一种探井综合录井系统及方法
【专利说明】-种探井综合录井系统及方法 【技术领域】
[0001] 本发明设及石油、天然气、W及非常规油气勘探过程中油气资源的信息获取方法 与装置，特别设及一种地质探井过程中综合录井方法与系统。 【【背景技术】】
[0002] 综合录井是集地质参数录井、气测录井、地层压力、钻井工程录井等为一体的综合 型录井技术。该技术在油气探井作业中，使用多种传感器和分析仪器，直接实时获取、井深、 压力、井下地质构造、岩性、含油气情况等各方面数据，具有获取信息及时、信息丰富、分析 解释快等特点，对所勘探的油井或气井，或者其它地质勘探的评价具有不可替代的作用。
[0003] 综合录井系统包括四大部分：
[0004] 1)信息采集部分：包括用于探井平台压力、井深等各类参数检测的传感器和气体 分析仪（气测录井仪）； 阳〇化]2)接口与总线部分：常用总线包括分线式数据接口和总线式数据接口，用来连接 综合录井仪中各智能终端，包括智能传感器、服务器、智能仪表和控制器等；
[0006] 3)数据处理与监控部分：包括录井过程的前台监控、工作站（服务器）、数据库和 后台数据的处理系统，用于数据的滤波处理、间接测量数据的运算与转换、录井结果的综合 判断等；
[0007] 4)录井数据输出部分：包括录井数据和图表的打印、实时录井屏幕的终端输出和 录井数据的远传系统。
[0008] 综合录井仪所测量的参数包括直接测量参数和间接测量参数（由直接测量参数 通过计算或转换后得到的参数），两者所包括的具体参数分别如表1和表2所示。其中表1 中的压力包括立管压力（SP巧和套管压力（CHKP)，钻井液体积一般设及两个甚至多个钻井 液池的体积，分别用TV01、TV02、…表示。
[0009] 常规综合录井仪中，控类气体组分气体、CO和&用气相色谱仪进行分析，其它直 接测量参数用相应的传感器进行在线检测，而间接测量参数则用直接测量参数进行相关运 算或转换得到。所用检测传感器和相关运算或转换方法已有相关文献或教材做了详细的介 绍，如刘国强、朱清祥主编的《录井方法与原理》。
[0010] 表1综合录井仪直接测量参数
[0011]
[0012] 表2综合录井仪间接测量参数
[0015] 我国自上世纪70年代开发第一代面板式综合录井W来，陆续推出了多种型号的 综合录井仪，如本世纪初上海神开推出的CMS综合录井仪，新乡二十二所推出的SLZ系列 综合录井仪，胜利地质录井公司研制生产的SRP200综合录井仪等。此外，我国还从西方 国家引进了多种综合录井仪，如从法国Geoservice公司引进的ALSII (Advanced Logging System II)综合录井仪，从美国Baker Hu曲es Inteq公司引进的Advantage综合录井 仪，从美国化Iliburton公司引进的SDL9000综合录井仪，从英国Gearheart公司引进的 DriUbyte综合录井仪等。运些综合录井仪的结构总体上包括=大部分，其一是安装在钻井 平台上的传感器或智能测试仪表，其二是数据总线，其=中仪器房。其中仪器房放置在钻井 平台50米左右W外，并安装了防爆控制系统，气相色谱仪、打印设备、IPS等仪器或设备放 置在仪器房中。钻井平台上的传感器或智能测试仪表将测试数据通过数据总线传输到仪器 房中的服务器，或者综合录井仪的总监控平台上。
[0016] 目前，国内外综合录井仪均采用气相色谱仪来作为气测录井仪的核屯、部件。即井 口脱气器输出的井口气通过管路将气体输送到仪器房中的气相色谱仪进行气体分析。仪器 房放置在井口 50米W外，其原因在于气相色谱仪的氨火焰离子探测器可能点燃控浓度过 高的环境气体。一方面，过长的管路降低了气体分析的动态特性，W至于可能得到不够准 确的评价结果；另一方面，离井口过近，除了不利于控类气体的防爆外，也不利于防止有毒 气体扩散到仪器房中对工作人员产生伤害。此外，气体直接输送到仪器房，如果发生气体泄 漏，也可能对工作人员带来伤害。
[0017] 另外，常规的气相色谱法分析轻烧控气体的单次分析时间在2分钟W上，分析速 度相对较慢。早期的探井速度不快，气相色谱法的录井速度足W应对，但随着探井技术的发 展，探井速度越来越快，有时候可在一分钟内钻进1米W上，运使得综合仪器不能获取完整 的地质参数，容易错过2米W内的薄油气层。虽然近年来，推出了快速气相色谱仪，单次分 析时间可压缩到30多秒，但是随着探井技术的提高，W及油气价值的提高，运样的分析速 度依然难W满足需求。而且，气相色谱法对所分析的气体是损耗性的，不能重新验证分析的 正误，运降低了其录井结果的可靠性；气相色谱仪需要定期标定，甚至更换色谱柱，维护麻 烦。
[0018] 专利201210076503. 8公开了一种井口气远程测定仪，该仪器采用红外光谱分析 法来进行气测录井。同传统的气相色谱法相比，光谱法有单次分析时间12秒，速度快；无需 重新标定，稳定性好，可免维护工作；光谱法可实时保存原始光谱，可根据光谱数据，而不是 直接根据最初的气体成分及其浓度分析结果来重新评价所勘探的油井或气井，具有较高的 溯源性，可提高评价准确性；没有压力装置，也没有明火，安全性好，而且可放在井口进行录 井，提高了所获信息的准确性。此外，单张光谱有2000条上下的谱线，除了包含气测录井所 需的甲烧、乙烧、丙烷、异下烧、正下烧、异戊烧和正戊烧7种轻烧控，W及CO和C02的信息 夕F，还包含了环戊烧、己烧等其它气体的信息，信息量大，在综合录井中可进一步加W利用， 进一步提高油气评价的准确性。
[0019] 此外，钻井平台的大钩压力、钻井液密度与电导率、转盘扭矩等参数的检测，可直 接把传感器输出信号接至放置在井口的井口气测定仪中的工控机相连，在通过该测定仪的 无线传输系统将检测结果一并发送至监控室中的上位机中，使得整个综合录井系统线路紧 凑，不会象常规综合录井仪那样因为线路裸露在钻井平台之外受到碰撞、磨损而导致意外， 安全性好，受到的干扰也少，信号衰减小，测试结果可靠性高。虽然目前也有综合录井仪采 用无线总线系统进行数据传输，但在探井现场存在如下不足：探井现场的大发电机、大电机 产生的电磁场非常大，运对无线数据的传输伤害比较大，无线信号传输越多，出现数据误传 的可能性也越高，控制系统通过无线总线系统传输控制参数W及相关参数，实时性得不到 保证，使得系统的可靠性大为降低。 【
【发明内容】
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[0020] 本发明的目的在于，提供一种速度快、安全性好、稳定性高、便于维护的探井综合 录井系统及方法。
[0021] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0022] 一种探井综合录井系统，包括：脱气器、基于傅里叶变换的红外光谱仪气测录井系 统、数据采集装置、无线数据收发装置、录井房W及上位机，所述基于傅里叶变换红外光谱 仪气测录井系统放置在探井井口，脱气器将井口钻井液中的气体脱离出来，经干燥后直接 输入到基于傅里叶变换红外光谱仪气测录井系统中，基于傅里叶变换红外光谱仪气测录井 系统在下位机的控制下扫描光谱，然后将光谱保存下位机中，并通过分析获得控类气体、W 及二氧化碳和一氧化碳气体浓度参数结果，下位机同时通过数据采集装置采集直接参数， 然后按照探井综合录井领域已有的相关原理与公式获得间接参数。
[0023] 所述傅里叶变换红外光谱仪气测录井系统包括傅里叶变换红外光谱仪、氨气TCD 检测池，W及硫化氨检测器，所述傅里叶变换红外光谱仪用于采集井口钻井液中的气体的 光谱，所述氨气TCD检测池用于监测井口气中的氨气，硫化氨检测器用于监测井口气中的 硫化氨。
[0024] 所述上位机放置在距离探井井口 50米W外的录井房中。 W25] 所述下位机与数据采集装置之间采用FF总线、CAN总线、Lonworks总线、DeviceNet总线、PR0FIBUS总线、HART总线或CC-Link总线进行信息传送。
[00%] 所述下位机中设置有数据采集卡，用于采集数据采集装置发出的各种信号。
[0027] 一种探井综合录井方法，包括W下步骤：（1)脱气器将井口钻井液中的气体脱离 出来，经干燥后，直接输入到放置在探井井口的傅里叶变换红外光谱仪气测录井系统；(2) 傅里叶变换红外光谱仪气测录井系统收集钻井液中的气体的数据，并获取数据采集装置的 数据，据此获取间接参数结果，然后将该结果传至上位机。
[0028] 所述数据采集装置用于采集探井平台直接测量参数，包括压力、转矩、钻井液溫 度、液密度与电导率、累冲速率、钻井液池中钻井液体积、溫度、硫化氨浓度、氨气浓度，间接 参数包括井深、钻压、钻时、钻速、钻井液流量、钻井液总体积、迟到时间、dc指数、Sigma指 数、地层压力梯度、地层破裂压力梯度、地层孔隙度和每米钻井成本。
[0029] 钻井液体积设及两个甚至多个钻井液池中钻井液体积，钻井液密度、溫度和电导 率包括入口钻井液的密度、溫度和电导率，W及出口钻井液的密度、溫度和电导率。
[0030] 所述基于傅里叶变换红外光谱仪的气测录井系统包括傅里叶变换红外光谱仪、氨 气TCD检测池，W及硫化氨检测器，所述傅里叶变换红外光谱仪用于获取井口气中各组分 极性分子气体的浓度，所述氨气TCD检测池用于监测井口气中的氨气浓度，硫化氨检测器 用于监测井口气中的硫化氨浓度。
[0031] 与现有技术相比，本发明至少具有W下有益效果：在常规的综合录井仪系统中，用 光谱气测录井法替换气相色谱气测录井法，并结合光谱数据来进行油气评价；光谱气测录 井仪除了分析屯种控类气体浓度外，还分析一氧化碳和二氧化碳气体浓度。光谱法可W免 维护工作，既无压力设备，也无明火，运行成本低，安全性好。光谱气测录井仪直接放在井 口，该录井仪中的工控机（下位机）直接对探井平台上的参数进行检测，包括直接检测参数 和间接检测参数，然后将检测结果通过无线通讯方式将结果发送到仪器房中。因为气路短， 没有管路的平滑，因此气体分析实时性相对要好。无线传输数据量少，受干扰较少，几乎没 有裸露在仪器房与钻井平台之间管路与线路，安全性好，现场安装连线简单。仪器房放在井 口 50米外，也可W放置在井口 100米甚至更远的距离W外。由于随着距离的增加，气体浓 度呈指数衰减，也没有气体管路输送到仪器房中，因此，仪器房可W不用安装防爆系统，甚 至无需安装。 【【附图说明】】