基岩混合式钻井制造技术

提供了一种利用毫米波钻井设备(300)的方法。所述方法可包含在使用钻井设备形成钻孔的同时监测井的所述钻孔的第一部分的穿透性，所述钻井设备包含用于从所述钻孔内机械去除材料的钻头。所述方法还可包含至少基于所述钻孔的所述穿透性下降到低于穿透性阈值而确定利用毫米波钻井设备，所述毫米波钻井设备包含被配置成插入到所述钻孔中的波导(430)。所述方法可进一步包含响应于所述确定而利用所述毫米波钻井设备形成所述钻孔的第二部分。还提供了一种用于控制井的井下压力的方法。还提供了执行所述方法的相关系统。执行所述方法的相关系统。执行所述方法的相关系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基岩混合式钻井
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请依据35U.S.C.
§
119主张2020年11月5日申请的美国专利申请第17/090,410号，现为2021年6月8日发布的题为“基岩混合式钻井(Basement Rock Hybrid Drilling)”的美国专利第11,028,648号的优先权。所述申请的全部内容特此以全文引用的方式明确并入本文中。


[0003]本文中所描述的主题涉及地下地质岩层中的钻井，其包含常规钻井和其它技术，例如毫米波钻井、热钻井等。

技术介绍

[0004]诸如旋转钻井的传统钻井可用于形成井钻孔，使得可获取地下地质岩层内的自然资源，例如石油和天然气。常规钻井可限于存取浅地下深度处的岩层，且可在穿透更深的地质岩层时更低效，所述更深的地质岩层可包含更硬的、更不可穿透的岩石。可利用例如热钻井和/或毫米波钻井的非常规钻井技术更高效地获取在比存在于浅深度下的岩石更深的深度，通常更高温度和压力下的密集岩石岩层。

技术实现思路

[0005]在一个方面中，提供了利用毫米波钻井设备的方法。在一个实施例中，方法可包含在使用钻井设备形成钻孔的同时监测井的钻孔的第一部分的穿透性，所述钻井设备包含用于从钻孔内机械去除材料的钻头。方法还可包含至少基于钻孔的穿透性下降到低于穿透性阈值而确定利用毫米波钻井设备，所述毫米波钻井设备包含被配置成插入到钻孔中的波导。方法可进一步包含响应于确定而利用毫米波钻井设备形成钻孔的第二部分。
[0006]在另一实施例中，监测钻孔的第一部分的穿透性可包含基于钻孔内测量到的岩石孔隙率和/或流体饱和度而确定钻孔的第一部分的穿透性。
[0007]在另一实施例中，钻井设备可被配置成执行选自以下的钻井方法：旋转钻井、冲击钻井、搅拌钻井或金刚石钻井。
[0008]在另一实施例中，方法可进一步包含监测钻孔的第一部分内的温度且进一步基于钻孔的温度超出温度阈值而执行确定。
[0009]在另一实施例中，方法可进一步包含监测钻井设备的钻头的穿透速率，且进一步基于钻井设备的钻头的穿透速率下降到低于穿透阈值而执行确定。
[0010]在另一实施例中，方法可进一步包含监测存在于钻孔的第一部分内的材料的硬度且进一步基于材料的硬度超出硬度阈值而执行确定。
[0011]在另一实施例中，方法可进一步包含监测钻孔的第一部分内的温度、钻井设备的钻头的穿透速率和存在于钻孔的第一部分内的材料的硬度，且进一步基于以下中的两个或更多个而执行确定：钻孔的第一部分内的温度、钻井设备的钻头的穿透速率和存在于钻孔
的第一部分内的材料的硬度分别超出温度阈值、下降到低于穿透速率阈值和/或超出硬度值阈值。
[0012]在另一实施例中，毫米波钻井设备和波导进行操作以将钻孔的第二部分形成为大于钻井设备的深度极限的深度。深度可在5,001米与35,000米之间。深度限制可在4,000米与5,000米之间。
[0013]在另一实施例中，可使用第一数据处理器执行监测，且可使用第一数据处理器、第二数据处理器或第一数据处理器与第二数据处理器的组合执行确定。
[0014]在另一方面中，提供了一种用于控制井的井下压力的方法。在一个实施例中，方法可包含在使用毫米波钻井设备形成井的钻孔期间监测井的井下压力，毫米波钻井设备包含被配置成插入到钻孔中的波导。监测可包含确定井下压力。井下压力可包含存在于井的底部处的压力的量。方法还可包含确定在井的底部处包围井的岩石的静岩压力。方法还可包含相对于在井的底部处包围井的岩石的静岩压力而控制井下压力。
[0015]在另一实施例中，用于控制井下压力的方法可包含测量提供到钻孔中和/或从钻孔提取的流体的压力。方法还可包含使用以下中的一个或多个确定井的井下压力：提供到钻孔中的流体的压力、从钻孔提取的流体的压力、在使用包含钻头的钻井设备形成井的一部分时所确定的井下压力、供应到毫米波钻井设备的能量输入的测量和/或井的底部的深度。确定井的井下压力还可包含使用至少一个实体模型，所述至少一个实体模型与以下中的一个或多个相关联：在使用包含钻头的钻井设备形成井的一部分时所确定的井下压力、供应到毫米波钻井设备的能量输入的测量和井的底部的深度。
[0016]在另一实施例中，用于控制井下压力的方法可包含控制以下中的一个或多个：定位于表面处且被配置成将气体供应到井的钻孔中的气体压缩机的操作、气体压缩机的输入阀位置、气体压缩机的输出阀位置和/或由气体压缩机供应的气体的流速。气体的流速可在0.5m/s与50m/s之间。
[0017]在另一方面中，提供了毫米波钻井设备系统。在一个实施例中，系统可包含钻井设备，其包含用于在形成井的钻孔的第一部分的同时机械去除材料的钻头。可形成钻孔的第一部分，同时监测钻孔的第一部分的穿透性。系统还可包含毫米波钻井设备，其包含被配置成经由波导将毫米波辐射能量注入到井的钻孔的第二部分中的回旋管。可响应于确定钻孔的第一部分的穿透性低于穿透性阈值而经由毫米波钻井设备形成钻孔的第二部分。
[0018]在另一实施例中，钻井设备可被配置成执行选自以下的钻井方法：旋转钻井、冲击钻井、搅拌钻井或金刚石钻井。
[0019]在另一实施例中，可形成钻孔的第一部分，同时监测钻孔的第一部分内的温度，且可响应于确定钻孔的第一部分内的温度超出温度阈值而经由毫米波钻井设备形成钻孔的第二部分。
[0020]在另一实施例中，可形成钻孔的第一部分，同时监测钻井设备的钻头的穿透速率，且可响应于确定钻井设备的钻头的穿透速率低于穿透速率阈值而经由毫米波钻井设备形成钻孔的第二部分。
[0021]在另一实施例中，可形成钻孔的第一部分，同时监测存在于钻孔的第一部分内的材料的硬度，且可响应于确定材料的硬度超出硬度阈值而经由毫米波钻井设备形成钻孔的第二部分。
[0022]在另一实施例中，可形成钻孔的第一部分，同时监测钻孔的第一部分内的温度、钻井设备的钻头的穿透速率和存在于钻孔的第一部分内的材料的硬度，且可响应于确定钻孔的第一部分内的温度、钻井设备的钻头的穿透速率和存在于钻孔的第一部分内的材料的硬度分别超出温度阈值、下降到低于穿透速率阈值和/或超出硬度阈值中的两个或更多个而经由毫米波钻井设备形成钻孔的第二部分。
[0023]在另一实施例中，毫米波钻井设备和波导进行操作以将钻孔的第二部分形成为大于钻井设备的深度极限的深度。深度可在5,001米与35,000米之间。深度限制可在4,000米与5,000米之间。
[0024]在另一实施例中，系统可包含耦合到钻井设备和毫米波钻井设备的数据处理器。数据处理器可被配置成执行监测和确定。
[0025]在另一方面中，提供了一种用于控制井的井下压力的系统。在一个实施例中，系统可包含毫米波钻井设备，其包含被配置成经由波导将毫米波辐射能量注入到井的钻孔中的回旋管，所述波导被配置成插入到钻孔中。钻孔可经由毫米波钻井设备形成且可具有在井的底部处监测到的井下压力。系统还可包含压缩机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，其包括：在使用钻井设备形成钻孔的同时监测井的所述钻孔的第一部分的穿透性，所述钻井设备包含用于从所述钻孔内机械去除材料的钻头；至少基于所述钻孔的所述穿透性下降到低于穿透性阈值而确定利用毫米波钻井设备，所述毫米波钻井设备包含被配置成插入到所述钻孔中的波导；和响应于所述确定而利用所述毫米波钻井设备形成所述钻孔的第二部分。2.根据前一权利要求所述的方法，其中所述监测所述钻孔的所述第一部分的所述穿透性包含至少基于所述钻孔内测量到的岩石孔隙率和/或流体饱和度而确定所述钻孔的所述第一部分的所述穿透性。3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述钻井设备被配置成执行选自以下的钻井方法：旋转钻井、冲击钻井、搅拌钻井或金刚石钻井。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述方法进一步包含：监测所述钻孔的所述第一部分内的温度；和进一步基于所述钻孔的所述温度超出温度阈值而执行所述确定。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述方法进一步包含：监测所述钻井设备的所述钻头的穿透速率；和进一步基于所述钻井设备的所述钻头的所述穿透速率下降到低于穿透速率阈值而执行所述确定。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述方法进一步包含：监测存在于所述钻孔的所述第一部分内的材料的硬度；和进一步基于所述材料的所述硬度超出硬度阈值而执行所述确定。7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其中所述方法进一步包含：监测所述钻孔的所述第一部分内的温度、所述钻井设备的所述钻头的穿透速率和存在于所述钻孔的所述第一部分内的材料的硬度；和进一步基于以下中的两个或更多个而执行所述确定：所述钻孔的所述第一部分内的所述温度、所述钻井设备的所述钻头的所述穿透速率和存在于所述钻孔的所述第一部分内的所述材料的所述硬度分别超出温度阈值、下降到低于穿透速率阈值和/或超出硬度阈值。8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述毫米波钻井设备和所述波导进行操作以形成深度大于所述钻井设备的深度极限的所述钻孔的所述第二部分。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述深度在5,001米与35,000米之间。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述深度极限在4,000米与5,000米之间。11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中使用第一数据处理器执行所述监测，且使用所述第一数据处理器、第二数据处理器或所述第一数据处理器与所述第二数据处理器的组合执行所述确定。12.一种方法，其包括：在使用毫米波钻井设备形成井的钻孔期间监测所述井的井下压力，所述毫米波钻井设备包含被配置成插入到所述钻孔中的波导，所述监测包含确定所述井下压力，其中所述井下压力包含存在于所述井的底部处的压力量；确定在所述井的所述底部处包围所述井的岩石的静岩压力；和
相对于在所述井的所述底部处包围所述井的所述岩石的所述静岩压力而控制所述井下压力。13.根据权利要求12所述的方法，其中监测所述井的所述井下压力进一步包括：测量提供到所述钻孔中和/或从所述钻孔提取的流体的压力；和使用以下中的一个或多个确定所述井的所述井下压力：提供到所述钻孔中的所述流体的所述压力、从所述钻孔提取的所述流体的所述压力、在使用包含钻头的钻井设备形成所述井的一部分时所确定的井下压力、供应到所述毫米波钻井设备的能量输入的测量和/或所述井的所述底部的深度。14.根据权利要求12至13中任一权利要求所述的方法，其中确定所述井的所述井下压力进一步包括使用至少一个实体模型，所述实体模型与以下中的一个或多个相关联：在使用包含钻头的钻井设备形成所述井的一部分时所确定的所述井下压力、供应到所述毫米波钻井设备的能量输入的所述测量和所述井的所述底部的所述深度。15.根据权利要求12至14中任一权利要求所述的方法，其中控制所述井下压力进一步包括控制以下中的一个或多个：定位于所述井的表面处且被配置成将气体供应到所述井的所述钻孔中的气体压缩机的操作、所述气体压缩机的输入阀位置、所述气体压缩机的输出阀位置和/或由所述气体压缩机供应的所述气体的流速。16.根据权利要求12至15中任一权利要求所述的方法，其中所述气体的所述流速在0.5m/s与50m/s之间。17.一种系统，其包括：钻井设备，其包含用于在形成井的钻孔的第一部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：QUAISE能源公司，
类型：发明
国别省市：