[发明专利]从松散或易碎地层进行的岩心捕获和采取

说明书

相关申请的交叉援引

本申请是非临时专利申请，其根据35U.S.C.§119（e）要求于2011年6月22日提交的名称为“Improved Core Capture and Recovery from Unconsolidated or Friable Formations and Methods of Use（从松散或易碎地层进行改善的岩心捕获和采取以及使用方法）”的美国临时专利申请No.61/499,826的权益，该专利申请的内容整体结合入本文。

关于联邦资助研究的声明

无

技术领域

本发明总体上涉及用于从松散或易碎地层进行岩心样品的改进的捕获和采取（recovery）的方法和系统。更具体地，但非限制性地，本发明的实施例包括使用钻探流体来进行改进的岩心样品捕获和采取的方法和系统，所述钻探流体允许通过增加的超压（overpressure）来增加岩石强度和提高岩心采取率。

背景技术

地质学家和工程师通常为了达到提高烃采取率的目的而对地层进行评估。一旦定位所关注的地层，研究地层的一种方式是通过获取和分析岩石的代表性样品。通常使用岩心钻或其它岩心捕获装置从地层提取所述代表性样品。通过这种方法获取的地层样品通常被称作岩心样品。岩心样品的分析通常被认为是用于评估地层的特性和其中的储层流体（例如油、盐水和气体）如何相互影响的最精确方法。尽管存在很多类型的岩心取样（例如旋转和冲击侧壁取芯、切割等），能够切割出常规的完整岩心提供了产生要测试的最大柱塞样品的最大量岩心（通过具有改进的柱塞孔隙体积而具有改进的精度等）和用于地质分析的最大连续原料。

一旦岩心样品已经被输送到地面，则对该岩心样品进行分析以评估储层特性，如孔隙度、渗透率、相对渗透率、毛细管压力、润湿性、岩性等。岩心样品的分析随后用来规划和实施完井以及生产战略和设计。例如，岩心样品的分析可揭示用于确定从何区段来开采烃或者从何区段来强化或进行其它处理。

松散和易碎地层在采取未损坏或有用的岩心样品方面存在很大的挑战。松散材料是在颗粒之间具有不足以在取芯或操作过程中停止单独的颗粒运动的粘合作用力的材料，其具有小于约10psi的压缩强度。换句话说，术语“松散的”是指松动的或未成层的颗粒，如未压实的、自由流动的沙子。另一方面，易碎材料是指容易破碎成小碎片或变为单独的沙粒的材料。

松散和/或易碎地层存在的一个共同问题是这些地层在岩心捕获和采取过程中容易受到在取芯钻头处的泥浆流冲刷或取芯衬管内堵塞的影响。在一些情况下，岩心样品可能不具有足以支承已经捕获的岩心样品柱的重量的压缩强度，或者岩心样品在取芯钻进过程中可被简单地流态化或“冲掉”。无论岩心损失的机理如何，在松散和易碎地层中岩心损失仍然是重大的问题。这个问题在很多情况下如此严重，使得由于在捕获和采取岩心样品的同时遇到的严重问题而无法获得有用的岩心样品。实际上，已经估算出在美国和加拿大由于岩心不能使用或者岩心损坏而浪费大约20%的岩心样品。

获取有用的岩心的问题在斜井和水平井中进一步加剧，因为，随着井眼的斜度增加，岩心变得自支承不足并且在进入期间较容易受到内管摩擦和震动的影响。

已经提出多种常规方案来减轻岩心采取和损坏的问题。特别地，已经提出很多机械解决方案，诸如使用低侵入取芯钻头来降低使该岩心流态化的可能性。这种机械改善已经在真正的松散或易碎地层中获得了有限的成功。

在一些情况下，操作人员已经依靠捕获和采取短部段的岩心样品来避免岩心坍塌。然而，即使这种技术能够偶尔起作用，但为继续采取多个岩心样品所需的额外井钻孔行程是昂贵且成本高的。在每日钻机费用在20,000美元到100万美元之间变化时，捕获和采取岩心样品花费时间的任何增加都会是非常昂贵的。

另外，存在多种补救措施来减轻岩心损坏的不利影响。然而，正如可想象的，这些补救措施在减轻岩心损坏的不利影响方面远不如成功的预防措施有效。

因此，需要一种改进的岩心捕获和采取方法，其克服了现有技术中的一个或多个缺点。

发明内容

本发明总体上涉及用于从松散或易碎地层进行岩心样品的改进的捕获和采取的方法和系统。更具体地，但非限制性地，本发明的实施例包括使用钻探流体来进行改进的岩心样品捕获和采取的方法和系统，所述钻探流体允许通过增加的超压来增加岩石强度和提高岩心采取率。