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[發明專利]監測深水鉆井液侵入過程水合物儲層物性變化的裝置有效

專利信息
申請號: 201710095540.6 申請日: 2017-02-22
公開(公告)號: CN106896212B 公開(公告)日: 2019-06-21
發明(設計)人: 陳野;孫寶江;高永海;李昊;劉凱 申請(專利權)人: 中國石油大學(華東)
主分類號: G01N33/24 分類號: G01N33/24
代理公司: 北京思格頌知識產權代理有限公司 11635 代理人: 潘珺
地址: 266580 山東省青島*** 國省代碼: 山東;37
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 監測 深水 鉆井 侵入 過程 水合物 物性 變化 裝置
【權利要求書】:

1.一種監測深水鉆井液侵入過程水合物儲層物性動態變化規律的方法,其特征在于,采用監測深水鉆井液侵入過程水合物儲層物性變化的裝置,監測深水鉆井液侵入過程水合物儲層物性變化的裝置包括:井筒-水合物儲層耦合傳熱傳質單元以及鉆井液循環單元;井筒-水合物儲層耦合傳熱傳質單元通過填砂壓實的方法模擬儲層結構,為多孔介質中水合物的生成與鉆井液侵入條件下水合物的分解與再生成提供反應場所,并利用包括溫度壓力傳感、電阻抗傳感、超聲波監測、TDR監測以及核磁共振追蹤同位素在內的多種監測手段,實時記錄儲層內不同位置的物性參數變化;鉆井液循環單元用于模擬不同鉆進參數的鉆井液循環,并利用循環前后流量計之差計量侵入鉆井液量;其中,井筒-水合物儲層耦合傳熱傳質單元包括豎直直筒管柱、水平直筒管柱、水平直筒管柱蓋塞,水平直筒管柱上貼近豎直直筒管柱位置豎直設長于水平直筒管柱內徑的滑道,滑道內設置剛性連接的可控伸縮管與絕熱絕緣閘板,可控伸縮管驅動絕熱絕緣閘板來完成對豎直直筒管柱和水平直筒管柱之間的封割;水平直筒管柱沿水平軸線方向等間距均勻安裝綜合傳感器;所述方法具體步驟為:

(1)填砂注氣液,降溫增壓模擬水合物儲層

驅動可控伸縮管,將絕熱絕緣閘板推至水平直筒管柱底部,將豎直直筒管柱和水平直筒管柱完全封隔起來;

卸下水平直筒管柱蓋塞,按照預設的儲層基質與孔隙度選擇砂石種類與粒徑,向水平直筒管柱內填砂直至溢出,安裝水平直筒管柱蓋塞,隨后將水平直筒管柱內部抽真空;

用水浴法為水平直筒管柱制冷,直至綜合傳感器獲取的溫度數據與第三溫度表的讀數一致,達到預設值并穩定不變;

按照預設的氣體種類、液體種類以及混合比例在氣液混合供給單元配置所需流體,并向水平直筒管柱內注入,直至綜合傳感器獲取的壓力數據與第三壓力表讀數一致,達到預設值并穩定不變,此時認為多孔介質內水合物已達到該條件下相平衡,根據氣液混合供給單元內流體的消耗量可估算儲層內水合物飽和度;

(2)循環鉆井液,模擬侵入儲層傳熱傳質

打開并設置高壓往復循環泵和可控加熱器,將泥漿池中依照預設離子種類和濃度配置的鉆井液,按照預設的循環排量和溫度注入豎直直筒管柱中;調節回壓閥,以控制豎直直筒管柱和水平直筒管柱內壓力恒定為預設值;

觀察第二壓力表和第二溫度表,當讀數達到預設值并穩定不變時,驅動可控伸縮管,將絕熱絕緣閘板上拉,直至豎直直筒管柱和水平直筒管柱完全連通,此時開始模擬循環鉆井液侵入水合物儲層;

(3)監測儲層物性變化,分析鉆井液侵入動態規律

采集綜合傳感器、核磁共振系統、超聲波霧化探頭、同軸型TDR探針、第一流量計、第二流量計、第一壓力表、第二壓力表、第一溫度表、第二溫度表的實時信號,并將這些信號轉化為相應的數據進行處理分析;

其中,綜合傳感器記錄的是儲層不同位置的溫度、壓力、電阻抗,反映鉆井液侵入條件下儲層溫度場、壓力場和電阻抗場隨時間的變化;

核磁共振系統追蹤并記錄的是預設放射性元素所在物質的運動軌跡,反映鉆井液侵入條件下儲層內原有的某特定物質受水合物分解、二次生成和鉆井液屈替的影響而發生的遷移規律;當儲層內發生物理或化學反應時,預設放射性元素會從原始所在物質中轉換到新的物質中,監測其實時的位置狀態,可以推斷儲層內部動態及反應進展;為提升準確度,一次僅標記一種放射性元素;

超聲波霧化探頭記錄的是不同頻率聲波折返所用的時間,反映儲層內水合物飽和度和含水率;

同軸型TDR探針記錄的是電磁波反射后得出的波形圖,從而計算儲層內不同位置的介電常數,反映儲層內水合物飽和度和含水率,與超聲波霧化探頭相互驗證,從而修正誤差;

第一流量計記錄的是鉆井液進入豎直直筒管柱的流量,第二流量計記錄的是鉆井液流出豎直直筒管柱的流量,通過第一流量計和第二流量計可以計算出鉆井液侵入儲層的總濾失量;

第一壓力表和第一溫度表記錄的是鉆井液流出豎直直筒管柱的壓力和溫度,第二壓力表和第二溫度表記錄的是鉆井液進入豎直直筒管柱的壓力和溫度,通過第一壓力表、第二壓力表、第一溫度表、第二溫度表可以估測出鉆井液傳遞給儲層的總能量。

2.根據權利要求1所述的監測深水鉆井液侵入過程水合物儲層物性動態變化規律的方法,其特征在于:

通過分別改變填充入水平直筒管柱的砂石種類、粒徑,進行多次操作,研究儲層種類與初始孔隙度對鉆井液侵入水合物儲層行為動態規律的影響;

通過改變氣液混合供給單元中的氣液混合比例,進行多次操作,研究儲層內水合物飽和度、含氣率、含水率對鉆井液侵入水合物儲層行為動態規律的影響;

通過改變氣液混合供給單元中氣體分子中碳元素同位素,調整核磁共振系統的接收頻率對該碳同位素進行實時追蹤,研究儲層內水合物分解生成氣體的擴散規律;

通過改變氣液混合供給單元中液體分子中氫元素同位素,調整核磁共振系統的接收頻率對該氫同位素進行實時追蹤,研究儲層內水合物分解生成液體的擴散規律;

通過調改變水平直筒管柱的環境溫度和壓力,進行多次操作,研究不同水深和水溫下鉆井液侵入水合物儲層行為動態規律;

通過調整高壓往復循環泵和可控加熱器,分別改變循環鉆井液的排量和溫度,進行多次操作,研究不同鉆進工況下鉆井液侵入水合物儲層行為動態規律;

通過分別改變泥漿池中鉆井液的離子種類和濃度,進行多次操作,研究不同鉆井液離子種類和濃度對鉆井液侵入水合物儲層行為動態規律。

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