[发明专利]用于监测井筒弯曲度的方法和设备

说明书

优先权申请

本申请要求于2014年11月10日提交的美国临时申请序列号62/077,758的权益，所述申请以引用的方式整体并入本文。

发明背景

本公开涉及随钻测量技术，并且更具体地说涉及用于测量工具串中的弯矩作为井筒弯曲度的指标，以及用于使用这类测量的弯矩的方法和设备。

为了获得烃，诸如石油和天然气，通过使附接在钻柱末端处的钻头旋转来钻探钻孔。一部分当前钻井活动涉及定向钻井(例如，钻探偏转和/或水平钻孔)，以将井引向目标区并且提高地下地层的烃生产。现代定向钻井系统通常采用钻柱，所述钻柱具有井底组件(BHA)和位于所述井底组件末端处的钻头，所述钻头可以通过从地面使钻柱旋转，使用在井下布置在钻头附近的泥浆马达或泥浆马达和从地面使钻柱旋转的组合来旋转。

BHA通常包括许多井下装置，所述井下装置被放置成非常接近于钻头并且被配置来测量与钻柱和钻头相关联的某些井下操作参数。这类装置典型地包括用于测量井下温度和压力的传感器、方位角和倾角测量装置和用于确定烃和水的存在的电阻率测量装置。被称为随钻测井(“LWD”)和随钻测量(“MWD”)工具的其他井下器械在钻井操作期间经常被附接至钻柱来确定地层地质状况和地层流体状况。

钻孔通常大体沿着井方案中识别的预定所需路径来钻探，并且典型地延伸穿过多个不同的地层。在如此跟进井方案的过程中，为了对倾角或方位角作出调节且甚至为了使钻井维持处于大体线性路径，需要对钻探的井筒轨迹进行多次调节。因此，在井的钻探过程中，在对钻头导向和维持钻头的方向时可能存在多次调节，这会导致倾角和/或方位角的变化。虽然在井的钻探过程中进行的勘探测量可以指示之后可以与井方案比较的井筒的路径，但是这类勘探测量往往呈现对井筒路径的相对一般化的指示，并且会暗示比实际存在更平滑的井筒轮廓。例如，这类勘探测量提供有关井筒的螺旋、局部方向转变(即，偏转或“狗腿”)，或可以呈现工具串上大于如从常规勘探测量将显而易见的应变的大小的最少量的信息。这类螺旋或狗腿，或者其他形式的井筒弯曲对于钻井操作或井内的后续操作而言可能是有问题的。

附图简述

图1是根据本公开的实施方案的示例钻井系统的示意图。

图2是根据本公开的一个或多个实施方案的示例井底组件的示意图。

图3是穿过多个地下地层的一般化井筒的示意图。

图4A-4B是在不同负载下如可能在示例井筒中测定的示例弯矩测量结果的图形表示；其中图4A将在张力下的示例的测定的弯矩与在钻井条件下(即，在压缩期间)的示例的测定的弯矩进行比较；并且其中图4B将随方向变化的，在张力下的示例的测定的弯矩与在钻井条件下的示例的测定的弯矩进行比较。

图5是如从测量的弯矩确定的狗腿严重度与狗腿严重度的期望值的比较的图形展示。

图6是从弯矩确定的示例狗腿严重度指数与如从勘探数据确定的狗腿严重度的比较的图形表示。

图7是执行用于如本文所述监测井筒弯曲度的操作的示例方法的流程图。

具体实施方式

以下具体实施方式参照了附图，所述附图展示了选择来显示可以如何实施特定实施方案的实例的各种细节。本文的讨论涉及至少部分参照了这些附图的本发明主题的各种实例并且充分详细地描述了所展示的实施方案，以使本领域技术人员能够实践本发明。除了本文讨论的说明性实例之外，可以利用许多其他实施方案来实践本发明主题，并且在不脱离本发明主题的范围的情况下，可以进行除了本文具体讨论的替代方案之外的许多结构和操作改变。