CN110374586A - 一种随钻流体连续全井段光谱特性检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种随钻流体连续全井段光谱特性检测装置及方法，装置包括外壳、样品泵、光谱特性检测器、光谱光源以及内置数据存储器，样品泵、光谱特性检测器、光谱光源以及内置数据存储器均设于外壳内；外壳内部设有透光的样品流体通道，样品流体通道和样品泵连通，并且其进口和出口均与外壳的外部相连通；光谱光源和光谱特性检测器分设于样品流体通道的两侧，光谱光源的发射端和光谱特性检测器的接收端均朝向样品流体通道；外壳设有上端仪器连接接口，光谱特性检测器分别与上端仪器连接接口和内置数据存储器电性连接；外壳的下端固定连接于钻杆的钻进部分。本发明以实现连续、实时的样品流体抽取和检测，保证检测实时性、准确性。

Description

一种随钻流体连续全井段光谱特性检测装置及方法

技术领域

本发明涉及石油钻井工程技术领域，具体涉及一种在石油钻井工程中在钻井的同时采用技术手段检测全部井段地层流体的一种检测装置及方法。

背景技术

在石油勘探中为了发现油气层建立地层剖面，会对地层用很多方法检测。其中一种方法是对地层流体光谱特性进行检测。所述地层流体包括气体和液体，地层中有可能包含有地下水、气体和其他物质，这些地层中的石油、天然气、水及其混合物就是地层流体。

对于地层流体光谱特性的检测，目前主要的检测方式有两种，一种是钻井作业完成后，再检测地层，另一种是钻井作业过程中检测。

目前实现钻井作业完成后进行检测方法是：钻杆起出后，用电缆将检测流体光谱特性的仪器送入井筒中，根据地质师的要求去抽取待检测某个地层中的流体，进行光谱特性分析，并通过电缆将结果传输到地面，供给地质师分析。

而目前实现在钻井作业过程中检测的方法是：将仪器放入钻杆中，到达设计的某个地层后，伸出采样器，贴近井壁去抽取地层流体进行检测。不检测时，将检测头收回到钻杆内部仪器内，继续进行正常钻进作业。

以上两种检测方法主要具有如下缺点：

第一、不能全部井段进行检测，而只能进行流体光谱实时对某一层或者某几层检测。钻后测量是不连续的，即是点测量，但是毕竟是预测的地层，钻后测量有很大的可能错过真正的含油气地层，造成漏测。

第二、不准确。钻后检测会有相当长的时间间隔，此时地层早已破碎，地层流体随钻井液循环到地面，地层已经受到污染，不能准确反映真正的地层情况。

第三、故障率高，易卡钻。在随钻检测中，要在钻杆侧壁上伸出一个取样器贴近井筒内侧，因为污染和钻井液侵入地层，所以需要非常长的时间进行抽取。每点抽取时间长达数小时。且由于抽取时间非常长，同时由于井壁垮塌等原因可能导致取样器不能收回，就容易导致钻杆被卡死，发生卡钻事故。

第四，检测效率低下。不管是钻后检测，还是随钻检测，取样检测都需要花费很长的时间。通常情况下，每点检测都要花费数小时甚至十几小时的时间。这样不仅不利于工程进度，而且容易错过瞬息变化的井下地质情况。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种随钻流体连续全井段光谱特性检测装置及方法，可以实现连续、实时的样品流体抽取和检测，保证检测实时性、准确性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种随钻流体连续全井段光谱特性检测装置，包括外壳、样品泵、光谱特性检测器、光谱光源以及内置数据存储器，所述样品泵、光谱特性检测器、光谱光源以及内置数据存储器均设于所述外壳内；所述外壳内部设有透光的样品流体通道，所述样品流体通道和所述样品泵连通，并且其进口和出口均与外壳的外部相连通；所述光谱光源和光谱特性检测器分设于所述样品流体通道的两侧，所述光谱光源的发射端和光谱特性检测器的接收端均朝向所述样品流体通道；所述外壳设有上端仪器连接接口，所述光谱特性检测器分别与所述上端仪器连接接口和所述内置数据存储器电性连接；所述外壳的下端固定连接于钻杆的钻进部分。

进一步地，所述装置还包括有无线数据发射设备，所述上端仪器连接接口电性连接于所述无线数据发射设备。

进一步地，所述上端仪器连接接口设于所述外壳的上端。

进一步地，钻进部分包括螺杆和钻头，钻头连接于所述螺杆的下端，所述外壳的下端设有连接螺纹，所述外壳的下端通过连接螺纹与所述螺杆的上端相连接。

本发明还提供一种利用上述装置进行随钻流体连续全井段光谱特性检测的方法，包括如下步骤：

S1、利用钻进部分连续钻进和破碎底层，使得地层中的流体涌出；

S2、在样品泵的作用下，地层中的流体通过样品流体通道的进口连续进入样品流体通道内，并从样品流体通道的出口流出；

同时，光谱光源的光线射出至样品流体通道，经过样品流体通道内的流体后由所述光谱特性检测器接收并进行流体的光谱特性的实时检测；

S3、光谱特性检测器将光谱特性检测结果存储在所述内置数据存储器中，并通过上端仪器连接接口将光谱特性检测结果实时回传至地面，供地质分析人员进行分析。

进一步地，步骤S3中，所述光谱特性检测器通过上端仪器连接接口将光谱特性检测结果传输至无线数据发射设备，所述无线数据发射设备将光谱特性检测结果实时传输至地面。

本发明的有益效果在于：

在本发明中，检测装置随着钻头一同进入钻井井筒中，在钻井工作进行的同时，检测装置内安装的样品泵连续不断的抽取地层的流体供光谱特性检测器进行分析，可以实现实时、连续检测井筒内部地层流体的光谱特性的目的。

具体地，不同于传统测井的定点抽取地层流体，本发明采用泵抽的方式连续抽取环空中流体进行分析检测，可以解决传统检测手段只能点测量的弊端，实现了全井段连续测量。

随着钻头破坏地层，地层流体进入到井筒内部，随钻井液一同循环到地面，样品泵所抽取的流体正是这些最新鲜的、真正的地层流体，而且本发明中，流体从样品流体通道连续进入检测器，检测完毕后排出，整个过程连续不断，并持续整个钻进过程，因此利用本发明可以准确及时的反应地层情况。而传统的随钻检测装置只能在预计地层检测，在达到预计的某地层后伸出采样器，贴在井壁上抽取这一点的流体，结果并不准确。

另外，本发明装置能够将得到的检测结果存贮在内置的数据存储器，同时还能够实时回传至地面供处理分析，保证数据的安全和实时性。

进一步地，本发明将光谱光源和光谱特性检测器分设在透光的样品流体通道的两侧，从而实现通过透射法进行流体光谱特性检测。

更进一步地，本发明相对于传统的伸出式采样器，结构简单可靠，解决了传统检测容易造成卡钻引发工程事故的弊端。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

实施例1

本实施例提供一种随钻流体连续全井段光谱特性检测装置，包括外壳2、样品泵3、光谱特性检测器5、光源8以及内置数据存储器7，所述样品泵3、光谱特性检测器5、光源8以及内置数据存储器7均设于所述外壳2内；所述外壳2内部设有样品流体通道4，所述样品流体通道4和所述样品泵3连通，并且其进口和出口均与外壳2的外部相连通；所述光源8和光谱特性检测器5分设于所述样品流体通道4的两侧，所述光源8的发射端和光谱特性检测器5的接收端均朝向所述样品流体通道4；所述外壳2设有上端仪器连接接口1，所述光谱特性检测器5分别与所述上端仪器连接接口1和所述内置数据存储器7电性连接；所述外壳2的下端固定连接于钻杆的钻进部分。

进一步地，还包括有无线数据发射设备，所述上端仪器连接接口1电性连接于所述无线数据发射设备。

进一步地，所述上端仪器连接接口1设于所述外壳2的上端。

进一步地，钻进部分包括螺杆和钻头，钻头连接于所述螺杆的下端，所述外壳2的下端设有连接螺纹6，所述外壳2的下端通过连接螺纹6与所述螺杆的上端相连接。

在具体应用中，可将检测装置安装在钻杆的内部，并可以沿着钻杆轴向设置多个检测装置。另外，对于样品流体通道的设置，除了图1所示的平直设置，还可以将每个检测装置的样品流体通道设置成不同的角度，则能在多个角度都采集到样品。

实施例2

本实施例提供一种利用实施例1所述装置进行随钻流体连续全井段光谱特性检测的方法，包括如下步骤：

S1、利用钻进部分(钻头)连续钻进和破碎底层，使得地层中的流体涌出；

S2、在样品泵的作用下，地层中的流体通过样品流体通道的进口连续进入样品流体通道内，并从样品流体通道的出口流出；

同时，光源的光线射出至样品流体通道，经过样品流体通道内的流体后由所述光谱特性检测器接收并进行流体的光谱特性(包括温度、密度、电阻率ph等参数特性)的实时检测；

S3、光谱特性检测器将光谱特性检测结果存储在所述内置数据存储器中，并通过上端仪器连接接口将光谱特性检测结果实时回传至地面，供地质分析人员进行分析。

具体地，所述光谱特性检测器通过上端仪器连接接口将光谱特性检测结果传输至无线数据发射设备，所述无线数据发射设备将光谱特性检测结果实时传输至地面。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种随钻流体连续全井段光谱特性检测装置，其特征在于，包括外壳、样品泵、光谱特性检测器、光谱光源以及内置数据存储器，所述样品泵、光谱特性检测器、光谱光源以及内置数据存储器均设于所述外壳内；所述外壳内部设有透光的样品流体通道，所述样品流体通道和所述样品泵连通，并且其进口和出口均与外壳的外部相连通；所述光谱光源和光谱特性检测器分设于所述样品流体通道的两侧，所述光谱光源的发射端和光谱特性检测器的接收端均朝向所述样品流体通道；所述外壳设有上端仪器连接接口，所述光谱特性检测器分别与所述上端仪器连接接口和所述内置数据存储器电性连接；所述外壳的下端固定连接于钻杆的钻进部分。

2.根据权利要求1所述的随钻流体连续全井段光谱特性检测装置，其特征在于，还包括有无线数据发射设备，所述上端仪器连接接口电性连接于所述无线数据发射设备。

3.根据权利要求1所述的随钻流体连续全井段光谱特性检测装置，其特征在于，所述上端仪器连接接口设于所述外壳的上端。

4.根据权利要求1所述的随钻流体连续全井段光谱特性检测装置，其特征在于，钻进部分包括螺杆和钻头，钻头连接于所述螺杆的下端，所述外壳的下端设有连接螺纹，所述外壳的下端通过连接螺纹与所述螺杆的上端相连接。

5.一种利用上述任一权利要求所述的装置进行随钻流体连续全井段光谱特性检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、利用钻进部分连续钻进和破碎底层，使得地层中的流体涌出；

S2、在样品泵的作用下，地层中的流体通过样品流体通道的进口连续进入样品流体通道内，并从样品流体通道的出口流出；

同时，光谱光源的光线射出至样品流体通道，经过样品流体通道内的流体后由所述光谱特性检测器接收并进行流体的光谱特性的实时检测；

S3、光谱特性检测器将光谱特性检测结果存储在所述内置数据存储器中，并通过上端仪器连接接口将光谱特性检测结果实时回传至地面，供地质分析人员进行分析。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述光谱特性检测器通过上端仪器连接接口将光谱特性检测结果传输至无线数据发射设备，所述无线数据发射设备将光谱特性检测结果实时传输至地面。