專利名稱：操控變密度鉆井泥漿的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明一般地涉及在井筒中使用的并與鉆井作業(yè)有關(guān)的裝置
和方法，以生產(chǎn)烴。更具體地，本發(fā)明涉及操控變密度鉆井泥漿中的 可壓縮顆粒的井筒裝置和方法。
背景技術(shù)：
0002本部分旨在介紹本領(lǐng)域的多個(gè)方面，其可能與本發(fā)明的示例 性實(shí)施方式相關(guān)。該討論被認(rèn)為有助于提供促進(jìn)更好地理解本發(fā)明具 體方面的框架。因此，應(yīng)當(dāng)理解，這部分應(yīng)該以此角度閱讀，而不必 作為現(xiàn)有技術(shù)的入門。
0003烴例如油和氣的生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)行許多年。為了生產(chǎn)這些烴，典 型地用安裝來達(dá)到地下地層的不同套管柱在各層段鉆井。套管柱被安 裝在井筒中以防止井筒壁的坍塌、預(yù)防鉆井泥漿不希望地流出進(jìn)入到 地層中、和/或預(yù)防地層流體流入到井筒中。因?yàn)橛糜谳^低層段的套管 柱穿過已經(jīng)安裝的套管柱，因此套管柱以嵌套的構(gòu)造形成，其直徑在 井筒的每個(gè)后續(xù)層段中連續(xù)減小。即，典型地，在較低層段中的套管 柱具有更小的直徑，以安裝在先前安裝的套管柱內(nèi)?？蛇x地，可擴(kuò)大 的套管柱可以在井筒中使用。但是，可擴(kuò)大的套管柱典型地更昂貴并 且增加了井成本。
0004安裝套管柱的過程包括起下/放下套管柱和膠結(jié)套管柱，這費(fèi) 時(shí)又昂貴。對(duì)于嵌套構(gòu)造，最初的套管柱必須足夠大，以提供能用于 工具和其它設(shè)備的井筒直徑。對(duì)于位于更深深度的地下地層，最初套
管柱的直徑相對(duì)地大，以提供可用于生產(chǎn)烴的最后井筒直徑。大的井 筒增加了鉆井作業(yè)的費(fèi)用，因?yàn)樵龃蟮某叽鐚?dǎo)致了增多的鉆屑、增大 的套管柱尺寸和費(fèi)用，以及增大的井筒中使用的水泥和鉆井泥漿的體 積。
0005因此，多種方法被用于減小在井筒中安裝的套管柱的直徑。
例如， 一些方法描述了改變鉆井泥漿，以在井筒中安裝更少的不同的 套管柱。鉆井泥漿被用于移出鉆屑并且提供對(duì)地下地層的液靜壓，以 保持井的鉆井作業(yè)。鉆井泥漿的重量或密度典型地保持孔隙壓力梯度
(PPG)和破裂壓力梯度(FG)之間，以進(jìn)行鉆井作業(yè)。但是，PPG 和FG經(jīng)常隨井的真實(shí)垂直深度(TVD)變化，這提出了保持鉆井泥漿 重量或密度的問題。如果鉆井泥漿的密度低于PPG，井可能發(fā)生井涌。 井涌是地層流體流入到井筒中，其在鉆井作業(yè)可以重新開始之前必須 被控制。而且，如果鉆井泥漿的密度高于FG，鉆井泥漿可能泄漏進(jìn)入 到地層中。泄漏可以導(dǎo)致循環(huán)液漏失或大量鉆井泥漿損失，鉆井泥漿 必須被置換以使鉆井作業(yè)重新開始。因此，鉆井泥槳的密度必須保持 在PPG和FG之間，以使采用相同尺寸套管柱的鉆井作業(yè)繼續(xù)。
0006因此，鉆井作業(yè)可以使用變密度鉆井泥漿，以保持鉆井泥漿 密度在井筒的PPG和FG之內(nèi)。參見國(guó)際專利申請(qǐng)公布W02006/007347。 為了減少在井內(nèi)使用的中間套管柱的數(shù)目，變密度鉆井泥漿可以包括 各種可壓縮顆粒，以提供在PPG和FG內(nèi)操作的鉆井泥漿。因?yàn)殂@井作 業(yè)可以是連續(xù)的，可壓縮顆粒可以在井筒內(nèi)循環(huán)一次或多次。因此， 需要操控在變密度鉆井泥漿中使用的可壓縮顆粒的方法和裝置。
0007其它相關(guān)材料可以在至少下列中被發(fā)現(xiàn)美國(guó)專利第3,174,561 號(hào)；美國(guó)專利第3，231,030號(hào)；美國(guó)專利第4，099,583號(hào)；美國(guó)專利第 4,192，392號(hào)；美國(guó)專利第5,881，826號(hào)；美國(guó)專利第5,910,467號(hào)；美國(guó) 專利第6,156，708號(hào)；美國(guó)專利第6,415,877號(hào)；美國(guó)專利第6,422,326號(hào)； 美國(guó)專利第6,497,289號(hào)；美國(guó)專利第6,530,437號(hào)；美國(guó)專利第6,588,501 號(hào)；美國(guó)專利第6,739,408號(hào)；美國(guó)專利第6，953,097號(hào)；美國(guó)專利申請(qǐng) 公布第2004/0089591號(hào)；美國(guó)專利申請(qǐng)公布第2005/0023038號(hào)；美國(guó)專 利申請(qǐng)公布第2005/0113262號(hào)；美國(guó)專利申請(qǐng)公布第2005/0161262號(hào)； 以及國(guó)際專利申請(qǐng)公布第WO2006/007347號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
0008在一個(gè)實(shí)施方式中，描述了用于鉆探井筒的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包 括具有變密度鉆井泥漿的井筒、鉆桿、放置在井筒內(nèi)的底部鉆具組合 和與井筒流體連通的鉆井泥漿處理單元。變密度鉆井泥漿具有可壓縮 顆粒和鉆井液。底部鉆具組合與鉆桿相連，而鉆井泥漿處理單元被設(shè) 置來從變密度鉆井泥漿中分離可壓縮顆粒。在該實(shí)施方式中的可壓縮 顆?？梢园蓧嚎s中空物體，其充滿加壓氣體且被設(shè)置來保持泥漿 重量在破裂壓力梯度和孔隙壓力梯度之間。
0009該系統(tǒng)還可以包括對(duì)鉆井泥漿處理單元的多種變形。例如， 作為第一個(gè)實(shí)施方式，鉆井泥漿處理單元可包括鉆機(jī)振動(dòng)篩，其被設(shè) 置來從井筒接收變密度鉆井泥槳和鉆屑，且將等于或大于可壓縮顆粒 尺寸的物質(zhì)轉(zhuǎn)向振動(dòng)篩流動(dòng)路徑；鉆屑振動(dòng)篩，其與鉆機(jī)振動(dòng)篩相連 且被設(shè)置來將等于或小于可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)從振動(dòng)篩流動(dòng)路徑轉(zhuǎn) 向鉆屑流動(dòng)路徑；水力旋流器，其與鉆屑振動(dòng)篩相連且被設(shè)置來從鉆 屑流動(dòng)路徑接收物質(zhì)、基于密度分離來自鉆屑流動(dòng)路徑的物質(zhì)以及提 供密度與可壓縮顆粒相似的物質(zhì)到水力旋流器流動(dòng)路徑；和附加振動(dòng) 篩，其與水力旋流器相連，且被設(shè)置來從水力旋流器流動(dòng)路徑接收物 質(zhì)且從水力旋流器流動(dòng)路徑移出可壓縮顆粒?？蛇x地，大于可壓縮顆 粒的物質(zhì)可以在鉆機(jī)振動(dòng)篩中被移除，而等于或小于可壓縮顆粒的那 些物質(zhì)可以被轉(zhuǎn)向到振動(dòng)篩流動(dòng)路徑。隨后，下一次分離將等于或大 于可壓縮顆粒的物質(zhì)轉(zhuǎn)向提供給水力旋流器的鉆屑流動(dòng)路徑。
0010作為第二實(shí)施方式，鉆井泥漿處理單元可以包括鉆機(jī)振動(dòng)篩， 其從井筒接收變密度鉆井泥漿和鉆屑，且移出大于可壓縮顆粒尺寸的 鉆屑；以及沉降罐，其與鉆機(jī)振動(dòng)篩流體連通，且被設(shè)置來接收來自 鉆機(jī)振動(dòng)篩的存留物質(zhì)且通過密度從存留物質(zhì)中分離可壓縮顆粒。這 種鉆井泥漿處理單元還可以包括附加搖動(dòng)篩，其與沉降罐相連且被設(shè) 置來從存留物質(zhì)中移出可壓縮顆粒。作為第三實(shí)施方式，鉆井泥漿處 理單元可以包括鉆機(jī)振動(dòng)篩，其被設(shè)置來從井筒接收變密度鉆井泥漿 和鉆屑且將小于或等于可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)轉(zhuǎn)向振動(dòng)篩流動(dòng)路徑； 水力旋流器，其與鉆屑振動(dòng)篩相連且被設(shè)置來接收鉆屑流動(dòng)路徑，以
及將密度與可壓縮顆粒相似的物質(zhì)轉(zhuǎn)向水力旋流器流動(dòng)路徑；和附加 振動(dòng)篩，其與水力旋流器相連且被設(shè)置來接收水力旋流器流動(dòng)路徑， 且從水力旋流器流動(dòng)路徑移出可壓縮顆粒。作為第四實(shí)施方式，鉆井 泥漿處理單元可以包括鉆機(jī)振動(dòng)篩，其被設(shè)置來從井筒接收變密度鉆 井泥漿和鉆屑，且將等于或小于可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)轉(zhuǎn)向振動(dòng)篩流 動(dòng)路徑；離心分離機(jī)，其與鉆機(jī)振動(dòng)篩相連且被設(shè)置來接收振動(dòng)篩流 動(dòng)路徑，和將密度相似于可壓縮顆粒的物質(zhì)轉(zhuǎn)向離心分離機(jī)流動(dòng)路徑； 以及附加振動(dòng)篩，其與離心分離機(jī)相連且被設(shè)置來接收離心分離機(jī)流 動(dòng)路徑，和從離心分離機(jī)流動(dòng)路徑移出可壓縮顆粒。0011而且，鉆井泥漿處理單元可以包括將可壓縮顆粒引入鉆井液 中以形成變密度鉆井泥漿的不同實(shí)施方式。例如，作為第一實(shí)施方式， 鉆井泥漿處理單元可以包括泥漿池；至少一個(gè)攪拌器，其與泥漿池流 體連通且被設(shè)置來將可壓縮顆粒與鉆井液混合以形成變密度鉆井泥 漿；至少一個(gè)監(jiān)控器，其與泥漿池流體連通且被設(shè)置來監(jiān)視變密度鉆
井泥漿的密度；和泥漿泵，其與監(jiān)控器流體連通且被設(shè)置來將變密度 鉆井泥漿提供給井筒。作為第二實(shí)施方式，鉆井泥漿處理單元可以包 括泥漿池；至少一個(gè)監(jiān)控器，其與泥槳池流體連通且被設(shè)置來將可壓 縮顆粒與鉆井液結(jié)合以形成變密度鉆井泥漿；和泥漿泵，其與所述至 少一個(gè)監(jiān)控器流體連通且被設(shè)置來將變密度鉆井泥漿提供給井筒。作 為第三實(shí)施方式，鉆井泥漿處理單元可以包括儲(chǔ)存容器，其被設(shè)置來 接收鉆井液和可壓縮顆粒，以形成變密度鉆井泥漿；壓縮泵，其與儲(chǔ) 存容器流體連通且被設(shè)置來將變密度鉆井泥漿內(nèi)的可壓縮顆粒壓縮為 壓縮狀態(tài)；和泥漿泵，其通過管道與壓縮泵流體連通且被設(shè)置來將變 密度鉆井泥漿提供給井筒。作為第四實(shí)施方式，鉆井泥漿處理單元可 以包括可壓縮顆粒泵，其被設(shè)置來將可壓縮顆粒提供到井筒內(nèi)的主流 動(dòng)路徑；和鉆井液泵，被設(shè)置來將鉆井液提供給井筒內(nèi)的次流動(dòng)路徑， 其中可壓縮顆粒和鉆井液在井筒的混合區(qū)域內(nèi)混合。作為第五實(shí)施方 式，鉆井泥漿處理單元可以包括可壓縮顆粒泵，其被設(shè)置來通過旁路 管柱(parasite string),將可壓縮顆粒從地面泵送到井筒內(nèi)的混合區(qū)域； 和鉆井液泵，其被設(shè)置來通過鉆桿，將鉆井液泵送到井筒內(nèi)的鉆頭， 其中可壓縮顆粒和鉆井液在井筒的混合區(qū)域內(nèi)混合。
0012此外，底部鉆具組合可以被設(shè)置來從變密度鉆井泥漿中分離
可壓縮顆粒，以將可壓縮顆粒轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)離鉆頭。作為第一實(shí)施方式，底
部鉆具組合可以包括鉆頭；分離器，其連接在鉆頭和鉆桿之間。分離 器可以設(shè)置來接收變密度鉆井泥漿；將變密度鉆井泥漿分離為第一 流動(dòng)路徑和第二流動(dòng)路徑，其中至少一部分可壓縮顆粒在第二流動(dòng)路 徑內(nèi)；將第一流動(dòng)路徑提供給接近或穿過鉆頭的第一井筒位置；和將 第二流動(dòng)路徑轉(zhuǎn)向在鉆頭上方的第二井筒位置。第二流動(dòng)路徑可以從 分離器中央轉(zhuǎn)向進(jìn)入旁路管中，到達(dá)鉆頭上方的第二井筒位置，或通 過支路開口從分離器外壁轉(zhuǎn)向鉆頭上方的第二井筒位置。在一些應(yīng)用 中，可壓縮顆粒的轉(zhuǎn)向?qū)τ诓煌芏鹊目蓧嚎s顆?？梢允遣煌?。而 且，可壓縮顆?？梢栽诰矁?nèi)不同位置和在地面被分離。
0013在第二實(shí)施方式中，描述了與烴生產(chǎn)相關(guān)的方法。該方法包 括在井筒內(nèi)循環(huán)變密度鉆井泥漿，其中變密度鉆井泥漿保持鉆井泥漿 的密度在孔隙壓力梯度(PPG)和破裂壓力梯度(FG)之間，以進(jìn)行 鉆井作業(yè)，且包括伴有鉆井液的可壓縮顆粒；以及將來自變密度鉆井 泥漿的至少一部分可壓縮顆粒轉(zhuǎn)向，以操控可壓縮顆粒的使用。而且， 該方法還包括得到可壓縮顆粒和鉆井液，以及將可壓縮顆粒和鉆井液 結(jié)合以形成變密度鉆井泥漿。在該實(shí)施方式中，可壓縮顆粒可以包括 可壓縮中空物體，其充滿加壓氣體且被設(shè)置來保持泥漿重量在破裂壓 力梯度和孔隙壓力梯度之間。該方法還可以包括在底部鉆具組合處從 井筒內(nèi)的變密度鉆井泥漿中分離可壓縮顆粒。
0014該方法還可以包括分離變密度鉆井泥漿中的損壞的可壓縮顆 粒與未損壞的可壓縮顆粒；和再循環(huán)變密度鉆井泥漿中的未損壞的可 壓縮顆粒。將損壞的可壓縮顆粒與未損壞的可壓縮顆粒分離可以在井 筒的表面進(jìn)行。而且，將損壞的可壓縮顆粒與未損壞的可壓縮顆粒分 離可以包括下述附加步驟從井筒中接收淤漿，其中，淤漿包括鉆屑 和變密度鉆井泥漿；通過篩，將淤漿分離成大于可壓縮顆粒尺寸的物 質(zhì)的第一流和小于或等于可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)的第二流；將第二流 提供給水力旋流器；以及在水力旋流器中將未損壞的可壓縮顆粒與變 密度鉆井泥漿、鉆屑和損壞的可壓縮顆粒分離。作為第二個(gè)可選方式， 損壞的可壓縮顆粒與未損壞的可壓縮顆粒的分離可以包括提供來自井
筒的淤漿到沉降罐，其中，淤漿包括鉆屑和變密度鉆井泥漿；以及從 沉降罐中分離未損壞的可壓縮顆粒。作為第三可選方式，損壞的可壓 縮顆粒與未損壞的可壓縮顆粒的分離可以包括從井筒中接收淤漿，其 中，淤漿包括鉆屑和變密度鉆井泥漿；通過篩，將淤漿分離為大于可 壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)的第一流和小于或等于可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)的 第二流；提供第二流到離心分離機(jī)；和在離心分離機(jī)中將未損壞的可 壓縮顆粒與變密度鉆井泥漿、鉆屑和損壞的可壓縮顆粒分離。作為第 四可選方式，損壞的可壓縮顆粒與未損壞的可壓縮顆粒的分離可以包 括從井筒中接收變密度鉆井泥漿和鉆屑；移出大于或等于可壓縮顆粒 尺寸的物質(zhì)；將移出的物質(zhì)提供給沉降罐，以通過密度從存留的物質(zhì) 中分離可壓縮顆粒。
0015而且，可壓縮顆粒和鉆井液的結(jié)合可以以在地面或井筒內(nèi)的 多種實(shí)施方式進(jìn)行。例如，可壓縮顆粒和鉆井液的結(jié)合可以包括在泥 漿池中混合可壓縮顆粒和鉆井液，以形成變密度鉆井泥漿；監(jiān)控變密 度鉆井泥漿的密度；和將變密度鉆井泥漿泵送到井筒內(nèi)。作為第二實(shí) 施方式，可壓縮顆粒和鉆井液的結(jié)合可以包括將可壓縮顆粒與鉆井液 在監(jiān)控器中混合，以形成變密度鉆井泥漿；以及將變密度鉆井泥漿泵 送到井筒內(nèi)。作為第三實(shí)施方式，可壓縮顆粒和鉆井液的結(jié)合可以包 括在儲(chǔ)存容器中將可壓縮顆粒和鉆井液混合，以形成變密度鉆井泥漿； 在壓縮泵中壓縮變密度鉆井泥漿；以及將壓縮的變密度鉆井泥漿通過 管道提供到鉆機(jī)泵；和將壓縮的變密度鉆井泥漿泵送到井筒內(nèi)。作為 第四實(shí)施方式，可壓縮顆粒和鉆井液的結(jié)合可以包括通過主流動(dòng)路徑 將可壓縮顆粒泵送到井筒內(nèi)；通過次流動(dòng)路徑將鉆井液泵送到井筒內(nèi)； 以及在井筒的混合區(qū)域內(nèi)將可壓縮顆粒和鉆井液混合。在該實(shí)施方式 中，主流動(dòng)路徑可以是旁路管柱以及次流動(dòng)路徑可以是鉆桿，或主流 動(dòng)路徑和次流動(dòng)路徑可以從雙壁鉆柱提供。
0016在第三實(shí)施方式中，描述了與烴生產(chǎn)相關(guān)的方法。該方法包 括在井筒內(nèi)循環(huán)變密度鉆井泥漿，其中變密度鉆井泥漿保持鉆井泥漿 的密度在孔隙壓力梯度(PPG)和破裂壓力梯度(FG)之間，以進(jìn)行 鉆井作業(yè)，且包括伴有鉆井液的可壓縮顆粒；以及將來自變密度鉆井 泥漿的至少一部分可壓縮顆粒轉(zhuǎn)向，以操控可壓縮顆粒的使用；在井
筒內(nèi)放置設(shè)備和油管柱；以及通過油管柱從設(shè)備中生產(chǎn)烴。
0017此外，在上面的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，密度監(jiān)控器可以被 用于分析或檢査變密度鉆井泥漿中的可壓縮顆粒。例如，在具有泥槳 池的實(shí)施方式中， 一個(gè)或多個(gè)至少l個(gè)大氣密度的監(jiān)控器——其可以測(cè) 量達(dá)到在系統(tǒng)中經(jīng)歷的一樣高壓力的密度，可以被用于測(cè)定對(duì)于多種 水平應(yīng)用壓力的變密度鉆井泥漿的密度響應(yīng)。也就是說，當(dāng)變密度鉆 井泥漿進(jìn)入到鉆柱和/或離開井筒時(shí)，監(jiān)控器可以檢查或分析作為壓力 和溫度函數(shù)的密度行為，以確定磨損速率和提供在井筒內(nèi)的密度/壓力 曲線的實(shí)時(shí)評(píng)估。


0018本發(fā)明的前述和其它優(yōu)點(diǎn)可以在研讀下面實(shí)施方式的非限定
實(shí)例的詳細(xì)描述和附圖之后變得清晰，其中
0019圖l是依據(jù)本技術(shù)的一些方面的示例性鉆井系統(tǒng)的圖解；0020圖2是依據(jù)本技術(shù)的一些方面的用于圖1中鉆井系統(tǒng)的示例 性流程0021圖3A-3D是依據(jù)本技術(shù)的一些方面，用于移出可壓縮顆粒的示 例性構(gòu)造；
0022圖4A-4E是依據(jù)本技術(shù)的一些方面，用于引入可壓縮顆粒的示 例性構(gòu)造；和
0023圖5A-5B是依據(jù)本技術(shù)的一些方面，用于移出井底可壓縮顆粒 的分離器的示例性實(shí)施方式；和
0024圖6是依據(jù)本技術(shù)的一些方面，具有用于操控井筒環(huán)空密度的 井下分離器的示例性鉆井系統(tǒng)的圖解。
具體實(shí)施例方式
0025在下面詳細(xì)描述部分，本發(fā)明的具體實(shí)施方式
與優(yōu)選實(shí)施方 式聯(lián)系起來描述。但是，就下面的描述特定于本發(fā)明的具體實(shí)施方式
或具體用途的程度而言，旨在僅為示例性的目的，以及僅僅提供示例 性實(shí)施方式的描述。因此，本發(fā)明并不限于下面描述的具體實(shí)施方式
， 相反，它包括落入所附權(quán)利要求的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有替代、修
改和等價(jià)物。
0026本技術(shù)涉及操控與鉆井液一起使用的可壓縮顆粒的方法和裝 置，以提供用于在井中進(jìn)行鉆井作業(yè)的變密度鉆井泥漿。因?yàn)榭蓧嚎s 顆?？梢园ㄇ驙铙w、橢球體等等，在鉆井作業(yè)期間操控這些可壓縮
顆粒的方法和裝置可以對(duì)保持鉆井泥漿密度在孔隙壓力梯度(PPG)和 破裂壓力梯度(FG)之間是有益的。因此，鉆井作業(yè)可以包括其中地 面流體被用于在井筒內(nèi)實(shí)現(xiàn)并保持希望的液靜壓的任何方法，和/或?qū)?這種流體循環(huán)以從井筒內(nèi)移出巖屑以及實(shí)現(xiàn)其它用途的方法。因?yàn)榭?壓縮顆粒被用在變密度鉆井泥漿中，本技術(shù)涉及將可壓縮顆粒移出、 循環(huán)和引入到鉆井液內(nèi)。而且，應(yīng)該注意，下面的方法和過程并不限 于鉆井作業(yè)，而是還可以被用于完井作業(yè)，或使用具有可壓縮顆粒的 地面儲(chǔ)存/制備的流體的任何過程。
0027開始，本技術(shù)包括可壓縮顆粒和鉆井液的使用，其可以被稱 為變密度鉆井泥漿。如在國(guó)際專利申請(qǐng)公開第WO2006/007347號(hào)中所 述，該文獻(xiàn)在此通過引用并入，可壓縮顆粒可以包括多種形狀的可壓 縮或可收縮的中空物體，例如球體、立方體、角錐、扁平形或扁長(zhǎng)形 球狀體、圓柱體、枕形體和/或其它形狀或結(jié)構(gòu)。這些可壓縮中空物體 可以用加壓氣體、或甚至可壓縮固體物質(zhì)或物體充滿。而且，可壓縮 顆粒——其被選擇以實(shí)現(xiàn)響應(yīng)于壓力變化的有利壓縮，可以包括聚合
物、聚合物復(fù)合材料、金屬、金屬合金和/或聚合物或聚合物復(fù)合材料 與金屬或金屬合金的層壓物。因此，本技術(shù)可以包括結(jié)合了多種可壓 縮顆粒的鉆井液(即，混合了在不同壓力下收縮的中空物體)，其被 設(shè)置來保持泥漿重量或密度在FG和PPG之間。
0028現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，并先參考圖l，圖解了依據(jù)本技術(shù)的一些方面 的示例性鉆井系統(tǒng)100。在示例性的鉆井系統(tǒng)100中，鉆機(jī)102被用于鉆 井104。該井104可以穿透地球表面106，到達(dá)地下地層108。如可以認(rèn) 識(shí)到的，地下地層108可以包括多層巖石(未顯示)，其可以包括或可 以不包括烴，例如油和氣，且可以被稱為地帶或?qū)佣?。由此，?04可 以在地下地層108和位于表面106的生產(chǎn)設(shè)備(未顯示)之間提供流體 流動(dòng)路徑。該生產(chǎn)設(shè)備可以加工烴且運(yùn)輸烴到消費(fèi)者。但是，應(yīng)該注 意的是鉆井系統(tǒng)100是為示例性目的圖解的，并且本技術(shù)可以用于從可
位于陸地或水中的任何地下位置中得到和產(chǎn)生流體。盡管井104被顯示 為垂直的，但它可以是斜的或水平的。
0029為了進(jìn)入地下地層108，鉆井系統(tǒng)100可以包括鉆井元件，例 如底部鉆具組合(BHA) 110、鉆桿112、套管柱114和115、旁路管 柱122、用于處理變密度鉆井泥漿118的鉆井泥漿處理單元116，和操 控鉆井和生產(chǎn)作業(yè)的其它系統(tǒng)。BHA IIO可以包括鉆頭、鉆頭噴嘴、 分離器和用于挖掘地層、膠結(jié)套管柱、從變密度鉆井泥漿118分離可 壓縮顆粒或在井筒內(nèi)進(jìn)行其它鉆井作業(yè)的其它元件。套管柱114和115 可以為進(jìn)入地下地層108提供支撐和穩(wěn)定性，其可以包括具有套管鞋 121的表面套管柱115和具有套管鞋119的一個(gè)或多個(gè)中間或生產(chǎn)套管 柱114。生產(chǎn)套管柱114可以向下延伸到接近具有裸眼井段120的地下 地層108的深度，裸眼井段120從套管鞋119延伸穿過地下地層108。 旁路管柱122可以提供穿過部分井104的可替代流動(dòng)路徑，以將變密 度鉆井泥漿18的可壓縮顆粒提供到特定位置。旁路管柱122，其被顯 示在套管柱114和115之間的環(huán)空內(nèi)，還可以被放置在套管柱114內(nèi)。 鉆井泥漿處理單元116被用于操控來自井筒的淤漿(即變密度鉆井泥 漿118和鉆屑)，且給井筒提供用于鉆井作業(yè)的配制好的變密度鉆井 泥漿118。鉆井泥漿處理單元116可以包括泵、水力旋流器、分離器、 篩、泥漿池、泥漿振動(dòng)篩、除砂器、除泥器、離心分離機(jī)等等。
0030在鉆井作業(yè)期間，變密度鉆井泥漿U8作為鉆井泥漿的使用 允許操作員在表面106以下鉆得更深，具有更長(zhǎng)的無套管層段；保持 足夠的液靜壓；防止地層流體(氣或液體)流入；以及保持在地層可 以支撐的FG以下。BHA 110和鉆井泥漿處理單元116可以被用于操 控變密度鉆井泥漿118中的可壓縮顆粒。也就是，BHA110和鉆井泥 漿處理單元116可以在變密度鉆井泥漿118內(nèi)移出、循環(huán)和再引入可 壓縮顆粒，以增強(qiáng)鉆井作業(yè)。因此，在下面圖2中進(jìn)一歩描述了操控 變密度鉆井泥漿118的方法。
0031圖2是依據(jù)本技術(shù)的一些方面，用于操作圖1的鉆井系統(tǒng)100 的示例性流程圖。這個(gè)流程圖，其被指代為參考數(shù)字200，可以通過同 時(shí)參閱圖1更好地理解。在該流程圖200中，通過利用可壓縮顆粒作 為變密度鉆井泥漿118的一部分，過程可以被用于增強(qiáng)鉆井作業(yè)。該過程可以通過操控用于形成變密度鉆井泥漿的可壓縮顆粒增強(qiáng)鉆井作 業(yè)。因此，以所描述的方式進(jìn)行的鉆井作業(yè)可以通過從鉆井作業(yè)中消 除或減少附加的套管柱而降低無效性。
0032該流程圖在塊202處開始。在塊204，可以確定井的FG和 PPG。例如，PPG可以通過先前的鉆井、提取井涌、滲入天然氣的跡 象、井底工具或建模進(jìn)行確定。FG可以通過漏失測(cè)試、循環(huán)液漏失的 跡象和/或建模確定。隨后，鉆井液可以對(duì)于確定的可壓縮顆粒進(jìn)行選 擇，如在塊206中顯示。鉆井液和可壓縮顆粒的選擇可以基于國(guó)際專 利申請(qǐng)第WO2006/007347號(hào)。例如，鉆井液和可壓縮顆粒的選擇可以 包括可壓縮(可收縮)中空物體或至少部分填充泡沫的物體，它們由 聚合物、聚合物復(fù)合材料、金屬、金屬合金、和/或聚合物或聚合物復(fù) 合材料與金屬或金屬合金的層壓物制成。鉆井液可以基于特定井的應(yīng) 用進(jìn)行調(diào)節(jié)，以具有確定的性質(zhì)。
0033
一旦變密度鉆井泥漿(即鉆井液和可壓縮顆粒)被選擇，可 以在塊208-212進(jìn)行鉆井作業(yè)。在塊208，獲得鉆井液和可壓縮顆粒。 鉆井液和可壓縮顆粒可以混合起來或單獨(dú)運(yùn)輸?shù)姐@井位置。在塊210， 鉆井液和可壓縮顆?？梢栽诰矁?nèi)循環(huán)。鉆井液和可壓縮顆粒被設(shè)置 來保持鉆井液重量在FG和PPG之間，如上所述。然后，可壓縮顆粒 可以在底部鉆具組合110處與鉆井液分離，如在塊212所示。具體而 言，可壓縮顆粒可以在達(dá)到鉆頭噴嘴或鉆頭之前被移除，以減小對(duì)可 壓縮顆粒可能的損壞。可壓縮顆粒的分離可以在鉆頭上方不同的位置 進(jìn)行，鉆頭是底部鉆具組合110的一部分。分離可以直接在鉆頭上方 或沿BHA110的任何位置處發(fā)生。就是說，不同密度的可壓縮顆?？?以在不同的位置從鉆井泥漿中分離。為了分流鉆頭周圍的可壓縮顆粒， 可以使用分離器例如在線離心分離機(jī)或其它設(shè)備，如下面參見圖5A-5B
進(jìn)一歩討論的。
0034在塊214-220中，可壓縮顆?？梢员贿M(jìn)一步處理，以分離、
檢查可壓縮顆粒和將可壓縮顆粒再引入到鉆井液中，以用于進(jìn)一步的 鉆井作業(yè)。在塊214，可壓縮顆?？梢詮淖兠芏茹@井泥槳118和鉆屑中 被分離，變密度鉆井泥漿118和鉆屑可以被稱為淤槳。將可壓縮顆粒 從變密度鉆井泥漿中移出的過程，其可以在地面進(jìn)行，可以包括使用
離心或其它有源分離方法和/或沉降罐或其它無源分離方法，它們是鉆
井泥漿處理單元116的一部分。這些多種方法在下面圖3A-3D中進(jìn)一 步被討論。在塊216，損壞的可壓縮顆粒被移出。損壞或失效的可壓縮 顆粒的移出可以包括振動(dòng)篩、沉降罐、水力旋流器、離心分離機(jī)等等。 隨后，在塊21S，確定鉆井作業(yè)是否完成。如果鉆井作業(yè)沒有完成，則 在塊220，可壓縮顆粒可以被再引入到鉆井液中。將可壓縮顆粒再引入 到鉆井液中的方法可以包括在分離和清理之后，在泥漿池中進(jìn)行劇烈 的再混合；在泥漿泵入口的文丘里管，以將可壓縮顆粒吸入鉆井液中； 使用專門設(shè)計(jì)的泵直接注入；將可壓縮顆粒引入井下的旁路管柱，和/ 或?qū)⒖蓧嚎s顆粒作為淤漿恰好引入到鉆頭上方的雙壁鉆柱。每個(gè)方法 在下面的圖4A-4E中進(jìn)一步被描述。
0035但是，如果鉆井作業(yè)完成，則在塊222，烴可以從井102產(chǎn) 生。烴的產(chǎn)生可以包括完井、沿著油管柱在井筒內(nèi)安裝設(shè)備、從地下 儲(chǔ)層中得到烴、在地面裝置加工烴和/或其它相似的操作。不管怎樣， 過程在塊224結(jié)束。
從變密度鉆井泥漿中地面分離可壓縮顆粒的方法
0036如上面在塊214所討論，幾種方法可以被用于在地面106處 從變密度鉆井泥漿118中分離可壓縮顆粒，例如固體或中空物體。典 型地，鉆井泥漿處理單元116可以包括位于鉆機(jī)上的基本的地面泥漿 清潔裝置例如護(hù)篩粗網(wǎng)、泥漿振動(dòng)篩，以基于它們的尺寸將地層鉆屑 從流動(dòng)路徑中移出；除砂器、除泥器和通過重量/密度的差別將顆粒從 鉆井泥漿中分離出去的離心分離機(jī)。因此，這種類型的設(shè)備可以基于 具體可壓縮顆粒的性質(zhì)，用于分離可壓縮顆粒和鉆井液，所述性質(zhì)可 以是正的或負(fù)的浮力。例如，如果可壓縮顆粒處于未壓縮的狀態(tài)，則 可以包括氣體和氣體不滲透膜的可壓縮顆?？梢跃哂行∮谟贊{中鉆井 液和鉆屑的密度。因此，可壓縮顆粒是正的浮力且自然地上浮到淤漿 的表面。浮力抵抗淤漿的粘性和/或多個(gè)未壓縮可壓縮顆粒的相互作用。
0037因此，多種不同的實(shí)施方式可以被用作鉆井泥漿處理單元116 的部分，其在圖3A-3D中被顯示。在第一實(shí)施方式中，可壓縮顆?；?收裝置300可以是鉆井泥漿處理單元116的一部分且被用于從淤漿中
分離可壓縮顆粒，其在圖3A中被顯示?？蓧嚎s顆粒回收裝置300可以 包括一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)篩302、 304和308以及一個(gè)或多個(gè)水力旋流器 306。具體地，可壓縮顆粒回收裝置300可以是來自Alpine Mud Products 的鉆井珠?；厥昭b置(Drill Bead Recovery Unit)，其基于可壓縮顆粒 有諸多改變，其可以包括優(yōu)化篩尺寸和水力旋流器的操作。在該可壓 縮顆粒回收裝置300中，鉆機(jī)振動(dòng)篩302依尺寸被制成，以捕獲等于 或大于可壓縮顆粒310尺寸的物質(zhì)，該物質(zhì)也可以包括地層鉆屑。該 淤漿被分成等于或大于可壓縮顆粒310尺寸的物質(zhì)的第一振動(dòng)篩流動(dòng) 路徑和淤漿中其它鉆屑的第二振動(dòng)篩流動(dòng)路徑。在第一振動(dòng)篩流動(dòng)路 徑的泥漿中的存留鉆屑和可壓縮顆粒310經(jīng)過鉆屑振動(dòng)篩304，其通過 可壓縮顆粒310，而阻止更大的鉆屑。同樣，通過鉆屑振動(dòng)篩304，淤 漿被分成可壓縮顆粒310和等于或小于可壓縮顆粒310的其它物質(zhì)的 第一鉆屑流動(dòng)路徑以及大于可壓縮顆粒310尺寸的物質(zhì)的第二鉆屑流 動(dòng)路徑。隨后，可壓縮顆粒310被集中在一個(gè)或多個(gè)水力旋流器306中， 因?yàn)樵谖磯嚎s狀態(tài)下，可壓縮顆粒310可以具有比存留鉆屑或液態(tài)鉆 井泥漿低的密度。水力旋流器306徑向加速存留泥漿且建立密度梯度， 其中最輕物質(zhì)(即例如可壓縮顆粒310)沿著第一水力旋流器流動(dòng)路徑 從水力旋流器的頂端移出而較重的物質(zhì)移出底部進(jìn)入到第二水力旋流 器流動(dòng)路徑。因此，從水力旋流器306，存留的淤漿被分成密度近似于 可壓縮顆粒310的物質(zhì)的第一水力旋流器流動(dòng)路徑，和密度不同于可 壓縮顆粒310的其它物質(zhì)的第二水力旋流器流動(dòng)路徑。例如，損壞的 可壓縮顆?？梢允堑诙鲃?dòng)路徑的部分。取決于具體的應(yīng)用，其它物 質(zhì)可以比可壓縮顆粒更輕或更重。最后，可壓縮顆粒310通過附加振 動(dòng)篩308——其將可壓縮顆粒與存留泥漿中的其它物質(zhì)分離，從夾帶的 流體或第一水力旋流器流動(dòng)路徑中被回收。
0038在第二實(shí)施方式中，可壓縮顆?；厥昭b置320，其是鉆井泥漿 處理單元116的一部分，可以包括兩個(gè)或多個(gè)鉆機(jī)振動(dòng)篩332和326 和沉降罐324，如在圖3B中顯示。在該實(shí)施方式中，來自井筒的淤漿 經(jīng)過主鉆機(jī)振動(dòng)篩322，以移出大于可壓縮顆粒310尺寸的物質(zhì)。淤漿 被分成大于可壓縮顆粒310尺寸的物質(zhì)的第一振動(dòng)篩流動(dòng)路徑和等于 或小于淤漿中可壓縮顆粒310尺寸的物質(zhì)的第二振動(dòng)篩流動(dòng)路徑。在
第二振動(dòng)器流動(dòng)路徑中包括鉆屑和可壓縮顆粒310的存留泥漿隨后被
轉(zhuǎn)移到一個(gè)或多個(gè)沉降罐324，其具有足夠的體積以允許通過密度分
離。顆粒沉降是顆粒尺寸、顆粒密度、懸浮流體密度和懸浮流體粘度
的函數(shù)?？蓧嚎s顆粒310的沉降時(shí)間明顯小于懸浮在淤漿中的任何加
重劑(例如重晶石或赤鐵礦)的沉降時(shí)間，這主要是由于它們的相對(duì)
尺寸。例如，直徑大約1 mm (毫米)、密度為5ppg (磅/加侖)的大 顆粒在15ppg、粘度為10厘泊的鉆井液中以0.03 m/sec(米/秒)上升。直 徑大約50微米、密度大約35ppg的小顆粒在7ppg、粘度為10厘泊的 鉆井液基礎(chǔ)油中以5xl(r4m/sec下降。在沉降罐324中的停留時(shí)間足夠 長(zhǎng)，以確保可壓縮顆粒310浮向表面。例如，在6英尺深的罐中，可 壓縮顆?？梢栽诖蠹s1分鐘內(nèi)升到表面。應(yīng)注意到，該沉降時(shí)間對(duì)于 不同的可壓縮顆粒和鉆井液可以不同。隨后，可壓縮顆粒310基于密 度被分離。例如，如果可壓縮顆粒310比鉆屑和其它物質(zhì)更輕，可壓 縮顆?？梢詮某两倒?24的頂部被撇去，或經(jīng)過次振動(dòng)篩326，以沿著 第一沉降流動(dòng)路徑將它們從淤漿中移出。在淤漿中的其它物質(zhì)——其 可以包括損壞的可壓縮顆粒、鉆屑或具有更高密度的其它物質(zhì)，可以 通過底部閥或其它方法沿著第二沉降流動(dòng)路徑被移出。例如，沉降罐 324可以被設(shè)計(jì)為漏斗形底部，以周期性地排除任何鉆屑，或可以包括 螺絲鉆螺紋構(gòu)造，以持續(xù)地移動(dòng)已經(jīng)沉降在沉降罐324中的高密度物 質(zhì)。
0039在對(duì)于第二實(shí)施方式的可選改變中，可壓縮顆?；厥昭b置320 可以在沉降罐中將可壓縮顆粒與更大鉆屑分離。在該可選實(shí)施方式中， 來自井筒的淤漿經(jīng)過主鉆機(jī)振動(dòng)篩322，以移出大于或等于可壓縮顆粒 310尺寸的物質(zhì)。淤漿被分成大于和等于可壓縮顆粒310尺寸的物質(zhì)的 第一振動(dòng)篩流動(dòng)路徑以及小于可壓縮顆粒310的物質(zhì)的第二流動(dòng)路徑。 在第一振動(dòng)篩流動(dòng)路徑的鉆屑和可壓縮顆粒310隨后被轉(zhuǎn)移到一個(gè)或 多個(gè)沉降罐324，其具有足夠的體積以允許通過密度進(jìn)行分離。具體地， 如果可壓縮顆粒310比鉆屑和其它物質(zhì)更輕，可壓縮顆?？梢詮某两?罐324的頂端被撇去，或經(jīng)過次振動(dòng)篩326，以沿著第一沉降流動(dòng)路徑 將它們從淤漿中移出。在泥漿中的其它物質(zhì)——其可以包括損壞的可 壓縮顆粒、鉆屑或具有更高密度的其它物質(zhì)，可以通過底部閥或其它
方法沿著第二沉降流動(dòng)路徑被移出。
0040在第三實(shí)施方式中，可壓縮顆?；厥昭b置320——其是鉆井泥 漿處理單元116的部分，可以包括兩個(gè)或多個(gè)鉆機(jī)振動(dòng)篩332和326 和一個(gè)或多個(gè)水力旋流器334，其在圖3C中被顯示。在該實(shí)施方式中， 來自井筒的淤漿經(jīng)過主鉆機(jī)振動(dòng)篩322，以移出大于可壓縮顆粒310尺 寸的物質(zhì)。淤漿被分成大于可壓縮顆粒310尺寸的物質(zhì)的第一振動(dòng)篩 流動(dòng)路徑以及等于或小于可壓縮顆粒310尺寸的物質(zhì)的第二振動(dòng)篩流 動(dòng)路徑。保留在主鉆機(jī)振動(dòng)篩332上的物質(zhì)可以作為鉆屑被丟棄。第 二振動(dòng)篩流動(dòng)路徑中具有可壓縮顆粒310的存留淤漿被轉(zhuǎn)移到水力旋 流器334，其徑向地加速存留淤漿且建立密度梯度，其中最輕物質(zhì)(即， 例如可壓縮顆粒310)沿著第一水力旋流器流動(dòng)路徑移出水力旋流器的 頂端而較重的物質(zhì)移出底部進(jìn)入到第二水力旋流器流動(dòng)路徑。附加的 振動(dòng)篩336隨后被用于從沿著第一水力旋流器流動(dòng)路徑從水力旋流器 334頂部出來的淤槳中移出可壓縮顆粒310。
0041在第四個(gè)實(shí)施方式中，可壓縮顆?；厥昭b置340——其是鉆井 泥漿處理單元116的部分，可以包括兩個(gè)或多個(gè)鉆機(jī)振動(dòng)篩342和346 和離心分離機(jī)344，其在圖3D中被顯示。在該實(shí)施方式中，來自井筒 的淤漿經(jīng)過主鉆機(jī)振動(dòng)篩342，以移出大于可壓縮顆粒310尺寸的物質(zhì)。 淤漿被分成大于可壓縮顆粒310尺寸的物質(zhì)的第一振動(dòng)篩流動(dòng)路徑以 及等于或小于可壓縮顆粒310尺寸的物質(zhì)的第二振動(dòng)篩流動(dòng)路徑。第 二振動(dòng)篩流動(dòng)路徑中具有可壓縮顆粒310的存留淤漿被轉(zhuǎn)移到離心分 離機(jī)344。在離心分離機(jī)344中，可壓縮顆粒310從其它物質(zhì)中被分離， 其可以具有更高或更低的密度。例如，如果可壓縮顆粒310比其它鉆 屑更輕，可壓縮顆粒310沿著第一離心分離機(jī)流動(dòng)路徑與其它輕密度 物質(zhì)一起遷移，而較重的物質(zhì)沿著第二離心分離機(jī)流動(dòng)路徑遷移。隨 后，附加振動(dòng)篩346用于從第一離心分離機(jī)流動(dòng)路徑移出可壓縮顆粒 310。
從變密度鉆井泥漿中分離失效的或損壞的可壓縮顆粒的方法0042如上面參考?jí)K212所討論，幾種方法可以被用于從變密度鉆 井泥漿中分離失效的或損壞的可壓縮顆粒?？梢灶A(yù)想到，隨著時(shí)間，
在變密度鉆井泥漿中的一些部分的可壓縮顆?？赡芷屏鸦蚴?，這是 由于在鉆井作業(yè)期間施加的壓力。損壞可以包括由下述引起的損壞 鉆頭和地層之間的相互作用、旋轉(zhuǎn)鉆桿和地層或套管柱之間的相互作 用、可壓縮顆粒被送過鉆頭噴嘴情況下的剪切力、可壓縮顆粒通過泥 槳泵情況下的快速壓縮和剪切力、或當(dāng)可壓縮顆粒循環(huán)通過井筒時(shí)壓 縮/擴(kuò)展的循環(huán)載荷。而且，如果可壓縮顆粒通過在不滲透外殼內(nèi)密封 低密度氣體進(jìn)行配制，則密封的氣體可以由于機(jī)械故障釋放到變密度 鉆井泥漿中且外殼的更高密度不再具有浮力(即，如果可壓縮顆粒的 外殼材料是負(fù)浮力時(shí)傾向于下沉)。隨后，先前密封的氣體可以從變 密度鉆井泥漿中在表面被釋放，而外殼可以依據(jù)它的物質(zhì)密度，由于 重力而沉降。
0043不管怎樣，鉆井泥漿處理單元116可以被用于移出這些損壞 的可壓縮物體。再者，因?yàn)榭蓧嚎s顆粒的密度可以小于在未壓縮狀態(tài) 下的鉆井液和鉆屑，未損壞的可壓縮顆粒是正浮力的，且在環(huán)境條件 下自然地浮向淤漿的表面，而損壞的可壓縮顆粒的密度等于外殼物質(zhì)
密度。因此，在上面圖3A-3D中所描述的方法和實(shí)施方式可以被用于 從淤漿中分離損壞的可壓縮顆粒。以這種方式，損壞的和未損壞的可 壓縮顆粒都可以使用振動(dòng)篩以及其它裝置移出。也就是，大于或等于 可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)先從淤漿中分離。隨后，基于上述的多種方法， 淤漿中的損壞的可壓縮顆粒和更小的鉆屑由于密度與可壓縮顆粒分 離。例如，在沉降罐中，未損壞的可壓縮顆?？梢陨细。鴵p壞的可 壓縮顆?？梢猿两?。在該實(shí)例中，損壞的可壓縮顆粒可以適當(dāng)?shù)嘏c其 它鉆屑一起被處置，或可以被回收以再循環(huán)外殼物質(zhì)。
再引入可壓縮物體到鉆井液流中的方法
0044如上面塊208和220中所討論，幾種方法可以用于混合或結(jié) 合可壓縮顆粒與鉆井液，以產(chǎn)生變密度鉆井泥漿118。典型地，鉆井液 可以被輸送到鉆井位置，而完全沒用可壓縮顆粒配制。這可以降低泥 漿輸送體積且使用最少數(shù)目的供應(yīng)車輛和/或船只。鉆井液還可以從原 材料現(xiàn)場(chǎng)配制。無論獲得可壓縮顆粒和鉆井液的方法如何，可壓縮顆 ?？梢员换旌匣蚪Y(jié)合，以在到達(dá)底部鉆具組合110的鉆頭附近的環(huán)空
之前，產(chǎn)生變密度鉆井泥漿118。也就是，當(dāng)從常規(guī)泥漿切換到變密度 鉆井泥漿118時(shí)或在地面進(jìn)行常規(guī)固體控制操作之后，可壓縮顆?？?以在第一時(shí)間引入鉆井作業(yè)。此外，具有和不具有可壓縮顆粒的鉆井 液的地面重量或密度可以被監(jiān)控，且可壓縮顆粒被加入以在井下取得 希望的連續(xù)梯度效應(yīng)。
0045無論用于獲得具有可壓縮顆粒的鉆井液的方法如何，鉆井泥 漿處理單元116可以被用于循環(huán)可壓縮顆粒與鉆井液，以產(chǎn)生變密度 鉆井泥漿118。鉆井泥漿處理單元116可以包括泵/混合器和其它設(shè)備， 以引入和再引入可壓縮顆粒到井筒中或到鉆井液中，其在圖4A-4E中 被顯示。例如，在圖4A中顯示的第一個(gè)實(shí)施方式中，可壓縮顆粒引入 裝置400可以混合可壓縮顆粒410與鉆井液412?？蓧嚎s顆粒引入裝置 400可以包括一個(gè)或多個(gè)泥漿池402、混合器404、入口監(jiān)控器406和 泥漿泵408?？蓧嚎s顆粒410和鉆井液412被加入到泥漿池402 (即吸 漿池或更早)且用混合器404充分混合，例如槳葉式混合器和噴射混 合器。泥漿池402中泥漿密度或物質(zhì)的重量，其包括可壓縮顆粒410 和鉆井液412，由入口監(jiān)控器406監(jiān)控?；旌系奈镔|(zhì)形成圖1的變密度 鉆井泥漿118，圖1被設(shè)置來在井筒內(nèi)提供連續(xù)梯度行為。變密度鉆井 泥漿被提供給泥漿泵408，其可以以泥漿泵408通過流動(dòng)路徑409輸送 到井筒的體積流速的大約1到2倍或更多倍提供。典型地，將可壓縮 顆粒壓縮為緊縮狀態(tài)的壓力可以超過泥漿泵408的壓力。取決于總的 泥漿可壓縮性，泥漿泵408以低于或等于泥漿泵的吸入體積流速的體 積流速輸送變密度鉆井泥槳。
0046在第二實(shí)施方式中，可壓縮顆粒410可以在監(jiān)控器中與鉆井 液混合，如在圖4B中所示。在該實(shí)施方式中，可壓縮顆粒引入裝置 420可以包括一個(gè)或多個(gè)泥漿池422、監(jiān)控器424和泥漿泵426。鉆井 液412被加入到泥漿池402 (即吸漿池或更早)。隨后，可壓縮顆粒 410可以通過監(jiān)控器424被計(jì)量，在進(jìn)入到泥漿泵426之前，監(jiān)控器控 制提供到流動(dòng)路徑428中的可壓縮顆粒410的數(shù)量。用這種方法，可 壓縮顆粒410可以以干燥的形式或作為濃縮淤漿通過文丘里管引入。 再者，泥漿泵408以低于或等于泥漿泵的吸入體積流速的體積流速輸 送變密度鉆井泥漿。可壓縮顆粒410和鉆井液412被結(jié)合以通過流動(dòng)
路徑428輸送到井筒。
0047在第三實(shí)施方式中，專用泵或泵組可以被用于將壓力應(yīng)用到 濃縮的可壓縮顆粒-泥漿漿料，使得顆粒近乎完全地被壓縮，如圖4C 中所示。當(dāng)表面循環(huán)壓力在注入到井筒之前足以將可壓縮顆粒置于壓 縮狀態(tài)時(shí)，專用泵可以是有利的。在該實(shí)施方式中，可壓縮顆粒引入 裝置430可以包括一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)存容器432、壓縮泵434、管道436和 鉆機(jī)泵438?？蓧嚎s顆粒410和鉆井液412在儲(chǔ)存容器432中被結(jié)合， 其可以是泥漿池或具體容器。隨后，可壓縮泵434壓縮來自儲(chǔ)存容器 432的變密度鉆井泥漿。壓縮的變密度鉆井泥漿，其包括鉆井液412和 可壓縮顆粒410，通過管道436被引入主鉆機(jī)泵438的上游或者下游， 管道436包括一系列止回閥和管匯以防止回流。該構(gòu)造減少了由壓縮 變密度鉆井泥漿的主鉆機(jī)泵438提供的工作量。
0048在第四個(gè)實(shí)施方式中，鉆井液和可壓縮顆粒410被分開，直 到到達(dá)鉆頭附近的井筒內(nèi)的環(huán)空，如圖4D中所示。因?yàn)檫B續(xù)梯度或變 化密度行為在井筒的環(huán)空內(nèi)被使用，可壓縮顆粒可以在井筒環(huán)空內(nèi)與 鉆井液混合。在該實(shí)施方式中，可壓縮顆粒引入裝置450可以包括一 個(gè)或多個(gè)鉆井液泵452、可壓縮顆粒泵454、鉆頭456和雙壁鉆桿管柱， 雙壁鉆桿管柱具有產(chǎn)生主流動(dòng)路徑458和次流動(dòng)路徑460的內(nèi)桿和外 桿。使用雙壁鉆桿管柱，第一流體例如鉆井液412通過鉆井液泵452 被向下泵入內(nèi)桿內(nèi)的主流動(dòng)路徑458。第二流體例如具有一些部分鉆井 液的可壓縮顆粒410，通過可壓縮顆粒泵454，被向下泵入在內(nèi)桿和外 桿之間的環(huán)空中的次流動(dòng)路徑460。鉆井液412穿過鉆頭456且被循環(huán) 到位于鉆頭456之上的混合區(qū)域464，而可壓縮顆粒410直接離開進(jìn)入 到混合區(qū)域464。各流體的體積流速被優(yōu)選地控制，以在混合區(qū)域464 中提供可壓縮顆粒410的希望濃度，混合區(qū)域464可以是在鉆頭456 之上的環(huán)空。
0049在第五個(gè)實(shí)施方式中，鉆井液和可壓縮顆粒410被分開，直 到到達(dá)旁路管的注入口，如圖4E中所顯示。因?yàn)檫B續(xù)的梯度或變化密 度行為在井筒的環(huán)空內(nèi)被使用，可壓縮顆?？梢栽谧⑷肟谔幣c鉆井液 412混合。在該實(shí)施方式中，可壓縮顆粒引入裝置470可以包括一個(gè)或 多個(gè)鉆井液泵472、可壓縮顆粒泵474、鉆頭476、鉆桿478如鉆桿112
和旁路管柱480如旁路管柱122。使用這種構(gòu)造，第一流體例如鉆井液 412，通過鉆井液泵472被向下泵入鉆桿478，而第二流體例如可壓縮 顆粒410，通過可壓縮顆粒泵474被向下泵入旁路管柱480。鉆井液412 穿過鉆頭476，且被循環(huán)到位于鉆頭476之上的混合區(qū)域482，而可壓 縮顆粒410直接離開旁路管柱480的出口進(jìn)入到混合區(qū)域482。各流體 的體積流速被控制，以在混合區(qū)域482中提供可壓縮顆粒410的希望 濃度，混合區(qū)域482可以是接近套管柱114或鉆頭476的井環(huán)空。0050作為具體的實(shí)例，鉆井系統(tǒng)可以使用這樣的變密度鉆井泥漿， 其是密度為每加侖15磅(ppg)的鉆井液和未壓縮狀態(tài)密度為4.8 ppg 的可壓縮顆粒的混合物，其中可壓縮顆粒被設(shè)置來壓縮每平方英寸 1500磅以上(psi)。參考圖1，這些顆?？梢酝ㄟ^旁路管柱122被注 射到井筒內(nèi)，其中可壓縮顆粒在未壓縮狀態(tài)下為變密度鉆井泥槳118 的體積的40%。低于注射口，不存在可壓縮顆粒且泥漿可以具有15ppg 的密度。在注射口之上，變密度鉆井泥漿的密度可以基于可壓縮顆粒 的擴(kuò)展調(diào)整。在環(huán)空壓力小于1500psi的深度之上，變密度鉆井泥漿具 有恒定的密度，因?yàn)榭蓧嚎s顆粒己經(jīng)擴(kuò)展到未壓縮的狀態(tài)。因此，變 密度鉆井泥漿的密度可以通過調(diào)整可壓縮顆粒的收縮壓力、可壓縮顆 粒的數(shù)目和鉆井液密度而進(jìn)行調(diào)節(jié)。
0051有益地，本技術(shù)減輕或阻止了對(duì)可壓縮顆粒的損壞。而且， 本技術(shù)可以用于操控井控問題，例如井涌和地下流動(dòng)。例如，井控事 件可以在井內(nèi)發(fā)生。為了操控井控事件，可壓縮顆粒從旁路管柱122 的流動(dòng)可以瞬時(shí)從地面停止。以這種方式，僅僅在注射點(diǎn)上方井筒內(nèi) 的可壓縮顆粒在井內(nèi)出現(xiàn)，而鉆桿包含常規(guī)泥漿，即無可壓縮顆粒。 在注射點(diǎn)上方井筒內(nèi)的可壓縮顆?？梢酝ㄟ^注射具有更高或更低密度 的泥漿穿過旁路管柱同時(shí)關(guān)閉鉆桿而循環(huán)回到表面。這種技術(shù)允許以 一種比通過鉆桿循環(huán)鉆井泥漿更容易實(shí)現(xiàn)的方式解決井控事件。
用于分離井底可壓縮顆粒的方法
0052如在上面塊212中所討論，可壓縮顆?？梢栽诰矁?nèi)被分離， 以潛在地降低高剪切對(duì)可壓縮顆粒的負(fù)面影響。例如，可壓縮顆?？?以從鉆桿112內(nèi)的流動(dòng)路徑分離，且導(dǎo)向底部鉆具組合110上方的環(huán)
空。將可壓縮顆粒從鉆桿112內(nèi)的流動(dòng)路經(jīng)移出可以避免在鉆頭噴嘴 中和附近的高剪切區(qū)域，且防止可壓縮顆粒經(jīng)受額外的機(jī)械變形和磨 損。而且，它還可以保持可壓縮顆粒遠(yuǎn)離通過流體流動(dòng)驅(qū)動(dòng)的具有潛 在破壞性的井底泥漿發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪。
0053可壓縮顆粒的去除可以基于可壓縮顆粒相對(duì)于鉆井液的密度 調(diào)整。例如，圖5A中所示，如果鉆井液比可壓縮顆粒重，可壓縮顆粒 可以在井下分離器500中被分離。井下分離器500，其是底部鉆具組合
(BHA) 110的一部分，可以在井筒中被使用，以從變密度鉆井泥漿 118中分流或分離可壓縮顆粒。井下分離器500可以是離心分離機(jī)或水 力旋流器，其位于鉆頭502之上且連接于鉆桿112。分離器500可以包 括分流器504、主室505和支路管506。
0054與用于在地面分離可壓縮顆粒的水力旋流器相似，井下分離 器500可以被放置在其它BHA元件之上，以環(huán)形或螺旋方式從鉆桿112 加快變密度鉆井泥漿118，以產(chǎn)生離心加速，如通過實(shí)線508所示。 隨著變密度鉆井泥漿118被加速，較重的泥漿成分遷移到主室505的 壁外且穿過鉆頭噴嘴503離開，如通過點(diǎn)線512所示。較輕的鉆井泥 漿成分遷移到主室505的中間或中央且進(jìn)入到支路管506中，如破折 線510所示。即使在壓縮的狀態(tài)下，可壓縮顆粒的密度可以小于鉆井 液的密度。因此，包括最高濃度的可壓縮顆粒的流動(dòng)路徑的中間部分 通過井下分離器的開口被轉(zhuǎn)向到井筒環(huán)空，該開口是支路管506，而其 它存留的流體流動(dòng)被轉(zhuǎn)向鉆頭502。來自這些流動(dòng)路徑的流體隨后與在 鉆頭502之上的環(huán)空流體混合，得到變密度鉆井泥漿118。
0055在可選的實(shí)施方式中，如圖5B所示，如果壓縮狀態(tài)下的可壓 縮顆粒比鉆井液重，流動(dòng)路徑可以改變，形成不同的分離器520。在該 分離器520中——其同樣可以位于鉆頭502之上，分流器522和主室 524可以與上面討論相似地起作用。但是，支路管526可以轉(zhuǎn)移變密度 鉆井泥漿118中的更重物質(zhì)如可壓縮顆粒，從主室524的外壁進(jìn)入環(huán) 空中。同樣，井下分離器520可以放置在其它BHA元件之上，以環(huán)形 或螺旋方式從鉆桿112中加速變密度鉆井泥漿118，以產(chǎn)生離心加速， 如實(shí)線528所示。隨著變密度鉆井泥漿118被加速，更重的成分如壓 縮裝態(tài)的可壓縮顆粒遷移到主室524的外壁，如通過點(diǎn)線530所示。
更輕的物質(zhì)，其可以是鉆井液，遷移到主室524的中間且通過鉆頭噴 嘴503流出主室524，如破折線532所示。井下分離器520的底部附近， 主室524壁附近的流體流動(dòng)的外圍部分，包含最高濃度的可壓縮顆粒， 且通過井下分離器的開口被轉(zhuǎn)移到井筒環(huán)空，該開口是支路管526。來 自這些流動(dòng)路徑的流體隨后與鉆頭502之上的環(huán)空流體混合，以得到 變密度鉆井泥漿118。
0056進(jìn)一步，應(yīng)該注意到，在鉆井作業(yè)的地面上的設(shè)備可以被設(shè) 計(jì)成，具有比與井底部分相關(guān)的設(shè)備更大的體積流量。例如，在井筒 表面的泥漿泵的入口流速可以比BHA 110的流速大，因?yàn)樵趬嚎s狀態(tài) 的壓縮顆粒占據(jù)更小的體積。也就是，在井筒內(nèi)的設(shè)備的流速可以基 本上低于地面的泵的流速，因?yàn)榭蓧嚎s顆粒處于壓縮狀態(tài)。雖然這種 流速降低可能降低變密度鉆井泥漿118的井眼清洗功能，但井底設(shè)備 的尺寸可以被減小，以進(jìn)一步降低成本。
0057此外，應(yīng)注意到，這些多種示例性應(yīng)用可以改動(dòng)，以基于可 壓縮顆粒的密度設(shè)置可壓縮顆粒的具體配置。例如，如上面所述，取 決于具體應(yīng)用，在變密度鉆井泥漿118中的其它物質(zhì)可以比可壓縮顆 粒更輕或更重。在地面，可壓縮顆粒可能傾向于處于擴(kuò)展的或非壓縮 的狀態(tài)。結(jié)果，可壓縮顆?？梢员茸兠芏茹@井泥漿118中的其它物質(zhì) 更輕，且可以如上面所述被移出。但是，鉆井泥漿處理單元116還可 以被改動(dòng)以移出任意范圍密度的可壓縮顆粒。相似地，在井筒的底部 區(qū)域，可壓縮顆粒典型地為壓縮的狀態(tài)。在這些井底層段，可壓縮顆 ?？梢员茸兠芏茹@井泥漿118中的其它物質(zhì)更輕或更重。由此，井下 分離器可以被設(shè)置在多個(gè)實(shí)施方式中，以基于可壓縮顆粒的密度分離 可壓縮顆粒。
0058而且，還應(yīng)該注意到，可壓縮顆?？梢园ㄒ环N、兩種、三 種或多種類型的可壓縮顆粒，其具有不同的特征，例如形狀、密度和 尺寸。同樣，鉆井泥漿處理單元116和井下分離器500和520的具體 構(gòu)造可以被改變，以處理這些差別。例如，對(duì)于鉆井泥漿處理單元116， 上面描述的實(shí)施方式可以控制具有不同特征的可壓縮顆粒的分離。但 是，鉆井泥漿處理單元116可以被改動(dòng)為具有一系列的兩個(gè)或多個(gè)振 動(dòng)篩302、 304、 308、 322、 326、 332、 336、 342和346，與一系列的
一個(gè)或多個(gè)水力旋流器306和334或離心分離機(jī)344 —起使用，這些 被設(shè)置以從流動(dòng)路徑分離不同的可壓縮顆粒。這些調(diào)整可以提供附加 的流動(dòng)路徑，用于可壓縮顆粒的不同的尺寸或密度。
0059作為地面上分離的具體實(shí)例，可壓縮顆?；厥昭b置330可以 包括振動(dòng)篩332和水力旋流器334，振動(dòng)篩332具有第一主振動(dòng)篩和第 二主振動(dòng)篩，水力旋流器334具有主水力旋流器和次水力旋流器。在 該實(shí)施方式中，第一可壓縮顆粒在尺寸上比第二可壓縮顆粒更大。來 自井筒的淤漿穿過第一主鉆機(jī)振動(dòng)篩，以移出比第一可壓縮顆粒310 尺寸更大的物質(zhì)。該淤漿被分成比第一可壓縮顆粒310尺寸更大的物 質(zhì)的第一主振動(dòng)篩流動(dòng)路徑和等于或小于淤漿中可壓縮顆粒尺寸的物 質(zhì)的第二振動(dòng)篩流動(dòng)路徑。存留在主鉆機(jī)振動(dòng)篩上的物質(zhì)可以作為鉆 屑被丟棄。在第二主振動(dòng)篩流動(dòng)路徑的具有可壓縮顆粒的存留淤漿穿 過第二主鉆機(jī)振動(dòng)篩，以移出大于第二可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)。該淤 漿被分成大于第二可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)的第三主振動(dòng)篩流動(dòng)路徑和 等于或小于淤漿中第二可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)的第四主振動(dòng)篩流動(dòng)路 徑。在第三主振動(dòng)篩流動(dòng)路徑上的物質(zhì)被轉(zhuǎn)移至主水力旋流器，其從 其它物質(zhì)中分離第一可壓縮顆粒，以沿著第一主水力旋流器流動(dòng)路徑 從主水力旋流器的頂部遷移出來，而更重的物質(zhì)從底部遷移到第二主 水力旋流器流動(dòng)路徑。在第四主振動(dòng)篩流動(dòng)路徑的物質(zhì)被轉(zhuǎn)移到次水 力旋流器，其從其它物質(zhì)中分離第二可壓縮顆粒，以沿著第一次水力 旋流器流動(dòng)路徑從次水力旋流器的頂部遷移出來，而更重的物質(zhì)從底 部遷移進(jìn)入到第二次水力旋流器流動(dòng)路徑。隨后，可以使用附加的振 動(dòng)篩，以從水力旋流器頂部離開的泥漿中移出可壓縮顆粒，所述水力 旋流器可以基于第一或第二可壓縮顆粒設(shè)計(jì)尺寸。
0060作為在井筒內(nèi)分離的具體實(shí)例，井下分離器500和520可以 用于分離在單一井下分離器中具有不同特征的可壓縮顆粒。但是，其 它的實(shí)施方式可以包括一系列井下分離器，其被用于分離各可壓縮顆 粒。例如，取決于可壓縮顆粒的密度，兩個(gè)或多個(gè)井下分離器可以被 用于在兩階段過程中移出可壓縮顆粒。例如，如果壓縮狀態(tài)下的第一 可壓縮顆粒比鉆井液更重，且第二可壓縮顆粒在壓縮的狀態(tài)下比鉆井 液更輕，則井下分離器500可以與井下分離器520串聯(lián)連接，以在不
同的階段中移出可壓縮顆粒。其它的實(shí)施方式也可以被認(rèn)為在本實(shí)施 方式的這種描述的范圍內(nèi)。
0061此外，井下分離器500和520可以在井筒的多個(gè)位置被使用， 以進(jìn)一步操控在井筒環(huán)空內(nèi)的密度分布。例如，如圖6中所示，鉆井 系統(tǒng)600可以包括鉆井元件，例如底部鉆具組合(BHA)llO、鉆桿112、 套管柱114和115、旁路管柱122、用于處理變密度鉆井泥漿118的鉆 井泥漿處理單元116、井下分離器602a-602n和其它操控鉆井和生產(chǎn)作 業(yè)的系統(tǒng)。因?yàn)樵阢@井系統(tǒng)600中的一些元件與鉆井系統(tǒng)100的元件 相似，因此相同的參考數(shù)字可以被使用。在該鉆井系統(tǒng)600中，井下 分離器602a-602n——其可以是井下分離器500和520的實(shí)施方式，可 以相連到鉆桿112的節(jié)段上，以操控井筒環(huán)空內(nèi)的密度。而且，應(yīng)該 注意到，井下分離器602a-602n可以包括任意數(shù)目的井下分離器，例如 一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或更多，這基于井筒的希望的密度分布。
0062在鉆井系統(tǒng)600中，井104可以穿透地球表面106到達(dá)地下 地層108。井下分離器602a-602n可以被放置在井104內(nèi)的多個(gè)位置， 以通過移出變密度鉆井泥槳118可壓縮顆粒的一部分來控制密度分布。 井下分離器602a-602n可以包括任意數(shù)目的井下分離器，例如一個(gè)、兩 個(gè)、三個(gè)或更多，這基于井筒的希望的密度分布。具有不同密度的可 壓縮顆粒的混合物可以在鉆井過程中被使用。每個(gè)分離器被設(shè)計(jì)成分 離可壓縮顆粒的重要部分，其可以基于為并筒設(shè)計(jì)的密度進(jìn)行調(diào)整， 利用來自鉆桿內(nèi)流動(dòng)的和從鉆桿中引出的以及進(jìn)入到井筒環(huán)空中的某 一密度。例如，鉆井液可以包括三種類型的可壓縮顆粒，每種具有不 同于其它的密度對(duì)壓力分布。最低內(nèi)壓的可壓縮顆?？梢栽诘谝环蛛x 器中被分離且引入到井筒環(huán)空中，因?yàn)樗鼈兙哂懈叩拿芏葼顟B(tài)。更 高內(nèi)壓的可壓縮顆?？梢栽阢@桿內(nèi)的更深位置被分離，且引入到在其 它井下分離器中的井筒環(huán)空中。最高內(nèi)壓的可壓縮顆粒可以在是BHA 一部分的井下分離器中被分離，且引入到鉆頭附近的井筒環(huán)空中。由 此，井下分離器602a-602n提供了操控井筒的可壓縮顆粒和密度分布的 額外靈活性。
0063而且，還應(yīng)該注意到，用于移出可壓縮顆粒的不同方法和過 程不可能移出所有的可壓縮顆粒，但可以移出具體部分或基本量的可
壓縮顆粒。例如，用井下分離器，分離器可以從變密度鉆井泥漿中移 出基本量，例如70%的可壓縮顆粒。分離的效率可以基于井下環(huán)境、 井下幾何形狀和其它因素，其對(duì)于應(yīng)用是特定的。由此，上面所描述 的多種裝置可以移出至少一部分或所有的可壓縮顆粒，其可以隨不同 的構(gòu)造而變化。
0064而且，在其它可選實(shí)施方式中，監(jiān)控器可以被用于進(jìn)一步加 強(qiáng)該過程。例如，當(dāng)鉆井時(shí)，可壓縮顆粒被傳遞力，其可以使可壓縮 顆粒破裂或失效，產(chǎn)生壓縮性的重大損失。而且，隨時(shí)間推移，可壓 縮顆粒的內(nèi)壓由于外殼壁滲透性可以降低。也就是，當(dāng)一些可壓縮顆 ?？梢员３謨?nèi)壓時(shí)，其它可壓縮顆?？赡苡捎诖┻^可壓縮顆粒壁的滲 透性而損失內(nèi)壓。這些輕微損壞的可壓縮顆?？稍傺h(huán)，因?yàn)樗鼈兙?有與其它保持其內(nèi)壓的可壓縮顆粒相似的密度。因此，在缺少井下隨 鉆壓力(PWD)時(shí)，確定井筒密度分布變得日益困難。
0065為了增強(qiáng)系統(tǒng)的操作，監(jiān)控器，例如泥漿密度和壓力監(jiān)控器 可以被用于預(yù)測(cè)井下密度分布。在井筒內(nèi)的變密度鉆井泥漿密度(或 壓力)分布的計(jì)算和預(yù)測(cè)可以對(duì)于防止超過FG或低于PPG同時(shí)鉆井 到地下地層是有利的。用于預(yù)測(cè)變密度鉆井泥漿的密度分布的精確方 法基于對(duì)鉆井液系統(tǒng)內(nèi)組分的可壓縮行為的理解。例如，在操作的最 初階段的密度分布或?qū)τ谖词褂玫目蓧嚎s顆粒的密度分布可以從模型 或試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及試驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，因?yàn)榭蓧嚎s顆粒對(duì)壓力的響應(yīng)基于可 壓縮顆粒的內(nèi)壓和殼壁受壓性。因此，模型或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)可以被用于提 供不同變密度鉆井泥漿的密度分布。
0066隨著鉆井作業(yè)的進(jìn)行，應(yīng)該考慮包括在變密度鉆井泥漿中的 大量離散可壓縮顆粒的磨損。也就是，磨損速率應(yīng)被用于計(jì)算具有可 壓縮鉆井泥漿的井底壓力，因?yàn)樗婕白兓酀{密度對(duì)從地面到井底 的深度的積分。結(jié)果是，變密度鉆井泥漿的壓力-體積-溫度(PVT)的 準(zhǔn)確了解對(duì)于理解可壓縮顆粒的磨損速率是有用的。因此，需要一種 方法或機(jī)制，測(cè)量由于變密度鉆井泥漿中的可壓縮顆粒分布所經(jīng)歷的 物理磨損速率以及內(nèi)部顆粒壓力隨時(shí)間的任何損失。
0067為了提供該功能，實(shí)施方式可以持續(xù)地監(jiān)控井筒內(nèi)的變密度 鉆井泥漿的PVT特征。這可以通過裝備往復(fù)式泥漿泵以在壓縮期間持
續(xù)地測(cè)量和記錄活塞位移、內(nèi)部氣缸壓力來完成，內(nèi)部氣缸壓力作為 活塞位移和氣缸內(nèi)泥漿溫度的函數(shù)。以這種方式，被注入到井筒內(nèi)的 變密度鉆井泥漿的PVT特征對(duì)于計(jì)算井下密度或壓力分布是持續(xù)有效
的(特別是在BHA中缺少PWD工具時(shí))。而且，該數(shù)據(jù)可以被用于 監(jiān)控變密度鉆井泥漿特征，以例如用于通過加入或置換泥漿成分例如 可壓縮顆?；蜚@井液，保持和/或改變變密度鉆井泥漿性質(zhì)的目的。這 些泥漿泵的監(jiān)控——其可以包括泥漿泵408和426，例如，可以提供密 度相關(guān)的額外數(shù)據(jù)，以提供井筒內(nèi)正確的密度。0068因此，監(jiān)控器的使用可以增強(qiáng)鉆井作業(yè)。例如，監(jiān)控器可以 確定變密度鉆井泥漿的壓力體積溫度(PVT)特征。PVT特征可以被 用于改變變密度鉆井泥漿中的可壓縮顆粒的體積，以提供希望的密度， 和/或被用于改變變密度鉆井泥槳中的鉆井液的體積或密度，以提供希 望的密度。而且，變密度鉆井泥漿的PVT特征可以被用于改變具有第 一內(nèi)壓的第一組可壓縮顆粒和具有第二內(nèi)壓的第二組可壓縮顆粒的體 積，以提供希望的密度。也就是，在其它的實(shí)施方式中，PVT特征可 以被用于對(duì)于具有不同內(nèi)壓的可壓縮顆粒分配不同的體積，以提供具 體的密度分布。
0069可選技術(shù)可以具有壓縮裝置，其可以持續(xù)地操作，以測(cè)量從 泥漿泵中分離的PVT特征。該壓縮裝置可以直接從存儲(chǔ)區(qū)例如泥漿池 402和422和/或儲(chǔ)存容器432取樣。此外，可以有多個(gè)裝置，測(cè)量進(jìn) 入鉆柱的變密度鉆井泥漿和離開井筒環(huán)空的泥漿的PVT行為或特征。
0070進(jìn)一步，變密度鉆井泥漿的監(jiān)控還可以在預(yù)防和克服下述方 面有益在變密度鉆井液柱壓低于地層孔壓情況下的井涌，和在變密 度鉆井液柱壓超過地層孔壓情況下的流體損失。例如，井涌經(jīng)常通過 在鉆井時(shí)和在泥漿泵關(guān)閉之后循環(huán)變密度鉆井泥漿或環(huán)空流動(dòng)時(shí)泥漿 池體積增加而在地面發(fā)現(xiàn)。當(dāng)循環(huán)摩擦壓力從變密度鉆井泥漿中被移
出和泥漿泵被關(guān)閉時(shí)，預(yù)期變密度鉆井泥漿中的可壓縮顆粒會(huì)擴(kuò)展， 且在井筒環(huán)空中的變密度鉆井泥漿可以流出環(huán)空。對(duì)于通常的非壓縮 性鉆井泥漿，這可以作為出現(xiàn)井涌(taking a kick)的證據(jù)。因此，通 過PVT行為的地面測(cè)量理解變密度鉆井泥漿的密度分布可以有利于確 定在泥漿泵被關(guān)閉之后可壓縮顆粒的擴(kuò)展與井涌出現(xiàn)之間的區(qū)別。
0071如果確定井涌已經(jīng)出現(xiàn)，克服井涌的常用方法包括鉆機(jī)的方 法(例如，兩循環(huán)工藝，其用相同密度的變密度鉆井泥槳消除井涌， 隨后增加循環(huán)進(jìn)入井筒內(nèi)的變密度鉆井泥漿的密度)和加重與等待方
法(weight and wait method)(例如，單循環(huán)工藝，其增加變密度鉆井 泥漿的密度同時(shí)保持井底壓力并將井涌循環(huán)出井筒)。在兩個(gè)方法中， 井底壓力被保持在基本穩(wěn)定的水平，同時(shí)從井筒中循環(huán)井涌。而且， 在鉆柱中缺少PWD工具時(shí)，對(duì)作為壓力函數(shù)的變密度鉆井泥漿的密度 分布的實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)測(cè)量可以是有益的。以這種方式，在得到在井 涌循環(huán)過程期間應(yīng)用到鉆柱或環(huán)空的泥漿密度分布和表面壓力的情況 下，井底壓力可以被確定。
0072雖然對(duì)本發(fā)明可以有多種改變和可選形式，上面討論的示例 性實(shí)施方式僅僅以舉例方式顯示。上面所描述的實(shí)施方式不旨在包括 所有可能的多種分離裝置和技術(shù)的構(gòu)造(例如，振動(dòng)篩、水力旋流器、 沉降罐、離心分離機(jī)等等)?？梢灶A(yù)期，上面描述的任何分離技術(shù)可 以以這樣方式組合，以通過尺寸和密度，實(shí)現(xiàn)可壓縮顆粒從變密度鉆 井泥漿或從其它可壓縮顆粒的希望的分離。而且，應(yīng)該理解到，本發(fā) 明不旨在限于本文所公開的具體實(shí)施方式
。實(shí)際上，本發(fā)明包括落在 由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明真正精神和范圍中的所有替代物、改 動(dòng)和等價(jià)物。
權(quán)利要求
1. 鉆探井筒的系統(tǒng)，包括井筒；變密度鉆井泥漿，其放置在所述井筒內(nèi)，其中所述變密度鉆井泥漿包括可壓縮顆粒和鉆井液；鉆桿，其放置在所述井筒內(nèi)；底部鉆具組合，其與所述鉆桿相連且放置在所述井筒內(nèi)；和鉆井泥漿處理單元，其與所述井筒流體連通，其中所述鉆井泥漿處理單元被設(shè)置來從所述變密度鉆井泥漿中分離所述可壓縮顆粒。
2. 如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元包括 鉆機(jī)振動(dòng)篩，其被設(shè)置來從所述井筒接收所述變密度鉆井泥漿和鉆屑，且將等于或大于所述可壓縮顆粒的尺寸的物質(zhì)轉(zhuǎn)向振動(dòng)篩流動(dòng)路徑； 鉆屑振動(dòng)篩，其與所述鉆機(jī)振動(dòng)篩相連，且被設(shè)置來從所述振動(dòng)篩流動(dòng)路徑接收物質(zhì)，且將等于或小于所述可壓縮顆粒的物質(zhì)從所述振動(dòng)篩流動(dòng)路徑轉(zhuǎn)向鉆屑流動(dòng)路徑 ，水力旋流器，其與所述鉆屑振動(dòng)篩相連，且被設(shè)置來從所述鉆屑流動(dòng)路徑接收物質(zhì)、基于密度分離所述鉆屑流動(dòng)路徑中的物質(zhì)和將密度相似于可壓縮顆粒的物質(zhì)提供到水力旋流器流動(dòng)路徑；和附加振動(dòng)篩，其與所述水力旋流器相連，且被設(shè)置來從所述水力旋流器流動(dòng)路徑接收物質(zhì)并從所述水力旋流器流動(dòng)路徑中移出所述可壓縮顆粒。
3. 如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元包括鉆機(jī)振動(dòng)篩，其被設(shè)置來從所述井筒接收所述變密度鉆井泥漿和鉆屑，且將小于或等于所述可壓縮顆粒的尺寸的物質(zhì)轉(zhuǎn)向振動(dòng)篩流動(dòng)路徑； 鉆屑振動(dòng)篩，其與所述鉆機(jī)振動(dòng)篩相連，且被設(shè)置來從所述振動(dòng)篩流動(dòng)路徑接收物質(zhì)，且將等于或大于所述可壓縮顆粒的物質(zhì)從所述振動(dòng)篩流動(dòng)路徑轉(zhuǎn)向鉆屑流動(dòng)路徑；水力旋流器，其與所述鉆屑振動(dòng)篩相連，且被設(shè)置來接收來自所述 鉆屑流動(dòng)路徑的物質(zhì)、基于密度分離所述鉆屑流動(dòng)路徑中的物質(zhì)和將密 度相似于可壓縮顆粒的物質(zhì)提供到水力旋流器流動(dòng)路徑；和附加振動(dòng)篩，其與所述水力旋流器相連，且被設(shè)置來從所述水力旋 流器流動(dòng)路徑接收物質(zhì)并從所述水力旋流器流動(dòng)路徑中移出所述可壓縮 顆粒。
4. 如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元包括 鉆機(jī)振動(dòng)篩，其被設(shè)置來從所述井筒接收所述變密度鉆井泥漿和鉆屑，且將大于所述可壓縮顆粒的尺寸的物質(zhì)移出；和沉降罐，其與所述鉆機(jī)振動(dòng)篩流體連通，且被設(shè)置來從所述鉆機(jī)振 動(dòng)篩接收存留物質(zhì)，且通過密度從所述存留物質(zhì)中分離可壓縮顆粒。
5. 如權(quán)利要求4中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元包括附加振動(dòng)篩，其與所述沉降罐相連且被設(shè)置來從所述存留物質(zhì)中移出所述 可壓縮顆粒。
6. 如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元包括 鉆機(jī)振動(dòng)篩，其被設(shè)置來從所述井筒接收所述變密度鉆井泥槳和鉆屑，且將大于或等于所述可壓縮顆粒的尺寸的物質(zhì)移出；沉降罐，其與所述鉆機(jī)振動(dòng)篩流體連通，且被設(shè)置來從所述鉆機(jī)振 動(dòng)篩接收所移出的物質(zhì)，且通過密度從所述存留物質(zhì)中分離可壓縮顆粒。
7. 如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元包括 鉆機(jī)振動(dòng)篩，其被設(shè)置來從所述井筒接收所述變密度鉆井泥漿和鉆屑，且將小于或等于所述可壓縮顆粒的尺寸的物質(zhì)轉(zhuǎn)向振動(dòng)篩流動(dòng)路徑； 水力旋流器，其與所述鉆機(jī)振動(dòng)篩相連且被設(shè)置來接收所述振動(dòng)篩 流動(dòng)路徑，且將密度相似于所述可壓縮顆粒的密度的物質(zhì)轉(zhuǎn)向水力旋流 器流動(dòng)路徑；和附加振動(dòng)篩，其與所述水力旋流器相連，且被設(shè)置來接收所述水力 旋流器流動(dòng)路徑，且從所述水力旋流器流動(dòng)路徑中移出所述可壓縮顆粒。
8. 如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元包括 鉆機(jī)振動(dòng)篩，其被設(shè)置來從所述井筒接收所述變密度鉆井泥漿和鉆屑，且將等于或小于所述可壓縮顆粒的尺寸的物質(zhì)轉(zhuǎn)向振動(dòng)篩流動(dòng)路徑； 離心分離機(jī)，其與所述鉆機(jī)振動(dòng)篩相連，且被設(shè)置來接收所述振動(dòng) 篩流動(dòng)路徑，且將密度相似于所述可壓縮顆粒的物質(zhì)轉(zhuǎn)向到離心分離機(jī) 流動(dòng)路徑；和附加振動(dòng)篩，其與所述離心分離機(jī)相連，且被設(shè)置來接收所述離心 分離機(jī)流動(dòng)路徑且從所述離心分離機(jī)流動(dòng)路徑中移出所述可壓縮顆粒。
9. 如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元被設(shè)置 來從所述變密度鉆井泥漿中移出損壞的可壓縮顆粒。
10. 如權(quán)利要求l中所述的系統(tǒng)，其中所述可壓縮顆粒包括可壓縮中 空物體，其充滿加壓氣體、被設(shè)置來保持泥漿重量在破裂壓力梯度和孔 隙壓力梯度之間。
11. 如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元被進(jìn)一 步設(shè)置來將所述可壓縮顆粒引入到所述鉆井液中，以形成所述變密度鉆 井泥漿。
12. 如權(quán)利要求ll中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元包括 泥漿池；至少一個(gè)混合器，其與所述泥漿池流體連通且被設(shè)置來將所述可壓 縮顆粒與所述鉆井液混合，以形成所述變密度鉆井泥漿；至少一個(gè)監(jiān)控器，其與所述泥漿池流體連通且被設(shè)置來監(jiān)控所述變 密度鉆井泥漿的密度；和泥漿泵，其與所述監(jiān)控器流體連通且被設(shè)置來將所述變密度鉆井泥 槳提供給所述井筒。
13. 如權(quán)利要求12中所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)監(jiān)控器被設(shè)置 來確定所述變密度鉆井泥漿的壓力體積溫度特征。
14. 如權(quán)利要求13中所述的系統(tǒng)，其中在所述井筒內(nèi)的井下密度分 布基于所述變密度鉆井泥漿的所述壓力體積溫度特征確定。
15. 如權(quán)利要求12中所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)監(jiān)控器被設(shè)置 來確定所述可壓縮顆粒的磨損速率。
16. 如權(quán)利要求ll中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元包括 泥漿池；至少一個(gè)監(jiān)控器，其與所述泥漿池流體連通且被設(shè)置來將所述可壓縮顆粒與所述鉆井液混合，以形成所述變密度鉆井泥漿；和泥漿泵，其與所述至少一個(gè)監(jiān)控器流體連通且被設(shè)置來將所述變密度鉆井泥漿提供給所述井筒。
17. 如權(quán)利要求16中所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)監(jiān)控器被設(shè)置 以確定所述變密度鉆井泥漿的壓力體積溫度特征。
18. 如權(quán)利要求17中所述的系統(tǒng)，其中在所述井筒內(nèi)的井下密度分 布基于所述變密度鉆井泥漿的壓力體積溫度特征確定。
19. 如權(quán)利要求ll中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元包括: 儲(chǔ)存容器，其被設(shè)置來接收鉆井液和可壓縮顆粒；壓縮泵，其與所述儲(chǔ)存容器流體連通且被設(shè)置來將所述變密度鉆井泥漿中的所述可壓縮顆粒壓縮為壓縮狀態(tài)；和泥漿泵，其通過管道與所述壓縮泵流體連通，且被設(shè)置來將具有所 述壓縮狀態(tài)下的所述可壓縮顆粒的所述變密度鉆井泥漿提供給所述井筒。
20. 如權(quán)利要求ll中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥漿處理單元包括: 可壓縮顆粒泵，其被設(shè)置來將所述可壓縮顆粒提供給在所述井筒內(nèi)的主流動(dòng)路徑；和鉆井液泵，其被設(shè)置來將所述鉆井液提供給在所述井筒內(nèi)的次流動(dòng) 路徑，其中所述可壓縮顆粒和所述鉆井液在所述井筒的混合區(qū)域混合。
21.如權(quán)利要求ll中所述的系統(tǒng)，其中所述鉆井泥槳處理單元包括: 可壓縮顆粒泵，其被設(shè)置來將所述可壓縮顆粒通過旁路管柱從地面泵送到所述井筒內(nèi)的混合區(qū)域；和鉆井液泵，其被設(shè)置來將所述鉆井液通過所述鉆桿泵送到所述井筒內(nèi)的鉆頭，其中所述可壓縮顆粒和所述鉆井液在所述井筒的混合區(qū)域混
22. 如權(quán)利要求l中所述的系統(tǒng)，其中所述底部鉆具組合被設(shè)置來將 所述可壓縮顆粒從所述變密度鉆井泥漿中分離，以使所述可壓縮顆粒轉(zhuǎn) 向遠(yuǎn)離鉆頭。
23. 如權(quán)利要求1中所述的系統(tǒng)，其中所述底部鉆具組合包括 鉆頭；在所述鉆頭和所述鉆桿之間相連的分離器，所述分離器被設(shè)置來 接收所述變密度鉆井泥漿；分離所述變密度鉆井泥漿為第一流動(dòng)路徑和第二流動(dòng)路徑，其 中至少一部分的所述可壓縮顆粒在所述第二流動(dòng)路徑內(nèi)；將所述第一流動(dòng)路徑提供到所述鉆頭附近的第一井筒位置； 將所述第二流動(dòng)路徑轉(zhuǎn)向到所述鉆頭上方的第二井筒位置。
24. 如權(quán)利要求23中所述的系統(tǒng)，其中所述第二流動(dòng)路徑從所述分 離器中央轉(zhuǎn)向進(jìn)入支路管中、到達(dá)所述鉆頭上方的所述第二井筒位置。
25. 如權(quán)利要求23中所述的系統(tǒng)，其中所述第二流動(dòng)路徑通過在所 述分離器外壁上的支路開口轉(zhuǎn)向到所述鉆頭上方的所述第二井筒位置。
26. 如權(quán)利要求23中所述的系統(tǒng)，其中所述第一流動(dòng)路徑被引導(dǎo)以 與作為所述底部鉆具組合的一部分的鉆頭相互作用。
27. 如權(quán)利要求l中所述的系統(tǒng)，包括在所述鉆桿的第一節(jié)段和第二 節(jié)段之間相連的分離器，所述分離器被設(shè)置來 接收所述變密度鉆井泥漿；將所述變密度鉆井泥漿從所述鉆桿的所述第一節(jié)段分離為第一流動(dòng) 路徑和第二流動(dòng)路徑，其中至少一部分的所述可壓縮顆粒在提供給井筒環(huán)空的所述第二流動(dòng)路徑內(nèi)；以及在所述第一流動(dòng)路徑內(nèi)的存留可壓縮 顆粒連同所述變密度鉆井泥漿通過所述鉆桿的所述第二節(jié)段被導(dǎo)向所述 底部鉆具組合。
28. 鉆探井筒的方法，包括.-在井筒內(nèi)循環(huán)變密度鉆井泥漿，其中所述變密度鉆井泥槳保持鉆井 泥漿密度在孔隙壓力梯度(PPG)和破裂壓力梯度(FG)之間，以進(jìn)行 鉆井作業(yè)，并且包括伴有鉆井液的可壓縮顆粒；和將至少一部分可壓縮顆粒從所述變密度鉆井泥槳轉(zhuǎn)向，以操控所述 可壓縮顆粒的使用。
29. 如權(quán)利要求28中所述的方法，進(jìn)一步包括 將損壞的可壓縮顆粒與所述變密度鉆井泥漿中未損壞的可壓縮顆粒分離；和將未損壞的可壓縮顆粒再引入到所述變密度鉆井泥漿中。
30. 如權(quán)利要求29中所述的方法，其中將所述損壞的可壓縮顆粒與 所述未損壞的可壓縮顆粒分離在所述井筒的表面進(jìn)行。
31. 如權(quán)利要求30中所述的方法，其中將所述損壞的可壓縮顆粒與 所述未損壞的可壓縮顆粒分離包括從所述井筒接收淤漿，其中所述淤漿包括鉆屑和所述變密度鉆井泥漿；通過篩，將所述淤漿分離成大于所述可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)的第一 流動(dòng)路徑和小于或等于所述可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)的第二流動(dòng)路徑； 將所述第二流動(dòng)路徑提供到水力旋流器；和在所述水力旋流器中，將未損壞的可壓縮顆粒與所述第二流動(dòng)路徑 中的物質(zhì)分離。
32. 如權(quán)利要求30中所述的方法，其中所述將損壞的可壓縮顆粒與 所述未損壞的可壓縮顆粒分離包括將淤漿從所述井筒提供到沉降罐中，其中所述淤槳包括鉆屑和所述 變密度鉆井泥漿；和將所述未損壞的可壓縮顆粒從沉降罐中分離。
33. 如權(quán)利要求30中所述的方法，其中所述將損壞的可壓縮顆粒與 所述未損壞的可壓縮顆粒分離包括-從所述井筒接收淤漿，其中所述淤漿包括鉆屑和所述變密度鉆井泥漿；通過篩，將所述淤漿分離成大于所述可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)的第一 流動(dòng)路徑和小于或等于所述可壓縮顆粒尺寸的物質(zhì)的第二流動(dòng)路徑； 將所述第二流動(dòng)路徑提供到離心分離機(jī)；和在所述離心分離機(jī)中，將未損壞的可壓縮顆粒與所述第二流動(dòng)路徑 中的物質(zhì)分離。
34. 如權(quán)利要求28中所述的方法，進(jìn)一步包括將所述可壓縮顆粒與 所述鉆井液在地面結(jié)合，以形成所述變密度鉆井泥漿。
35. 如權(quán)利要求34中所述的方法，其中所述將可壓縮顆粒與所述鉆 井液結(jié)合包括將所述可壓縮顆粒與所述鉆井液在泥漿池中混合，形成所述變密度 鉆井泥漿；監(jiān)控所述變密度鉆井泥漿的密度；和 將所述變密度鉆井泥漿泵送到所述井筒內(nèi)。
36. 如權(quán)利要求35中所述的方法，其中所述監(jiān)控包括預(yù)測(cè)在所述井 筒內(nèi)的井下密度分布。
37. 如權(quán)利要求35中所述的方法，其中所述監(jiān)控包括確定所述變密 度鉆井泥漿的壓力體積^_度特征，以改變所述變密度鉆井泥漿中的所述可壓縮顆粒的體積，來提供希望的密度。
38. 如權(quán)利要求35中所述的方法，其中所述監(jiān)控包 舌確定所述變密度鉆井泥漿的壓力體積溫度特征，以改變所述變密度鉆井泥漿中的所述 鉆井液的體積或密度，來提供希望的密度。
39. 如權(quán)利要求35中所述的方法，其中所述監(jiān)控包括確定所述變密 度鉆井泥漿的壓力體積溫度特征，以改變具有第一內(nèi)壓的第一多數(shù)可壓 縮顆粒和具有第二內(nèi)壓的第二多數(shù)可壓縮顆粒的體積，來提供希望的密 度。
40. 如權(quán)利要求35中所述的方法，其中所述監(jiān)控包括確定所述變密 度鉆井泥漿中的所述可壓縮顆粒的磨損速率。
41. 如權(quán)利要求34中所述的方法，其中所述將可壓縮顆粒和所述鉆 井液結(jié)合包括將所述可壓縮顆粒與所述鉆井液在監(jiān)控器中混合，以形成所述變密 度鉆井泥漿；和將所述變密度鉆井泥漿泵送到所述井筒中。
42. 如權(quán)利要求34中所述的方法，其中所述將可壓縮顆粒和所述鉆 井液結(jié)合包括將所述可壓縮顆粒與所述鉆井液在儲(chǔ)存容器中混合，以形成所述變 密度鉆井泥漿；在壓縮泵中壓縮所述變密度鉆井泥漿；和通過管道，將所述壓縮的變密度鉆井泥漿提供到鉆^l泵；和將所述壓縮的變密度鉆井泥漿泵送到所述井筒中。
43. 如權(quán)利要求28中所述的方法，進(jìn)一步包括將所述可壓縮顆粒與 所述鉆井液在所述井筒內(nèi)混合，以形成所述變密度鉆井泥漿。
44. 如權(quán)利要求43中所述的方法，其中所述將可壓縮顆粒和所述鉆井液結(jié)合包括將所述可壓縮顆粒通過主流動(dòng)路徑泵送到所述井筒內(nèi)； 將所述鉆井液通過次流動(dòng)路徑泵送到所述井筒內(nèi)；和 將所述可壓縮顆粒和所述鉆井液在所述井筒的混合區(qū)域混合。
45. 如權(quán)利要求44中所述的方法，其中所述主流動(dòng)路徑是旁路管柱 并且所述次流動(dòng)路徑是鉆桿。
46. 如權(quán)利要求44中所述的方法，其中所述主流動(dòng)路徑和所述次流 動(dòng)路徑是雙壁鉆柱的部分。
47. 如權(quán)利要求28中所述的方法，進(jìn)一步包括將所述可壓縮顆粒從 所述井筒內(nèi)的所述變密度鉆井泥漿中在底部鉆具組合處分離。
48. 如權(quán)利要求28中所述的方法，進(jìn)一步包括 通過在所述井筒內(nèi)安裝設(shè)備以及油管柱，完成井筒； 從所述井筒內(nèi)的所述設(shè)備獲得烴。
49. 與烴的生產(chǎn)相關(guān)的方法，包括在井筒內(nèi)循環(huán)變密度鉆井泥漿，其中所述變密度鉆井泥漿保持鉆井 泥漿密度在孔隙壓力梯度(PPG)和破裂壓力梯度(FG)之間，以進(jìn)行 鉆井作業(yè)，并且包括伴有鉆井液的可壓縮顆粒；和將至少一部分可壓縮顆粒從所述變密度鉆井泥漿中轉(zhuǎn)向，以操控所 述可壓縮顆粒的使用；將設(shè)備和油管柱放置在所述井筒內(nèi)；通過所述油管柱從所述設(shè)備生產(chǎn)烴。
全文摘要
描述了鉆探井筒的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有變密度鉆井泥漿的井筒、鉆桿、放置在井筒內(nèi)的底部鉆具組合和與井筒流體連通的鉆井泥漿處理單元。變密度鉆井泥漿具有可壓縮顆粒和鉆井液。底部鉆具組合與鉆桿相連而鉆井泥漿處理單元被設(shè)置來從變密度鉆井泥漿中分離可壓縮顆粒。在該實(shí)施方式中，可壓縮顆?？梢园ǔ錆M加壓氣體的、被設(shè)置來保持泥漿重量在破裂壓力梯度和孔隙壓力梯度之間的可壓縮中空物體。此外，該系統(tǒng)和方法還可以在鉆井作業(yè)期間操控具有不同特征例如尺寸的可壓縮顆粒的使用。
文檔編號(hào)E21B21/06GK101395336SQ200780007905
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者B·卡斯特森, D·G·佩弗爾, N·波庫特洛維茨, P·B·昂切夫, P·M·斯皮克爾, R·古普塔, R·波利佐蒂 申請(qǐng)人:?？松梨谏嫌窝芯抗?br>