自主式流体系统技术方案

一种控制钻探流体的组成的方法，该方法包括：接收钻探流体的特性的测量结果；通过将所测量的特性输入至流体模型来确定钻探流体的组分的浓度，流体模型将钻探流体的特性与多个组分中的每一个的浓度相关联；通过将钻探流体的期望特性输入至流体模型来确定钻探流体的多个组分中的每一个的期望浓度；以及确定为了实现多个组分中的每一个的期望浓度而要被添加至钻探流体的一个或更多个添加剂的量。本发明专利技术包括用于控制该方法及其系统(1)的控制器(20)。(20)。(20)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自主式流体系统


[0001]本公开内容涉及用于钻孔的钻探流体系统。更具体地，本公开内容涉及用于监测和/或控制钻探流体的组成的方法和系统。

技术介绍

[0002]诸如用于开采碳氢化合物或地热资源的地下井通常是通过旋转钻探来创建的。在旋转钻探过程中，旋转切割头或钻头经由机械扭矩或经由来自钻探流体的流体压力被旋转并驱动穿过地面。钻探流体还具有其他功能例如润滑切割头并且保持其冷却、将岩屑输送至地面以及防止地层流体进入钻孔。
[0003]图1示出了钻探装置1的简化示意图。钻机1包括向下延伸至钻孔3中并且终止于钻头8的钻柱2。钻柱2与钻孔3的壁之间的间隙是环隙3b。连接至钻柱2的是流体系统，该流体系统包括泵5，泵5被配置成从泥浆池6中抽取钻探流体。钻探流体由泵5驱动沿立管7向上，并且随后沿钻柱2下降。钻探流体在钻头8处离开钻柱2并且通过环隙3b沿钻孔3向上传递。然后将钻探流体沿流线9驱动至振动筛4，振动筛4将固体物质与钻探流体分离并且将流体返回至泥浆池6以进行再循环。
[0004]钻探流体可以是水基的、非水基的或者气动的，并且在每种情况下都包括各种添加剂。钻探流体的化学组成确定了钻探流体的物理特性，该钻探流体的物理特性又影响了钻探过程的效率。因此必须仔细控制钻探流体的组成。在商业钻探操作中，钻探流体工程师的责任是对钻探流体的组成进行监测，通常是通过以规则的间隔(例如，每六小时一次)采集流体样本。然后，钻探流体工程师确定需要哪些(如果有的话)添加剂，以及需要多少量的添加剂。钻探流体工程师将添加剂与钻探流体混合以提供期望流体特性。向钻探流体添加添加剂可以被称为配料。
[0005]维持或改变钻探流体的组成的正确化学配料方案是高度主观的并且部分取决于负责其管理的人员的经验和能力。因此，解释易于产生许多认知偏差并且依赖于钻探流体工程师的经验和培训的水平。
[0006]本专利技术寻求解决或改善上述问题，或者另外提供有用的可替选方案。

技术实现思路

[0007]根据第一方面，提供了一种控制钻探流体的组成的方法。该方法可以包括接收钻探流体的特性的测量结果。该方法还可以包括确定钻探流体的多个组分中的每一个的浓度。该浓度可以通过将所测量的特性输入至流体模型来确定，该流体模型将钻探流体的特性与多个组分中的每一个的浓度相关联。该方法还可以包括确定钻探流体的多个组分中的每一个的期望浓度。该期望浓度可以通过将钻探流体的期望特性输入至流体模型来确定。该方法还可以包括确定为了实现多个组分中的每一个的期望浓度而要被添加至钻探流体的一个或更多个添加剂的量。
[0008]可选地，确定钻探流体的多个组分中的每一个的期望浓度包括随机选择钻探流体
的多个组分中的每一个的浓度，以及使用流体模型来估计具有随机选择的浓度的钻探流体的特性。该方法还可以包括将钻探流体的期望特性与具有随机选择的浓度的钻探流体的估计特性相比较。
[0009]该方法还可以包括通过重复执行以下操作来确定具有与期望特性最紧密地匹配的特性的钻探流体的组成：随机选择钻探流体的多个组分中的每一个的浓度；使用流体模型来估计具有随机选择的浓度的钻探流体的特性；以及将钻探流体的期望特性与具有随机选择的浓度的钻探流体的估计特性相比较。
[0010]可选地，确定钻探流体的多个组分中的每一个的浓度可以包括使用质量平衡方程来估计钻探流体的组分的浓度。该方法还可以包括使用在钻探过程期间已被耗尽的钻探流体的组分的估计量来求解质量平衡方程。该方法还可以包括使用耗尽模型来估计已被耗尽的钻探流体的组分的量，耗尽模型将该组分的耗尽与钻探过程的一个或更多个变量相关联。该方法还可以包括基于在钻探过程期间进行的对一个或更多个变量的测量结果来更新耗尽模型的耗尽系数。该方法还可以包括使用在钻探过程期间已被添加至钻探流体的添加剂的已知量来求解质量平衡方程。确定钻探流体的多个组分中的每一个的浓度还可以包括通过将所测量的特性输入至流体模型来确定钻探流体的多个组分中的每一个的多个候选浓度以及消除与估计浓度不一致的候选浓度。
[0011]一个或更多个添加剂包括以下中的任一个或更多个：增粘剂；过滤控制聚合物；封装聚合物；抑制剂；延伸抑制剂；润滑剂；地层稳定剂；桥接固体；孔堵塞添加剂；温度稳定剂；硬度污染处理；pH控制添加剂；和/或杀生物添加剂。
[0012]一个或更多个添加剂可以包括多糖。一个或更多个添加剂可以包括瓜尔胶、黄原胶、淀粉、预胶化淀粉、纤维素、包括聚阴离子羧甲基纤维素的羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和槐豆胶中的任一个或更多个。
[0013]该方法还可以包括使用钻探装置上的一个或更多个传感器来测量钻探流体的特性。该传感器可以包括被配置成测量以下特性中的任一个或更多个的传感器：流变性(例如，剪切速率、剪切应力和/或粘度)；流体密度；温度；氯化物浓度；阳离子浓度；阳离子种类；pH；流体过滤；油、水和/或固体浓度；粒度分布；碱度(例如，碳酸盐与碳酸氢盐浓度)；胺浓度。应当理解，这些是可以使用的传感器的示例，并且也可以使用其他类型的传感器。
[0014]该特性可以包括以下中的一个或更多个：粘度；密度；流变特性；过滤数据；一个或更多个离子的测量浓度；一个或更多个化学物的测量浓度；以及过滤/流体损失。附加地或可替选地，特性可以包括漏斗粘度、塑性粘度、触变指数、屈服点、凝胶强度、电稳定性和封装率。
[0015]该方法还可以包括控制化学配料设备将所确定的量的一个或更多个添加剂添加至钻探流体。
[0016]根据另一方面，提供了一种用于控制钻探流体的组成的控制器。该控制器可以包括一个或更多个处理器。该控制器可以包括存储指令的处理器可读介质，该指令当由一个或更多个处理器执行时使控制器执行如本文中所描述的方法。
[0017]根据另一方面，提供了一种包括如本文中所描述的控制器的钻探装置。可选地，该钻探装置还可以包括被配置成测量钻探流体的特性的一个或更多个传感器。该传感器可以被配置成向控制器提供所测量的特性。该钻探装置可以包括用于将所确定的量的一个或更
多个添加剂添加至钻探流体的化学配料设备。
[0018]根据另一方面，提供了一种包括指令的处理器可读介质，该指令当由一个或更多个处理器执行时使一个或更多个处理器执行如本文中所描述的方法。根据又一方面，提供了一种包括指令的计算机程序，该指令当由计算机执行时使计算机执行如本文中所描述的方法。
附图说明
[0019]现在将参照附图仅通过示例的方式来描述实施方式，其中，使用相同的附图标记指示相同的元件，并且在附图中：
[0020]图1是常规钻探装置的简化示意图；
[0021]图2是根据本公开内容的钻探装置的简化示意图；
[0022]图3是用于控制钻探流体的组成的方法的流程图；
[0023]图4是用于确定钻探流体的组成的方法的流程图；以及
[0024]图5是用于确定钻探流体的组成的方法的流程图。
具体实施方式
[0025]现在转向图2，示出了根据本公开内容的钻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制钻探流体的组成的方法，所述方法包括：接收钻探流体的特性的测量结果；通过将所测量的特性输入至流体模型来确定所述钻探流体的多个组分中的每一个的浓度，所述流体模型将所述钻探流体的特性与所述多个组分中的每一个的浓度相关联；通过将所述钻探流体的期望特性输入至所述流体模型来确定所述钻探流体的所述多个组分中的每一个的期望浓度；以及确定为了实现所述多个组分中的每一个的期望浓度而要被添加至所述钻探流体的一个或更多个添加剂的量。2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述钻探流体的所述多个组分中的每一个的期望浓度包括：随机选择所述钻探流体的所述多个组分中的每一个的浓度；以及使用所述流体模型来估计具有随机选择的浓度的钻探流体的特性。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：将所述钻探流体的期望特性与具有随机选择的浓度的钻探流体的估计特性相比较。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：通过重复执行以下操作来确定具有与期望特性最紧密地匹配的特性的所述钻探流体的组成：随机选择所述钻探流体的所述多个组分中的每一个的浓度；使用所述流体模型来估计具有随机选择的浓度的钻探流体的特性；以及将所述钻探流体的期望特性与具有随机选择的浓度的钻探流体的估计特性相比较。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，确定所述钻探流体的所述多个组分中的每一个的浓度包括：使用质量平衡方程来估计所述钻探流体的组分的浓度。6.根据权利要求5所述的方法，还包括：使用在钻探过程期间已被耗尽的所述钻探流体的组分的估计量来求解所述质量平衡方程。7.根据权利要求6所述的方法，还包括：使用耗尽模型来估计已被耗尽的所述钻探流体的组分的量，所述耗尽模型将所述组分的耗尽与所述钻探过程的一个或更多个变量相关联。8.根据权利要求7所述的方法，还包括：基于在所述钻探过程期间进行的对所述一个或更多个变量的测量结果来更新所述耗尽模型的耗尽系数。9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯，
申请(专利权)人：清晰解决方案控股有限公司，
类型：发明
国别省市：