随钻运动检测制造技术

一种用于检测核磁共振(NMR)工具和样本之间的净相对运动的方法，包括将NMR工具和样本设置在彼此的传感范围内，使NMR工具对样本进行NMR测量，以及处理NMR测量以检测NMR工具和样本之间的净相对运动。样本之间的净相对运动。样本之间的净相对运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】随钻运动检测
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年7月10日提交的题目为“Motion Detection While Drilling”的美国临时申请序列号62/705,673号的权益，其全部内容在此引入作为参考。

技术介绍

[0003]该部分旨在向读者介绍可能与下面描述和/或要求保护的主题的各个方面相关的技术的各个方面。该讨论被认为有助于向读者提供背景信息，以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应该理解的是，这些陈述应该从这个角度来阅读，而不是作为对现有技术的承认
[0004]钻井时对实时或接近实时信息的需求催生了随钻测量(MWD)工具和随钻测井(LWD)工具。MWD工具可以提供钻井参数信息，如钻压、扭矩、冲击和振动、温度、压力、每分钟转数(rpm)、泥浆流速、方向和倾斜度。LWD工具可以提供地层评价测量，例如自然或光谱伽马射线、电阻率、介电、声速、密度、光电因子、中子孔隙度、西格玛热中子俘获截面、各种中子感应伽马射线光谱和NMR分布。
[0005]常见的测井工具包括电磁工具、声波工具、核工具和核磁共振(NMR)工具，尽管也使用各种其他类型的工具。NMR工具/仪器可用于确定地层的性质，例如孔隙空间的体积分数、填充孔隙空间的流动流体的体积分数以及地层的孔隙度。NMR数据也可用于评估地层中盐水和烃的含量。在共同转让的美国专利号6,140,817中描述了NMR测井的一般背景。
[0006]由核磁共振(NMR)测井工具测量的信号通常来自探测体积中存在的选定核。因为氢核是最丰富且最容易检测的，所以大多数NMR测井工具被调整为检测氢共振信号(来自水或烃)。这些氢核具有不同的动态特性(例如，扩散速率和翻转/旋转速率)，这取决于它们所处的环境，例如它们所处的分子的化学结构和大小。这些核的不同动力学性质它们自己表现在不同的核自旋弛豫时间(即自旋
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晶格弛豫时间(T1)和自旋
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自旋弛豫时间(T2))；自旋
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晶格弛豫也被称为纵向弛豫，自旋
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自旋弛豫被称为横向弛豫)。例如，粘性油中的分子不能像轻质油中的分子那样快速扩散或翻滚。因此，它们的放松时间相对较短。这些观察表明，NMR数据(例如，弛豫时间)可以提供关于地层中烃的分子特性的信息。
[0007]NMR测量通常在钻井时进行。进行和解释LWD NMR测量的一个困难是NMR工具的运动会影响测量。例如，过度的工具运动会引入额外的信号衰减，这又会给NMR测量带来误差。在本领域中需要更好地测量NMR工具运动，并减轻和解决运动引起的NMR测量误差。

技术实现思路

[0008]公开了一种用于检测核磁共振(NMR)工具和样本之间的净相对运动的方法。该方法包括将NMR工具和样本设置在彼此的传感范围内，使NMR工具对样本进行NMR测量，并处理NMR测量以检测NMR工具和样本之间的净相对运动。NMR工具可以包括部署在井眼中的LWD NMR工具，并且样本可以包括被井眼穿透的地下地层。
[0009]提供本概述以介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。该概述不旨在标
识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。
附图说明
[0010]为了更完整地理解所公开的主题及其优点，现在结合附图参考以下描述，在附图中:
[0011]图1示出了钻井系统的一示例。
[0012]图2描绘了一个示例NMR脉冲序列。
[0013]图3描绘了另一个示例NMR脉冲序列。
[0014]图4描绘了使用图3的脉冲序列获得的示例NMR信号。
[0015]图5示出了横向移动的LWD NMR工具。
[0016]图6描绘了使用NMR数据检测运动的一个示例方法的流程图。
[0017]图7A
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7D示出了静态和运动条件下的模拟CPMG数据。
[0018]图8描绘了观察到的T2对固有T2对T1/T2的曲线图。
[0019]图9A、9B、9C和9D(统称为图9)描述了基于回波总和的运动检测。
具体实施方式
[0020]所公开的实施例总体上涉及井下NMR方法和用于执行这种方法的井下NMR工具(例如，NMR随钻测井工具)。在一些实施例中，通过比较纵向弛豫时间(T1)和横向弛豫时间(T2)，可以识别井眼中工具的运动，例如横向运动。在其他实施例中，可以通过评估在运动(例如，钻井时)和静态条件下进行的NMR测量的回波幅度的总和来评估运动。通过识别运动，可以识别在运动期间记录的数据，从而可以检查该数据以确保该运动不影响NMR和其他测量，和/或司钻可以采取措施来减轻该运动。
[0021]图1描绘了根据一实施例的示例性井场系统100的示意性侧视图，该井场系统100包括布置在井眼102内的钻柱110和井下工具112。井场系统100可以部署在陆上或海上应用中。在这种类型的系统中，井眼102可以以本领域技术人员公知的方式通过旋转钻井在地下地层中形成。一些实施例也可以使用定向钻井。
[0022]钻柱110可以悬挂在井眼102内。井场系统100可包括位于井眼102上方的平台和井架组件114，井架组件114包括转盘116、方钻杆118、钩120和旋转接头122。在钻井操作中，钻柱110可以通过转盘116旋转，转盘116在钻柱110的上端接合方钻杆118。钻柱110可以通过方钻杆118和旋转接头122悬挂在附接到游车(未示出)的钩120上，这允许钻柱110相对于钩120旋转。众所周知，顶部驱动系统可以用在其他实施例中。
[0023]钻井液或泥浆124可以储存在井场形成的坑126中。泵128可以通过旋转接头122中的端口将钻井液124输送到钻柱110的内部，这使得钻井液124通过钻柱110向下流动，如方向箭头130所示。钻井液经由钻头132中的端口离开钻柱110，然后通过钻柱110的外部和井眼102的壁之间的环形区域向上循环，如方向箭头134所示。以这种已知的方式，钻井液润滑钻头132，并在返回到井坑126进行再循环时将地层切屑带到地面。
[0024]在所示实施例中，井下工具112可以是或包括井底组件(BHA)。井下工具112显示为具有旋转导向系统(RSS)、马达142和钻头132。井下工具112还可以包括随钻测量(MWD)工具
136和一个或多个随钻测井(LWD)工具(示出了两个:138、140)。MWD工具136可被配置成在钻井眼102被钻井时或其后的任何时间测量一个或多个物理性质。LWD工具138、140可被配置成在钻井眼102时或其后的任何时间测量一个或多个地层性质和/或钻井眼物理性质。地层性质可以包括电阻率、密度、孔隙度、声速、伽马射线等。物理性质可包括压力、温度、井眼井径(caliper)、井眼轨迹、钻压、钻压扭矩、振动、冲击、粘滑等。例如，LWD工具138、140可以是或包括一个或多个NMR测井工具(示出了一个:150)。在其他实施例中，NMR测井工具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检测核磁共振(NMR)工具和样本之间的净相对运动的方法，该方法包括:(a)将NMR工具和样本设置在彼此的传感范围内；(b)使NMR工具对样本进行NMR测量；和(c)处理NMR测量以检测NMR工具和样本之间的净相对运动。2.根据权利要求1所述的方法，其中:NMR工具是NMR随钻测井工具，样本是地下地层或井眼流体；和(a)包括旋转钻柱，NMR测井工具在该钻柱上部署在井眼中以进行钻井。3.根据权利要求2所述的方法，还包括:(d)当所述净相对运动大于预定阈值时，在(a)中钻井的同时改变钻压或钻柱的旋转速率。4.根据权利要求1所述的方法，还包括:(d)标记(b)中所述净相对运动大于预定阈值的NMR测量。5.根据权利要求1所述的方法，其中(c)包括:(i)处理NMR测量以计算样本的纵向弛豫时间T1和样本的横向弛豫时间T2；(ii)计算在(i)中计算的所述T1和T2弛豫时间的比率；(iii)将(ii)中计算的比率与预定阈值进行比较，其中大于阈值的比率表示NMR工具和样本之间的相对运动。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述阈值约为4或更大。7.根据权利要求1所述的方法，其中:NMR测量包括用一系列射频脉冲询问样本并测量相应的一系列回波幅度；和(c)还包括将所述回波序列的第一部分上的回波幅度之和与所述回波序列的第二部分上的回波幅度之和进行比较。8.根据权利要求7所述的方法，其中(c)还包括:计算样本具有未知运动的第一比率，该第一比率是所述回波序列的第一部分上的回波幅度之和与所述回波序列的第二部分上的回波幅度之和的比率；计算样本静止的第二比率，第二比率是所述回波序列的第一部分上的回波幅度之和与所述回波序列的第二部分上的回波幅度之和；和将第一比率与第二比率进行比较，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇津泽慎，N，
申请(专利权)人：斯伦贝谢技术有限公司，
类型：发明
国别省市：