储集层信息，近期其已重获重视。

当今的泥浆-天然气测井方法基本上与传统的相同：从返回泥浆管道提取和捕获气体或碳氢液化气的表面样本，并利用色层分离法，例如气相色层分离法(GC)，对流体分析其组成。利用循环速度的历史和钻头穿透速度的记录，能够粗略地估计捕获的表面样本的深度。当今与过去表面分析技术之间的差别是引入更精确的装置，用于确定GC输出的成分，并且延伸气体分析范围以包括碳和氢同位素分析，用于地球化学目的。典型地，这包括使用质量光谱仪(MS)。GC与MS设备的小型化已使这种分析可在现场进行。

此外，泥浆—天燃气的测井背景的进一步描述在共同未决美国专利序号第11/312,683进行了描述，该专利于2005年12月9日申请并转让给与当前申请相同的申请人。如在所述共同未决美国专利申请序号第11/312,683号中所述，尽管泥浆天然气和岩屑的表面分析用的设备、技术和周转时间中的优点，但还存在特定的缺点。一个问题是深度控制，更确切地说，能够精确认定获取样本的位置的能力。在当前使用的方法中，样本来源的深度推断自循环速度和在表面提取样本时和钻头第一次经过抽样深度时之间的时间。考虑到泵速度十分不准确并且泥浆属性从表面到井底明显不同，确定的深度不很可靠。此外，通常，不考虑随着泥浆沿井孔运动时泥浆内气体的扩散和混合物中的不均匀性。由于到达表面的泥浆中气体浓度低于它在最初井下时的，需要高度灵敏的仪器用于井上分析。更多的困难在于地面样本趋向于由空气变稀，这必须在分析中考虑在内。

为了有些提高泥浆-天然气和岩屑的表面和实验分析，已提出对一些物质的井下分析，但具有有限的能力。一些提出的技术需要复杂的井下处理和/或需要对于钻探过程期间取得实际信息不实际的条件。一种方法提出在钻井水与井侧壁的“碳床甲烷井”中进行拉曼(Raman)光谱学测量。这种方法包括钻井的侧壁的“冲洗”，以去除泥饼，但明显未认识到：吸附的甲烷将与泥饼一起被去除。现有技术承认在钻探泥浆与地层之间保持平衡的困难，和需要避免自一个水平的钻井水到另一水平的混合，但忽略了井中交叉流的可能性。

在本发明目标中，将专注于和改进或解决现有技术的前述和其它缺点，并提供随钻测量地层构成的改进方法和装置。

发明内容

在上述共同未决美国专利申请序号第11/312,683号等事物中，公开了用于取样钻探流体、将气体与液体从固体岩屑分离和利用多种技术分析组成，包括气体色谱法(GC)、四极质量光谱测定(QMS)、选择性隔膜、核磁共振(NMR)和这些与其它的组合。该公开的一种形式分离了岩屑的固体，将加热它们以取得对其进行测量的挥发性成分。

随着钻头弄碎它下面的岩石，并且钻探流体首先与其混合，并且然后将岩石屑运送到表面，包含在岩石内的一些化学物质被溶解在钻探流体中。例如，一些岩石孔可能包括盐水，并且当这些孔由钻头打开时，盐水中的盐混合进入钻探流体。如果岩石孔包含碳氢化合物并且钻井流体包括水，少量碳氢化合物溶入水。溶入水中的给定碳氢化合物分子的数量取决于源材料中该物质的浓度、源材料中的分子间力和温度。这些参数共同决定了碳氢物质的化学势。碳氢化合物分子将从源材料流入水中，直到水和源材料中的碳氢化合物的化学势相同；在该点，它们处于平衡。因此，通过测量钻探流体中的特定碳氢化合物物质的浓度，并利用该物质的化学势受到其钻井中的其浓度影响的方式的已有知识，人们能够推断出源材料中的碳氢化合物物质的化学势(在平衡时，钻井流体和源材料中的化学势将相同)。此外，利用该物质的化学势如何受到其源材料中的浓度影响的现有知识，人们能够推断源材料中的浓度。