井下钻屑分析方法、设备及系统技术方案

在一些实施例中，一种设备和系统，以及一种方法和一种产品，可以操作以从成像装置获取包括井下钻屑图像信息的实时视频流信息，然后处理所述井下钻屑图像信息以确定量化所述井下钻屑的形状、尺寸分布或量中的至少一个的数据。进一步的动作包括发布所述数据的变化连同与钻孔钻井作业或钻孔泵送作业相关联的可能条件。还公开了另外的设备、系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】井下钻屑分析
技术介绍
增加泵、清扫和钻井作业的有效性能够降低用于石油和天然气勘探的钻井成本。确定这些过程的效率的方法是观测井下钻屑的特性。分析这些钻屑的传统方法是捕捉钻屑的代表性样本，并且投入人工观测员视觉查看样本的物理变化。这种方法很慢，容易出现人为错误。【附图说明】图1是根据本专利技术的各种实施例的设备和系统的框图。图2示出本专利技术的钻井钻机系统实施例。图3是示出根据本专利技术的各种实施例的若干方法的流程图。图4是根据本专利技术的各种实施例的产品的框图。【具体实施方式】为了解决上述一些挑战以及其它问题，描述了用于自动分析井下钻屑的设备、系统和方法。可能提取以确定趋势的与钻屑的特征相关联的数据的变化，可以用于提供关于钻井和泵送作业周围条件的信息。在大多数实施例中，这种机制提高在两种类型作业期间实时确定效益的准确性。例如，使用相对高的数据密度来实时监测颗粒尺寸分布、颗粒形状分布和颗粒量(particle volume)的变化,可以导致增加对连接、清扫和钻井参数的变化的灵敏度。更具体地，在正在进行的钻井作业过程中监测地层钻屑尺寸、尺寸分布、形状和量的变化，可导致更好地了解当前的井条件、钻井效益和井孔清洁效率。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:-通过检测钻屑负载的增加和钻屑的尺寸分布的变化的来确定超压地层的存在。-通过分析钻屑量(cuttingvolume)、尺寸和形状来确定钻头和钻井效率。-通过监测清扫作业过程中的钻屑量来确定清扫效率(例如,钻屑的量随着清扫效率的提闻而增加，并且随着钻屑从井孔中移出而减少)。-通过监测钻屑尺寸、尺寸分布和形状来确定地质地层成分的变化。一些更多的例子涉及钻机的性能。因此，检测到大约1/5至1/10的平均直径/长度比例的页岩的基准纵横比的变化，可能表明泥浆比重(mud weight)太低。页岩形状的变化，例如它的基准棱角度，90度以上边缘(碎屑)或低于90度，或低于30度，可能表明掉落页岩的三角/立方/平坦的钻屑。基准尺寸分布的变化(例如，当95%的页岩样本平均长度为0.8英寸到1.2英寸时)可能表明再循环的钻屑。尺寸分布的变化还可以表明形态(morphology)的变化。在钻井过程中钻屑的平均量的增加可以表明渗透率的增加；如果量增加，并且渗透率不增加，则可能已经发生冲蚀(washout)。异常尺寸的离群值(outlier)可能表明钻井问题(例如，金属钻屑量增加可能表明破损的钻头)。在一些实施例中，钻屑的尺寸、形状以及量的随时间的测量值被分组，以分离和量化各种测量值的发生。被分组的测量值可以用于确定平均值，平均值用于建立基准(baseline)。偏离基准的变化可以在操作员控制台予以警报，或者结合当前测量值被显示，并且在一些实施例中用于改变作业的执行(例如增大或减小钻压，或者改变钻液成分)。图1是根据本专利技术的各种实施例的设备100和系统的框图。在许多实施例中，设备100包括成像装置124和一个或多个处理器130的组合。成像装置124和/或一个或多个处理器130可以位于地质地层的地表166上方,可能形成数据获取系统152的一部分。在一些实施例中，图1中的任何组件可以位于地表166下方。设备100还可以包括逻辑140，可能包括可编程的数据获取子系统。逻辑140可以用于获取实时视频流信息128和其它数据，诸如来自井下的信息，包括在钻井作业过程中的钻头的深度。存储器150位于地表166的上方或下方，可以用于存储所获取的图像数据，以及其它数据(例如，可能存储在数据库134中)。存储器150可通信地耦接到(多个)处理器130。在一些实施例中，成像装置124可以包括一个或多个CXD (电荷耦合器件)摄像头，包括低光或红外摄像头，以与诸如白光、钨光、红外光或发光二极管(LED)等一个或多个照明源116结合使用，以照亮沉积在诸如振动筛108等振动器104上的钻屑112。摄像头可以聚焦在筛子108上以在钻屑112移动通过一个或多个振动器104时捕捉钻屑112的图像。诸如偏光器、滤光器和/或分束器等一个或多个能量修改装置120可以插设在钻屑112和成像装置124之间以减少由装置124看到的波长的数目。波长的减少使可能靠近钻屑112的钻液和添加剂变得相对透明，以便仅钻屑112对成像装置124可见。成像装置124可以连接到数据获取系统152，数据获取系统152可以包括逻辑140，然后连接到计算机(包括一个或多个处理器130)，或者直接连接到计算机。计算机可以使用三维(3D)面部识别程序或颗粒尺寸分析程序来测量和确定钻屑112的诸如尺寸、量、形状等特性。可以由软件实时分析实时数据以提供形状和尺寸分布，以及到达振动器104上的钻屑112的量。取决于所使用的成像装置124的类型，照明源116可以包括用于C⑶摄像头的白光或近、中或远波红外光。照明源116可以用于增强图像。可以针对所使用的钻液的类型选择可能包括偏振器、滤光器和/或分束器的可选的(多个)能量修改装置120。偏振器可以用于在P或S方向上对准光能(使得所处理的能量是P偏振光或s偏振光)，或者提供P和S偏振能量的混合。分束器可以用于将所接收的能量的频谱减少至一些所选择的波长范围。滤光器可以用于在图像检测之前将范围进一步缩小到选择的频谱。能量修改装置120可以是可调的，用以为检测具有动态成分的钻液溶液内的钻屑112获得良好的图像对比度。用于能量修改装置120中的材料的选择可以取决于包括存在化学溶液等环境的危害。这些材料可以包括玻璃、聚合物和金属，等等。在由钻屑112发出的能量被能量修改装置120(如果存在)处理之后，诸如摄像头等成像装置124接收该能量。成像装置124的视场、检测波长灵敏度和分辨率可以用于确定聚焦在振动器104上的装置124的数量和类型。成像装置可以包括，例如，来自Acbpt Turnkey Pty Ltd.的带有4008 X 2672像素分辨率的用于可见光光谱的pco4000CCD摄像头。如果条件使得高灵敏度的线扫描摄像头可能是有用的，贝1J可以使用也来自Adept TurnkeyPty Ltd.的Piranaha HS-80-08K40摄像头或Piranaha HS-40-04K40摄像头。对于近红外成像,可以使用来自欧洲LOT-Oriel Group的带有640X512分辨率InGaAs阵列的XEVA-FPA-1.7-640摄像头。对于中红外成像，可以使用来自JEN0PTIK光学系统公司的带有640 X 512分辨率的InSb阵列的VarioTHERM?InSb摄像头。对于远红外检测，可以采用来自FLIR系统公司的Photon640摄像头。也可以使用其它装置。视频流信息128，或该信息经过处理的格式可以经由同轴电缆被传送到远程工作站156。为了较长的数据传输距离，并减少可能的干扰幅度，信息128可被转换为光格式，并且经由光纤传输被传送到远程工作站156。发射器144可以用于将信息128或该信息经过处理的格式经由导线、光纤或无线传送到工作站156。提供面部识别和颗粒尺寸分析的程序为市售可用。三维面部识别软件可用于识别不止钻屑的大致形状-还可以确定钻屑量分布。该软件可以被训练或修改以识别切削形状、确定量分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理器实施的方法，包括：从成像装置获取实时视频流信息，所述信息包括井下钻屑图像信息；处理所述井下钻屑图像信息以确定量化所述井下钻屑的形状、尺寸分布、或量中的至少一个的数据；以及发布所述数据的变化连同与钻孔钻井作业或钻孔泵送作业相关联的可能条件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种处理器实施的方法，包括: 从成像装置获取实时视频流信息，所述信息包括井下钻屑图像信息； 处理所述井下钻屑图像信息以确定量化所述井下钻屑的形状、尺寸分布、或量中的至少一个的数据；以及 发布所述数据的变化连同与钻孔钻井作业或钻孔泵送作业相关联的可能条件。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述获取还包括: 从具有包括钻井泥浆筛的视场的所述成像装置获取所述信息。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理包括: 使用颗粒尺寸分析算法处理所述信息。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理包括: 使用三维面部识别算法处理所述信息。5.根据权利要求1所述的方法，还包括: 基本上连续地将所述数据的至少一部分发送到远程位置。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述发送还包括: 将所述数据的至少一部分发送到实时测井监控应用程序。7.根据权利要求1所述的方法，还包括: 泵送液体到井孔中以将所述井下钻屑移动到所述成像装置的视场中。8.根据权利要求1所述的方法，还包括: 在所述处理之前，减少用于建立所述实时视频流信息的光的波长的数目。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述实时视频流信息包括钻井泥浆图像信息，并且其中所述减少还包括: 减少光的波长的数目以将所述钻井泥浆图像信息与所述井下钻屑图像信息分开。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理包括: 将所述数据分组以提供所述钻屑的尺寸分布。11.根据权利要求1所述的方法，其中发布所述变化包括: 发布所述数据的趋势。12.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·V·A·葛洛威斯，M·D·罗伊，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US