[发明专利]井眼驱替操作期间在原位评估和优化流体的方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及井眼完井作业，具体涉及用于评估和/或优化井眼流体驱替操作的方法。

背景技术

在存在的许多情形和/或情况中，井延伸到地壳中的地下位置。例如，井眼被钻入地下层/地质层中以用于生产各种流体（如水、气和/或油）；或用于流体的注入，正如在二次和三次采油中所应用的那样（例如，提高采油量）。在许多这类情形和/或情况下，为了适当地支撑井壁，也为了不让流体不适宜地穿过井的至少一些部分的边界，用一个或更多个管柱（即套管管柱）对井进行下套管操作。

为了完井，必须使用注水泥过程将套管粘结到地层中。注水泥过程通常涉及钻井流体驱替步骤，随后进行泵送水泥配方（例如作为泥浆）以使水泥配方穿过套管到达井底部然后再向上通过套管外表面和周围壁结构（即地层）之间的环形空间的步骤。水泥配方位于合适位置之后，使水泥凝固，从而形成不可渗透的护套，假定在水泥和地层之间、水泥和套管之间建立了牢固粘结，那么这种粘结会阻止流体进入套管周围的环形空间。水泥粘结还增强了井整体的完整性。井眼注水泥过程例如参见Parker的、于1974年3月26日公布的美国专利No.3,799,874。

用水泥将套管粘合在井内之后，通常采用一个或更多个清洗操作或清洗过程来清洗井眼，为生产做准备。这类过程变化相当大，但是通常包括步骤：将附接有一个或更多个清洗工具和/或装置的工作管柱下送到井下。为了在钻井流体驱替、穿孔和随后的生产操作之前清洗带套管的井眼（包括清洗井眼内包含的钻井流体）和/或相关联的套管的内表面，这类清洗工具包括刷子、刮刀、钻头（例如用于钻出水泥塞等）、以及用于将流体和/或化学物质输送（和循环）到井眼内的装置。例如参看下列文献：Reynolds等的、于1996年11月5日公布的美国专利No.5,570,742；Reynolds等的、于1995年5月30日公布的美国专利No.5,419,397；Reynolds的、于2004年7月6日公布的美国专利No.6,758,276；Carmichael等的、于2002年6月11日公布的美国专利No.6,401,813。

在上述这样的清洗操作之后，井眼内存在的钻井流体必须被完井流体置换，即进行驱替操作或驱替过程。但是，因为完井流体通常与钻井流体不相容（由于各种原因），因而在驱替操作期间隔离流体可先于完井流体使用。在一些这类情况下，隔离流体可包括一系列流体，这些流体的一种或更多种属性值渐进变化，从而，对于至少一种这种流体属性而言，可从流体属性范围的一端值逐步过渡到另一端值。这类隔离流体的背景技术和实例及其使用例如可参见下列文献：Oliver等的、于1984年10月2日公布的美国专利No.4,474,240；Thomas的、于1984年1月3日公布的美国专利No.4,423,781；Ray等的、在2001年3月6日公布的美国专利No.6,196,320。

鉴于前面所述，在原位监测流体驱替的新方法将特别有益—特别是这种方法和/或系统提供了更高的完井作业效率。另外，尽管下面的论述主要集中在油井和气井，但是本领域的普通技术人员将能理解：文中所述的方法和系统实施例中，至少有一些可扩展应用到上述一种或更多种情形和/或情况中的各种驱替操作中。

发明内容

本发明通常涉及通过原位评估/监测流体属性来优化井眼驱替操作的方法，从而在流体在井内所面临的环境条件下直接评估一种或更多种流体的一种或更多种属性。在一些实施例中，实时执行这种流体属性原位评估/监测。通过在原位（即在井下）监测流体属性，能直接评估流体属性，而不是（如现有技术那样）推断出流体属性。另外，能“在运行中（on the fly）”改变驱替流体，由于省时、流体浪费减少，从而有助于提高总效率。