[发明专利]以流量和密度测量结果监视钻井作业

说明书

技术领域

一般来说，本发明涉及在各种地下地层比如含烃地层中钻进的方法和系统。

背景技术

从地下岩层获得的烃类往往用作能源、原料和消费产品。对可用烃资源耗尽的担忧和对开采出烃类整体质量下降的担忧已经引起研发可用烃资源的更高效采收率、处理和/或使用的过程。

在钻井作业中，通常向钻井人员分配了多种监视和控制功能。例如，钻井人员可以控制或监视钻井设备（比如转盘驱动或托架驱动）的位置、采集钻井液的样本以及监视振动筛。作为另一个实例，钻井人员根据情况调整钻井系统（“摆动”钻柱）以调整或校正钻进速度、轨迹或稳定性。司钻可以使用操纵杆、手控开关或其他手工操作的设备控制钻进参数，以及使用量规、仪表、刻度盘、流体样本或听觉警报监视钻进条件。手动控制和监视的需要可能升高地层钻进的成本。此外，由司钻执行的某些操作可能基于来自钻井设备的细小提示（比如钻柱的意外振动）。因为不同的钻井人员具有不同的经验、知识、技能和本能，所以依赖于这样的手动过程的钻进性能可能随地层或随钻塔不可重复。此外，某些钻进操作（无论手动还是自动）可能要求钻头停止或提离井底，例如在从旋转钻进模式改为滑动钻进模式时。这样的操作期间钻进暂停可能降低钻进的整体进度和效率。

钻井系统中的底部钻具组合往往包括仪器，比如随钻测量（MWD）仪器。来自井下仪器的数据可以用于监视和控制钻井作业。提供、操作和维护这样的井下测量仪器可能大幅度升高钻井系统的成本。此外，由于来自井下仪器的数据必须传送到地层表面（比如由泥浆脉冲或定期电磁传输），所以在钻进过程期间井下仪器可以仅仅以定期间隔提供有限的“快照”。例如，司钻可能不得不在来自MWD仪器的更新之间等待20或更多秒。在更新之间的间隙期间，来自井下仪器的信息可能变得陈旧并丧失其控制钻进的价值。

发明内容

一般来说，本文介绍的若干实施例涉及地下地层中自动钻进的系统和方法。

在某实施例中，系统包括被配置为感测入井流体的至少一个特征的一个或多个传感器；被配置为感测出井流体的至少一个特征的一个或多个传感器；以及被配置为从所述传感器中的至少一个接收数据的一个或多个控制系统。

在某实施例中，量化洗井效果的方法包括测量入井流体的流体密度；测量出井流体的流体密度；确定入井流体的流体密度与出井流体的流体密度之间的差；以及估计从所述井清除的钻屑量。

在某实施例中，监视循环井底至井口泥浆行程过程的方法包括在目标深度监视出井流体的流体密度；以及根据在所述目标深度出井流体的流体密度确定何时执行至少一项操作。

在某实施例中，在钻井系统中在置换操作期间管理流体的方法包括监视所述钻井系统中第一流体与第二流体之间的界面。所述第一流体至少部分地置换所述系统中的所述第二流体。根据所述界面的监视确定执行至少一项操作的最佳时间。

在某实施例中，监视井中流体损失的方法包括测量入井流体的流量；测量出井流体的流量；将入井流量与出井流量进行对比；确定入井流量与出井流量之间的差；以及根据入井流量与出井流量之间的差确定地层损失的估计。

在某实施例中，检测井中井涌的方法包括测量入井流体的流量；测量出井流体的流量；将入井流量与出井流量进行对比；确定入井流量与出井流量之间的差；以及根据入井流量与出井流量之间的差来识别所述井中至少一次井涌。

在某实施例中，描述钻井作业中流动效应特征的方法包括测量随时间变化的入井流体的流量；测量随时间变化的出井流体的流量；以及根据至少一次测量的流体流量描述至少一个流动效应的特征。

在某实施例中，确定关于井的稀释剂需求的方法包括根据质量流测量结果评估泥浆系统中留存的低重力固体的体积；以及根据所评估的所述泥浆系统中留存的低重力固体的体积估计所述井的指定深度将需要多少稀释剂。

在某实施例中，对钻井系统的图形显示包括在所述系统中至少一个点中流体的一个或多个流量随时间变化的至少一幅图；以及未从所述井清除的钻屑随时间变化的至少一幅图。

附图说明

在受益于以下详细的说明和参考了附图后，本发明的优点对于本领域的技术人员可以变得显而易见，其中：

图1和图1A展示了根据一个实施例具有自动执行钻井作业的控制系统的钻井系统的示意图；

图1B展示了包括弯接头的底部钻具组合的一个实施例；

图2示意地展示了控制系统的一个实施例；

图3展示了根据一个实施例评估马达输出扭矩与横跨泥浆马达的压差之间关系的方法流程图；