在区域化储层中进行钻井.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200980118876.3

申请日:

2009.04.23

公开号:

CN102037212A

公开日:

2011.04.27

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E21B 47/02申请日:20090423|||公开

IPC分类号:

E21B47/02; G01V3/18; G01V3/30; G01V3/28; G01V3/32

主分类号:

E21B47/02

申请人:

普拉德研究及开发股份有限公司

发明人:

奥利弗·C·慕林斯; 沙希德·A·哈克

地址:

英属维尔京群岛多多拉岛

优先权:

2008.05.23 US 61/055,765

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司 11021

代理人:

汤雄军

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内容摘要

本发明公开了一种钻井方法,包括以下步骤:确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的第一值;确定指示邻近所述钻具组合的地层流体的甲烷浓度的第二值;以及根据第一值和第二值控制井眼轨迹。

权利要求书

1: 一种钻井方法, 包括以下步骤 : 确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的第一值 ; 确定指示邻近所述钻具组合的地层流体的甲烷浓度的第二值 ; 以及 根据所述第一值和所述第二值控制井眼轨迹。
2: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述第一值由随钻电磁传播仪获得。
3: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述第一值由随钻电感应仪获得。
4: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述第一值由随钻声波仪获得。
5: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述第二值由随钻取样仪获得, 所述随钻取样仪 被构造成捕获所述地层流体的一部分。
6: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述第二值使用近红外线 (NIR) 分光仪获得。
7: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述第二值使用核磁共振 (NMR) 分光仪获得。
8: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述第二值使用质谱仪和气相色谱仪中的至少 一个获得。
9: 根据权利要求 1 的方法, 其中, 所述第二值包括油气比 (GOR)。
10: 一种钻井方法, 包括以下步骤 : 确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的第一值 ; 确定指示邻近所述钻具组合的地层流体的光学性质的第二值 ; 以及 根据所述第一值和所述第二值控制井眼轨迹。
11: 根据权利要求 10 所述的方法, 其中, 所述地层流体的光学性质是在一个或多个波 长下的吸收性。
12: 根据权利要求 11 所述的方法, 其中, 所述一个或多个波长至少部分地在可见光范 围和近红外线 (NIR) 范围中的至少一个内。
13: 根据权利要求 10 所述的方法, 其中, 所述地层流体的光学性质是在一个或多个波 长下的荧光强度。
14: 根据权利要求 13 所述的方法, 其中, 所述一个或多个波长至少部分地在紫外线范 围内。
15: 根据权利要求 10 所述的方法, 其中, 所述地层流体的光学性质是在所述地层流体 与光透射窗口之间的交界面处在一个或多个入射角下的反射强度。
16: 一种钻井方法, 包括以下步骤 : 通过确定层的地质边界相对于所述井的至少一个相对位置和所述层中的油气的至少 一种性质来识别油气储层区域化 ; 以及 根据确定的所述区域化调节井眼轨迹。
17: 一种评价被井穿过的地层的方法, 包括以下步骤 : 将钻进设备下入所述地层中, 所述钻井设备具有钻具组合、 成像仪、 和流体取样仪 ; 使用所述成像仪确定层的地质边界相对于所述井的至少一个相对位置 ; 使用所述钻具组合使所述井延伸超过确定的所述地质边界 ; 使用所述流体取样仪从位于确定的所述地质边界之外的地层抽吸流体 ; 以及 使用密度传感器、 粘度传感器、 和光学传感器中的至少一个测量被抽吸的流体的性质。
18: 一种设备, 包括 : 2 成像仪, 所述成像仪被构造成确定层的地质边界相对于穿透地下地层的井的至少一个 相对位置 ; 钻具组合, 所述钻具组合被构造成使所述井延伸超过确定的所述地质边界 ; 流体取样仪, 所述流体取样仪被构造成从位于确定的所述地质边界之外的地层抽吸流 体; 和 传感器, 所述传感器被构造成测量被抽吸的所述流体的性质。
19: 一种设备, 包括 : 用于确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的第一值的装置 ; 用于确定指示邻近所述钻具组合的地层流体的光学性质的第二值的装置, 其中, 光学 性质选自由以下所列构成的组 : 在一个或多个波长下的吸收性 ; 在一个或多个波长下的荧光强度 ; 和 在所述地层流体与光透射窗口之间的交界面处在一个或多个入射角下的反射强度 ; 和用于根据所述第一值和所述第二值控制井眼轨迹的装置。
20: 根据权利要求 19 所述的设备, 其中, 所述地层流体的光学性质选自包括以下所列 的组 : 至少部分地在可见光范围和近红外线 (NIR) 范围内的一个或多个波长下的吸收性 ; 和 至少部分地在 UV 范围内的一个或多个波长下的荧光强度。

说明书


在区域化储层中进行钻井

    背景技术 图 1 显示了在地球地层 F 中形成生产井或开发井 210 的方法的性能的示例性环 境。在所示的示例中, 地球地层 F 包括第一页岩淀积或层 230、 紧砂淀积或层 231、 和第二页 岩淀积或层 232。层 230、 231 和 232 位于储层 R 的顶部。储层 R 包括第一多孔砂岩层或储 集层 233、 和分离第一储集层 233 与第二砂岩层或储集层 236 的中间页岩层 234。在此示 例中, 第一层 233 包括第一油气, 而第二层 236 包括第二油气以及水。油气与水之间的交界 面由油水界面 (OWC)235 表示。地球地层 F 还包括断层 240, 地质构造穿过所述断层是不连 续的。层 230′、 231′、 232′、 233′、 234′和 236′穿过断层 240 与类似层 230、 231、 232、 233、 234 和 236 相对应。类似地, OWC 235′对应于油水界面 235。
     在图 1 所示的方法中, 第一试验井或勘探井 220 被初始钻通地层 F。当正在钻井 220 时, 可获得指示直接包围井 220 的多孔岩石的物理特性的随钻测井测量值。 这些测量值 通常可以包括天然伽马射线测量值和电阻率测量值, 以及本领域的技术人员所公知的其它 类型的测量值。另外, 或者可选地, 用于钻井 220 的钻柱可以从井 220 移除, 并且电缆输送 工具串可以引入到井 220 内以获得指示直接包围井 220 的多孔岩石的物理特性的测量值。 由电缆输送工具串执行的典型操作可以包括压力测量、 地层流体取样和井壁岩心采集、 以 及本领域的技术人员所公知的其它类型的测量和 / 或采集。对随钻采集测量值和 / 或利用 电缆工具串采集的测量值进行解释, 并且使用该测量值尤其识别例如储层 236 的顶部的位 置、 层 233 和 234 中所含有的油气的类型和 / 或经济价值、 和 OWC 235 的位置。根据此信息 和任选的其它信息, 钻柱被引入到井 220 中, 用于侧钻井 210。井 210 通常是位于最大化从 井 210 进行预期开采的经济价值的深度处的水平井。可以使用底部钻具组合的倾斜的周期
     性测量沿预定轨迹以几何方式对井 210 进行导向, 或者例如使用钻井 210 所使用的底部钻 具组合遇到的地层的深电阻率法图像相对于层 232 和 233 之间的边界在地质学上对井 210 进行导向。
     如图 1 所示, 当正在层 233 中钻井 210 时, 井 210 可以穿过断层 240。在一些情况 下, 例如当断层 240 可渗透时, 存在于层 236′中的地层流体的类型和 / 或经济价值类似于 存在于层 233 的油气的类型和 / 或经济价值。然而, 在其它情况下, 存在于层 236′中的地 层流体的类型和 / 或经济价值是未知的, 并且不能从钻试验井 220 时采集的测量值推断存 在于层 236′中的地层流体的类型和 / 或经济价值。例如, 存在于层 236′中的地层流体的 类型和 / 或经济价值可以明显比层 233 低。因此, 根据对沿井 220 的储层流体的认识选定 的井 210 的深度或轨迹可能使得通过断层 240 的井 210 不会产生充分的经济价值。此外, 甚至可以存在层 233 中的油气的水平变化。组分变化 (compositional variations) 可能 需要校正轨迹 210 以增加井的经济价值。 附图说明 当参照附图获悉时可从以下详细说明最好地理解本公开。 要强调的是根据行业的 常规作法, 不同特征没有按照比例绘出。事实上, 为了论述的清楚期间, 可以任意增加或减
     小不同特征的尺寸。
     图 1 是典型的地层的横截面图 ;
     图 2 是根据本公开的一个或多个方面的设备的示意性视图 ;
     图 3 是根据本公开的一个或多个方面的设备的示意性视图 ; 以及
     图 4A 和图 4B 是根据本公开的一个或多个方面的测井的示意性视图。 具体实施方式
     要理解的是以下公开提供许多不同实施例、 或示例, 用于实施各种实施例的不同 特征。部件和装置的具体示例描述如下以简化本公开。然而, 这些仅仅是示例并且不旨在 进行限制。此外, 本公开可以在各种示例中重复附图标记和 / 或字母。这种重复是出于简 单和清楚的目的, 并且本身不表示所述的各种实施例和 / 或结构之间的关系。此外, 在以下 说明中第一特征经过或在第二特征上的形成可以包括第一和第二特征以直接接触的方式 形成的实施例, 并且还可以包括另外的特征可以以置于第一和第二特征之间的方式形成使 得第一和第二特征可以不直接接触的实施例。
     在本公开的保护范围内的方法和设备的一个或多个方面可以被实施为使用指示 地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的测量值与指示地层流体中的甲烷浓度的测量 值一起控制井眼轨迹。 在本公开的保护范围内的方法和设备可以可选地或另外地被实施为 使用指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的测量值与指示地层流体光学性质的 测量值一起控制井眼轨迹。 在本公开的保护范围内的方法和设备的一个或多个方面还可以 或可选地用于当正在钻井时识别区域化 (compartmentalization) 和 / 或根据所识别的区 域化对井进行导向。
     图 2 是根据本公开的一个或多个方面的示例性钻井系统 50 的示意性视图。钻井 系统 50 可以在陆上或海上, 在图 2 所示的示例性实施例中, 井眼 11 以公知的方式通过旋转 钻井形成在一个或多个地下地层中。然而, 在本公开的保护范围内的实施方案还可以或者 可选地使用定向钻井。 悬挂在井眼 11 中的钻柱 12 包括底部钻具组合 100, 所述底部钻具组 合包括在其下端处的钻头 105。地面系统包括定位井眼 11 上的平台和井架组件 10, 其中, 组件 10 包括转盘 16、 方钻杆 17、 大钩 18、 和水龙头 19。钻柱 12 通过转盘 16 旋转, 所述转 盘通过未示出的装置激励, 并且在钻柱 12 的上端处接合方钻杆 17。钻柱 12 通过方钻杆 17 和水龙头 19 从连接到游动滑车 ( 未示出 ) 的大钩 18 悬挂下来, 这允许钻柱 12 相对于大钩 18 旋转。可选地或另外, 可以使用顶部驱动系统。
     在所述的示例性实施方案中, 地面系统还包括储存在位于井位附近的槽 27 中的 钻井液或 26。泵 29 经由水龙头 19 的端口将钻井液 26 输送到钻柱 12 的内部, 从而使钻井 液如由方向箭头 8 所示向下流动通过钻柱 12。钻井液经由钻头 105 中的端口离开钻柱 12, 然后如由方向箭头 9 所示向上循环通过钻柱 12 的外部与井壁之间的环空区域。以这种公 知的方式, 钻井液 26 润滑钻头 105 并且当钻井液 26 返回到槽 27 用于再循环时将岩屑携带 到地面。
     所述的示例性实施方案的底部钻具组合 100 包括多个随钻测井 (LWD) 模块 120、 随 钻取样 (SWD) 模块 130、 随钻测量 (MWD) 模块 140、 旋转导向系统和马达 150( 例如, 定向钻 井子系统 )、 和钻头 105.。这里所述的示例性方法和设备的使用可以结合使用旋转导向子系统 150 进行的 控制导向或 “定向钻井” 。定向钻井是有意使井眼偏离所述井眼本身将自然通过的路径。换 句话说, 定向钻井是对钻柱进行导向, 使得所述钻柱沿期望的方向移动。 定向钻井包括通常 沿地球地层中的预定路径对钻头进行导向的几何导向、 和通常相对于地球地层的地质特征 对钻头进行导向的地质导向。 例如, 因为定向钻井能够从单个平台钻多口井, 因此定向钻井 的优势在于海上钻井。定向钻井还能够通过储层进行水平钻井。水平钻井能够使更长的井 筒穿过储层, 这增加了井的生产率。定向钻井系统可以还用于垂直钻井操作。通常, 钻头 105 由于被穿过的地层的不可预测的特性或钻头 105 受到的变化力而离开设计好的钻井轨 迹。当这种井斜发生时, 定向钻井系统 ( 例如, 旋转导向子系统 150) 可以用于将钻头放回 在规定的轨迹上。
     定向钻井公知的方法包括使用旋转系统 (RSS)。在 RSS 中, 钻柱 12 从地面旋转, 并且井下装置使钻头沿期望的方向钻进。旋转钻柱 12 大大减少了钻井期间钻柱的悬空或 卡钻的发生。用于将斜井钻进到地球内的旋转导向钻井系统可以大致分类为 “面向钻头” 系统或 “推进钻头” 系统。在面向钻头系统中, 钻头 105 的旋转轴线沿新井的大致方向偏离 底部钻具组合 100 的局部轴线。根据由上下扶正器接触点和钻头 105 限定的常规三点几 何尺寸扩展井。与钻头 105 和下扶正器之间的有限距离相关联的钻头 105 轴线的偏斜角 产生要生成的弯曲所需的非共线条件。有许多方法可以实现此, 包括在底部钻具组合 100 中靠近下扶正器的点处的固定弯曲、 或在上扶正器与下扶正器之间分布的钻头 105 驱动轴 的挠曲。在钻头的理想形式中, 因为钻头轴线沿弯曲井的方向连续旋转, 因此, 钻头 105 不 需要进行侧向钻切。美国专利申请出版物 No 2001/0052428 和美国专利 No 6,401,842 ; No6,394,193 ; No6,364,034 ; No6,244,361 ; No6,158,529 ; No6,092,610 ;和 No5,113,953, 中说明了面向钻头型旋转导向系统的及其操作的示例, 所有这些申请通过引用在此并入。
     在推进钻头旋转导向系统中, 通常没有专门确定的机构来使钻头轴线偏离底部钻 具组合轴线。相反, 通过使上下稳定器中的一个或两个在相对于井扩展的方向被优选定向 的方向上施加偏心力或位移来实现所需的非共线条件。有许多方法可以实现此, 包括非旋 转 ( 相对于井 ) 偏心扶正器 ( 基于位移的方法 ) 和沿期望的导向方向将力施加到钻头的 偏心致动器。通过在钻头 105 与至少两个其它接触点之间产生非共线性来实现导向。在 钻头的理想形式中, 钻头 105 需要进行侧向钻切以生成弯曲井。美国专利 No5,265,682 ; 5,553,678 ; 5,803,185 ; 6,089,332 ; 5,695,015 ; 5,685,379 ; 5,706,905 ; 5,553,679 ; 5,673,763 ; 5,520,255 ; 5,603,385 ; 5,582,259 ; 5,778,992 ; 5,971,085 中说明了推进钻头 型旋转导向系统及其操作的示例, 所有这些申请通过引用在此并入。
     如本领域所公知的, MWD 模块 140 容纳在专用钻铤中, 并且可以包括用于测量钻柱 12 和钻头 105 的特性的一个或多个装置。MWD 模块 140 还包括被构造成产生输送给井下系 统的电力的设备 ( 未示出 )。这可以包括由钻井液的流动供给动力的泥浆涡轮发电机。然 而, 还可以或可选地采用其它电源和 / 或电池系统。 MWD 模块 140 可以包括被构造成测量钻 压、 扭矩、 振动、 冲击、 粘滑、 方向和 / 或倾角的一个或多个测量装置。 MWD 模块 140 还可以包 括与地面设备进行通信的能力。
     如本领域所公知的, LWD 模块 120、 120A 容纳在专用钻铤中, 并且可以包括一个或 多个公知类型的测井仪。 LWD 模块 120、 120A 可以被构造成测量、 处理和 / 或储存信息, 并且与 MWD 模块 140 进行通信。LWD 模块 120、 120A 可以用于实施具有模块化设计的电阻率阵 列。例如, 每一个 LWD 模块 120、 120A 都可以用于实施具有可以用作发射器或接收器的至少 一个天线的电阻率模块, 其中 LWD 模块 120、 120A 通过至少一个井下工具 ( 例如, SWD 模块 130) 分离并在钻柱上间隔开。 每一个 LWD 模块 120、 120A 都可以包括至少一个天线线圈, 所 述至少一个天线线圈具有不局限于测井仪纵向方向的磁矩方位。 可以根据预期的储层厚度 选择发射器模块与接收器模块之间的间距。 在本公开的保护范围内的实施例还可以包括多 于两个的 LWD 工具, 包括多于两个 LWD 测井仪, 且每一个 LWD 测井仪都具有天线。
     LWD 模块 120、 120A 可以用于通过为地层生成多个地层模型在对地层进行钻进时 实施地质导向方法, 其中多个地层模型中的每一个都包括一组参数, 并且在所述地层模型 中的电阻率测井仪和电阻率测井仪的位置在多个地层模型中不同。这种方法还可以包括 以下步骤 : 计算对多个地层模型中的电阻率测井仪的预测测井仪响应, 在具有电阻率模块 120、 120A 的地层中使用电阻率测井仪采集电阻率测量值, 以及根据实际测井仪响应与预测 测井仪响应之间的比较确定最佳地层模型。 该方法还可以包括根据最佳地层模型对底部钻 具组合进行导向的步骤。
     可以使用贝叶斯法对由电阻率模块 120、 120A 采集到的电阻率测量值做反演。例 如, 当正在钻井 ( 例如, 图 4A 和图 4B 中所示的井 310) 时, 由 LWD 模块 120、 120A 获得的测 量值可以用于计算多个概率曲线 ( 例如, 参见图 4A 中的概率曲线 350, 该曲线表示与地层 F 的地质构造的重叠 )。概率曲线可以表示作为相对于钻具组合 100 的相对位置的函数的地 质地层界面的概率的大小。因此, 任何概率曲线的局部最大值可以指示地质地层界面相对 于钻具组合 100 和 / 或已钻井 ( 例如, 井 310) 的相对位置。此外, 电阻率模块 120、 120A 可 以被构造成能够检测断层 ( 例如, 断层 240)。
     此外, 由电阻率模块 120、 120A 采集到的电阻率测量值可以被构造成确定由地层 界面限定的层的电阻率张量的一个或多个分量。因此, 由电阻率模块 120、 120A 获得的测量 值可以用于识别层中的电阻率差异, 例如, 可在油水界面处 ( 例如, 油水界面 235、 235′ ) 辨 别的电阻率差异。
     可以在美国专利出版物 No2006/0011385 和美国专利 7,093,672 中获得电阻率成 象仪和使用方法的示例, 该专利申请每一个都通过引用在此全文并入。
     SWD 模块 130 可以包括被构造成选择性伸出到与井眼 11 的井壁的密封接触的探头 131。在伸出位置, 探头 131 被构造成在 SWD 模块 130 中的流动管线与地层之间建立流体连 通。设置在 SWD 模块 130 中的泵 ( 未示出 ) 可以被激励, 用于将流体从地层抽吸到流动管 线中。在已经从直接包围井眼 11 的地层抽吸泥浆滤液之后, 太古地层流体被吸入到 SWD 模 块 130 中。 多个传感器可以设置在 SWD 模块 130 中的流动管线上, 并且被构造成有助于确定 指示地层流体中的甲烷浓度的值、 指示地层流体光学性质的值、 和 / 或层中的油气的性质、 以及其它值和 / 或特征。
     图 3 示出了设置在 SWD 模块 130 中的示例性流动管线 500 的示意性视图。流动管 线 500 配备有被构造成发射在可见光范围和 / 或 NIR 范围内的光的第一光源 510。通过光 学窗口 520 将该光引导向从地层抽吸并在流动管线 500 中循环的流体。通过第二光学窗 口 530 从流体出来的光被引导向一个或多个光谱仪 ( 例如, 过滤分光仪 540 和光栅分光计 550)。可以在一个或多个预先选定的波长下确定流体的光密度 (OD)。通过图 4A 的光 谱测井图 330 说明由过滤器分光仪 540 采集到的测量值的一个示例。光谱 330 包括与在 可见光范围和 NIR 范围内预先选定的波长、 和预先选定的波长宽度相对应的所测量光密度 331a、 331b、 331j 的直观表示。光谱测井图 330 包括多条带, 所述带的厚度表示对在例如 0 与 5 之间的等级上的波长中的每一种来说测量的 OD 的振幅。在图 4A 中所示的示例中, 被 分析的流体具有大的测量 OD331a、 331b、 和低的测量密度 331j。此外, 这些光密度、 和任选 地由光栅分光计 550 测量的 OD 可以用于确定部分组分 320。在所示的示例中, 组分 320 包 括甲烷 321 的重量百分数, 包括乙烷、 丙烷、 和丁烷的混合群的重量百分数, 和包括己烷和 在分子中具有超过 6 个碳原子的油气分子的混合群的重量百分数。其它组分 ( 未示出 ) 尤 其还可以包括二氧化碳和 / 或水的重量百分数。
     仍然参照图 3, 流动管线 500 还可以安装有第二光源 560, 所述第二光源被构造成 发射在 UV 范围内的基本上单色光束。以一个或多个入射角将光引导向取样流体。还可以 以一个或多个反射角测量反射光, 以例如确定气体和 / 或乳状液在流动通过流动管线 500 的流体中的存在。还可以在不同于发射光的波长下测量荧光。流动管线 500 还可以安装有 压力计和温度计 ( 例如, 石英计 )570、 电阻率单元 580、 和密度和粘度传感器 590。 密度和粘 度传感器 590 可以被构造成分析在流动管线 500 中振动的杆的谐振频率。 图 4A 和图 4B 示出了使用图 2 的钻井系统 50 在图 1 的地层中获得新井轨迹 310 的方面。图 4A、 图 4B 表示图 1 的地层, 使用相似或相同的附图标记来识别存在于图 1 中的 公共或类似的地质构造。如图所示, 从左至右对井 310 进行钻进。
     与图 1 所示的方法相反, 试验井 220 不需要确定储层的顶部 ( 例如, 层 232 与 233 之间的边界 )。 事实上, 通过使用由电阻率模块 120、 120A 提供的测量值, 即使 BHA 100 远离 储层的顶部位于 70 英尺, 也可以识别储层的顶部。曲线 350 可以用于确定 BHA 100 与地质 边界之间的距离。 电阻率传感器的与层 230、 232、 和 233 相对应的已做反演的分量可以用于 在页岩、 紧密砂岩和含油孔隙性砂岩之间进行区分。因此, 当识别储层的顶部时, 可以改变 井 310 的轨迹以使井水平地达到层 233 中。
     此外, 与图 1 中所示的方法相反, 试验井 220 不需要确定 OWC 235 和 / 或中间页岩 234。事实上, 通过使用由电阻率模块 120、 120A 提供的测量值, 即使 BHA 100 远离储层的顶 部位于例如 100 英尺, 也可以识别 OWC 235。
     一旦井 310 已经到达层 233 中, 则可以开始取样操作。 底部钻具组合相对于地质边 界的相对位置可以用于根据地质边界已经穿过的检测开始流体取样和分析操作。 开采流体 操作可能要求钻井操作暂时停止, 使得采样探头 131 可以建立与地层 F 的唯一的流体连通。 然后可以通过 SWD 模块 130 开始流体开采, 并且所述流体开采可以持续大约 30 分钟或更长 时间, 以便从地层抽吸泥浆滤液并随后在取样仪中获得太古储层流体。在此时间期间, BHA 100 不旋转, 从而增加 BHA 可能粘到地层的风险。因此, 在一些情况下有益的是限制 SWD 模 块 130 使用的位置的数量。例如, 可以根据底部钻具组合相对于地质边界的相对位置 ( 例 如, 一旦地质边界已经被穿过 ) 以及其它考虑选择这些位置。
     图 2 的钻井系统 55 可以允许对储集层 233 进行更加完全的表征。例如, 油气储集 层可以通过确定以下参数来识别 : (1) 层的地质边界相对于井的相对位置、 和 (2) 层中的油 气的至少一种性质。 通过使用图 3 所示的一个或多个传感器分析从层 233 抽吸的地层流体,
     流体的光谱特征 ( 例如, 光学子波和 / 或 NMR 子波 ) 可以用于在含干气层、 含湿气层、 含反 凝析气层、 含挥发油层、 含非挥发油层、 和含稠油层之间进行区分。 例如, 可以以在可见光范 围 ( 油颜色 ) 内的光密度、 部分组分 ( 例如, 部分组分 320)、 和 / 或 GOR 形式将测量的光谱 特征提供给地面操作者。因此, 当井 310 到达层 233 中时, 钻井系统 55 可以用于比较例如 由地层 F 的先验知识预期的 ( 例如, 经由邻井 ) 流体性质。如果测量性质与预期性质不匹 配, 则可以改变井 310 的轨迹以例如贯穿层 236。在相同的层中可以执行另外的测量以例 如检测层中的水平组分梯度。钻井系统 55 又可以用于响应检测到的水平组分梯度调节井 310 的钻进方向, 用于例如增加或减小分离井 310 与储层的顶部的距离。
     如图 4B 所示, 井 310 可以最终穿过断层 240。可以由利用电阻率模块 120、 120A 获 得的测量值检测断层 240。然而, 在一些情况下, 电阻率模块 120、 120A 可以测量层 234′中 的电阻率张量的分量, 所述分量具有与在层 233 中的电阻率张量的测量的分量的类似值。 一旦正在钻新层时, SWD 模块 130 可以用于使用井下流体分析仪 (DFA) 研究该层。 在所示的 示例中, 层 234′中的流体可以具有预期的部分组分 420 和光谱 430, 所述部分组分 420 和 所述光谱 430 都基于在层 233 中执行的测量。然而, 测量的性质可以指示如由测量的部分 组分 520 和光谱 530 所述的不同的油。根据此信息, 以及检测到的地质边界, 然后可以远离 油水界面并朝向层 233′对井 310 进行导向。一旦井到达层 233′, 可以执行新的井下流体 分析操作。
     鉴于以上全部和附图, 本领域的技术人员应该容易地认识到本公开介绍了一种钻 井方法, 包括以下步骤 : 确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的第一值 ; 确 定指示邻近钻具组合的地层流体的甲烷浓度的第二值 ; 以及根据第一值和第二值控制井眼 轨迹。可以利用随钻电磁传播仪、 随钻电感应仪、 和 / 或随钻声波仪获得第一值。可以利用 随钻取样仪、 近红外线 (NIR) 分光仪、 核磁共振 (NMR) 分光仪、 和 / 或质谱仪和气相色谱仪 中的至少一个获得第二值。第二值可以包括油气比 (GOR)。
     本公开介绍的另一种方法包括以下步骤 : 确定指示地质地层界面相对于钻具组合 的相对位置的第一值 ; 确定指示邻近钻具组合的地层流体的光学性质的第二值 ; 以及根据 第一值和第二控制井眼轨迹。地层流体的光学性质可以是在一个或多个波长下的吸收性, 其中, 所述一个或多个波长可以至少部分地在可见光范围和近红外线 (NIR) 范围内的至少 一个中。 地层流体的光学性质可以是在一个或多个波长下的荧光强度, 其中, 所述一个或多 个波长可以至少部分地在 UV 范围内。地层流体的光学性质可以是在地层流体与光透射窗 口之间的交接面处在一个或多个入射角下的反射强度。
     本公开还介绍了一种钻井方法, 包括以下步骤 : 通过确定层的地质边界相对于井 的至少一个相对位置和层中的油气的至少一种性质来识别油气层区域化。 这种方法还包括 以下步骤 : 根据确定的区域化调节井眼轨迹。
     在本公开还介绍了一种评价被井穿过的地层的方法, 包括以下步骤 : 将钻进设备 下入地层中, 其中钻井设备具有钻具组合、 成像仪、 和流体取样仪。成像仪可以用于确定层 的地质边界相对于井的至少一个相对位置。 钻具组合可以用于使井延伸超过确定的地质边 界。流体取样仪可以用于从位于确定的地质边界之外的地层抽吸流体。所述方法还包括使 用密度传感器、 粘度传感器、 和光学传感器中的至少一个测量被抽吸的流体的性质的步骤。
     本发明还介绍了一种设备, 包括 : 成像仪, 所述成像仪被构造成确定层的地质边界相对于穿透地下地层的井的至少一个相对位置 ; 钻具组合, 所述钻具组合被构造成使井延 伸超过确定的地质边界 ; 流体取样仪, 所述流体取样仪被构造成从位于确定的地质边界之 外的地层抽吸流体 ; 和传感器, 所述传感器被构造成测量被抽吸的流体的性质。
     本发明还介绍了一种设备, 包括用于确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相 对位置的第一值的装置。 这种设备还包括用于确定指示邻近钻具组合的地层流体的光学性 质的第二值的装置, 其中, 光学性质选自由以下所列构成的组 : 在一个或多个波长下的吸收 性; 在一个或多个波长下的荧光强度 ; 和在地层流体与光透射窗口之间的交界面处在一个 或多个入射角下的反射强度。 所述设备还包括用于根据第一值和第二值控制井眼轨迹的装 置。地层流体的光学性质可以选自包括以下所列的组 : 至少部分地在可见光范围和近红外 线 (NIR) 范围内的一个或多个波长下的吸收性 ; 和至少部分地在 UV 范围内的一个或多个波 长下的荧光强度
     以上概述了多个实施例的特征, 本领域的技术人员可以更好地理解本公开的各个 方面。 本领域的技术人员应该认识到他们可以容易地使用本公开作为一个基础用于设计或 修改实施这里所引入的实施例的相同目的和 / 或实现相同优点的其它过程和结构。本领域 的技术人员还应该认识到这种等价结构不背离本公开的精神和保护范围, 并且本领域的技 术人员在不背离本公开的精神和保护范围的情况下进行各种变化、 替换和改变。

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1、10申请公布号CN102037212A43申请公布日20110427CN102037212ACN102037212A21申请号200980118876322申请日2009042361/055,76520080523USE21B47/02200601G01V3/18200601G01V3/30200601G01V3/28200601G01V3/3220060171申请人普拉德研究及开发股份有限公司地址英属维尔京群岛多多拉岛72发明人奥利弗C慕林斯沙希德A哈克74专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人汤雄军54发明名称在区域化储层中进行钻井57摘要本发明公开了一种钻井方法,包括以。

2、下步骤确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的第一值;确定指示邻近所述钻具组合的地层流体的甲烷浓度的第二值;以及根据第一值和第二值控制井眼轨迹。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010112386PCT申请的申请数据PCT/US2009/0414922009042387PCT申请的公布数据WO2009/142868EN2009112651INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图5页CN102037215A1/2页21一种钻井方法,包括以下步骤确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的第一值;确定指示邻近所述钻具组合的地层流体的甲。

3、烷浓度的第二值;以及根据所述第一值和所述第二值控制井眼轨迹。2根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一值由随钻电磁传播仪获得。3根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一值由随钻电感应仪获得。4根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一值由随钻声波仪获得。5根据权利要求1所述的方法,其中,所述第二值由随钻取样仪获得,所述随钻取样仪被构造成捕获所述地层流体的一部分。6根据权利要求1所述的方法,其中,所述第二值使用近红外线NIR分光仪获得。7根据权利要求1所述的方法,其中,所述第二值使用核磁共振NMR分光仪获得。8根据权利要求1所述的方法,其中,所述第二值使用质谱仪和气相色谱仪中的至少一个获得。9根据。

4、权利要求1的方法,其中,所述第二值包括油气比GOR。10一种钻井方法,包括以下步骤确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的第一值;确定指示邻近所述钻具组合的地层流体的光学性质的第二值;以及根据所述第一值和所述第二值控制井眼轨迹。11根据权利要求10所述的方法,其中,所述地层流体的光学性质是在一个或多个波长下的吸收性。12根据权利要求11所述的方法,其中,所述一个或多个波长至少部分地在可见光范围和近红外线NIR范围中的至少一个内。13根据权利要求10所述的方法,其中,所述地层流体的光学性质是在一个或多个波长下的荧光强度。14根据权利要求13所述的方法,其中,所述一个或多个波长至少部分地在紫。

5、外线范围内。15根据权利要求10所述的方法,其中,所述地层流体的光学性质是在所述地层流体与光透射窗口之间的交界面处在一个或多个入射角下的反射强度。16一种钻井方法,包括以下步骤通过确定层的地质边界相对于所述井的至少一个相对位置和所述层中的油气的至少一种性质来识别油气储层区域化;以及根据确定的所述区域化调节井眼轨迹。17一种评价被井穿过的地层的方法,包括以下步骤将钻进设备下入所述地层中,所述钻井设备具有钻具组合、成像仪、和流体取样仪;使用所述成像仪确定层的地质边界相对于所述井的至少一个相对位置;使用所述钻具组合使所述井延伸超过确定的所述地质边界;使用所述流体取样仪从位于确定的所述地质边界之外的地。

6、层抽吸流体;以及使用密度传感器、粘度传感器、和光学传感器中的至少一个测量被抽吸的流体的性质。18一种设备,包括权利要求书CN102037212ACN102037215A2/2页3成像仪,所述成像仪被构造成确定层的地质边界相对于穿透地下地层的井的至少一个相对位置;钻具组合,所述钻具组合被构造成使所述井延伸超过确定的所述地质边界;流体取样仪,所述流体取样仪被构造成从位于确定的所述地质边界之外的地层抽吸流体;和传感器,所述传感器被构造成测量被抽吸的所述流体的性质。19一种设备,包括用于确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的第一值的装置;用于确定指示邻近所述钻具组合的地层流体的光学性质的第二值。

7、的装置,其中,光学性质选自由以下所列构成的组在一个或多个波长下的吸收性;在一个或多个波长下的荧光强度;和在所述地层流体与光透射窗口之间的交界面处在一个或多个入射角下的反射强度;和用于根据所述第一值和所述第二值控制井眼轨迹的装置。20根据权利要求19所述的设备,其中,所述地层流体的光学性质选自包括以下所列的组至少部分地在可见光范围和近红外线NIR范围内的一个或多个波长下的吸收性;和至少部分地在UV范围内的一个或多个波长下的荧光强度。权利要求书CN102037212ACN102037215A1/7页4在区域化储层中进行钻井背景技术0001图1显示了在地球地层F中形成生产井或开发井210的方法的性能。

8、的示例性环境。在所示的示例中,地球地层F包括第一页岩淀积或层230、紧砂淀积或层231、和第二页岩淀积或层232。层230、231和232位于储层R的顶部。储层R包括第一多孔砂岩层或储集层233、和分离第一储集层233与第二砂岩层或储集层236的中间页岩层234。在此示例中,第一层233包括第一油气,而第二层236包括第二油气以及水。油气与水之间的交界面由油水界面OWC235表示。地球地层F还包括断层240,地质构造穿过所述断层是不连续的。层230、231、232、233、234和236穿过断层240与类似层230、231、232、233、234和236相对应。类似地,OWC235对应于油水界。

9、面235。0002在图1所示的方法中,第一试验井或勘探井220被初始钻通地层F。当正在钻井220时,可获得指示直接包围井220的多孔岩石的物理特性的随钻测井测量值。这些测量值通常可以包括天然伽马射线测量值和电阻率测量值,以及本领域的技术人员所公知的其它类型的测量值。另外,或者可选地,用于钻井220的钻柱可以从井220移除,并且电缆输送工具串可以引入到井220内以获得指示直接包围井220的多孔岩石的物理特性的测量值。由电缆输送工具串执行的典型操作可以包括压力测量、地层流体取样和井壁岩心采集、以及本领域的技术人员所公知的其它类型的测量和/或采集。对随钻采集测量值和/或利用电缆工具串采集的测量值进行。

10、解释,并且使用该测量值尤其识别例如储层236的顶部的位置、层233和234中所含有的油气的类型和/或经济价值、和OWC235的位置。根据此信息和任选的其它信息,钻柱被引入到井220中,用于侧钻井210。井210通常是位于最大化从井210进行预期开采的经济价值的深度处的水平井。可以使用底部钻具组合的倾斜的周期性测量沿预定轨迹以几何方式对井210进行导向,或者例如使用钻井210所使用的底部钻具组合遇到的地层的深电阻率法图像相对于层232和233之间的边界在地质学上对井210进行导向。0003如图1所示,当正在层233中钻井210时,井210可以穿过断层240。在一些情况下,例如当断层240可渗透时。

11、,存在于层236中的地层流体的类型和/或经济价值类似于存在于层233的油气的类型和/或经济价值。然而,在其它情况下,存在于层236中的地层流体的类型和/或经济价值是未知的,并且不能从钻试验井220时采集的测量值推断存在于层236中的地层流体的类型和/或经济价值。例如,存在于层236中的地层流体的类型和/或经济价值可以明显比层233低。因此,根据对沿井220的储层流体的认识选定的井210的深度或轨迹可能使得通过断层240的井210不会产生充分的经济价值。此外,甚至可以存在层233中的油气的水平变化。组分变化COMPOSITIONALVARIATIONS可能需要校正轨迹210以增加井的经济价值。附。

12、图说明0004当参照附图获悉时可从以下详细说明最好地理解本公开。要强调的是根据行业的常规作法,不同特征没有按照比例绘出。事实上,为了论述的清楚期间,可以任意增加或减说明书CN102037212ACN102037215A2/7页5小不同特征的尺寸。0005图1是典型的地层的横截面图;0006图2是根据本公开的一个或多个方面的设备的示意性视图;0007图3是根据本公开的一个或多个方面的设备的示意性视图;以及0008图4A和图4B是根据本公开的一个或多个方面的测井的示意性视图。具体实施方式0009要理解的是以下公开提供许多不同实施例、或示例,用于实施各种实施例的不同特征。部件和装置的具体示例描述如下。

13、以简化本公开。然而,这些仅仅是示例并且不旨在进行限制。此外,本公开可以在各种示例中重复附图标记和/或字母。这种重复是出于简单和清楚的目的,并且本身不表示所述的各种实施例和/或结构之间的关系。此外,在以下说明中第一特征经过或在第二特征上的形成可以包括第一和第二特征以直接接触的方式形成的实施例,并且还可以包括另外的特征可以以置于第一和第二特征之间的方式形成使得第一和第二特征可以不直接接触的实施例。0010在本公开的保护范围内的方法和设备的一个或多个方面可以被实施为使用指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的测量值与指示地层流体中的甲烷浓度的测量值一起控制井眼轨迹。在本公开的保护范围内的方法和设备。

14、可以可选地或另外地被实施为使用指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的测量值与指示地层流体光学性质的测量值一起控制井眼轨迹。在本公开的保护范围内的方法和设备的一个或多个方面还可以或可选地用于当正在钻井时识别区域化COMPARTMENTALIZATION和/或根据所识别的区域化对井进行导向。0011图2是根据本公开的一个或多个方面的示例性钻井系统50的示意性视图。钻井系统50可以在陆上或海上,在图2所示的示例性实施例中,井眼11以公知的方式通过旋转钻井形成在一个或多个地下地层中。然而,在本公开的保护范围内的实施方案还可以或者可选地使用定向钻井。悬挂在井眼11中的钻柱12包括底部钻具组合100,。

15、所述底部钻具组合包括在其下端处的钻头105。地面系统包括定位井眼11上的平台和井架组件10,其中,组件10包括转盘16、方钻杆17、大钩18、和水龙头19。钻柱12通过转盘16旋转,所述转盘通过未示出的装置激励,并且在钻柱12的上端处接合方钻杆17。钻柱12通过方钻杆17和水龙头19从连接到游动滑车未示出的大钩18悬挂下来,这允许钻柱12相对于大钩18旋转。可选地或另外,可以使用顶部驱动系统。0012在所述的示例性实施方案中,地面系统还包括储存在位于井位附近的槽27中的钻井液或26。泵29经由水龙头19的端口将钻井液26输送到钻柱12的内部,从而使钻井液如由方向箭头8所示向下流动通过钻柱12。。

16、钻井液经由钻头105中的端口离开钻柱12,然后如由方向箭头9所示向上循环通过钻柱12的外部与井壁之间的环空区域。以这种公知的方式,钻井液26润滑钻头105并且当钻井液26返回到槽27用于再循环时将岩屑携带到地面。0013所述的示例性实施方案的底部钻具组合100包括多个随钻测井LWD模块120、随钻取样SWD模块130、随钻测量MWD模块140、旋转导向系统和马达150例如,定向钻井子系统、和钻头105。说明书CN102037212ACN102037215A3/7页60014这里所述的示例性方法和设备的使用可以结合使用旋转导向子系统150进行的控制导向或“定向钻井”。定向钻井是有意使井眼偏离所述。

17、井眼本身将自然通过的路径。换句话说,定向钻井是对钻柱进行导向,使得所述钻柱沿期望的方向移动。定向钻井包括通常沿地球地层中的预定路径对钻头进行导向的几何导向、和通常相对于地球地层的地质特征对钻头进行导向的地质导向。例如,因为定向钻井能够从单个平台钻多口井,因此定向钻井的优势在于海上钻井。定向钻井还能够通过储层进行水平钻井。水平钻井能够使更长的井筒穿过储层,这增加了井的生产率。定向钻井系统可以还用于垂直钻井操作。通常,钻头105由于被穿过的地层的不可预测的特性或钻头105受到的变化力而离开设计好的钻井轨迹。当这种井斜发生时,定向钻井系统例如,旋转导向子系统150可以用于将钻头放回在规定的轨迹上。0。

18、015定向钻井公知的方法包括使用旋转系统RSS。在RSS中,钻柱12从地面旋转,并且井下装置使钻头沿期望的方向钻进。旋转钻柱12大大减少了钻井期间钻柱的悬空或卡钻的发生。用于将斜井钻进到地球内的旋转导向钻井系统可以大致分类为“面向钻头”系统或“推进钻头”系统。在面向钻头系统中,钻头105的旋转轴线沿新井的大致方向偏离底部钻具组合100的局部轴线。根据由上下扶正器接触点和钻头105限定的常规三点几何尺寸扩展井。与钻头105和下扶正器之间的有限距离相关联的钻头105轴线的偏斜角产生要生成的弯曲所需的非共线条件。有许多方法可以实现此,包括在底部钻具组合100中靠近下扶正器的点处的固定弯曲、或在上扶正。

19、器与下扶正器之间分布的钻头105驱动轴的挠曲。在钻头的理想形式中,因为钻头轴线沿弯曲井的方向连续旋转,因此,钻头105不需要进行侧向钻切。美国专利申请出版物NO2001/0052428和美国专利NO6,401,842;NO6,394,193;NO6,364,034;NO6,244,361;NO6,158,529;NO6,092,610;和NO5,113,953,中说明了面向钻头型旋转导向系统的及其操作的示例,所有这些申请通过引用在此并入。0016在推进钻头旋转导向系统中,通常没有专门确定的机构来使钻头轴线偏离底部钻具组合轴线。相反,通过使上下稳定器中的一个或两个在相对于井扩展的方向被优选定向的。

20、方向上施加偏心力或位移来实现所需的非共线条件。有许多方法可以实现此,包括非旋转相对于井偏心扶正器基于位移的方法和沿期望的导向方向将力施加到钻头的偏心致动器。通过在钻头105与至少两个其它接触点之间产生非共线性来实现导向。在钻头的理想形式中,钻头105需要进行侧向钻切以生成弯曲井。美国专利NO5,265,682;5,553,678;5,803,185;6,089,332;5,695,015;5,685,379;5,706,905;5,553,679;5,673,763;5,520,255;5,603,385;5,582,259;5,778,992;5,971,085中说明了推进钻头型旋转导向系统。

21、及其操作的示例,所有这些申请通过引用在此并入。0017如本领域所公知的,MWD模块140容纳在专用钻铤中,并且可以包括用于测量钻柱12和钻头105的特性的一个或多个装置。MWD模块140还包括被构造成产生输送给井下系统的电力的设备未示出。这可以包括由钻井液的流动供给动力的泥浆涡轮发电机。然而,还可以或可选地采用其它电源和/或电池系统。MWD模块140可以包括被构造成测量钻压、扭矩、振动、冲击、粘滑、方向和/或倾角的一个或多个测量装置。MWD模块140还可以包括与地面设备进行通信的能力。0018如本领域所公知的,LWD模块120、120A容纳在专用钻铤中,并且可以包括一个或多个公知类型的测井仪。。

22、LWD模块120、120A可以被构造成测量、处理和/或储存信息,并且说明书CN102037212ACN102037215A4/7页7与MWD模块140进行通信。LWD模块120、120A可以用于实施具有模块化设计的电阻率阵列。例如,每一个LWD模块120、120A都可以用于实施具有可以用作发射器或接收器的至少一个天线的电阻率模块,其中LWD模块120、120A通过至少一个井下工具例如,SWD模块130分离并在钻柱上间隔开。每一个LWD模块120、120A都可以包括至少一个天线线圈,所述至少一个天线线圈具有不局限于测井仪纵向方向的磁矩方位。可以根据预期的储层厚度选择发射器模块与接收器模块之间的间。

23、距。在本公开的保护范围内的实施例还可以包括多于两个的LWD工具,包括多于两个LWD测井仪,且每一个LWD测井仪都具有天线。0019LWD模块120、120A可以用于通过为地层生成多个地层模型在对地层进行钻进时实施地质导向方法,其中多个地层模型中的每一个都包括一组参数,并且在所述地层模型中的电阻率测井仪和电阻率测井仪的位置在多个地层模型中不同。这种方法还可以包括以下步骤计算对多个地层模型中的电阻率测井仪的预测测井仪响应,在具有电阻率模块120、120A的地层中使用电阻率测井仪采集电阻率测量值,以及根据实际测井仪响应与预测测井仪响应之间的比较确定最佳地层模型。该方法还可以包括根据最佳地层模型对底部。

24、钻具组合进行导向的步骤。0020可以使用贝叶斯法对由电阻率模块120、120A采集到的电阻率测量值做反演。例如,当正在钻井例如,图4A和图4B中所示的井310时,由LWD模块120、120A获得的测量值可以用于计算多个概率曲线例如,参见图4A中的概率曲线350,该曲线表示与地层F的地质构造的重叠。概率曲线可以表示作为相对于钻具组合100的相对位置的函数的地质地层界面的概率的大小。因此,任何概率曲线的局部最大值可以指示地质地层界面相对于钻具组合100和/或已钻井例如,井310的相对位置。此外,电阻率模块120、120A可以被构造成能够检测断层例如,断层240。0021此外,由电阻率模块120、1。

25、20A采集到的电阻率测量值可以被构造成确定由地层界面限定的层的电阻率张量的一个或多个分量。因此,由电阻率模块120、120A获得的测量值可以用于识别层中的电阻率差异,例如,可在油水界面处例如,油水界面235、235辨别的电阻率差异。0022可以在美国专利出版物NO2006/0011385和美国专利7,093,672中获得电阻率成象仪和使用方法的示例,该专利申请每一个都通过引用在此全文并入。0023SWD模块130可以包括被构造成选择性伸出到与井眼11的井壁的密封接触的探头131。在伸出位置,探头131被构造成在SWD模块130中的流动管线与地层之间建立流体连通。设置在SWD模块130中的泵未示。

26、出可以被激励,用于将流体从地层抽吸到流动管线中。在已经从直接包围井眼11的地层抽吸泥浆滤液之后,太古地层流体被吸入到SWD模块130中。多个传感器可以设置在SWD模块130中的流动管线上,并且被构造成有助于确定指示地层流体中的甲烷浓度的值、指示地层流体光学性质的值、和/或层中的油气的性质、以及其它值和/或特征。0024图3示出了设置在SWD模块130中的示例性流动管线500的示意性视图。流动管线500配备有被构造成发射在可见光范围和/或NIR范围内的光的第一光源510。通过光学窗口520将该光引导向从地层抽吸并在流动管线500中循环的流体。通过第二光学窗口530从流体出来的光被引导向一个或多个。

27、光谱仪例如,过滤分光仪540和光栅分光计550。说明书CN102037212ACN102037215A5/7页80025可以在一个或多个预先选定的波长下确定流体的光密度OD。通过图4A的光谱测井图330说明由过滤器分光仪540采集到的测量值的一个示例。光谱330包括与在可见光范围和NIR范围内预先选定的波长、和预先选定的波长宽度相对应的所测量光密度331A、331B、331J的直观表示。光谱测井图330包括多条带,所述带的厚度表示对在例如0与5之间的等级上的波长中的每一种来说测量的OD的振幅。在图4A中所示的示例中,被分析的流体具有大的测量OD331A、331B、和低的测量密度331J。此外,。

28、这些光密度、和任选地由光栅分光计550测量的OD可以用于确定部分组分320。在所示的示例中,组分320包括甲烷321的重量百分数,包括乙烷、丙烷、和丁烷的混合群的重量百分数,和包括己烷和在分子中具有超过6个碳原子的油气分子的混合群的重量百分数。其它组分未示出尤其还可以包括二氧化碳和/或水的重量百分数。0026仍然参照图3,流动管线500还可以安装有第二光源560,所述第二光源被构造成发射在UV范围内的基本上单色光束。以一个或多个入射角将光引导向取样流体。还可以以一个或多个反射角测量反射光,以例如确定气体和/或乳状液在流动通过流动管线500的流体中的存在。还可以在不同于发射光的波长下测量荧光。流。

29、动管线500还可以安装有压力计和温度计例如,石英计570、电阻率单元580、和密度和粘度传感器590。密度和粘度传感器590可以被构造成分析在流动管线500中振动的杆的谐振频率。0027图4A和图4B示出了使用图2的钻井系统50在图1的地层中获得新井轨迹310的方面。图4A、图4B表示图1的地层,使用相似或相同的附图标记来识别存在于图1中的公共或类似的地质构造。如图所示,从左至右对井310进行钻进。0028与图1所示的方法相反,试验井220不需要确定储层的顶部例如,层232与233之间的边界。事实上,通过使用由电阻率模块120、120A提供的测量值,即使BHA100远离储层的顶部位于70英尺,。

30、也可以识别储层的顶部。曲线350可以用于确定BHA100与地质边界之间的距离。电阻率传感器的与层230、232、和233相对应的已做反演的分量可以用于在页岩、紧密砂岩和含油孔隙性砂岩之间进行区分。因此,当识别储层的顶部时,可以改变井310的轨迹以使井水平地达到层233中。0029此外,与图1中所示的方法相反,试验井220不需要确定OWC235和/或中间页岩234。事实上,通过使用由电阻率模块120、120A提供的测量值,即使BHA100远离储层的顶部位于例如100英尺,也可以识别OWC235。0030一旦井310已经到达层233中,则可以开始取样操作。底部钻具组合相对于地质边界的相对位置可以用。

31、于根据地质边界已经穿过的检测开始流体取样和分析操作。开采流体操作可能要求钻井操作暂时停止,使得采样探头131可以建立与地层F的唯一的流体连通。然后可以通过SWD模块130开始流体开采,并且所述流体开采可以持续大约30分钟或更长时间,以便从地层抽吸泥浆滤液并随后在取样仪中获得太古储层流体。在此时间期间,BHA100不旋转,从而增加BHA可能粘到地层的风险。因此,在一些情况下有益的是限制SWD模块130使用的位置的数量。例如,可以根据底部钻具组合相对于地质边界的相对位置例如,一旦地质边界已经被穿过以及其它考虑选择这些位置。0031图2的钻井系统55可以允许对储集层233进行更加完全的表征。例如,油。

32、气储集层可以通过确定以下参数来识别1层的地质边界相对于井的相对位置、和2层中的油气的至少一种性质。通过使用图3所示的一个或多个传感器分析从层233抽吸的地层流体,说明书CN102037212ACN102037215A6/7页9流体的光谱特征例如,光学子波和/或NMR子波可以用于在含干气层、含湿气层、含反凝析气层、含挥发油层、含非挥发油层、和含稠油层之间进行区分。例如,可以以在可见光范围油颜色内的光密度、部分组分例如,部分组分320、和/或GOR形式将测量的光谱特征提供给地面操作者。因此,当井310到达层233中时,钻井系统55可以用于比较例如由地层F的先验知识预期的例如,经由邻井流体性质。如果。

33、测量性质与预期性质不匹配,则可以改变井310的轨迹以例如贯穿层236。在相同的层中可以执行另外的测量以例如检测层中的水平组分梯度。钻井系统55又可以用于响应检测到的水平组分梯度调节井310的钻进方向,用于例如增加或减小分离井310与储层的顶部的距离。0032如图4B所示,井310可以最终穿过断层240。可以由利用电阻率模块120、120A获得的测量值检测断层240。然而,在一些情况下,电阻率模块120、120A可以测量层234中的电阻率张量的分量,所述分量具有与在层233中的电阻率张量的测量的分量的类似值。一旦正在钻新层时,SWD模块130可以用于使用井下流体分析仪DFA研究该层。在所示的示例。

34、中,层234中的流体可以具有预期的部分组分420和光谱430,所述部分组分420和所述光谱430都基于在层233中执行的测量。然而,测量的性质可以指示如由测量的部分组分520和光谱530所述的不同的油。根据此信息,以及检测到的地质边界,然后可以远离油水界面并朝向层233对井310进行导向。一旦井到达层233,可以执行新的井下流体分析操作。0033鉴于以上全部和附图,本领域的技术人员应该容易地认识到本公开介绍了一种钻井方法,包括以下步骤确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的第一值;确定指示邻近钻具组合的地层流体的甲烷浓度的第二值;以及根据第一值和第二值控制井眼轨迹。可以利用随钻电磁传播仪。

35、、随钻电感应仪、和/或随钻声波仪获得第一值。可以利用随钻取样仪、近红外线NIR分光仪、核磁共振NMR分光仪、和/或质谱仪和气相色谱仪中的至少一个获得第二值。第二值可以包括油气比GOR。0034本公开介绍的另一种方法包括以下步骤确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的第一值;确定指示邻近钻具组合的地层流体的光学性质的第二值;以及根据第一值和第二控制井眼轨迹。地层流体的光学性质可以是在一个或多个波长下的吸收性,其中,所述一个或多个波长可以至少部分地在可见光范围和近红外线NIR范围内的至少一个中。地层流体的光学性质可以是在一个或多个波长下的荧光强度,其中,所述一个或多个波长可以至少部分地在UV。

36、范围内。地层流体的光学性质可以是在地层流体与光透射窗口之间的交接面处在一个或多个入射角下的反射强度。0035本公开还介绍了一种钻井方法,包括以下步骤通过确定层的地质边界相对于井的至少一个相对位置和层中的油气的至少一种性质来识别油气层区域化。这种方法还包括以下步骤根据确定的区域化调节井眼轨迹。0036在本公开还介绍了一种评价被井穿过的地层的方法,包括以下步骤将钻进设备下入地层中,其中钻井设备具有钻具组合、成像仪、和流体取样仪。成像仪可以用于确定层的地质边界相对于井的至少一个相对位置。钻具组合可以用于使井延伸超过确定的地质边界。流体取样仪可以用于从位于确定的地质边界之外的地层抽吸流体。所述方法还包。

37、括使用密度传感器、粘度传感器、和光学传感器中的至少一个测量被抽吸的流体的性质的步骤。0037本发明还介绍了一种设备,包括成像仪,所述成像仪被构造成确定层的地质边界说明书CN102037212ACN102037215A7/7页10相对于穿透地下地层的井的至少一个相对位置;钻具组合,所述钻具组合被构造成使井延伸超过确定的地质边界;流体取样仪,所述流体取样仪被构造成从位于确定的地质边界之外的地层抽吸流体;和传感器,所述传感器被构造成测量被抽吸的流体的性质。0038本发明还介绍了一种设备,包括用于确定指示地质地层界面相对于钻具组合的相对位置的第一值的装置。这种设备还包括用于确定指示邻近钻具组合的地层流。

38、体的光学性质的第二值的装置,其中,光学性质选自由以下所列构成的组在一个或多个波长下的吸收性;在一个或多个波长下的荧光强度;和在地层流体与光透射窗口之间的交界面处在一个或多个入射角下的反射强度。所述设备还包括用于根据第一值和第二值控制井眼轨迹的装置。地层流体的光学性质可以选自包括以下所列的组至少部分地在可见光范围和近红外线NIR范围内的一个或多个波长下的吸收性;和至少部分地在UV范围内的一个或多个波长下的荧光强度0039以上概述了多个实施例的特征,本领域的技术人员可以更好地理解本公开的各个方面。本领域的技术人员应该认识到他们可以容易地使用本公开作为一个基础用于设计或修改实施这里所引入的实施例的相。

39、同目的和/或实现相同优点的其它过程和结构。本领域的技术人员还应该认识到这种等价结构不背离本公开的精神和保护范围,并且本领域的技术人员在不背离本公开的精神和保护范围的情况下进行各种变化、替换和改变。说明书CN102037212ACN102037215A1/5页11图1说明书附图CN102037212ACN102037215A2/5页12在先技术图2说明书附图CN102037212ACN102037215A3/5页13图3说明书附图CN102037212ACN102037215A4/5页14图4A说明书附图CN102037212ACN102037215A5/5页15图4B说明书附图CN102037212A。

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