专利名称：矿井监测设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钻井领域，具体而言，涉及一种矿井监测设备，尤其涉及一种煤层气多分支水平井及直井压裂的监测设备。
背景技术：
随着我国煤层气进入商业开发阶段，为了追求高效益，开发商开始钻探越来越多的水平分支井。单井总进尺达到4000米以上，有的甚至达到8000米以上。分支类型也多种多样，有双分支，也有多分支，一口井有的分支多达10个。钻井工程结束后，一般都是裸眼完井，也有采用塑料管完井的例子，目前还在试验水平分段压裂，然后开始排水采气的生产过程。有的井产量很高，有的井产量很低，有的分支对生产的贡献可能比较大，有的可能比较小，有的压裂部分比较有效，有的压裂段可能不一定起很有效。我国煤层气大多数井采用直井压裂技术，大量压裂液要进入井筒周围一百多米，在一定时间内远端地层是否还能对生产有较大贡献？目前，所有上述问题都没有确定的回答。
实用新型内容本实用新型提供一种矿井监测设备，以解决现有技术难以判断钻井和压裂过程的有效性的问题。为此，本实用新型提出一种矿井监测设备，所述矿井监测设备包括将含有荧光粉的钻井液或压裂液打入矿井井下的泵，所述泵与所述矿井连接；检测荧光粉的分光光度计， 与所述矿井连接。进一步地，所述泵为泥浆泵或压裂泵。进一步地，所述分光光度计设置在所述矿井之外。进一步地，所述矿井为多分支水平井。进一步地，所述矿井为压裂井。进一步地，所述矿井为压裂直井或分段压裂的水平井。进一步地，所述荧光粉为荧光球。进一步地，所述矿井中设有容纳所述荧光粉的容纳点。进一步地，所述矿井中设有容纳所述荧光粉的容纳点，所述容纳点位于多分支水平井的井筒底部。本实用新型利用荧光粉的特性，将不同波长的荧光粉打入井下，这些荧光粉在煤层水动力条件下逐步分解，跟随地层水返出地面。在钻井和压裂过程中，将这些荧光粉通过钻井液和压裂液循环到井筒的不同位置，暂时相对静止下来。随着后期排水采气过程的开展，这些不同波长，不同位置的荧光物质将逐渐分解，随着地层水被排出地面。通过分光光度计检测水中的荧光物质的波长，浓度及荧光值，做出数据变化曲线，我们就可以在一定时间内知道不同位置的井段是否还在生产，从而判断水平钻井和压裂过程的有效性，对下一步生产提出指导性的意见。
图1为根据本实用新型实施例的多分支水平井(俯视)钻井时的工作原理示意 图；图2为根据本实用新型实施例的直井压裂时的工作原理示意图；图3为根据本实用新型实施例的水平井分段压裂时的工作原理示意图。附图标号说明10、直井 20、泵30、分光光度计40、分支水平井41、容纳点 50、直井 51、井口60、煤层 61、压裂通道70、水平井 71、水平井压裂的第一段72、水平井压裂的第二段N、水平井压裂的第N段701、井口80、压裂通道Al、近端点B1、中端点 C1、远端点 A2、近端点 B2、中端点 C2、远端点
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明 本实用新型的具体实施方式
。如图1、图2和图3所示，根据本实用新型实施例的矿井监测设备包括将含有焚 光粉的钻井液或压裂液打入矿井井下的泵20，所述泵20与所述矿井连接例如设置在井口 处；检测焚光粉的分光光度计30，与所述矿井连接。分光光度计30设置在所述矿井之外， 例如设置在井口处，以便及时检测。钻井或压裂时，先将焚光粉打入井下，生产时，对所述矿 井排水降压，对从所述矿井中排出地面的水用分光光度计30进行焚光粉检测，检测方便快 捷。如图1所示，所述矿井为多分支水平井，其中包括直井10和与直井10连接的各分 支井40，多分支水平井的形状不限。所述泵20为泥菜泵，用于打入钻井液。通过泵20打 入钻井液，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焚光粉。所述焚光 粉可以选用稀土焚光粉，还可以选用放射性焚光粉。选用稀土焚光粉，成本较低，选用放射 性焚光粉，焚光粉发光时间长，寿命长，有利于检测。焚光粉可以为焚光球，以便承受一定的 压力，顺利到达预计的位置。焚光球由焚光粉压缩制成，在水中有缓慢均勻的分散性，10mm 焚光球要求在50摄氏度清水中分解周期为180天以上。每个位置打入的焚光球质量不超 过10kg。焚光球直径最大10mm，最小0. 1mm，大球主要用于水平钻井，能通过各级钻头的水 目艮，到达地层。小球主要用于压裂时打入井下。焚光球可以采用不同波长，例如，A球、B球 为不同波长的焚光球。如图1所示，多分支水平井的钻井中，当我们钻到某一位置，就通过泵将A球随着 钻井液打到那里。此时A球静止下来，慢慢开始溶解/分散。钻到另外一个位置，将B球打 到那里，钻到一个位置即可打入特定的焚光球。这个过程结束后，大约40天后开始生产。生产的过程是排水降压的过程。地层中 的水会携带这些分解的焚光物质，返出地面。通过分光光度计30检测水样中这些焚光物质 的波长，浓度及焚光值，并进行对比分析，我们就知道它们来自哪里，强度如何，从而反映其 所处井段的情况。[0028]在荧光球的有效寿命期内，生产现场对排采生产产出液进行每日分析，获得各荧光球的浓度，波长，荧光值等信息，并进行对比处理。使用处理结果判断多分支水平井各段的有效性。比如我们在地面检测到了所有除了 B球外的荧光物质，那就可以断定B球所在井段堵塞了，对生产没有贡献。如果检测到B球荧光物质相对浓度很低，说明B球所在井段不通畅，对生产贡献很小。我们通过这些资料反过来认识钻井过程和地质设计，找到低产的原因。压裂也是一样的，压裂后生产通道要逐渐闭合，通过这种办法，我们知道那些通道容易闭合，反过来可以指导压裂设计和地质认识。如图 1所示，对于多分支水平井，所述矿井中设有容纳所述荧光粉的容纳点41， 容纳点41可以为各井筒底部，这样，可以判断此段井筒底部到分支点的生产状况(改为此句)。此外，也可以根据具体情况在井筒的其它位置设置，如将容纳点设在此段井筒的中上部或中下部。如图1、图2和图3所示，本实用新型还提出一种矿井监测方法，所述矿井监测方法至少包括将含有荧光粉的钻井液或压裂液打入矿井井下，对所述矿井排水降压，对从所述矿井中排出地面的水进行荧光粉检测。钻井时，将含有荧光粉的钻井液打入矿井井下，然后排水，检测荧光粉。所述荧光粉检测包括检测所述荧光粉波长，浓度及荧光值。这样，能够得到较为全面的各种数据，有利于判断的准确。用分光光度计30进行荧光粉检测，检测方便快捷、得到的数据较为全面，节省检测时间。关于多分支水平井钻井时的监测方法，前面已经描述，下面描述直井压裂和水平井的分段压裂的工作过程。压裂时，所述泵为压裂泵，所述矿井为压裂直井或分段压裂的水平井。压裂后压裂通道要逐渐闭合，通过井下打入荧光粉并进行检测这种办法，我们知道那些压裂通道容易闭合，反过来可以指导压裂设计和地质认识。在所述矿井的一个压裂段的压裂过程中，至少两次打入荧光粉，第一次，在远端点 (距离直井或水平井较远处)，打入第一波长的荧光粉，第二次，在近端点(距离直井或水平井较近处)，打入第二波长的荧光粉，第一波长不同于第二波长。如图2所示，矿井进行直井压裂，泵20为压裂泵，泵20和分光光度计30例如设置在直井50的井口 51处。直井50深入到煤层60中，通过压裂形成煤层60中的压裂通道61，在形成压裂通道61的过程中，先后形成远端点Cl、中端点Bi、近端点Al、远端点C2、中端点B2和近端点A2，其中上述各点均随压裂液先后打入特定波长的荧光球，各点所用的荧光球波长均不相同，以进行区别。上述打入荧光粉的过程可以为随压裂前置液打入第一波长的荧光粉，随主压裂液打入第二波长的荧光粉，随尾液打入第三波长的荧光粉。在压裂的三个不同阶段，分别打入荧光粉，使得荧光粉的进入井下与压裂的过程相一致，以便荧光粉进入到较为理想的位置，获得较好的检测效果。当然，打入荧光粉的次数不局限于两次或三次，可以根据需要，多次打入荧光粉。然后进行检测，检测过程与多分支水平井钻井时的检测过程基本相同，不再赘述。图3所示的为水平井的分段压裂的工作原理，其与图2中的直井压裂的主要不同点在于图3中的矿井为水平井70。在井口 701处设有泵20和分光光度计30。该水平井 70分为多段，分别为第一段71、第二段72以致第N段(N为自然数)进行分段压裂。各段均形成压裂通道80。在一个压裂段的压裂过程中，打入三次荧光粉，第一次，随压裂前置液打入第一波长的荧光粉，第二次，随主压裂液打入第二波长的荧光粉，第三次，随尾液打入第三波长的荧光粉，使各种特定的荧光粉进入到不同的位置，即进入到远端点Cl、中端点Bi、 近端点Al、远端点C2、中端点B2和近端点A2，第一波长、第二波长和第三波长均不相同。然后进行检测，检测过程与多分支水平井钻井时的检测过程基本相同。打入荧光粉的次数不局限于三次，可以根据需要，多次打入荧光粉。根据本实用新型的矿井监测设备和方法，可以判断钻井和压裂过程的有效性。本实用新型不仅适用于煤层气井，对石油天然气行业类似完井方法的井也同样适用。以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新型的范围。为本实用新型的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员， 在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种矿井监测设备，其特征在于，所述矿井监测设备包括将含有荧光粉的钻井液或压裂液打入矿井井下的泵，所述泵与所述矿井连接； 检测荧光粉的分光光度计，与所述矿井连接。
2.如权利要求1所述的矿井监测设备，其特征在于，所述泵为泥浆泵或压裂泵。
3.如权利要求1所述的矿井监测设备，其特征在于，所述分光光度计设置在所述矿井之外。
4.如权利要求1所述的矿井监测设备，其特征在于，所述矿井为多分支水平井。
5.如权利要求1所述的矿井监测设备，其特征在于，所述矿井为压裂井。
6.如权利要求5所述的矿井监测设备，其特征在于，所述矿井为压裂直井或分段压裂的水平井。
7.如权利要求1所述的矿井监测设备，其特征在于，所述荧光粉为荧光球。
8.如权利要求1所述的矿井监测设备，其特征在于，所述矿井中设有容纳所述荧光粉的容纳点。
9.如权利要求4所述的矿井监测设备，其特征在于，所述矿井中设有容纳所述荧光粉的容纳点，所述容纳点位于多分支水平井的井筒底部。
专利摘要本实用新型提出一种矿井监测设备。所述矿井监测设备包括将含有荧光粉的钻井液或压裂液打入矿井井下的泵，所述泵与所述矿井连接；检测荧光粉的分光光度计，与所述矿井连接。根据本实用新型，可以判断钻井和压裂过程的有效性。
文档编号E21B47/00GK202073554SQ20112015153
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月12日 优先权日2011年5月12日
发明者张和茂, 戴先根, 胡鹏 申请人:兴和鹏能源技术(北京)有限公司