專利名稱：一種井下隨鉆測量泥漿中油氣的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在井下鉆頭附近測量泥漿中油氣的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
地球物理勘探是伴隨石油工業(yè)而產(chǎn)生和發(fā)展起來的一門科學(xué)技術(shù)，主要應(yīng)用于地層評價(jià)和完井評價(jià)兩個(gè)領(lǐng)域，最終實(shí)現(xiàn)在地層中尋找石油和天然氣。因此，地球物理勘探是在油氣勘探和開發(fā)過程中測量、記錄、分析井下巖石或流體的物理特性，并對儲(chǔ)集層進(jìn)行油氣評價(jià)的一種技術(shù)，又稱為地球物理測井，簡稱測井。測井作為石油工業(yè)的一個(gè)重要分支和基礎(chǔ)，正日益發(fā)揮出越來越大的作用。石油和天然氣存在于地層的空隙內(nèi)，它們的存在給巖石的物性帶來若干變化。研究巖石的物性，如巖石的電學(xué)特性、聲學(xué)特性、核物理特性等，就構(gòu)成了各種各樣測井方法的物理基礎(chǔ)。于是形成了幾個(gè)主要的測井方法，如電法測井、聲波測井、核測井等，這些方法的硬件實(shí)現(xiàn)就形成了各種各樣的測井儀器。用測井儀器測井，采集反應(yīng)地層物性的信息；用計(jì)算機(jī)來處理和分析這些信息；最后由測井分析專業(yè)人員給出評價(jià)報(bào)告，指出儲(chǔ)集層的含油氣前景。為了提高評價(jià)的可信度，測井時(shí)要組合多種測井儀器下井測量，測井分析需要用多條測井曲線進(jìn)行“綜合”解釋。實(shí)現(xiàn)地層物性參數(shù)測量的傳統(tǒng)方法是利用電纜將測井儀器放入井眼內(nèi)實(shí)現(xiàn)，簡稱為電纜測井，一直沿用至今。隨著油氣勘探的深入，尤其是大斜度井、水平井?dāng)?shù)量的增加，越來越多的測井服務(wù)由電纜測井轉(zhuǎn)向了隨鉆測井。隨鉆測井與電纜測井相比，它不但可以方便于在大斜度井、水平井進(jìn)行測量，而且更重要的是能夠在泥漿侵入很少的條件下測量，避免了泥漿侵入對確定原狀地層參數(shù)的影響，獲得真實(shí)反應(yīng)地層物性的參數(shù)，因而得到廣泛的應(yīng)用。中國石油天然氣集團(tuán)公司旗下的中油測井有限公司隨鉆儀器研究中心等多家研究單位一直跟蹤國際先進(jìn)技術(shù)，致力于自主創(chuàng)新，對隨鉆技術(shù)的掌握已日臻成熟，實(shí)現(xiàn)了隨鉆過程中地層電阻率、孔隙度和巖性的測量，同時(shí)隨鉆測井裝備的制造水平也躍入世界先進(jìn)行列。隨著計(jì)算機(jī)、信息以及網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的飛速發(fā)展，對井下測量信號的采集、傳輸和處理都愈加迅捷和準(zhǔn)確；而測井解釋隊(duì)伍素質(zhì)的不斷提升和手段的增強(qiáng)，更為評價(jià)地層的測井資料的解釋提供了雄厚基礎(chǔ)。然而，隨著地層和地質(zhì)條件的變化，特別是在致密性地層勘探開發(fā)中，為了發(fā)現(xiàn)和識別油氣層，對地層評價(jià)時(shí)需要更多的、真實(shí)反應(yīng)地層物性的參數(shù)，這對測井方法和測量裝備提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在井下鉆頭附近測量泥漿中油氣的系統(tǒng)。在石油鉆井時(shí)，需要在井口持續(xù)向井內(nèi)注入泥漿，并循環(huán)到井口，在循環(huán)過程中井底剛鉆開地層形成的巖屑就會(huì)混入泥漿中，使其特性發(fā)生變化，而鉆開的致密層、油層、氣層和水層等不同層巖屑使得泥漿特性發(fā)生不同的變化，將這種變化了的泥漿特性參數(shù)實(shí)時(shí)測量并上傳地面，同井上入口泥漿的特性參數(shù)對比分析，并結(jié)合其它不同種類儀器測量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合解釋， 就能快速直觀判斷地層含油、氣、水的特性，從而直接發(fā)現(xiàn)和識別油氣層。本發(fā)明所述的井下隨鉆測量泥漿中油氣的系統(tǒng)是由地面主機(jī)控制系統(tǒng)、嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳感器、泥漿脈沖發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)器、電池筒、定向測量短節(jié)、數(shù)據(jù)連接短節(jié)和隨鉆儀器、泥漿特性參數(shù)測量短節(jié)組成。該系統(tǒng)各種測量短節(jié)在鉆井過程中進(jìn)行井下地層和泥漿特性參數(shù)的測量及實(shí)現(xiàn)無線傳輸，利用鉆柱中的泥漿脈沖將測量信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?，地面系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。地面主機(jī)控制系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)的初始化、隨鉆測井作業(yè)的過程控制、用戶⑶I、 遠(yuǎn)程通訊、隨鉆測井作業(yè)的輔助應(yīng)用工具。嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要完成原始信號的采集與預(yù)處理，并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)進(jìn)行工程數(shù)據(jù)的計(jì)算與處理。系統(tǒng)還可以通過網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程處理中心連接，并將當(dāng)前隨鉆測井的結(jié)果傳送到遠(yuǎn)程處理中心。利用遠(yuǎn)程處理中心的決策和評價(jià)系統(tǒng)，可以將決策信息通過網(wǎng)絡(luò)反饋到隨鉆測井現(xiàn)場，從而指導(dǎo)現(xiàn)場的作業(yè)過程。在鉆井過程中實(shí)現(xiàn)循環(huán)泥漿特性參數(shù)的準(zhǔn)確測量的電極系需要安裝在鉆鋌內(nèi)側(cè)， 電極系的設(shè)計(jì)和安裝是本發(fā)明的關(guān)鍵。泥漿特性參數(shù)測量短節(jié)包括電阻率測量、井溫測量及其它參數(shù)測量，均安裝在鉆鋌側(cè)壁的凹槽中。泥漿電阻率測量部分由電極系和相關(guān)電路組成。電極系由四個(gè)電極環(huán)組成其中外側(cè)兩個(gè)為發(fā)射電極A和發(fā)射電極B，中間兩個(gè)為接收電極M和接收電極N。電極系設(shè)置在鉆鋌側(cè)壁的環(huán)形凹槽中，距鉆鋌外緣14mm，其探測深度約為7mm，這樣就避免了地層對測量的影響，使測得的泥漿電阻率更為真實(shí)。電阻率測量電路由發(fā)射電路和測量電路兩部分構(gòu)成，發(fā)射電路向發(fā)射電極提供恒定電流的12. 5Hz的非標(biāo)準(zhǔn)方波信號，測量電路檢測由接收電極M和接收電極N取出的泥漿電阻率信號。由于井溫對電阻率有一定的影響，在測量泥漿電阻率的同時(shí)，還需測量井溫。井溫測量部分由探頭和相關(guān)電路組成。溫度探頭為一熱敏電阻，其阻值和溫度成近似線性變化。測量數(shù)據(jù)全部存儲(chǔ)在井下大容量存儲(chǔ)器中，在泥漿特性參數(shù)測量短節(jié)出井后可進(jìn)行完整的回放處理。部分測量數(shù)據(jù)可通過隨鉆泥漿遙傳系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛?，用于?shí)鉆地層分析和判別。


圖1隨鉆環(huán)境下井內(nèi)參數(shù)測量系統(tǒng)框2(a)是電極系徑向剖面圖；圖2(b)是鉆鋌電極系及其周圍部分的縱向剖面圖；圖2(c)是電極系放大的詳細(xì)剖面圖。發(fā)明效果本發(fā)明屬于地球物理勘探的測錄井領(lǐng)域，應(yīng)用在隨鉆測井過程中通過測量泥漿特性參數(shù)直接發(fā)現(xiàn)油氣層。在石油鉆井過程中，利用在鉆鋌中安裝的泥漿特性參數(shù)測量裝置，實(shí)時(shí)測量井底含有巖心碎屑泥漿的電阻率、溫度及其它參數(shù)，經(jīng)過同井上入口泥漿特性參數(shù)的對比分析，判斷地層含油、氣、水的性質(zhì)，直接發(fā)現(xiàn)和識別油氣層。
具體實(shí)施例方式泥漿特性參數(shù)測量短節(jié)包括電阻率測量、井溫測量及其它參數(shù)測量，均安裝在鉆鋌側(cè)壁。泥漿電阻率測量部分由電極系和相關(guān)電路組成。電極系由四個(gè)電極環(huán)組成其中外側(cè)兩個(gè)為發(fā)射電極A和發(fā)射電極B，中間兩個(gè)為接收電極M和N。電極系設(shè)置在鉆鋌一側(cè)，距鉆鋌外緣14mm，其探測深度約為7mm，這樣就避免了地層對測量的影響，使測得的泥漿電阻率更為真實(shí)。電阻率測量電路由發(fā)射電路和測量電路兩部分構(gòu)成，發(fā)射電路向發(fā)射電極提供恒定電流的12. 5Hz的非標(biāo)準(zhǔn)方波信號，測量電路檢測由電極M和N取出的泥漿電阻率信號。由于井溫對電阻率有一定的影響，在測量泥漿電阻率的同時(shí)，還需測量井溫。
井溫測量部分由探頭和相關(guān)電路組成。溫度探頭為一熱敏電阻，其阻值和溫度成近似線性變化。測量數(shù)據(jù)全部存儲(chǔ)在井下大容量存儲(chǔ)器中，在泥漿特性參數(shù)測量短節(jié)出井后可進(jìn)行完整的回放處理。部分測量數(shù)據(jù)可通過隨鉆泥漿遙傳系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛?，用于?shí)鉆地層分析和判別。
權(quán)利要求
1. 一種井下隨鉆測量泥漿中油氣的系統(tǒng)，是由地面主機(jī)控制系統(tǒng)、嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、傳感器、泥漿脈沖發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)器、電池筒、定向測量短節(jié)、數(shù)據(jù)連接短節(jié)和隨鉆儀器、泥漿特性參數(shù)測量短節(jié)組成；其特征在于泥漿特性參數(shù)測量短節(jié)由電阻率測量部分、井溫測量部分及其它參數(shù)測量部分組成；泥漿電阻率測量部分由電極系和測量電路組成；電極系由四個(gè)電極環(huán)組成外側(cè)兩個(gè)為發(fā)射電極A和發(fā)射電極B，中間兩個(gè)為接收電極M和接收電極N ；電極系設(shè)置在鉆鋌外壁的環(huán)形凹槽中，距鉆鋌外緣14mm，其探測深度為 7mm ；泥漿測量電路由發(fā)射電路和測量電路兩部分構(gòu)成，發(fā)射電路向發(fā)射電極提供恒定電流的12. 5Hz的非標(biāo)準(zhǔn)方波信號，測量電路檢測由接收電極M和接收電極N取出的泥漿電阻率信號；井溫測量部分由探頭和電路組成；溫度探頭為一熱敏電阻，其阻值和溫度成近似線性變化，設(shè)置在鉆鋌一側(cè)凹槽中； 泥漿電阻率測量電路、井溫測量電路設(shè)置在鉆鋌一側(cè)的電子線路艙中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種井下隨鉆測量泥漿中油氣的系統(tǒng)；其特征是泥漿特性參數(shù)測量短節(jié)由電阻率測量部分、井溫測量部分及其它參數(shù)測量部分組成；泥漿電阻率測量部分由電極系和測量電路組成；電極系由四個(gè)電極環(huán)組成電極系設(shè)置在鉆鋌的環(huán)形凹槽中，距鉆鋌外緣14mm，其探測深度為7mm；測量電路由發(fā)射電路和測量電路構(gòu)成，發(fā)射電路向發(fā)射電極提供恒定電流的12.5Hz的非標(biāo)準(zhǔn)方波信號，測量電路檢測由電極M和N取出的泥漿電阻率信號；本系統(tǒng)能實(shí)時(shí)測量井底含有巖心碎屑泥漿的電阻率、溫度及其它參數(shù)，經(jīng)過同井上入口泥漿特性參數(shù)的對比分析，判斷地層含油、氣、水的性質(zhì)，直接發(fā)現(xiàn)和識別油氣層。
文檔編號E21B47/12GK102337886SQ20101023651
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者何葆庵, 岳彩達(dá), 朱軍, 李傳偉, 李劍浩, 李安宗, 李童, 陳鵬, 龔厚生 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)測井有限公司