[发明专利]钻井流体中颗粒粒度和形状分布的分类

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及并要求2015年2月20日提交的美国临时专利申请序号62/118,586的优先权。

背景技术

在烃生产井的钻探期间，钻井流体或“泥浆”从地面位置向下连续地循环到正钻探井筒的底部并再次回到地面。返回的泥浆包括主要来自正被钻头穿透的地层的钻屑。在多边井的情况下，钻屑还可包括通过铣削或钻探穿过套管壁形成侧向井筒而生成的金属钻屑。一些井下作业还可包括扩孔操作，这些扩孔操作可导致独特类型的切屑回到地面。

可以理解，提高钻井作业的有效性和效率可以为油气勘探及后续生产降低钻井成本。确定钻井效率的一种方法是观察在钻井作业期间返回到地面的钻屑的特征。

附图简述

以下图示被包括来说明本公开的某些方面，并且不应该被看作是排他性实施方案。所公开的主题能够在不脱离本公开的范围的情况下在形式和功能上进行相当多的修改、改变、组合以及等效化。

图1是可用于执行本公开的原理的成像系统的示意图。

图2A-2C是可使用图1的成像设备来检测的三种示例性类型或类别的颗粒。

图3A-3C描绘了图2A-2C的三种颗粒，指示示例性角度测量值以确定角性。

图4是可包括图1的成像系统的示例性钻井系统的示意图。

具体实施方式

本公开涉及钻井作业，并且更具体地讲，涉及监测返回的钻井流体中的井筒切屑以及限定存在于井筒切屑中的颗粒的粒度分布和形状分布。

在主动钻井作业期间监测地层切削尺寸、粒度分布、形状和体积的变化可以更好地了解当前的井况、钻井效率和孔清洁效率。这些参数和操作条件的变化之间的联系可以以多种方式表达，包括：通过检测切削载荷的增加和钻屑的粒度分布变化来确定过压地层的存在；通过分析切削体积、粒度和形状来确定钻头和钻井效率；通过在扫掠操作期间监测切削体积来确定扫掠效率(例如，切削体积随着扫掠效率的增加而增加并且随着钻屑从孔中移出而减小)；以及通过监测切削尺寸、粒度分布和形状来确定地质地层组成的变化。

根据本公开的实施方案，可使用成像系统来监测返回的钻井流体中的井筒钻屑以及实时地或近实时地限定存在于井筒钻屑中的颗粒的粒度分布和形状分布。基线测量值的变化可能会在例如操作员控制台上受到警告或与当前测量值一起显示，并且用于改变操作的执行(例如，对钻头施加或多或少的重量，或改变钻探流体的等效循环密度[ECD]等)。在一些实施方案中，可以触发警报，该警报指示井操作员需要更换钻头。

本发明公开的一种方法包括使用包括一个或多个处理器的数据采集系统来接收钻屑的图像。数据采集系统可以形成成像系统的一部分，并且钻屑可以源于正钻探的井筒并且可以包含多个颗粒。随后可通过获得每个颗粒的三个二维距离测量值以及获得每个颗粒的四个角度测量值来用一个或多个处理器分析钻屑的图像。所述一个或多个处理器随后基于每个颗粒的所述三个二维距离测量值和所述四个角度测量值来确定所述钻屑的颗粒粒度分布和所述钻屑的形状分布中的至少一者。

参照图1，示出了可用于执行本公开的原理的成像系统100的示意图。然而，应当注意，成像系统100仅是可遵守本公开的原理的一种类型的成像系统、装置或设备的例子。实际上，在不脱离本公开的范围的情况下，其他类型和配置的成像系统(诸如基于流的成像系统或包含其他计算机设计配置的系统)可替代地包含本公开的原理。因此，成像系统100的以下描述仅仅是为了说明的目的而提供，并且不应被认为是限制性的。