[发明专利]X射线荧光分析器

说明书

技术领域

本文公开的实施方案涉及用于测定钻井液性质的x射线荧光分析器。更具体地说，本文公开的实施方案涉及用于实时测定钻井位置处的钻井液性质的x射线荧光分析器。更具体地说，本文公开的实施方案涉及包括自动和远程控制的用于测定钻井液性质的方法和系统。

背景技术

井筒钻井液在石油和天然气的钻井过程中发挥许多功能。主要功能包括控制地下压力、把钻头产生的“切屑”运输至地表，以及在钻头穿透地壳的时候对钻头进行冷却和润滑。大部分切屑在地表通过不同类型的固体去除设备加以去除，但是像粘土和页岩这样的较小地层碎块不可避免地以“低重力”固体形式并入到钻井液中。这些低重力固体通常是不合需要的，因为它们可能造成过高的粘度，并且可能不利地影响钻井液的化学处理，该化学处理可使钻井液满足其它重要功能。低重力固体还与被有意地添加来增加钻井液的密度的高重力固体有区别。

液体密度，或者每单位体积的质量，控制地下压力并且通过增加钻井液施加于井下地层表面上的压力来提高钻孔的稳定性。钻孔中的液体柱施加与钻孔的实际垂直深度和液体的密度成比例的静水压力。因此，通过维持钻井液的适当密度来确保维持适量的静水压力，可使钻孔稳定并且防止地层液体不当流入。

存在控制钻孔液体密度的若干种方法。一种方法将呈盐水溶液形式的溶解盐例如氯化钠和氯化钙添加至钻井液中。另一种方法涉及添加惰性的、高比重的颗粒至钻井液中以便形成密度得以增加的混悬液。这些惰性的高密度颗粒通常被称为“增重剂”并且通常包括重晶石、方解石或赤铁矿的颗粒矿物。

虽然维持钻井液的密度是非常重要的，但是其它因素也影响特定钻井液在某些钻井操作中的有效性。这些其它因素可能包括钻井液的粘度和组成，以及液体冷却和润滑钻头的能力。为了测定对于指定钻井操作的最有效的钻井液，必须测量从井下返回的钻井液的化学和物理性质。

目前，测定钻井液的液体和固体含量的标准方法是进行蒸馏器(retort)分析。在蒸馏器分析中，将钻井液样品在足够的温度下加热以便使包括水、石油或合成物的所含液体蒸发。使液体冷凝，然后可直接在刻度量筒中测量特定体积。石油和合成物具有比水低的比重，并且在测量容器中自然分离。然后可将液体的总体积从起始钻井体积中减去，以便测定总固体含量。然后在钻井液的总组成情况下，应用合适的数学函数来估算高重力和低重力固体的分数。

由于需要加热，当前的蒸馏器惯例已知具有潜在的危险性，并且会发生不准确和不一致的情况。此外，除了通过总比重进行一般分类之外，蒸馏器方法并未提供对不同固体组份进行表征和区分的方法。

因此，存在对于测定钻井液性质的自动化方法的需要。

发明内容

在一方面，本文公开的实施方案涉及用于测量样品液体的性质的x射线荧光仪器，所述仪器包括具有入口和出口的外壳；安置在外壳中的测试室，所述测试室包括与入口流体连通的注入口；安置在测试室中的载物片，所述载物片包括样品仓；和测试口；安置在外壳中的x射线荧光光谱仪，以及与测试室的载物片可操作性耦接的至少一个电机。

在另一方面，本文公开的实施方案涉及测试液体的方法，所述方法包括通过测试室的注入口将液体注入载物片的样品仓中；将载物片在测试室中横向移动至中间位置；将载物片在测试室中横向移动至测试位置；以及在载物片处于测试位置中时启动x射线荧光光谱仪以便对样品仓中的液体进行取样。

本方明的其它方面和优势通过以下描述和附加权利要求书而变得显而易知。

附图说明

图1是根据本公开的实施方案的XRF液体分析器的示意图。

图1A和1B是根据本公开的实施方案的止回阀的横截面视图。

图1C是根据本公开的实施方案的止回阀的分解图。

图2A-C是根据本公开的实施方案的XRF分析器的测试室的横截面视图。

图3A-C是根据本公开的实施方案的XRF分析器的测试室的横截面视图。

图4是根据本公开的实施方案的计算机系统的示意图。

具体实施方式

本文公开的实施方案涉及用于测定钻井液性质的x射线荧光分析器。更具体地说，本文公开的实施方案涉及用于实时测定钻井位置处的钻井液性质的x射线荧光分析器。更具体地说，本文公开的实施方案涉及包括自动和远程控制的用于测定钻井液性质的方法和系统。