專利名稱：通過巖層速率分析技術進行泵送質(zhì)量控制的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及對巖層液樣的質(zhì)量控制領域，尤其涉及確定滲透率和遷移率相對于時間的關系以提供與巖層試樣是否為單相態(tài)、經(jīng)歷層流和低濾液污染有關的指示，以通過在從巖層泵送試樣的過程中進行巖層速率分析來確保獲得最佳純度的單相試樣。該方法和裝置還提供用于檢測泵送問題(壓力相對于巖層流率的相關系數(shù))以及使最佳泵送率與巖層產(chǎn)出能力(遷移率、壓縮率)相匹配。
背景技術：
為獲取例如石油和天然氣一類的碳氫化合物，通過轉(zhuǎn)動一種安裝在鉆桿端部的鉆頭來鉆井。當前大部分鉆井工作涉及定向鉆井，即，鉆出偏斜井孔和水平井孔以增大來自地球巖層的碳氫化合物產(chǎn)量和/或自地球巖層中抽取額外的碳氫化合物?，F(xiàn)代定向鉆井系統(tǒng)一般采用一種具有底部鉆具組合(BHA)的鉆桿以及位于該鉆桿一端的鉆頭，利用一種鉆井馬達(泥漿馬達)和/或通過轉(zhuǎn)動該轉(zhuǎn)桿來轉(zhuǎn)動該鉆頭。設置在極接近鉆頭處的大量井下設備測量與鉆桿相關的特定井下操作參數(shù)。這種設備通常包括用于測量井下溫度和壓力的探測器、方位和斜度測量設備以及用于確定是否存在碳氫化合物和水的電阻率測量設備。已知為隨鉆測井(LWD)工具的其它井下儀器通常與鉆桿連接，以確定在鉆井操作過程中的巖層地質(zhì)和巖層流體狀況。
碳氫化合物油田的商業(yè)開發(fā)需要相當大量的資金。在油田開發(fā)之前，操作者希望獲取盡可能多的數(shù)據(jù)，以評估儲集層的商業(yè)可行性。盡管在使用MWD系統(tǒng)鉆井的過程中預先進行數(shù)據(jù)采集，但往往有必要對油氣層作進一步的測試以獲取額外數(shù)據(jù)。因此，在鉆出井之后，常常利用其它測試設備對油氣層進行測試。
一種鉆井后測試涉及自儲集層產(chǎn)出流體、關井、用探頭或雙管封隔件采集試樣、降低測試體積的壓力、以及允許該壓力增大至某靜態(tài)水平?？稍趩蝹€儲集層內(nèi)的若干不同深度或不同點處和/或在給定井孔內(nèi)的若干不同儲集層處重復上述順序若干次。此測試過程中所采集數(shù)據(jù)的一個重要方面是在使降壓之后所采集的增壓信息。自這些數(shù)據(jù)，可推導出有關滲透率以及儲集層尺寸的信息。此外，必須獲取儲層流體的實際試樣，且必須對這些試樣進行測試以采集壓力-體積-溫度數(shù)據(jù)以及流體性質(zhì)例如密度、粘度和成分。
為實施這些重要測試，某些系統(tǒng)需要自井孔中取回鉆桿。隨后，使一種設計用于進行測試的不同工具進入井孔內(nèi)。通常使用測井電纜(wireline)把測試工具降入井孔內(nèi)。有時，該測試工具利用封隔件來與儲集層隔離。大量通信設備已經(jīng)設計用以操縱測試組件，或者選擇性地用以自測試組件傳輸數(shù)據(jù)。這些設計中的一些包括給或自一種位于測試組件內(nèi)或與該測試組件連接的井下微處理器發(fā)送數(shù)據(jù)的泥漿脈沖遙測計。選擇性的，金屬線可自地面降入一種位于測試組件內(nèi)的降落接收器中，建立地面與該測試組件之間的電信號通信。不考慮當前使用的測試設備的類型，也不考慮所使用通信系統(tǒng)的類型，取回鉆桿以及使第二測試裝置進入孔內(nèi)所需要的時間量與金錢量都是相當大的。此外，若該孔高度偏斜，則不能采用金屬線來執(zhí)行測試，因為測試工具無法進入深到足以到達預期巖層的孔。
Robert Desbrandes提交的美國專利No.5,233,866中描述了一種用于測量巖層壓力和滲透率的裝置和方法，以下稱該專利為′866專利。圖1是′866專利的一幅圖的復件，該圖表示了一種用于確定巖層壓力和滲透率的井下測試方法。參照圖1，該方法包括降低與井壁流連通的流送管線內(nèi)的壓力。在步驟2，利用活塞增大流送管線容積，從而降低該流送管線的壓力。壓力降低率是這樣的，進入流送管線的巖層流體與離開該流送管線的流體相結(jié)合以產(chǎn)生一種基本線性的壓力降低?！白罴阎本€擬合”用以限定一種用以確定預定可接收偏差的直線基準。所示的可接受偏差是距直線2σ。一旦確定了直線基準，容積膨脹就被維持在穩(wěn)定速率。在時間t1，壓力越過2σ的界限，假定處于巖層壓力以下的流送管線壓力導致偏差。在t1，壓力停止下降且允許該壓力在步驟3穩(wěn)定。在t2，開始另一降壓周期，其可包括采用一條新的直線基準。重復降壓周期，直至流送管線再次穩(wěn)定在一壓力下。步驟5開始于t4且表示了用于確定巖層滲透率的最終降壓周期。步驟5終止于t5，這時流送管線壓力增大至井孔壓力Pm。由于流送管線壓力等于井孔壓力，工具被卡著的可能性就減少。于是，該工具能被移動至新測試位置或者移離井孔。
′866專利的缺點是“小幅增大周期”過程中的穩(wěn)定化時間導致測試所需要的時間太長。在巖層滲透率低的情況中，在實現(xiàn)穩(wěn)定之前，上述穩(wěn)定化過程要花費從幾十分鐘到甚至幾十天的時間。在第一周期之后的一個或多個周期加重了時間問題。
無論采用測井電纜還是MWD，已知的巖層壓力及滲透率測量系統(tǒng)都是通過在一個步驟中從低于預期巖層壓力的一點降低一部分井孔的壓力至遠低于預期巖層壓力的預定點或者通過以既定速率持續(xù)降低壓力直至進入工具的巖層流體使工具壓力穩(wěn)定來測量壓力。然后，通過停止降低壓力來允許該壓力上升并穩(wěn)定。可重復該降壓周期以確保測量有效巖層壓力，在某些情況中，丟失數(shù)據(jù)或混濁數(shù)據(jù)需要重復測試。這是一項耗時的測量過程。
本發(fā)明的母申請即Krueger申請?zhí)峁┝诉@樣一種巖層速率分析(FRA)裝置及方法，其通過采用閉環(huán)裝置及方法以與上述裝置及方法相比更迅速地執(zhí)行巖層壓力和滲透率的測試來克服上述某些缺點。巖層測試越迅速，就可進行更多次的提供實際壓力和滲透率的測試，以提高鉆井操作效率和安全性。Krueger申請?zhí)峁┝诉@樣一種裝置及方法，其可在井孔內(nèi)生成測試體積，并以可變速度增量式地降低該測試體積的壓力以允許定期測量該測試體積壓力降低時的壓力?？稍趬毫Ψ€(wěn)定之前調(diào)節(jié)降低率，從而避免需要多個周期。這種增量式降壓裝置及方法將顯著減小總測量時間，從而提高鉆井效率和安全性。
需要在泵送時確定流體的遷移率，以在抽樣過程中提供質(zhì)量控制和置信度。需要確定巖層流體的質(zhì)量和組成。還需要在泵送過程中檢測與采油封隔器損失、砂石和試樣流體成為兩相有關的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于在抽樣操作的每個泵送沖程的最后進行巖層速率分析(FRA)以確信從巖層獲取最佳純度的單相試樣的方法及裝置。本發(fā)明測量壓力和泵活塞位置，并計算巖層流體的壓縮率、遷移率和指示泵送率與巖層產(chǎn)出巖層流體的能力即巖層遷移率相匹配的相關系數(shù)。
本發(fā)明用圖示意泵送過程中巖層流體的壓縮率相對于時間的關系，以提供試樣采集前巖層流體基本沒有被濾液污染的置信測度。確定滲透率相對于時間的關系還提供與巖層試樣是否為單相態(tài)且經(jīng)歷層流有關的指示。濾液的壓縮率遠遠小于含有溶解氣體的巖層流體的壓縮率。本發(fā)明還用圖示意壓力相對于流率的關系，以確定用于檢測泵送問題的相關系數(shù)，該泵送問題例如指示由于泵送過快而導致儲集層坍塌的砂石。本發(fā)明還使泵送率與巖層遷移率相匹配以確保在最少時間內(nèi)獲取單相試樣。泵送過快會導致泵上游的巖層流體分成兩相(氣體和液體)，而泵送過慢要消耗過多的泵送時間，這會不必要地額外損耗幾千美元。


自附圖和以下說明，將最好地理解本發(fā)明的新穎特征及本發(fā)明自身，相同參考字符指示相同部件，其中圖1是一幅圖表，定性表示采用特定現(xiàn)有技術方法的巖層壓力測試；圖2是依照本發(fā)明一個實施例的一種海上鉆井系統(tǒng)的正視圖；圖3表示采用本發(fā)明的鉆桿的一部分；圖4是本發(fā)明的系統(tǒng)示意性；圖5是依照本發(fā)明的測井電纜實施例的正視圖；圖6是壓力相對于時間和泵量的示意圖，利用用于計算的特定參數(shù)表示預計降壓行為；圖7是壓力相對于時間的示意圖，表示一種用于適度低滲透率巖層的增壓曲線的初期部分；圖8是一種利用迭代估量來確定巖層壓力的方法的示意圖；圖9是一種利用不完全增壓數(shù)據(jù)來測定巖層壓力的方法的示意圖；圖10是壓力相對于抽吸率的示意圖，表示一種在依據(jù)本發(fā)明的用以確定巖層壓力的方法中使用的計算方法；圖11是說明一種依據(jù)本發(fā)明方法的圖形表示；圖12是一種在井孔內(nèi)使用的測井電纜巖層抽樣工具的示圖；圖13是一種用于在泵送過程中把巖層流體泵送到井孔內(nèi)以釋放試樣濾液以及用于在試樣凈化之后把巖層流體泵送到儲樣罐內(nèi)的雙向巖層流體泵的示圖；圖14是供巖層流體泵的三個沖程使用的巖層速率分析數(shù)據(jù)值；圖15是在巖層流體的無問題泵送的第一例子中供抽樣泵的三個沖程使用的巖層流體泵壓、封隔器壓、泵活塞的線性容積排量以及泵量的圖表；圖16是用于圖14和圖15所示三個沖程的泵壓相對于巖層流率的曲線。注意到圖16和圖14中的相關系數(shù)(R2)高于.99，表明泵送速度與巖層流率良好匹配；圖17是泵迭歷史的第二例，表示在問題明顯的巖層流體泵送第二例子中供抽樣泵的三個沖程使用的巖層流體泵壓、封隔器壓、泵活塞的線性容積排量以及泵量的曲線；圖18是用于圖17所示例子的所有泵送沖程的壓力相對于巖層流率的曲線，所示相關系數(shù)(R2)僅為0.052，表明有問題；圖19是用于圖17所示例子的前兩個泵送沖程的壓力相對于巖層流率的曲線，所示相關系數(shù)(R2)為0.9323，表明相當于那點的質(zhì)量試樣；以及圖20是抽樣工具的示意圖，利用其從巖層泵送質(zhì)量試樣，同時測量遷移率/滲透率相對于時間的關系以確保單相試樣具有低濾液污染，該試樣具有同其存在于巖層中時相同的物理特性。
具體實施例方式
圖2是依照本發(fā)明一個實施例的一種鉆井裝置。如本領域普通技術人員都能準確理解的，表示了一種典型鉆井裝置202以及自該鉆井裝置202起延伸的井孔204。鉆井裝置202具有工作桿206，在所示實施例中，該工作桿206是鉆桿。鉆桿206具有與之連接且用于鉆出井孔204的鉆頭208。本發(fā)明也可用于其它類型工作桿，其可用于測井電纜(如圖12所示)、帶接縫油管、盤旋式油管或其它小直徑工作桿例如承壓條件下通過彈性密封裝置下入或起出的管子(snubbingpipe)。所示鉆井裝置202設在一種鉆井船222上，該鉆井船222具有從其起延伸至海底220的立管224。但是，任何鉆井裝置構造例如陸上鉆井裝置都適于實施本發(fā)明。
若可適用，鉆桿206具有一種井下鉆機210。一種典型測試單元包括在鉆桿206內(nèi)且位于鉆頭208之上，該測試單元具有至少一個用于探測井孔、鉆頭以及儲集層的特性的探測器214，這種探測器在現(xiàn)有技術中是公知的。探測器214的用途是采用加速度計或類似探測器來確定鉆桿206的方向、方位及取向。BHA還包括隨后將要更詳細說明的本發(fā)明巖層測試裝置216。遙測系統(tǒng)212位于工作桿206上的適當位置例如測試裝置216的上方。遙測系統(tǒng)212用于地面與測試裝置216之間的指令和數(shù)據(jù)的通信。
圖3是采用本發(fā)明的鉆桿206的一部分。工具部優(yōu)選位于靠近鉆頭(未表示)的BHA內(nèi)。工具包括一種用于與地面進行雙向通信且給井下部件供應能量的通信單元及電源320。在該優(yōu)選實施例中，該工具需要一種來自地面且僅用于啟動測試的信號。一種井下控制器及處理器(未表示)執(zhí)行隨后的所有控制。電源可以是由泥漿馬達(未表示)驅(qū)動的發(fā)電機，或者其可以是任何其它適當電源。還包括用于穩(wěn)定鉆桿206的工具部的多個穩(wěn)定器308和310以及用于密封天線部分的封隔件304和306。一種優(yōu)選設在上封隔件304之上的環(huán)流閥用于允許在鉆頭停止轉(zhuǎn)動時該封隔件304和306上方的鉆井泥漿持續(xù)流通。單獨的排放閥或均衡閥(未表示)用于把封隔件304和306之間的測試體積排放至上環(huán)帶。這種排放降低了測試體積的壓力，這是降壓測試所需要的。還設想通過把流體抽入系統(tǒng)內(nèi)或者排放該流體至下環(huán)帶來降低封隔件304和306之間的壓力，但無論如何都將需要某種增大中間環(huán)帶的容積來降低壓力的方法。
在本發(fā)明的一個實施例中，一種用于與井壁4(圖1)接合且可伸展的墊密封件302設在封隔件304和306之間的測試裝置216上?？蓛H采用墊密封件302而無封隔件304和306，因為僅用該墊302就能維持與井壁的足夠密封。若不采用封隔件304和306，就需要一反力使墊302能夠維持與井孔壁204的密封接合。這種密封產(chǎn)生了位于墊密封處且在工具內(nèi)延伸至泵的測試體積，而不是也采用封隔件之間的體積。
一種用以確保密封被維持的方法是確保鉆桿206的較大穩(wěn)定性?？蛇x擇性伸展的夾持件312和314包括在鉆桿206內(nèi)，以在測試過程中固定該鉆桿206。在此實施例中，所示夾持件312和314包括在穩(wěn)定器308和310內(nèi)。該夾持器312和314可具有一種用于與井壁接合的粗糙端面，以防止軟性部件例如墊密封件302及封隔件304和306由于工具移動而受到損壞。夾持器312特別理想的是用在如圖2所示的海上系統(tǒng)中，因為由波動導致的移動會過早地磨損密封部件。
圖4示意性地表示圖3所示工具以及內(nèi)部井孔和地面部件。可選擇性伸展的夾持件312與井孔壁204接合以固定鉆桿206?，F(xiàn)有技術中公知的封隔件304和306延伸以接合井孔壁204。該經(jīng)延伸的封隔件把環(huán)形井空間分隔為三個部分，即，上環(huán)帶402、中間環(huán)帶404和下環(huán)帶406。密封環(huán)帶部(或簡稱為密封部404)鄰近巖層218?？蛇x擇性伸展的墊密封件302安裝在鉆桿206上且可伸入密封部404內(nèi)。所示一種提供原始巖層流體408與工具探測器例如壓力探測器424之間流連通的流體管線穿過墊密封件302以在密封環(huán)帶404內(nèi)提供一孔口420。用以確保原始流體被測試或抽樣的優(yōu)選構造是封隔件304和306被密封壓向壁204以及該壁與可伸展件302之間具有密封關系。在墊302與壁204接合之前降低密封部404內(nèi)的壓力將促使流體自巖層流入該密封部404。由于可伸展件302與壁接合時的巖層排流(formation flowing)，穿過墊302的孔口420將暴露在原始流體408中。當鉆偏斜或水平井時，控制可伸展件302的取向是相當合乎需要的。優(yōu)選取向是朝向井孔壁的上部。一種探測器214如加速度計用于探測可伸展件302的取向。于是，利用現(xiàn)有技術中公知的方法和未表示部件如用彎管接頭定向鉆井，該可伸展件可朝向預期方向。例如，鉆井裝置可包括一種利用地面旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器(未表示)轉(zhuǎn)動的鉆桿206。一種井下泥漿馬達(參見圖2的210)可用于獨立地轉(zhuǎn)動鉆頭。于是，轉(zhuǎn)動該鉆桿，直至可伸展件朝向由探測器214所指示的理想方向。然后，停止地面旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器以在測試過程中停止轉(zhuǎn)動鉆桿206，同時利用預期的泥漿馬達繼續(xù)轉(zhuǎn)動鉆頭。
優(yōu)選的，一井下控制器418控制測試。該控制器418與至少一個系統(tǒng)容積控制裝置(泵)426連接。該泵426優(yōu)選是一種由滾珠絲杠及步進馬達或其它可變控制馬達驅(qū)動的小活塞，因為可以反復地改變系統(tǒng)容積。泵426還可以是螺桿泵。當采用其它類型泵時，應具有流量計。一用于控制至泵426的流體流動的閥430設在壓力探測器424與泵426之間的流體管線422內(nèi)。測試體積405是位于泵426的回縮活塞以下的體積且包括流體管線422。壓力探測器用于探測測試體積405內(nèi)的壓力。應該注意到這里如果是在墊密封件302處于回縮位置的情況下執(zhí)行，則測試可以是等值的。在這種情況下，測試體積包括中間環(huán)帶404的體積。這允許“快速”測試，意味著不需要用于墊伸展和回縮的時間。探測器424與控制器418連接以提供閉環(huán)控制系統(tǒng)所需要的反饋數(shù)據(jù)。該反饋用于調(diào)節(jié)參數(shù)設置例如后續(xù)體積變化的壓力限制。井下控制器應包括處理器(未單獨示出)以進一步縮短測試時間，還包括可供選擇的數(shù)據(jù)庫及儲存系統(tǒng)以保存數(shù)據(jù)作進一步分析以及提供缺省設置。
當給密封部404降壓時，流體就經(jīng)由均衡閥419排放到上環(huán)帶402。一種使泵426與均衡閥419連接的導管427具有可選擇的內(nèi)閥432。若希望進行流體抽樣，就可利用內(nèi)閥432，433a以及433b把該流體引至可供選擇的儲樣罐428，而不是經(jīng)由均衡閥419排出。對于典型流體抽樣來說，容納在儲樣罐428內(nèi)的流體將自井內(nèi)取出以供分析。
一種用于測量低流度(致密)巖層的優(yōu)選實施例包括至少一個除所示泵426之外的泵(未單獨表示)。第二泵的內(nèi)容積應遠遠小于第一泵426的內(nèi)容積。第二泵的建議容積是第一泵容積的1/100。一種具有受井下控制器418控制的選擇閥的典型“T”連接器可用于連接兩泵與流體管線422。
在致密巖層中，第一泵用于啟動降壓?？刂破髑袚Q到第二泵以在巖層壓力以下進行操作。具有小內(nèi)容積的第二泵的優(yōu)點是升壓時間快于具有較大容積的泵。
經(jīng)井下處理的數(shù)據(jù)結(jié)果可發(fā)送到地面，以為鉆井操作者提供井下條件或者確認測試結(jié)果?？刂破靼褦?shù)據(jù)發(fā)送給設在井下的雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)416。井下系統(tǒng)416給地面通信系統(tǒng)412發(fā)送數(shù)據(jù)信號。現(xiàn)有技術中已知多種適于發(fā)送數(shù)據(jù)的方法和裝置。任何適當系統(tǒng)都足以實現(xiàn)本發(fā)明目的。一旦地面接收到信號，地面控制器及處理器410就轉(zhuǎn)換并傳輸數(shù)據(jù)至一種適當?shù)妮敵龌虼鎯υO備414。如前所述，地面控制器410和地面通信系統(tǒng)412也用于發(fā)送測試啟動指令。
圖5是一種依照本發(fā)明的測井電纜實施例。所示井502橫穿過巖層504，該巖層504包含一種具有氣506、油508和水510層的儲集層。一種由鎧裝電纜514支承的測井電纜工具512設在鄰近巖層504的井502內(nèi)。用于穩(wěn)定工具512的選擇性夾持器312自該工具512起延伸。兩個可伸展封隔件304和306設在工具上且可把環(huán)形井孔502分隔為上環(huán)帶402、密封中間環(huán)帶404以及下環(huán)帶406。一種可選擇性伸展的墊元件302設在工具512上。夾持器312、封隔件304和306以及可伸展墊元件302與在圖3和4中所描述的基本相同，因此這里不再詳細描述。
用于測井電纜實施例的遙測裝置是一種經(jīng)由鎧裝電纜514內(nèi)的一個或多個導體520與地面雙向通信單元518連接的井下雙向通信單元516。地面通信單元518容納在一種具有處理器412和輸出設備414的地面控制器內(nèi)，如圖4中所描述的。一種典型的電纜絞輪522用于把鎧裝電纜514導入井孔502內(nèi)。工具512包括一種用于依照隨后將要詳細描述的方法控制巖層測試的井下處理器418。
圖5所示實施例希望用于確定氣506與油508以及油508與水510之間的接觸點538和540。為說明這種應用，一種壓力對深度的曲線542附加表示在巖層504上。如上針對圖4所示實施例描述的，井下工具512包括泵426、多個探測器424以及選擇性儲樣罐428。這些部件用于測量在井孔502內(nèi)的變化深度處的巖層壓力。如所示，所繪壓力表現(xiàn)出明顯地由一種流體至下一流體而變化的液體或氣體密度。因此，多個壓力測量結(jié)果M1-Mn提供用以確定接觸點538和540所需要的數(shù)據(jù)。
以下說明依據(jù)本發(fā)明的用于確定儲集層內(nèi)的有效遷移率(k/μ)的測量策略和計算過程。測量時間相當短，且此計算對于廣范圍的遷移率值都是適用的。與當前通常采用的速率相比，初始降壓采用一種相當?shù)偷谋貌沙鏊俾剩?.1至0.2cm3/s。采用低速率減少了由于細粒運移導致巖層損害的可能性、減小了與流體膨脹相關的溫度變化、降低了基本在探頭的滲透率測量范圍內(nèi)的慣性流阻且允許該探頭內(nèi)迅速達到穩(wěn)態(tài)流，而遷移率相當?shù)汀?br> 穩(wěn)態(tài)流不要求遷移率值低(小于大約2md/cp)。對于這些測量，當探頭內(nèi)的壓力大于巖層壓力時，由初始降壓部分確定流體壓縮率。利用這里提出的方法由早期增壓部分確定有效遷移率和遠距離巖層壓力p*，從而避免需要漫長的最終增大部分，在該部分中，壓力逐漸到達恒定值。
對于在降壓過程中相當迅速地到達穩(wěn)態(tài)流的較快遷移率，泵被停止以開始迅速增壓。對于10md/cp的遷移率和隨后在此所述的供試樣計算用的條件(包括0.2cm3/s的泵送速率)，穩(wěn)態(tài)流發(fā)生在比巖層壓力下降大約54psi處。隨后的增壓(至巖層壓力的0.01psi內(nèi))僅需要約6秒。遷移率越快，壓力下降越小且增壓時間越短(兩者成反比)?？捎煞€(wěn)態(tài)流率以及巖層壓力與下降壓力之間的差異來計算遷移率。不同泵送速率可用于檢查慣性流阻。需要工具變形以適應較低泵送速率和較小壓力差。
參照圖4，在封隔器304和306被安置且泵活塞處在其維持完全退回行程的初始位置之后，優(yōu)選采用一種恒定速率(qpump)啟動泵426。探頭以及至壓力計和泵的連接管路具有“系統(tǒng)容積”Vsys，假定該系統(tǒng)容積充滿均勻流體例如鉆探泥漿。只要探頭內(nèi)的壓力大于巖層壓力且井孔周圍的巖層面被泥餅密封，就沒有流體流入該探頭。假定經(jīng)過封隔器無泄漏且與工作無關的膨脹溫度降低，利用與泵排量相等的流體膨脹來控制壓力計數(shù)據(jù)的“系統(tǒng)”內(nèi)壓力。這里，Ap是泵活塞的橫截面積，x是該活塞的行進距離，C是流體壓縮率且p是系統(tǒng)壓力，降壓速率取決于體積膨脹，如方程1所示qpump=AP(dxdt)=dVpdt=-CVsys(dpdt)---(1)]]>方程2表示系統(tǒng)容積隨著泵活塞退回而增大Vsys[t]＝V0+(x[t]-x0)Ap＝V0+Vp[t] (2)方程2的微分表示了dVsysdt=dVpdt---(3)]]>由此，把方程3的結(jié)果代入方程1并重排-dVsysCVsys=-dlnVsysC=dp---(4)]]>對于恒定壓縮率，對方程4求積分以得到作為系統(tǒng)容積的函數(shù)的探頭內(nèi)壓力Pn=Pn-1+1Cln[Vsysn-1Vsysn]---(5)]]>通過由方程2計算作為時間函數(shù)的系統(tǒng)容積，探頭內(nèi)壓力可與時間相關。相反，若壓縮率不是恒定的，其位于任意兩個系數(shù)容積之間的平均值是
Cavg.=ln[Vsysn-1Vsysn]P2-P1---(6)]]>這里，下標1和2不限于相繼讀取的兩個壓力。注意到如果在降壓過程中溫度降低，表觀壓縮率將過低。壓縮率的突然增大表示存在泵送問題，例如，摻沙使氣體析出或者經(jīng)由探頭面與井孔壁之間密封部上的封隔器泄漏。只要在流體流入探頭時該探頭內(nèi)的壓力小于巖層壓力，這表現(xiàn)為壓縮率顯著增大，則在任何情況下壓縮率的計算結(jié)果都是無效的。然而應注意的是，實際流體的壓縮率幾乎總是隨著壓力減小而略微增大。
圖6表示一種從5000psia的初始井孔流體靜壓力下降到4626.168psia的儲集層壓力(p*)608(和其下)的例子，該儲集層壓力(p)608是利用以下條件作為例子算出的有效探頭半徑，ri為1.27cm；無量綱幾何因數(shù)，G0為4.30；初始系統(tǒng)容積，V0為267.0cm3恒定的泵體積采出速率，qpump為0.2cm3/s，以及恒定壓縮率，C為1×10-5psi-1。
該計算假定沒有溫度變化且沒有漏入探頭。降壓分別在圖6的底部和頂部被表示為時間的函數(shù)或者泵采出量的函數(shù)。利用由方程2算得的Vsys自方程5計算初始降壓部分610(p*上方)。壓力持續(xù)下降到儲集層壓力以下而沒有流入探頭被表示為“零”遷移率曲線612。注意到由于逐漸增大的系統(tǒng)容積，整個“不流入探頭”的降壓曲線略微彎曲。
通常，當壓力下降到p*以下且滲透率大于零時，來自巖層的流體開始流入探頭。當p＝p*時，流率為零但其隨著p的減小而逐漸增大。實踐中，在泥餅開始脫離位于探頭封隔器的內(nèi)半徑下方的井孔面部分之前，需要有限壓力差。在這種情況中，時間壓力曲線中將觀察到不連續(xù)，而不是如圖6所示從“不流入探頭”的曲線平滑過渡離開。只要系統(tǒng)容積增大速率(來自泵采出速率)超過流體流入探頭的速率，該探頭內(nèi)的壓力將持續(xù)下降。容納在Vsys內(nèi)的流體膨脹以填補流率的不足。只要來自巖層的流體服從達西定律，其將與(p*-p)成比例地持續(xù)增大。最終，來自巖層的流體變得等于泵送速率，且探頭內(nèi)的壓力隨后保持恒定。這被公認為是“穩(wěn)態(tài)”流。
控制穩(wěn)態(tài)流的方程為kμ=14,696qpumpG0ri(p*-pss)---(7)]]>對于為圖6給出的條件，k/μ＝1000md/cp時穩(wěn)態(tài)下降壓力差p*-pss為0.5384psi，100md/cp時為5.384psi，10md/cp時為53.84psi，等等。對于0.1cm3/s的泵送速率，這些壓力差將減半，對于0.4cm3/s的泵送速率，它們將翻倍，等等。
如隨后將表示的，在泵活塞停止退回之后，這些高遷移率下降具有非?？斓脑鰤?。p*的值可由幾秒后的穩(wěn)定化增大壓力獲得。在高遷移率(k/μ＞50md/cp)的情況中，泵送速率必須在隨后的降壓過程中增大以獲得足夠的下降壓力差(p*-p)。對于較低遷移率，其應減小以確定慣性流阻(非Darcy流)不顯著。在這些情況中總共三個不同泵送速率是理想的。
穩(wěn)態(tài)計算對于較高遷移率非常理想，因為壓縮率下降到計算結(jié)果以外，遷移率計算是直接的。然而，工具需求高1)泵送速率應恒定且容易改變，以及2)壓力差(p*-pss)小。理想的是具有由螺珠絲杠和步進馬達驅(qū)動的小活塞以控制在到達小遷移率穩(wěn)態(tài)流過程中的降壓。
圖6表示在所示時間段內(nèi)，遷移率較小的1.0md/cp曲線614的降壓未到達穩(wěn)定態(tài)。此外，幾乎不能觀察到0.1md/cp及其下的曲線616與零遷移率曲線的偏差。例如，在總時間10秒處，對于0.01md/cp的下降壓力差僅為1.286psi，小于不流入探頭時的下降壓力差。由于非等溫條件或者流體壓縮率的微小變化，預計會有比這更大的壓力擾動。不推薦下降大于p*以下200-400psi；顯著的慣性流阻(非Darcy流)幾乎得到保證，巖層可能由于細粒運移而損傷，熱擾動更為顯著地不可避免，氣體可能析出，且泵動力需求提高。
在p＜p*期間以及達到穩(wěn)態(tài)流之前，三個速率起作用1)泵送速率，其隨著時間增大系統(tǒng)容積，2)來自巖層的流體流入探頭的流率，以及3)系統(tǒng)容積內(nèi)的流體膨脹率，其等于前兩個速率的差。假定在等溫條件、巖層內(nèi)的達西液流、探頭面附近無滲透率損失且恒定粘度下，自一種基于上述三個速率的關系的方程計算圖6所示用于10，1和0.1md/cp遷移率的下降曲線618，614和616pn=pn-1+qfn(tn-tn-1)-(Vpumpn-Vpumpn-1)C[V0+12(Vpumpn+Vpumpn-1)]---(8)]]>這里，在時間節(jié)距n處從巖層流入探頭的流率由下式計算qfn=kG0ri[p*-12(pn-1+pn)]14,696μ---(9)]]>由于為了計算方程9中的qfn，需要pn即需要方程8的解，因此采用迭代過程。對于較小遷移率，在采用pn-1作為p的初估值時收斂迅速。然而，對于10md/cp曲線，每個時間節(jié)距需要更多次迭代，此過程對于100md/cp和更高遷移率的情況而言變得不可靠。需要較小的時間節(jié)距和/或更大的減幅(或者解算方法而不是迭代過程)。
泵活塞停止(或者減慢)以開始增壓。當活塞停止時，系統(tǒng)容積保持恒定，且從巖層進入探頭的液流導致系統(tǒng)容積內(nèi)容納的流體被壓縮，結(jié)果增壓。對于僅執(zhí)行穩(wěn)態(tài)計算的高遷移率測量，不需要確定流體壓縮率。增壓僅用于確定p*，這樣泵就完全停止以增大壓力。在圖6給出的條件下，對于10，100和1000md/cp遷移率的曲線618，620和622，用以到達p*的0.01psi內(nèi)的增大時間分別為約6，0.6和0.06秒。
對于在降壓過程中未到達穩(wěn)定態(tài)的小遷移率測量，增壓用于確定p*和k/μ。然而，不需要測量整個增壓過程。這要花費不合理的冗長時間，因為在增壓曲線的末尾，用以到達p*的驅(qū)動力近似零。一種用于避免此冗長測量部分的方法將在下段中給出。
假定溫度、滲透率、粘度和壓縮率恒定，控制增壓的方程為
kG0ri(p*-p)14,696μ=-CVsys(dpdt)---(10)]]>重排并求積分得到t-t0=14,696μCVsyskG0riln(p*-p0p*-p)---(11)]]>這里，t0和p0分別是時間和在壓力開始增大處或者增壓曲線的任意點處的探頭內(nèi)壓力。
圖7是1md/cp遷移率的增壓曲線630的初期部分的曲線，該曲線630起始于4200psia處，且如果從運行到完成，其將終止于4600psia的p*處。這從方程11算得。除了該圖中表示的其它參數(shù)外，p0＝4200psia。
以示例的方法說明由不完全的增壓曲線確定p*。表2代表假想的實驗數(shù)據(jù)。急待解決的問題是準確地確定p*的值，否則其將無法獲得。為實驗獲得p*將至少花費60秒，而不是所示的15秒。假想中知道的唯一信息是用于圖6的系統(tǒng)值和269.0cm3的Vsys。壓縮率C利用方程6由在假想井孔壓處開始的初始降壓數(shù)據(jù)確定。
表2由適度低滲透率儲集層獲得的假想增壓數(shù)據(jù)

方程11右側(cè)上的第一群和前述對數(shù)群可被認為是用于增壓的時間常數(shù)τ。由此，利用這種限定，重排方程11得到ln(p*-p0p*-p)=(1τ)(t-t0)---(12)]]>
方程12的左側(cè)相對于(t-t0)的曲線是直線，且斜率等于(1/τ)，截距等于零。圖8是利用方程12和p*值的各個估值獲得的表2數(shù)據(jù)的曲線。我們可見僅4600psia的正確值獲得所需直線640。此外，對于低于正確p*的估值，曲線646的初期部分的斜率小于后期斜率。相反，對于太大的估值，曲線642和644的初期斜率大于后期斜率。
這些觀測值用于構造一種尋求正確p*的快速方法。首先，由表2所示數(shù)據(jù)的任意初期部分計算平均斜率。這種斜率計算起始于t1和p1且終止于t2和p2。接著，由該表的隨后部分計算平均后期部分。此計算的開始和結(jié)束下標分別為3和4。隨后，把早期斜率除以后期斜率以求比值RR=ln(p*-p1p*-p2)(t4-t3)ln(p*-p3p*-p4)(t2-t1)---(13)]]>假設我們選擇表2的第二組數(shù)據(jù)點2.0825s和4300psia為初期斜率的起點。還假設我們選擇第5，9和11組數(shù)據(jù)作為初期斜率的終點以及后期斜率的起點和終點，它們分別具有相應的下標2，3和4。若我們現(xiàn)在估計p*為4700psia并把這些數(shù)插入方程13，R的計算值為1.5270。因為其大于1，所以估值過高。在采用以上相同數(shù)據(jù)時，p*的該估值和其它估值的結(jié)果表示為圖9中的曲線650。p*的正確值4600psia出現(xiàn)在R＝1處。這些計算可容易地合并到一種解算程序中，該解算程序迅速收斂至正確p*值而不需要曲線圖。利用自初始流體靜壓力下降獲得的壓縮率由重排的方程11計算所找到正確p*值的遷移率。
一般，對于實際數(shù)據(jù)，應避免增壓數(shù)據(jù)的最早期部分用于計算p*以及k/μ。此具有高壓力差的增壓最快部分由于壓縮熱而具有最大熱變形，且非達西流的可能性最高。在如上所述已確定p*之后，應按照圖7描繪全部數(shù)據(jù)組。只要曲線的初期部分顯示斜率隨著時間增大而增大并跟隨著越來越線性的曲線，這就強烈表明是處于較高壓力差的非Darcy流。
參照圖10描述依據(jù)本發(fā)明的另一種方法。圖10表示工具壓602與巖層流率qfn604之間的關系，以及流率在特定限值以下和以上的作用。達西定律教導壓力與巖層內(nèi)的流體流率成正比。因此，當工具內(nèi)的壓力恒定且活塞以給定速率移動時，壓力相對于降壓活塞抽吸率的曲線將形成直線。類似的，流率相對于穩(wěn)定化壓力的曲線將形成直線，該直線通常具有位于流率下限與流率上限之間的負斜率(m)606。該斜率用于確定巖層內(nèi)流體的遷移率(k/μ)。方程8可被重排以得到巖層流率qfn=(Vpumpn-Vpumpn-1)-C[V0+12(Vpumpn+Vpumpn-1)](pn-1-pn)(tn-tn-1)---(14)]]>方程14對于非穩(wěn)定態(tài)條件以及穩(wěn)定態(tài)條件都有效。當C適度精確地已知以確定沿著圖10所示曲線的點時，通過用于非穩(wěn)定態(tài)條件的方程14計算巖層流率qfn。
穩(wěn)定態(tài)條件將簡化方程14，因為(pn-1-pn)＝0。在穩(wěn)定態(tài)條件下，已知的工具參數(shù)和測量值可用于確定沿著圖10所示直線區(qū)域的點。在此區(qū)域內(nèi)，泵送速率qpump可被代換，然后利用方程9的qpump得到kμ=-14696mG0ri---(15)]]>在方程15中，m＝(-pss)/qpump。k/μ的單位為md/cp，和p*為psia，ri為cm，qfn為cm3/s，Vpump和V0為cm3，C為psi-1，以及t為s。直線上的每個壓力都是在給定流率(或抽吸率)下的穩(wěn)定態(tài)壓力。
實際上，在零巖層流率(濾液)附近處距直線的偏差是鉆探泥漿漏入工具(流率近似為零)的指示。在高流率處的偏差通常是非達西效應。然而，通過把該直線延長至具有零抽吸率的截距，可確定巖層壓力。所算得的巖層壓力p*應等于在可忽略的誤差容限內(nèi)所測得的巖層壓力。
壓力測試的目的是確定儲集層內(nèi)的壓力并確定該儲集層內(nèi)流體的遷移率。一種調(diào)節(jié)活塞抽吸率直至所讀取的壓力恒定(零斜率)的過程提供用以確定壓力和遷移率的信息，而與采用恒定容積的“穩(wěn)定”增壓無關。
此過程的一些優(yōu)點是經(jīng)由觀察到穩(wěn)定增壓時的測試自確認來確保質(zhì)量，以及經(jīng)由降壓遷移率與增壓遷移率的比較來確保質(zhì)量。同時，當測量的增壓部分無法獲得時(在探頭失去密封或者過多增壓時間的情況中)，p*提供巖層壓力。
圖11是采用依據(jù)本發(fā)明另一種方法的工具壓相對于時間的示意圖。該圖表示了這樣一種方法，該方法涉及基于壓力-時間曲線的斜率改變降壓活塞抽吸率。在任一點獲得的探測器數(shù)據(jù)可用于方程14以繪制如圖10所示曲線或者用在受計算機控制的自動解算程序中。限定各種流率下的穩(wěn)定態(tài)壓力的數(shù)據(jù)點可用于確認測試。
通過采用如圖4所示的MWD工具或者如圖5所示的測井電纜工具，啟動該程序。工具探頭420初始相對于井孔密封，測試體積405基本僅包含處在環(huán)帶流體靜壓力下的鉆井泥漿。經(jīng)由從地面發(fā)送的指令啟動測試階段I702。井下控制器418優(yōu)選控制隨后的操作。利用該控制器控制一種包括降壓活塞的降壓泵426，通過把該降壓活塞的抽吸率設定為一預定速率而以恒定速率減小測試體積內(nèi)的壓力。探測器424用于以預定時間間隔測量至少工具內(nèi)流體的壓力。調(diào)節(jié)該預定時間間隔以確保在該程序的每個階段過程中可得到至少兩個測量結(jié)果。通過用適當探測器測量系統(tǒng)容積、溫度和/或系統(tǒng)容積變化率，可獲得其它優(yōu)點。在階段I過程中利用上述計算過程確定工具內(nèi)流體的壓縮率。
當工具壓力下降到巖層壓力p*以下時，測試階段II704開始。由于巖層流體開始進入測試體積，壓力曲線的斜率改變。通過采用一種井下處理器由在該階段內(nèi)的兩個時段處抽取的測量結(jié)果計算斜率來確定斜率變化。若抽吸率保持恒定，工具壓趨向于在一種低于p*的壓力處穩(wěn)定。
抽吸率在預定時間706處增大以開始測試階段III。增大抽吸率就降低了工具內(nèi)壓力。由于壓力減小，巖層流體流入工具內(nèi)的流率加快。工具壓趨向于在一種比階段II過程中所經(jīng)歷壓力低的工具壓處穩(wěn)定，因為抽吸率在階段III大于階段II。當區(qū)間測量表明工具內(nèi)壓力接近穩(wěn)定時，抽吸率在時間708處再次減小，開始測試階段IV。
然后，抽吸率減慢或者停止，使工具內(nèi)壓力開始增大。當壓力開始增大時，曲線斜率改變符號，此變化啟動階段V710，然后抽吸率開始增大以穩(wěn)定壓力。當壓力測量結(jié)果得到零斜率時，表明壓力穩(wěn)定。接著，對于階段VI712減小降壓活塞速率，以允許壓力增壓直至壓力再次穩(wěn)定。當壓力穩(wěn)定時，降壓活塞在階段VII714停止并允許工具內(nèi)壓力增大，直至該工具壓穩(wěn)定在巖層壓力pf處。然后，測試完成，控制器使測試體積716與環(huán)帶的流體靜壓力均衡。接著，該工具可被取出并移至一新位置或者移出井孔。
井下處理器利用在階段V710和階段VI712過程中確定的穩(wěn)定化壓力以及相應的活塞速率來確定如圖10所示的曲線。該處理器由所測得的數(shù)據(jù)點計算巖層壓力p*。然后，比較算處值p*與在測試階段VII714過程中利用工具獲得的測得巖層壓力pf。該比較用于確認所測得的巖層壓力pf，從而避免需要執(zhí)行單獨的確認試驗。
采用上述一個或多個方法要素的其它實施例也被認為在本發(fā)明范圍內(nèi)。仍然參照圖11，另一實施例包括階段I至階段IV，然后階段VII。在需要測量巖層壓力時，此方法對于可適度滲透的巖層是理想的。通常，在此實施例中，階段IV的分布曲線將略微變化。當測量結(jié)果顯示壓力曲線709上基本為零的斜率時，啟動階段VII。在移動工具之前，仍然需要均壓過程716。
本發(fā)明的另一實施例包括階段I702、階段II704、階段VI712、階段VII714和均壓過程716。此方法用在滲透率相當?shù)偷膸r層中或者用在工具失去密封時。階段II將不像所示那樣顯著偏轉(zhuǎn)，這樣階段I的直線部703將看來似乎延伸到巖層壓力pf以下。
圖12是一種在井孔中使用且無封隔器的測井電纜巖層抽樣工具的示圖。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖12，其表示設在巖層測試工具內(nèi)的本發(fā)明另一實施例。圖12是一種自Michaels等的美國專利No.5,303,775得到的巖層測試工具的示圖，在此整體引入該專利以供參考。Michaels的′755專利教導一種用以與井下巖層測試工具連接以獲取原生流體的相完整試樣的方法和裝置，該相完整試樣經(jīng)由含有壓力的儲樣罐送至試驗室。容納在工具內(nèi)的一個或多個儲液罐相對于巖層平面處的井孔壓力均衡，且其按照這樣一種方式注滿原生流體試樣，使得在該儲樣罐的注充過程中，該原生流體的壓力被維持在處于流體試樣的起泡點以上的預定范圍內(nèi)。儲樣罐采用一種可在內(nèi)部自由浮動的活塞，該活塞把該儲樣罐分隔為容納試樣的儲樣罐和與井孔壓力連通的壓力均衡室。儲樣罐提供有一種能夠在巖層測試工具已從井孔中取出以送至實驗室之后維持流體試樣的壓力的斷流閥。為彌補在儲樣罐及其內(nèi)容納物冷卻時的壓力下降，該工具的活塞泵機構具有把試樣壓力充分增大到該試樣的起泡點以上的能力，這樣，在冷卻時發(fā)生的任何壓力減小將不會使流體試樣壓力減小到其起泡點以下。
圖12是具有方框圖解的示圖，其表示一種依據(jù)本發(fā)明構造的巖層測試工具，該工具設置在井孔內(nèi)的巖層平面處且其抽樣探頭與巖層連接以進行測試并獲取一個或多個原生試樣。如圖12所示，在垂直剖視圖中表示的井孔10的一部分穿過地下巖層11。一種抽樣和測量工具13經(jīng)由電纜或測井電纜12設在井孔10內(nèi)。該抽樣和測量工具包括液壓傳動系統(tǒng)14、流體試樣儲存部15和抽樣機構部16。抽樣機構部16包括可選擇性延伸的井嚙接墊件17、可選擇性延伸的流體導入抽樣探頭件18以及雙向泵件19。如果需要，泵件19也可以位于抽樣探頭件18的上方。
在工作時，通過從卷繞著電纜12的絞車20上卷繞或卷出該電纜12，把抽樣和測量工具13設置在井孔10內(nèi)。當工具13設在所關心的地下巖層附近時，來自深度指示器21的深度信息與信號處理器22和記錄器23連接。來自控制電路24的電控制信號經(jīng)由容納在電纜12內(nèi)的導電體傳遞給工具13，該控制電路24包括處理器(未示出)。
這些電控制信號啟動所示液壓傳動系統(tǒng)14內(nèi)的操作液壓泵，該液壓傳動系統(tǒng)14提供工具操作所需的液壓動力并提供使井嚙接墊件17和流體導入件18從工具13橫向移動至與地下巖層11和雙向泵件19嚙接的液壓動力。然后，利用來自控制電路24的電控制信號使流體導入件或抽樣探頭18與地下巖層11流連通，該電控制信號選擇性地啟動工具13內(nèi)的電磁閥以獲取容納在目標地下巖層內(nèi)的任何可采出原生流體的試樣。
圖13是一種用于在泵送過程中把巖層流體泵送到井孔內(nèi)以釋放試樣濾液以及用于在試樣凈化之后把巖層流體泵送到儲樣罐內(nèi)的雙向巖層流體泵的示圖。圖13表示依據(jù)本發(fā)明構造的井下巖層萬用表工具的一部分，示意性表示了該工具內(nèi)的活塞泵和一對儲樣罐。圖12和13取自Michaels的′755專利并在此對它們進行詳細說明。
如圖13的局部剖視示意圖所示的，圖12所示巖層測試工具13包括通常在圖13中示意性表示為24的雙向活塞泵機構。在工具主體13內(nèi)還提供有至少一個且優(yōu)選一對儲樣罐，該儲樣罐通常表示為26和28且如果希望可具有相同構造?；钊脵C構24限定了一對相對泵室62和64，該泵室62和64被設置成經(jīng)由供給管34和36與各自儲樣罐流連通。利用電激發(fā)三向閥27和29或者其它任何能夠選擇性地填充儲樣罐的適當控制閥裝置控制從各自泵室到選定儲樣罐26或28的供給管的排放。所示各自泵室還具有經(jīng)由泵室供給通路38和40與所關心的地下巖層流連通的能力，該泵室供給通路38和40由圖12的抽樣探頭18限定且受適當閥門控制。如果需要，供給通路38和40可提供有允許從室62和64泵送的流體過壓的止回閥39和41。LMP47跟蹤活塞58和60的位置和速度，由此能夠確定對于已知活塞式汽缸尺寸而言經(jīng)過一定時間的泵量。
圖14是供巖層流體泵的三個沖程使用的巖層速率分析數(shù)據(jù)值。圖15是在巖層流體的無問題泵送的第一例子中供抽樣泵的三個沖程使用的巖層流體泵壓、封隔器壓、泵活塞的線性容積排量以及泵量的圖表。
圖16是用于圖14和圖15所示三個沖程的泵壓相對于巖層流率的曲線。注意到圖16和圖14中的相關系數(shù)(R2)高于.99，表明泵送速度與巖層流率良好匹配。圖17是泵送歷史的第二例，表示在問題明顯的巖層流體泵送第二例子中供抽樣泵的三個沖程使用的巖層流體泵壓、封隔器壓、泵活塞的線性容積排量以及泵量的曲線。
圖18是用于圖17所示例子的所有泵送沖程的壓力相對于巖層流率的曲線，所示相關系數(shù)(R2)僅為0.052，表明有問題。圖19是用于圖17所示例子的前兩個泵送沖程的壓力相對于巖層流率的曲線，所示相關系數(shù)(R2)為0.9323，表明相當于那點的質(zhì)量試樣。
本發(fā)明在巖層增壓的同時在泵抽吸側(cè)上的每個泵送活塞沖程的最后進行FRA以確定遷移率、壓縮率和相關系數(shù)。本發(fā)明提供遷移率相對于時間的曲線，并作為試樣綜合性的可信度指示而交付給抽樣委托人。FRA用圖表示壓力相對于巖層流率的關系，如圖16所示。該圖越接近直線，相關系數(shù)就越高。相關系數(shù)高于0.8表明泵送速率與巖層采出巖層流體的能力良好匹配。
通過解方程P(t)＝P*-[遷移率的倒數(shù)]×[巖層流率]，作為時間函數(shù)的壓力曲線得到巖層壓力P*。此曲線的斜率是負的，且y軸截距是P*，P在垂直軸上。此曲線的倒數(shù)是遷移率。該曲線與直線的匹配程度是相關系數(shù)。當相關系數(shù)小于0.8時，表明有問題。當巖層能夠以更快的泵送速率輸送單相巖層流體時，本發(fā)明將給操作員提供向上箭頭指示以增大泵送速率，以及當泵送速率超過巖層以現(xiàn)有泵送速率輸送單相巖層流體的能力時，提供向下箭頭以減慢泵送速率。
室62和64的泵量是已知的，且活塞58和60的移動位置和移動速率可由LMP47得知，于是在每個泵送沖程的最后對雙向泵執(zhí)行FRA。由于降壓率和泵量可由活塞位置和室62和64的位置及尺寸變化率得知，所以也可知或者能夠算出降壓量。
Psaturation-p*＝-(1/遷移率)(巖層流率)。Psaturation-p*代表在成為兩相之前的試樣容許窗(window of tolerance)。利用FRA確定巖層流體遷移率，這樣就可計算巖層流率，并計算方程16中的適當泵送速率qdd以如下所述與巖層流率相匹配。工具內(nèi)的控制器通過發(fā)送反饋信號給泵處的液壓控制器閥來自動調(diào)節(jié)泵送速率，或者發(fā)送信號給控制員來調(diào)節(jié)該泵送速率以實現(xiàn)該泵送速率與巖層遷移率的最佳匹配。
在泵送過程中當雙向泵活塞58，60到達泵送沖程的最后時，對該泵的抽吸側(cè)進行FRA。在泵活塞58，60移動之前，F(xiàn)RA利用每個泵送沖程最后的巖層增壓來確定所要泵送的巖層流體的壓縮率、遷移率和相關系數(shù)。因此，本發(fā)明提供的泵送過程中的FRA利用LMP數(shù)據(jù)和泵尺寸能夠獲得單相抽樣過程中的準確降壓量和降壓率。用于遷移率、壓縮率和FRA曲線壓力梯度的FRA數(shù)據(jù)確認試樣數(shù)據(jù)和壓力測試數(shù)據(jù)。由此，泵送時的FRA確保正確降壓率用于執(zhí)行準確壓力測試并獲得代表巖層特征的單相試樣。
依據(jù)圖12-19所示的本發(fā)明當前實施例，本發(fā)明提供這樣一種裝置和方法，該裝置和方法通過在每個泵送沖程之后采用上述FRA技術來監(jiān)測來自含碳氫化合物巖層的泵送巖層流體并提供對泵送的質(zhì)量控制。依據(jù)本發(fā)明，F(xiàn)RA用在泵的抽吸側(cè)，同時利用FRA監(jiān)測巖層增壓以計算遷移率、壓縮率、相關系數(shù)和p*相對于時間的關系。本實施例是這樣一種方法，該方法通過在圖13所示雙向泵的每個泵送沖程的最后采用上述FRA技術來分析用于巖層壓力和巖層流體遷移率的測井電纜巖層測試工具測量數(shù)據(jù)。巖層測試工具通常把來自巖層的巖層流體泵出或者抽出到井孔內(nèi)，以在抽取巖層流體試樣之前凈化泥漿濾液。泵送可持續(xù)幾小時，以極力獲取無濾液(經(jīng)凈化)的巖層流體。此外，以不會遇到諸如工具堵塞、封隔器泄漏、摻沙或巖層破壞一類問題的最有效方式來維持泵送速率是關鍵點。利用雙向泵室62或64的已知泵量，本發(fā)明把FRA應用于泵送數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖13，F(xiàn)RA應用于每個泵送沖程或者若干組合沖程。FRA應用于雙向泵室62和64的泵送沖程和活塞58和60，以確定巖層遷移率、流體壓縮率和相關系數(shù)。FRA確定的遷移率指示巖層產(chǎn)出碳氫化合物的能力。有效的油回收操作是絕不可少的，以與具有適當泵送速率的巖層產(chǎn)出能力相匹配。已知通過為低遷移率減小泵送速率或者為高遷移率增大泵送速率，可使巖層產(chǎn)出碳氫化合物的能力與適當泵送速率匹配。使泵送速率與巖層產(chǎn)出能力匹配有助于實現(xiàn)高效泵送。利用在泵送同時采用FRA所確定的遷移率值，計算使流動巖層的流壓處于飽合壓力或起泡點壓力以上的最大泵送速率。在泵送計算的同時采用由FRA確定的適當泵送速率增大了采集到不閃光(un-flashed)單相試樣的可能性，這是巖層的真實表現(xiàn)。
FRA相關系數(shù)的確定提供泵送質(zhì)量和問題的指示。泵送過程會遇到無數(shù)問題。提前檢測到這種問題的跡象為避免工具的致命故障、否則需要花費大量金錢而提供重要機會，并使得操作員可以改變泵送速率或者甚至延遲或終止泵送過程。在一種示范實施例中，設在井下工具內(nèi)的處理器通過向地面和停留處的操作員顯示向上或向下箭頭把與應增大還是減小泵送速度相關的預期泵送速度的信息通知給操作員，或者自動調(diào)節(jié)泵送速度，或者停止泵送，以解決泵送過程中察覺到的問題。
當泵送行為無問題時，用于一系列連接泵送沖程的FRA相關系數(shù)將較高，即高于0.8-0.9，然而當泵送過程中遇到問題時，F(xiàn)RA相關系數(shù)將降低并再次變小。FRA壓縮率用作泵送過程中流體類型變化的指示器。通過連續(xù)監(jiān)測巖層流體壓縮率，可迅速檢測到自巖層泵送的流體類型的變化。因此，當泥漿濾液壓縮率與巖層流體壓縮率之間存在顯著差異時，因為壓縮率從表現(xiàn)為泥漿濾液的值變化成表現(xiàn)為巖層流體的值，所以較易于監(jiān)測巖層凈化。監(jiān)測近紅外光譜光密度測量結(jié)果與FRA壓縮率相結(jié)合以確定巖層試樣凈化。
如圖12-19所示，本發(fā)明的當前實施例提供了一種經(jīng)由對一定時間上的每個泵送沖程進行巖層速率分析或者FRA來控制泵送質(zhì)量的裝置和方法。泵送能持續(xù)幾小時，且以沒有諸如工具堵塞、封隔器泄漏或巖層破壞一類問題的最有效方式來維持泵送過程是相當關鍵點。在泵量已知時，本發(fā)明對泵送數(shù)據(jù)進行FRA。對每個泵送沖程或者若干組合沖程進行FRA。對泵送沖程的FRA得到巖層遷移率、流體壓縮率以及相關系數(shù)。本發(fā)明利用由FRA確定的遷移率來指示巖層產(chǎn)出能力。本發(fā)明的當前實施例通過確定巖層產(chǎn)出能力來選擇適當泵送速率，從而通過減小泵送速率使低產(chǎn)出能力(FRA確定的低遷移率)與較慢泵送速率匹配，或者在巖層具有較強產(chǎn)出能力(如果遷移率高)時增大泵送速率能夠通過施加補充泵送速率以與巖層遷移率相匹配來提高效率。利用對巖層遷移率的FRA泵送確定，本發(fā)明計算并采用最大補充泵送速率，這將保持流過該泵和工具的試樣壓力在飽合壓力或者起泡點壓力以上，且不再花費比利用過慢泵送來獲取試樣所需更長的時間。通過在雙向泵的每個泵送沖程的最后采用本發(fā)明利用FRA算出的最大補充泵送速率，采集到不閃光典型試樣的可能性增大。
依據(jù)巖層遷移率控制巖層泵送速率將通過使該泵送速率與巖層產(chǎn)出率相匹配來令泵送過程最優(yōu)化。通過不以比巖層能夠產(chǎn)出的速率更快的速率進行泵送，泵送速率與巖層產(chǎn)出能力相匹配將確保被泵入儲樣罐內(nèi)的巖層試樣自始至終停留在單相狀態(tài)，從而不會把巖層試樣的壓力降低到起泡點以下。本發(fā)明還能夠?qū)崟r質(zhì)量監(jiān)測以在出現(xiàn)任何問題時指示并檢測該問題，或者自動地改變泵送參數(shù)以盡可能減小負面影響。經(jīng)由FRA壓縮率的變化來監(jiān)測巖層凈化。因此，本發(fā)明通過在泵送過程中進行綜合FRA能夠使泵送過程最優(yōu)化。由此，本發(fā)明提供了獲取典型巖層試樣的優(yōu)點。
對泵送數(shù)據(jù)的FRA技術易于作為一種可被接入和斷開的供選擇事物集成到井下抽樣工具內(nèi)。一旦啟動泵送優(yōu)化過程，就持續(xù)不斷地實時監(jiān)測FRA遷移率、壓縮率和相關系數(shù)。本發(fā)明的當前實施例優(yōu)選執(zhí)行以下步驟。
本發(fā)明對雙向泵室62和64或單向泵室的已知泵量應用FRA。FRA技術可應用于單個泵送沖程或者總共若干泵送沖程，并將對該單個或多個沖程計算遷移率、壓縮率和相關系數(shù)。利用FRA確定的巖層遷移率，本發(fā)明計算用以維持流壓在飽合壓之上的最佳泵送速率，并在需要改變泵送參數(shù)時通知工具技師以達到最佳壓力或者自動調(diào)節(jié)泵送速率以達到使泵送壓力與巖層產(chǎn)出能力相匹配的最佳壓力。本發(fā)明在泵送過程中連續(xù)監(jiān)測FRA遷移率、壓縮率和相關系數(shù)以觀察FRA遷移率、壓縮率和相關系數(shù)的顯著變化，從而確定巖層產(chǎn)出能力或者檢測泵送過程中的問題。
FRA技術能計算用作分析的巖層速率。以下方程(16)是用作分析的基礎p(t)＝p*-(μ/(kG0ri))(CsysVsys(dp(t)/dt)+qdd) (16)在方程右側(cè)上的第二圓括號內(nèi)的整個數(shù)項CsysVsys(dp(t)/dt)+qdd是通過修正用作工具儲能效應的活塞速率(qdd)算得的巖層速率。Csys是工具流路內(nèi)流體的壓縮率，Vsys是流路容積。G0是幾何因子，ri是探頭半徑。
以下專用術語用在圖15-29中APQK-用于泵測量儀器的壓力曲線(psi)；APQL-用于封隔器測量儀器的壓力曲線(psi)；LMP-泵活塞或者樣品室活塞的線性排量的曲線以確定泵量。LMP泵活塞位置指示器電位計47表示在圖13中。LMP用于跟蹤活塞位置和活塞移動速率。利用泵活塞橫截面積(cm2)由此曲線計算降壓量(DDV)和泵量(PTV)；泵(PTV-BB)量曲線的單位為cm3。當泵量記錄到泵量(PTV)曲線中時，F(xiàn)RA可應用于小容積(56cc)泵的泵送。
圖14給出了一種應用于小容積泵的泵送數(shù)據(jù)的FRA例子。該數(shù)據(jù)包括p*1410、遷移率1412、壓縮率1414和相關系數(shù)1416。一個沖程接一個沖程地考慮并分析泵送數(shù)據(jù)。然后，三個泵送沖程1402、1404，1406數(shù)據(jù)相結(jié)合1408。圖15表示所用泵送數(shù)據(jù)的歷史圖。如所示，采用小容積泵的三個沖程。分析結(jié)果匯總在圖14中。注意到采用泵量(PTV)曲線，而不是用于進行降壓速率計算的降壓量(DDV)。
圖15表示泵壓1506、封隔器壓1504、活塞位置1502和泵量1508。在圖15中，采用BB56cc抽樣泵的三個沖程的泵送數(shù)據(jù)歷史。在圖16中，結(jié)合圖15所示用于三個沖程的FRA圖表。圖16是表示用于圖15所示三個沖程的相關系數(shù)為0.9921的泵送歷史。
如圖14所示，遷移率和壓縮率對于每個泵送沖程不同，但非常接近。遷移率僅略微增大。作為組合用于三個泵送沖程的FRA對三個泵送沖程上的壓縮率和遷移率產(chǎn)生性質(zhì)的實際平均(a de facto averageof sorts)?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖16，如圖16所示用于組合三個泵送沖程的FRA圖表1604表示了對直線1602的較好相關性0.9921。上例表明在采用特性保留工具(RCI)56cc(BB)泵且使用泵量(PTV)曲線時，F(xiàn)RA能夠成功地應用于泵量數(shù)據(jù)。FRA可應用于每個沖程或者可應用于總共若干沖程以節(jié)省計算時間。
FRA應用于如圖17所示設定的用于泵送沖程數(shù)據(jù)的問題方案(problem scenario)。如圖17和18所示，前幾個沖程無問題，但隨后壓力顯示問題跡象(例如，致密巖層、高粘度或者工具堵塞)。圖18中給出用于全部沖程集的壓力相對于巖層流率的FRA圖表，在圖18中幾乎沒有或者完全沒有相關跡象(相關系數(shù)相當?shù)?，僅0.03)。然而，如圖19所示在前幾個沖程上的FRA相當好，具有0.93的相關系數(shù)、1040md/cp的遷移率以及4.1E-4(1/psi)的壓縮率。此例表示在泵送同時采用FRA將作為泵送的質(zhì)量指示器。本發(fā)明對若干泵送沖程進行FRA分析，并計算或檢測FRA圖表或者相關系數(shù)的變化，以檢測任何泵送問題的跡象。本發(fā)明的當前實施例確定任何顯著變化，然后要求或通知操作員或者由于察覺到泵送停止的必要條件而自動地改變泵送速率、檢查可能問題或停止泵送。
可經(jīng)由井下膨脹試驗或者相關值的已知數(shù)據(jù)基本資料來估計巖層流體或者巖層流體與濾液的混合物的飽合壓。一旦由FRA獲得巖層遷移率，就利用FRA計算仍然使流壓維持在飽合壓以上的最大泵送速率。同時，任何顯著變化例如FRA壓縮率值的一半或者一個數(shù)級暗示著流入工具的流體類型發(fā)生變化，這將是巖層凈化的指示器。
本發(fā)明選擇全部降壓泵沖程的一部分，并基于算出的降壓率建立FRA數(shù)據(jù)。利用泵送數(shù)據(jù)，基于泵送沖程的數(shù)量而不是降壓率選擇分析間隔。本發(fā)明在泵送期間采用不定數(shù)量的沖程，在開始時選擇小泵送沖程例如二或三個泵送沖程，并逐漸增大泵送沖程數(shù)量，直至可選擇的固定最大沖程例如10個沖程或者在本例中近似500cc的泵送流體。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖20，給出抽樣工具的示意圖。本發(fā)明能夠在自巖層泵送試樣的過程中進行FRA。FRA能夠計算壓縮率、滲透率和遷移率相對于時間的關系。監(jiān)測滲透率相對于時間的關系能夠估計或者確定試樣中的濾液污染程度。由于巖層流體的壓縮率大于濾液的壓縮率，所以在自巖層泵送巖層流體試樣的過程中對巖層試樣進行凈化并清除濾液時，壓縮率將穩(wěn)定地降低并漸近地達到一穩(wěn)定狀態(tài)值。
如圖20所示，泵2018自巖層2010抽巖層流體。來自巖層2010的巖層流體在試樣凈化過程中引導至井孔出口2012，或者一旦確定巖層試樣已凈化后引導至單相儲樣罐2020并作為試樣2012被收集。本發(fā)明能夠?qū)崟r監(jiān)測壓縮率、滲透率和遷移率相對于時間的關系以能夠控制試樣的質(zhì)量，使試樣在離開巖層時維持相同狀態(tài)。
泵2018的抽吸側(cè)2014下降到巖層壓力以下以使巖層流體能夠自巖層流入該泵2018。利用本發(fā)明設定在泵的抽吸側(cè)上壓力下降至巖層壓力以下的量。壓力下降量被設定為使試樣壓力不會在起泡點壓力以下。抽吸側(cè)上的壓力下降量還被設定為使壓力不會下降到這樣一種壓力以下，在該壓力下，瀝青質(zhì)不會從試樣中沉淀析出，從而確保該試樣停留在其存在于巖層中的流體形式。由此，第一壓力下降被設定為使泵送過程中的壓力下降不會到起泡點壓力以下并形成氣泡。第二壓力下降被設定為使泵送過程中的壓力下降不會到固體例如瀝青質(zhì)從巖層流體中析出的壓力以下。因此，提供第一和第二壓力下降確保輸送巖層流體試樣，而不存在額外氣體或固體的狀態(tài)變化。利用經(jīng)由對巖層進行建?；蛘呤孪葦?shù)據(jù)分析提供的起泡點壓力和固體析出壓力來確定第一和第二壓力下降值。對試樣濾液凈化進行監(jiān)督確保巖層流體試樣不包含濾液或者包含極少量濾液，使得該巖層流體試樣的成分代表了巖層流體存在于巖層中時的成分。
在本發(fā)明的另一實施例中，本發(fā)明方法作為計算機可讀介質(zhì)上的一組計算機可執(zhí)行指令被實施，該計算機可讀介質(zhì)包括ROM、RAM、CDROM，閃存或者任何其它現(xiàn)在已知或者未知的在執(zhí)行時使計算機實施本發(fā)明方法的計算機可讀介質(zhì)。
盡管前述公開內(nèi)容旨在本發(fā)明的示范性實施例，但各種變形對本領域技術人員而言將是顯而易見的。所有變形都試圖包括在由前述公開內(nèi)容所包含的所附權利要求書的范圍內(nèi)。本發(fā)明的更重要特征的例子已經(jīng)被相當廣泛地概述，以更好地理解其后的詳細說明以及以理解對現(xiàn)有技術的貢獻。毫無疑問的，本發(fā)明的額外特征將在以下描述并將形成這里所附權利要求書的主題。
權利要求
1.一種用于確定巖層流體試樣的質(zhì)量的方法包括(a)沿著工作桿把一種工具送入井孔內(nèi)，所述井孔橫穿一種包含負壓巖層流體的地下巖層，所述井孔和所述工作桿具有位于所述井孔壁與所述工作桿之間的環(huán)帶，所述環(huán)帶充滿含有所述巖層流體的加壓流體；(b)通過延伸至少一個設在所述工具上且可選擇性延伸的設備，密封所述環(huán)帶的一部分；(c)露出所述環(huán)帶的所述密封部的孔口，所述孔口與經(jīng)由(a)和(b)生成的測試體積流連通，所述測試體積容納一種具有所述巖層流體的流體；(d)用一種體積控制設備以第一速率增加所述測試體積，直至所述測試體積的壓力下降至所述巖層壓力以下；以及(e)在以所述第一速率增加所述測試體積時，利用一種測試設備至少兩次檢測所述流體的至少一個特性。
2.權利要求1所述的方法，其特征在于，所關心的所述至少一個參數(shù)自包括(i)滲透率、(ii)遷移率、(iii)流體壓縮率、(iv)接觸點以及(v)壓力的組中選出。
3.權利要求1所述的方法，還包括繪出所關心的所述參數(shù)相對于時間的曲線以確定所述試樣的質(zhì)量。
4.權利要求2所述的方法，還包括使泵送速率與所關心的所述參數(shù)匹配以確保單試樣采集。
5.權利要求2所述的方法，還包括基于所關心的所述參數(shù)檢測泵送問題。
6.權利要求2所述的方法，還包括確定用于壓力的相關系數(shù)；以及基于所述相關系數(shù)檢測泵送問題。
7.權利要求3所述的方法，還包括監(jiān)測所關心的所述參數(shù)相對于時間的關系以確定巖層凈化。
8.權利要求3所述的方法，其特征在于，檢測所述流體的至少一個特性包括自以下組中選出的特性，所述組包括(i)壓力、(ii)溫度、(iii)體積、(iv)體積變化、(v)體積變化率以及(vi)壓縮率。
9.權利要求3所述的方法，還包括監(jiān)測所關心的所述參數(shù)相對于時間的關系以確定所述巖層試樣是否處在單相狀態(tài)。
10.一種用于確定地下巖層的所關心的至少一個參數(shù)的裝置，所述巖層具有一種在其內(nèi)鉆出的井孔，所述井孔橫穿一種包含負壓巖層流體的儲集層，所述裝置包括(a)可沿著工作桿送入所述井孔內(nèi)的工具，所述井孔和所述工作桿具有位于所述井孔壁與所述工作桿之間的環(huán)帶，所述環(huán)帶充滿流體；(b)至少一個設在所述工具上且可選擇性延伸的設備以密封所述環(huán)帶的一部分；(c)可露出所述環(huán)帶的所述密封部的孔口；(d)與所述孔口流連通的測試體積，所述測試體積包含至少一些巖層流體；(e)體積控制設備，用于以包括非零速率在內(nèi)的多個預定速率改變所述測試體積的體積；(f)測試設備，在以所述多個速率中的每個增加所述測試體積時，所述測試設備可至少兩次檢測所述流體的至少一個特性；以及(g)處理器，可利用所述檢測到的至少一個特性來改變所述多個預定速率中的每個。
11.權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述流體體積控制設備包括至少一個泵。
12.權利要求10所述的裝置，其特征在于，所關心的所述至少一個參數(shù)自包括(i)壓力、(ii)滲透率、(iii)遷移率、(iv)流體壓縮率、(v)溫度以及(vi)接觸點的組中選出。
13.權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述至少一個檢測器從包括(i)壓力檢測器；(ii)體積檢測器以及(iii)溫度檢測器的組中選出。
14.權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述至少一個檢測器為至少兩個檢測器，所述至少兩個檢測器包括壓力檢測器和體積檢測器。
15.權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述至少一個檢測器為至少三個檢測器，所述至少三個檢測器包括壓力檢測器、體積檢測器和溫度檢測器。
16.權利要求11所述的裝置還包括(a)第一控制器，設在一地面位置處以初始啟動所述體積控制設備；(b)雙向通信系統(tǒng)，用于向井下發(fā)送測試啟動指令以及用于向井上發(fā)送數(shù)據(jù)；以及(c)第二控制器，設在井下以確定所述多個速率中的每個。
17.權利要求16所述的裝置，其特征在于，所述第二控制器還包括一種處理器和一種安裝在所述處理器內(nèi)以基于所述檢測到的流體特性來計算所述巖層壓力的算法。
18.權利要求16所述的裝置，還包括一種用于使泵送速率與遷移率匹配的處理器。
19.權利要求16所述的裝置，還包括一種用于基于所關心的所述參數(shù)來檢測泵送問題的處理器。
20.權利要求16所述的裝置，還包括一種用于確定相關系數(shù)并基于所述相關系數(shù)來檢測泵送問題的處理器。
21.一種存貯指令的計算機可讀介質(zhì)，當經(jīng)由計算機運行所述指令時，所述指令執(zhí)行一種用于確定巖層流體試樣的質(zhì)量的方法，所述方法包括(a)沿著工作桿把一種工具送入井孔內(nèi)，所述井孔橫穿一種包含負壓巖層流體的地下巖層，所述井孔和所述工作桿具有位于所述井孔壁與所述工作桿之間的環(huán)帶，所述環(huán)帶充滿含有所述巖層流體的加壓流體；(b)通過延伸至少一個設在所述工具上且可選擇性延伸的設備，密封所述環(huán)帶的一部分；(c)露出所述環(huán)帶的所述密封部的孔口，所述孔口與經(jīng)由(a)和(b)生成的測試體積流連通，所述測試體積容納一種具有所述巖層流體的流體；(d)用一種體積控制設備以第一速率增加所述測試體積，直至所述測試體積的壓力下降至所述巖層壓力以下；以及(e)在以所述第一速率增加所述測試體積時，利用一種測試設備至少兩次檢測所述流體的(i)滲透率、(ii)遷移率、(iii)流體壓縮率、(iv)接觸點以及(v)壓力中至少一個以確定所述巖層流體試樣的質(zhì)量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于確定巖層流體試樣的質(zhì)量的方法和裝置，包括監(jiān)測滲透率和遷移率相對于時間的關系以確定濾液污染程度、巖層流體如其存在于巖層中那樣為無氣體和固體的單相狀態(tài)以及確定來自巖層的層流。本發(fā)明還能夠確定最佳泵送速率以與地下巖層在最短時間內(nèi)產(chǎn)出單相巖層流體試樣的能力相匹配。該方法和裝置還檢測泵送問題例如滲沙和井孔失去密封性。
文檔編號E21B49/10GK1759229SQ200480006531
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月10日 優(yōu)先權日2003年3月10日
發(fā)明者邁克爾·沙瑪伊, 李在東 申請人:貝克休斯公司