[发明专利]用于油田流体的X射线工具

说明书

技术领域

本发明涉及分析油田流体的辅助工具。特别地，本发明涉及紧凑且非常 灵活的X射线工具。

背景技术

从油田生产烃类通常涉及采用油田流体的各种应用。例如，为从油田抽 取烃类，可能将大量大型设备运送至油田。这些应用可能涉及通过油田中钻 入地层的井添加油田流体以获取烃类。然后，在一些情况下可随所添加的油 田流体一起将烃类从井中抽出。

用于最初形成井的钻井应用是涉及添加油井流体的一种应用，其中钻井 泥浆在钻井过程中循环流向及流出钻头。油田流体的另一种应用可包括完井 应用以赋予井结构完整性和可操纵性。这种完井应用可包括在井内的井眼套 管区的注水泥，其中将水泥泵入井中并挤压在井眼套管区和其余暴露井壁之 间。

除泥浆和水泥之外还可将其它流体引入井中。例如可在高压下将压裂液 引入井中，以在生产井区形成穿过井壁并进入地层的裂缝。随后还可从井中 回收一定百分比的压裂液。类似地，配量和其它应用可能涉及向井中添加油 田流体。

如上所述的油田流体的特性对于利用油田流体的应用的效果至关重要。 因而，使用过程中密切监测油田流体性质的做法十分普遍。例如，在压裂应 用的情况下，通常监测注入井中的压裂液注入时的密度。压裂液的密度可提 供有关处理过程中向井中提供的支撑剂量的信息。考虑到支撑剂的类型和量 对于上述裂缝的形成通常为关键因素，这些信息可能十分重要。事实上，在 许多情况下，井的所有者根据泵入井下的支撑剂量支付压裂操作的费用。因 而，所述密度监测的精确度可能十分重要。就典型压裂应用可能涉及约0.5 兆磅～约2兆磅支撑剂的事实而言尤为切实。因而，工业上通常要求压裂液 的密度监测精确到1％以内。

为了精确监测压裂液泵入井中时的密度，通常在油田中应用各种放射性 密度计。放射性密度计沿从压裂泵装置或总管通向井中的管线连接。密度计 包括位于所述管线上一处的放射源，例如放射性铯(通常为Cs¹³⁷)。检测器位 于所述管线的相对侧用于检测铯发出的伽马射线。除管线材料本身之外，管 线中压裂液的密度将决定检测器最终的检测结果。因而，排除管线材料的作 用，放射源发出的伽马射线的量与检测器检测到的量的比较将提供指示在管 线内流动的压裂液的密度的信息。以这种方式应用的放射性密度计通常精确 到优于约1％以内。

不利的是，上述放射性密度计涉及现场使用危险性放射性物质。密度计 必须人工放置并以手动方式使用，从而使使用者经受暴露于危险级辐射的巨 大风险。为了消除在操作位置使用放射性物质的潜在风险，通常将密度计设 置为主要由屏蔽材料制成的大型设备的一部分。因而，基本上牺牲了放射性 密度计装置的灵活性。此外，还存在屏蔽体部分失效的可能性，即使仅极小 程度的失效也可对现场任何人的健康构成极大的危险。

为解决使用放射源的危害，如2006年9月15日提交的名为“Apparatus and Method for Well Services Fluid Evaluation Using X-Rays”的系列申请No. 11/532236所述，可采用X射线密度计形式的光子发生器。以这种方式，类 似于上述放射性密度计，可使X射线透过用于检测器检测的管线。在X射 线密度计的情况下，所发射的X射线的强度仍足以完全透过管线，但该强度 明显低于放射性密度计所发射的伽马射线。此外，在不使用时，X射线密度 计可简单关闭，从而不会留下危害性发射的巨大隐患。

X射线密度计的上述优势十分显著，特别是考虑到完全消除了现场的危 害性放射源。然而，在操作过程中X射线密度计可发射大量危害度较低但仍 存在潜在危险的X射线。因而，仍需足够的屏蔽，以确保附近使用者的绝对 安全。因而，X射线密度计仍是相当不灵活的重达150～250磅的装置。因而， 该装置的现场组装、定位和拆卸对于使用者而言仍是巨大的挑战。

发明内容

提供用于测定油田流体性质的X射线工具。该X射线工具可包括向连 接在X射线管上的靶提供电子束的发生器，靶用于接收电子束并相应发出X 射线。可将准直器设置在靶的周围用于X射线的准直。

附图说明

图1为连接在油田流体管线上的油田X射线工具实施方案的侧剖视图。

图2为沿截面线2-2截取的图1所示油田X射线工具的部分放大图。