專利名稱：礦井監(jiān)測方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆井領(lǐng)域，具體而言，涉及一種礦井監(jiān)測方法和設(shè)備，尤其涉及一種煤層氣多分支水平井鉆井及直井壓裂的監(jiān)測方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著我國煤層氣進(jìn)入商業(yè)開發(fā)階段，為了追求高效益，開發(fā)商開始鉆探越來越多的水平分支井。單井總進(jìn)尺達(dá)到4000米以上，有的甚至達(dá)到8000米以上。分支類型也多種多樣，有雙分支，也有多分支，一口井有的分支多達(dá)10個。鉆井工程結(jié)束后，一般都是裸眼完井，也有采用塑料管完井的例子，目前還在試驗(yàn)水平分段壓裂，然后開始排水采氣的生產(chǎn)過程。有的井產(chǎn)量很高，有的井產(chǎn)量很低，有的分支對生產(chǎn)的貢獻(xiàn)可能比較大，有的可能比較小，有的壓裂部分比較有效，有的壓裂段可能不一定起很有效。我國煤層氣大多數(shù)井采用直井壓裂技術(shù)，大量壓裂液要進(jìn)入井筒周圍一百多米，在一定時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)端地層是否還能對生產(chǎn)有較大貢獻(xiàn)？目前，所有上述問題都沒有確定的回答。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種礦井監(jiān)測方法和設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)難以判斷鉆井和壓裂過程的有效性的問題。為此，本發(fā)明提出一種礦井監(jiān)測設(shè)備，所述礦井監(jiān)測設(shè)備包括將含有熒光粉的鉆井液或壓裂液打入礦井井下的泵，所述泵與所述礦井連接；檢測熒光粉的分光光度計(jì)，與所述礦井連接。進(jìn)一步地，所述泵為泥漿泵或壓裂泵，所述礦井為多分支水平井或壓裂直井或分段壓裂的水平井，所述礦井中設(shè)有容納所述熒光粉的容納點(diǎn)。進(jìn)一步地，所述分光光度計(jì)設(shè)置在所述礦井之外。本發(fā)明還提出一種礦井監(jiān)測方法，所述礦井監(jiān)測方法至少包括將含有熒光粉的鉆井液或壓裂液打入礦井井下，對所述礦井排水降壓，對從所述礦井中排出地面的水進(jìn)行熒光粉檢測，根據(jù)檢測結(jié)果判斷鉆井和壓裂過程的有效性。進(jìn)一步地，所述熒光粉為熒光球，通過分光光度計(jì)進(jìn)行所述熒光粉檢測。進(jìn)一步地，所述礦井為多分支水平井，所述泵為泥漿泵，所述多分支水平井中的各分支水平井中打入不同波長的所述熒光粉。進(jìn)一步地，所述礦井為壓裂直井或分段壓裂的水平井，所述泵為壓裂泵。進(jìn)一步地，所述熒光粉檢測包括檢測所述熒光粉波長，濃度及熒光值。進(jìn)一步地，在所述礦井的一個壓裂段的壓裂過程中，至少兩次打入熒光粉，第一次打入第一波長的熒光粉，第二次打入第二波長的熒光粉，第一波長不同于第二波長。進(jìn)一步地，在所述礦井的一個壓裂段的壓裂過程中，打入三次熒光粉，隨壓裂前置液打入第一波長的熒光粉，隨主壓裂液打入第二波長的熒光粉，隨尾液打入第三波長的熒光粉，第一波長、第二波長和第三波長均不相同。
本發(fā)明利用熒光粉的特性，將不同波長的熒光粉打入井下，這些熒光粉在煤層水動力條件下逐步分解，跟隨地層水返出地面。在鉆井和壓裂過程中，將這些熒光粉通過鉆井液和壓裂液循環(huán)到井筒的不同位置，暫時(shí)相對靜止下來。隨著后期排水采氣過程的開展，這些不同波長，不同位置的熒光物質(zhì)將逐漸分解，隨著地層水被排出地面。通過分光光度計(jì)檢測水中的熒光物質(zhì)的波長，濃度及熒光值，做出數(shù)據(jù)變化曲線，我們就可以在一定時(shí)間內(nèi)知道不同位置的井段是否還在生產(chǎn)，從而判斷水平鉆井和壓裂過程的有效性，對下一步生產(chǎn)提出指導(dǎo)性的意見。根據(jù)本發(fā)明的礦井監(jiān)測設(shè)備和方法就可以判斷鉆井和壓裂過程的有效性。


圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多分支水平井(俯視)鉆井時(shí)的工作原理示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的直井壓裂時(shí)的工作原理示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的水平井分段壓裂時(shí)的工作原理示意圖。附圖標(biāo)號說明10、直井 20、泵30、分光光度計(jì)40、分支水平井41、容納點(diǎn) 50、直井 51、井口 60、煤層 61、壓裂通道70、水平井 71、水平井壓裂的第一段 72、水平井壓裂的第二段N、水平井壓裂的第N段 701、井口 80、壓裂通道 Al、近端點(diǎn)Bi、中端點(diǎn) Cl、遠(yuǎn)端點(diǎn) A2、近端點(diǎn) B2、中端點(diǎn) C2、遠(yuǎn)端點(diǎn)
具體實(shí)施例方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖1、圖2和圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的礦井監(jiān)測設(shè)備包括將含有熒光粉的鉆井液或壓裂液打入礦井井下的泵20，所述泵20與所述礦井連接例如設(shè)置在井口處；檢測熒光粉的分光光度計(jì)30，與所述礦井連接。分光光度計(jì)30設(shè)置在所述礦井之外，例如設(shè)置在井口處，以便及時(shí)檢測。鉆井或壓裂時(shí)，先將熒光粉打入井下，生產(chǎn)時(shí)，對所述礦井排水降壓，對從所述礦井中排出地面的水用分光光度計(jì)30進(jìn)行熒光粉檢測，檢測方便快捷。如圖1所示，所述礦井為多分支水平井，其中包括直井10和與直井10連接的各分支井40，多分支水平井的形狀不限。所述泵20為泥漿泵，用于打入鉆井液。通過泵20打入鉆井液，所述多分支水平井中的各分支水平井中打入不同波段的所述熒光粉。所述熒光粉可以選用稀土熒光粉，還可以選用放射性熒光粉。選用稀土熒光粉，成本較低，選用放射性熒光粉，熒光粉發(fā)光時(shí)間長，壽命長，有利于檢測。熒光粉可以為熒光球，，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，順利到達(dá)預(yù)計(jì)的位置。熒光球由熒光粉壓縮制成，在水中有緩慢均勻的分散性，IOmm熒光球要求在 50攝氏度清水中分解周期為180天以上。每個位置打入的熒光球質(zhì)量不超過10kg。熒光球直徑最大10mm，最小0. 1mm，大球主要用于水平鉆井，能通過各級鉆頭的水眼，到達(dá)地層。 小球主要用于壓裂時(shí)打入井下。熒光球可以采用不同波長，例如，A球、B球?yàn)椴煌ㄩL的熒光球。如圖1所示，多分支水平井的鉆井中，當(dāng)我們鉆到某一位置，就通過泵將A球隨著鉆井液打到那里。此時(shí)A球靜止下來，慢慢開始溶解/分散。鉆到另外一個位置，將B球打到那里，鉆到一個位置即可打入特定的熒光球。這個過程結(jié)束后，大約40天后開始生產(chǎn)。生產(chǎn)的過程是排水降壓的過程。地層中的水會攜帶這些分解的熒光物質(zhì)，返出地面。通過分光光度計(jì)30檢測水樣中這些熒光物質(zhì)的波長，濃度及熒光值，并進(jìn)行對比分析，我們就知道它們來自哪里，強(qiáng)度如何，從而反映其所處井段的情況。在熒光球的有效壽命期內(nèi)，生產(chǎn)現(xiàn)場對排采生產(chǎn)產(chǎn)出液進(jìn)行每日分析，獲得各熒光球的濃度，波長，熒光值等信息，并進(jìn)行對比處理。使用處理結(jié)果判斷多分支水平井各段的有效性。比如我們在地面檢測到了所有除了 B球外的熒光物質(zhì)，那就可以斷定B球所在井段堵塞了，對生產(chǎn)沒有貢獻(xiàn)。如果檢測到B球熒光物質(zhì)相對濃度很低，說明B球所在井段不通暢，對生產(chǎn)貢獻(xiàn)很小。我們通過這些資料反過來認(rèn)識鉆井過程和地質(zhì)設(shè)計(jì)，找到低產(chǎn)的原因。壓裂也是一樣的，壓裂后生產(chǎn)通道要逐漸閉合，通過這種辦法，我們知道那些通道容易閉合，反過來可以指導(dǎo)壓裂設(shè)計(jì)和地質(zhì)認(rèn)識。如圖1所示，對于多分支水平井，所述礦井中設(shè)有容納所述熒光粉的容納點(diǎn)41，容納點(diǎn)41可以為各井筒底部，這樣，可以判斷此段井筒底部到分支點(diǎn)的生產(chǎn)狀況。此外，也可以根據(jù)具體情況在井筒的其它位置設(shè)置，如將容納點(diǎn)設(shè)在此段井筒的中上部或中下部。如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明還提出一種礦井監(jiān)測方法，所述礦井監(jiān)測方法至少包括將含有熒光粉的鉆井液或壓裂液打入礦井井下，對所述礦井排水降壓，對從所述礦井中排出地面的水進(jìn)行熒光粉檢測。鉆井時(shí)，將含有熒光粉的鉆井液打入礦井井下，然后排水，檢測熒光粉。所述熒光粉檢測包括檢測所述熒光粉波長，濃度及熒光值。這樣，能夠得到較為全面的各種數(shù)據(jù)，有利于判斷的準(zhǔn)確。用分光光度計(jì)30進(jìn)行熒光粉檢測，檢測方便快捷、得到的數(shù)據(jù)較為全面，節(jié)省檢測時(shí)間。關(guān)于多分支水平井鉆井時(shí)的監(jiān)測方法，前面已經(jīng)描述，下面描述直井壓裂和水平井的分段壓裂的工作過程。壓裂時(shí)，所述泵為壓裂泵，所述礦井為壓裂直井或分段壓裂的水平井。壓裂后壓裂通道要逐漸閉合，通過井下打入熒光粉并進(jìn)行檢測這種辦法，我們知道那些壓裂通道容易閉合，反過來可以指導(dǎo)壓裂設(shè)計(jì)和地質(zhì)認(rèn)識。在所述礦井的一個壓裂段的壓裂過程中，至少兩次打入熒光粉，第一次，在遠(yuǎn)端點(diǎn) (距離直井或水平井較遠(yuǎn)處)，打入第一波長的熒光粉，第二次，在近端點(diǎn)(距離直井或水平井較近處)，打入第二波長的熒光粉，第一波長不同于第二波長。如圖2所示，礦井進(jìn)行直井壓裂，泵20為壓裂泵，泵20和分光光度計(jì)30例如設(shè)置在直井50的井口 51處。直井50深入到煤層60中，通過壓裂形成煤層60中的壓裂通道61，在形成壓裂通道61的過程中，先后形成遠(yuǎn)端點(diǎn)Cl、中端點(diǎn)Bi、近端點(diǎn)Al、遠(yuǎn)端點(diǎn)C2、中端點(diǎn)B2和近端點(diǎn)A2，其中上述各點(diǎn)均隨壓裂液先后打入特定波長的熒光球，各點(diǎn)所用的熒光球波長均不相同，以進(jìn)行區(qū)別。上述打入熒光粉的過程可以為隨壓裂前置液打入第一波長的熒光粉，隨主壓裂液打入第二波長的熒光粉，隨尾液打入第三波長的熒光粉。在壓裂的三個不同階段，分別打入熒光粉，使得熒光粉的進(jìn)入井下與壓裂的過程相一致，以便熒光粉進(jìn)入到較為理想的位置，獲得較好的檢測效果。當(dāng)然，打入熒光粉的次數(shù)不局限于兩次或三次，可以根據(jù)需要，多次打入熒光粉。然后進(jìn)行檢測，檢測過程與多分支水平井鉆井時(shí)的檢測過程基本相同，不再贅述。
圖3所示的為水平井的分段壓裂的工作原理，其與圖2中的直井壓裂的主要不同點(diǎn)在于圖3中的礦井為水平井70。在井口 701處設(shè)有泵20和分光光度計(jì)30。該水平井 70分為多段，分別為第一段71、第二段72以致第N段(N為自然數(shù))進(jìn)行分段壓裂。各段均形成壓裂通道80。在一個壓裂段的壓裂過程中，打入三次熒光粉，第一次，隨壓裂前置液打入第一波長的熒光粉，第二次，隨主壓裂液打入第二波長的熒光粉，第三次，隨尾液打入第三波長的熒光粉，使各種特定的熒光粉進(jìn)入到不同的位置，即進(jìn)入到遠(yuǎn)端點(diǎn)Cl、中端點(diǎn)Bi、 近端點(diǎn)Al、遠(yuǎn)端點(diǎn)C2、中端點(diǎn)B2和近端點(diǎn)A2，第一波長、第二波長和第三波長均不相同。然后進(jìn)行檢測，檢測過程與多分支水平井鉆井時(shí)的檢測過程基本相同。打入熒光粉的次數(shù)不局限于三次，可以根據(jù)需要，多次打入熒光粉。根據(jù)本發(fā)明的礦井監(jiān)測設(shè)備和方法，可以判斷鉆井和壓裂過程的有效性。本發(fā)明不僅適用于煤層氣井，對石油天然氣行業(yè)類似完井方法的井也同樣適用。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。為本發(fā)明的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種礦井監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述礦井監(jiān)測設(shè)備包括將含有熒光粉的鉆井液或壓裂液打入礦井井下的泵，所述泵與所述礦井連接；檢測熒光粉的分光光度計(jì)，與所述礦井連接。
2.如權(quán)利要求1所述的礦井監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述泵為泥漿泵或壓裂泵，所述礦井為多分支水平井或壓裂直井或分段壓裂的水平井，所述礦井中設(shè)有容納所述熒光粉的容納點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的礦井監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述分光光度計(jì)設(shè)置在所述礦井之外。
4.一種礦井監(jiān)測方法，其特征在于，所述礦井監(jiān)測方法至少包括將含有熒光粉的鉆井液或壓裂液打入礦井井下，對所述礦井排水降壓，對從所述礦井中排出地面的水進(jìn)行熒光粉檢測，根據(jù)檢測結(jié)果判斷鉆井和壓裂過程的有效性。
5.如權(quán)利要求4所述的礦井監(jiān)測方法，其特征在于，所述熒光粉為熒光球，通過分光光度計(jì)進(jìn)行所述熒光粉檢測。
6.如權(quán)利要求4所述的礦井監(jiān)測方法，其特征在于，所述礦井為多分支水平井，所述泵為泥漿泵，所述多分支水平井中的各分支水平井中打入不同波長的所述熒光粉。
7.如權(quán)利要求4所述的礦井監(jiān)測方法，其特征在于，所述礦井為壓裂直井或分段壓裂的水平井，所述泵為壓裂泵。
8.如權(quán)利要求4所述的礦井監(jiān)測方法，其特征在于，所述熒光粉檢測包括檢測所述熒光粉波長，濃度及熒光值。
9.如權(quán)利要求7所述的礦井監(jiān)測方法，其特征在于，在所述礦井的一個壓裂段的壓裂過程中，至少兩次打入熒光粉，第一次打入第一波長的熒光粉，第二次打入第二波長的熒光粉，所述第一波長不同于第二波長。
10.如權(quán)利要求7所述的礦井監(jiān)測方法，其特征在于，在所述礦井的一個壓裂段的壓裂過程中，打入三次熒光粉，隨壓裂前置液打入第一波長的熒光粉，隨主壓裂液打入第二波長的熒光粉，隨尾液打入第三波長的熒光粉，所述第一波長、第二波長和第三波長均不相同。
全文摘要
本發(fā)明提出一種礦井監(jiān)測方法和設(shè)備。所述礦井監(jiān)測設(shè)備包括將含有熒光粉的鉆井液或壓裂液打入礦井井下的泵，所述泵與所述礦井連接；檢測熒光粉的分光光度計(jì)，與所述礦井連接。所述礦井監(jiān)測方法至少包括將含有熒光粉的鉆井液或壓裂液打入礦井井下，對所述礦井排水降壓，對從所述礦井中排出地面的水進(jìn)行熒光粉檢測，根據(jù)檢測結(jié)果判斷鉆井和壓裂過程的有效性。根據(jù)本發(fā)明的礦井監(jiān)測設(shè)備和方法，可以判斷鉆井和壓裂過程的有效性。
文檔編號E21B47/00GK102182446SQ20111012245
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者張和茂, 戴先根, 胡鵬 申請人:興和鵬能源技術(shù)(北京)有限公司