氣體鑽井隨鑽分析地層巖性的方法
2023-09-14 17:58:05 1
專利名稱：氣體鑽井隨鑽分析地層巖性的方法
技術領域：
本發明涉及一種油氣開發領域應用的巖性分析方法，尤其涉及一種氣體鑽井隨鑽分析地層巖性的方法。
背景技術：
氣體鑽井是用氣體(空氣、氮氣等)作為鑽井流體所進行的一項鑽井工藝，具有大幅度地提高鑽井速度，縮短鑽井周期，有效的發現和保護油氣層等特點。尤其是對於低滲透油氣田，如果採用普通鑽頭鑽井方法，則鑽井液會對巖層產生水鎖損傷，影響油氣田的正常 開採。因此採用氣體鑽井是開發低滲透油氣田的有效方法，目前已經成為我國低滲透油氣田勘探開發的主導技術之一。在低滲透油氣田的勘探開發中，需要獲得地層的詳細資料，然而在氣體鑽井時，由於氣體攜帶巖屑的能力遠遠低於液相介質，巖屑在井下被重複的破碎，被氣體帶到地面上的大都是粉末狀巖粉。由於巖粉的顆粒極其細小，給巖粉的直觀描述帶來困難。也就是氣體鑽井時對返出巖屑的識別比較困難，即無法及時準確的獲得地層的詳細資料。目前，對於鑽井現場返出巖屑的巖性分析，常規鑽井一般是採用「遠觀顏色，逐包手感，顯微鏡成像觀察」的巖性鑑定方法，這種方法不能夠準確鑑定氣體鑽井返出的極細小的巖粉，主要表現在以下兩個方面第一是常規鑽井通過手搓捏返出巖屑顆粒的粗糙感來粗略的判斷巖屑是泥巖還是砂巖，然而氣體鑽井返出巖屑已成粉末狀，手搓捏的粗糙感都是一樣的，無法區別不同巖性；第二是常規鑽井時返出的巖屑呈顆粒狀，使用顯微鏡觀察。也就是使用顯微鏡觀察返出巖屑的石英、長石等顆粒。但是在氣體鑽井中由於返出的巖屑呈粉末狀，巖屑中的石英、長石也被研磨成粉末狀，常規鑽井使用的顯微鏡已經無法觀察到石英、長石等顆粒，使得無法判斷返出巖屑的巖性。目前，一些資料顯示，可通過X射線衍射對巖性進行分析，這種分析方法一般是鑽井施工結束後，將收集起的巖屑統一帶回實驗室進行室內X衍射分析。由於該方法是在鑽井結束後將巖屑運輸到遠離鑽井現場的實驗室內進行的，因此該方法存在以下不足第一，該方法不具備任何時效性，無法對地層進行隨鑽分析、無法及時有效的描述地層剖面以及無法指導鑽井施工。第二，該方法分析成本較高。由於氣體鑽井在新區塊的勘探中可以發揮其巨大的作用，然而鑽井又需要準確及時的掌握地質資料，使得上述的巖性分析方法已經不適用於氣體鑽井，無法及時準確的獲得地質資料，保證氣體鑽井施工安全。目前，也有資料顯示可通過X射線螢光巖屑分析方法對巖屑進行分析，即XRF分析法。但X射線螢光巖屑分析方法也有不足。例如中國專利200710078690. 2公開了一種石油鑽井地質X射線螢光巖屑錄井方法，該方法包括以下步驟1、按鑽井深度由淺至深連續取樣，獲得各鑽井深度巖層的巖屑樣品；2、按照鑽井深度，分別用清水對各巖層的巖屑樣品進行清洗，再烘乾該巖屑樣品；3、分別將各巖層的巖屑樣品進行研磨成粉，並將樣品粉末裝入擠壓模具，在真空條件下，用壓片機將粉末壓製成樣片；4、按照鑽井深度，依次用能量色散型X射線螢光分析儀檢測樣片的成分數據；5、計算機系統按照鑽井深度將各巖石成份數據製作成圖譜，根據數據及圖譜的分析，獲得鑽井的巖性與層位的判斷。上述方法是對不同深度的巖層所含元素含量進行分析，通過元素含量來確定鑽井深度和所處的巖層位置。但是由於XRF分析法是通過元素識別巖性，該方法準確性極低，因為同幾種元素可以組成不同的礦物，並且礦物是混合物，成份複雜，同種礦物中的元素含量也是變化的，僅從元素的角度是不能準確確定礦物組分。由於上述方法使用的是能量色散型X射線螢光分析儀，該種儀器是對元素進行分析，不能得到巖層所含的各個礦物組分，無法根據巖層礦物組成快速確定地層剖面。上述方法中，制樣過程複雜，所需條件苛刻，不利於及時對巖屑進行分析，分析周期仍然較長。此外，上述專利文獻中沒有給出任何可快速確定巖層所含礦物組分的技術方案或技術啟示。
發明內容
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本發明解決的技術問題是提供一種可對氣體鑽井返出的巖屑進行快速準確分析的氣體鑽井隨鑽分析地層巖性的方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是氣體鑽井隨鑽分析地層巖性的方法，確定巖屑遲到時間；根據巖屑遲到時間獲取對應井深的巖屑，其中，巖屑獲取是按鑽井深度由淺至深每鑽I至2米獲取一次巖屑；每次巖屑獲取後在鑽井現場對巖屑進行X射線衍射分析獲得巖屑的X射線衍射數據，通過X射線衍射數據在鑽井現場判斷巖性先根據X射線衍射數據獲得X射線衍射圖譜，然後將X射線衍射圖譜與礦物組分資料庫進行對比獲得巖屑的礦物組份，根據獲得的礦物組份判斷巖性。通過上述方法，可一邊鑽井，一邊對獲取的巖屑進行及時快速準確的分析，有利於對鑽井過程可能出現的問題及時解決，保證鑽井作業順利進行。進一步的是所述巖屑的遲到時間通過以下模型計算確定(I)氣體鑽井流動理論模型①氣體在鑽杆內的流動方程質量守恆方程
權利要求
1.氣體鑽井隨鑽分析地層巖性的方法，其特徵是 確定巖屑遲到時間； 根據巖屑遲到時間獲取對應井深的巖屑，其中，巖屑獲取是按鑽井深度由淺至深每鑽I至2米獲取一次巖屑； 每次巖屑獲取後在鑽井現場對巖屑進行X射線衍射分析獲得巖屑的X射線衍射數據，通過X射線衍射數據在鑽井現場判斷巖性先根據X射線衍射數據獲得X射線衍射圖譜，然後將X射線衍射圖譜與礦物組分資料庫進行對比獲得巖屑的礦物組份，根據獲得的礦物組份判斷巖性。
2.如權利要求I所述的氣體鑽井隨鑽分析地層巖性的方法，其特徵是所述巖屑遲到時間通過以下模型計算確定 (1)氣體鑽井流動理論模型 ①氣體在鑽杆內的流動方程 質量守恆方程:
3.如權利要求I所述的氣體鑽井隨鑽分析地層巖性的方法，其特徵是根據各次獲取的巖屑的巖性以及對應的井深繪製地層巖性剖面圖。
4.如權利要求I所述的氣體鑽井隨鑽分析地層巖性的方法，其特徵是所述巖屑獲取是通過以下方法實現的通過在用於將井內巖屑排出井外的排砂管上連接取砂管，在取砂管上設置控制閥，在取砂管的出口連接取砂袋，通過取砂袋獲取由井內返出的巖屑。
5.如權利要求I所述的氣體鑽井隨鑽分析地層巖性的方法，其特徵是在對巖屑進行X射線衍射分析前先對巖屑進行烘乾。
6.如權利要求I至5中任意一項所述的氣體鑽井隨鑽分析地層巖性的方法，其特徵是在對巖屑進行X射線衍射分析前先通過80 120目篩子對巖屑進行篩選。
全文摘要
本發明提供了一種氣體鑽井隨鑽分析地層巖性的方法，可對氣體鑽井返出的巖屑進行快速準確分析。該方法主要包括確定巖屑遲到時間，獲取巖屑，現場X射線衍射分析並判斷巖性。該方法可在鑽井現場快速獲取巖層中礦物組份的數據。與現有技術相比，不僅顯著縮短了巖屑樣品分析周期，使巖性判斷極為快速，而且提高了巖性判斷的準確性。並且，上述方法可實現隨鑽井進度實時分析，實時得出地層巖性剖面，可將巖性判斷馬上反饋給鑽井現場技術人員，使現場技術人員可根據巖性判斷及時採取相應措施避免鑽井事故的發生。
文檔編號E21B49/02GK102720489SQ20121019587
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月14日 優先權日2012年6月14日
發明者萬裡平, 嚴俊濤, 劉博偉, 劉厚彬, 劉金龍, 孟英峰, 李永傑, 李皋, 汪傳磊, 陳一健, 魏納 申請人:西南石油大學