[发明专利]关于双梯度钻井的井监测、感测、控制和泥浆测井

说明书

本公开提供用于例如在双梯度钻井系统中追踪两个或更多个循环系统中的每一者中的系统参数的系统和方法。所述系统和方法可以包括界定多个循环系统中的每一者以及同时追踪每一循环系统的一个或多个系统参数。系统和方法可以进一步包括追踪在每一循环系统中循环的流体的离散部分以及将一个或多个系统参数与流体的每一所追踪的离散部分相关联。当流体的每一部分在每一对应循环系统中循环时，可以维持所述关联。

相关申请

本申请依据并且要求2013年5月31日提交的美国临时专利申请No.61/829,718的优先权，所述申请出于所有目的以引用方式并入本文中。

背景技术

在开发油井、气井或水井时或者在开采矿物以及类似者时，钻井作业起到重要的作用。在进行钻井作业时，通常将例如钻井泥浆等钻井流体注射到井筒中。钻井流体可以例如是水、水基泥浆、油基泥浆或另一钻井流体。在钻井作业期间，随着钻头下降到所希望的深度，钻头会穿过地球岩层的各种层。钻井流体通常在钻井作业期间使用并且实现若干重要功能，包括但不限于将岩屑从井移除到地面、控制地层压力、密封渗透性地层、最小化地层损害以及冷却和润滑钻头。

相比于常规流体循环系统，双梯度钻井系统可以提供显著优点，特别是在海底钻井应用中。如所指出，在钻井中使用的钻井流体可以在开放井筒中提供压力以便防止地层中的流体流入。因此，开放井筒中的压力通常维持在比地层中的流体压力(孔隙压力)高的压力。另一方面，通常还控制钻井流体循环以便低于压裂压力，在处于所述压裂压力时地层压裂可能会发生(压裂压力)。一旦地层压裂，在环空中流动的返出物可能会离开开放井筒，由此减小井中的流体柱。如果不更换此流体，那么井筒压力可能会掉落并且允许地层流体进入井筒，从而造成井涌以及可能造成井喷。因此，在地层内，可能希望使钻井流体在井中循环，使得井压力维持在孔隙压力与压裂压力之间。

此系统在海底钻井应用、特别是深海钻井应用中可能是复杂的，在所述应用中，与常规钻井作业相比，由于海水与常规岩石地层相比而造成的所得覆盖层差异，泥线下方的地层的容许压力梯度可能会明显减小。同时，还必须维持泥线上方的套管(通过海水)中的压力，使得海水不会破坏套管。

因此，可以使用双梯度钻井系统来将泥线或海床下方的钻孔压力梯度与上方(即，在通过海水的套管中)的钻井泥浆压力梯度隔离开。虽然单梯度钻井技术设法使用从井底回到钻机的基本上恒定密度的钻井流体的柱来控制井筒压力，但是双梯度钻井可以使用从钻机到海床的较低密度的流体(在一些情况中，与海水的密度大致相同)，并且接着在泥线下方(就是说，在实际地层内)在海床与井底之间使用较重密度的钻井流体。实际上，双梯度钻井技术可以模拟钻机位于海床上并且因此避免与深水钻井相关联的一些问题。

附图说明

可以通过参考结合附图所进行的以下描述来获得对当前实施方案以及其优点的更完整理解，在附图中相似的参考数字表示相似的特征。

图1描绘了实施本公开的一些实施方案的井监测系统和方法的示例软件程序中的所监控参数。

图2A、图2B和图2C各自描绘了根据本公开的一些实施方案的可以进行监测的井筒系统的图，示出了所追踪的流体在与井相关联的循环系统中的不同位置。

虽然已参考本公开的示例性实施方案来描绘和描述并且界定了本公开的实施方案，但是所述参考不暗示对本公开的限制，并且不应推断出所述限制。如了解本公开的本领域的技术人员所能想到的，所公开的标的能够接受形式和功能上的显著修改、更改和等效物。本公开的所描绘和所描述的实施方案仅是实例并且不是本公开的范围的彻底描述。

具体实施方式