[发明专利]用于确定注射流体的垂直位置的装置、系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及注射流体到钻孔中，且更特别涉及实时确定环绕钻孔的地层 中的流体的垂直位置。

背景技术

确定井中的注射流体的流体位置在石油领域和其它井相关工业中是一 长期存在的挑战。当流体被注射到井中时，期望流体流入目标区域中，例如 特定岩层。但是，存在对于注射流体的位置和位置的确定两者的众多挑战。

例如，通过在钻孔套管周围的不完善的水泥护套(cement sheath)之后 流动，或通过建立裂缝(这可扩展穿过地层，导致流体流动到非期望的区域)， 流体可与目标区域之外的地层相通。出于多个原因，不希望允许流体进入目 标区域之外的区域。首先，进入目标区域之外的区域的流体不支持注射目的 且被浪费。其次，注射到目标区域之外区域中的流体可导致与井中的其它区 域连通且导致损害目标区域的生产。最后，注射到目标区域之外区域中的流 体可妨害操作者根据合同、环境和/或其它法律所拥有的责任。

现有技术中已知多个确定注射流体在钻孔中的垂直位置的方法。两个通 常的方法是放射性测井和温度测井。这两个方法都不能在流体被注射的同时 实时地进行，且两个确定方法都需要在注射工作完成后把工具下降到孔中。 而且，这些方法都不能检测钻孔从断裂面(fracture plane)的偏离，且由此 两个方法在没有偏离已发生的任何反馈的情况下显著低估了断裂面的实际 高度。而且，放射性测井要求处理放射性指示剂，和相关的环境、管理和控 制问题。

确定流体位置的其它方法包括测斜仪勘测和微地震测绘。这些技术被在 流体注射期间使用。但是，这些技术具有重大局限。它们要求使用相邻的补 偿井(offset well)，该井在测试期间必须关闭。不是每个井都具有相邻补偿 井，且生产关闭几乎总是不期望的。而且，测斜仪勘测测量由于补偿井中由 于岩石应力的小偏离，且最适于裂缝(fracture)处理且不是其它类型的不引 起裂缝或被注射地层中的显著应力的注射。微地震测绘要求微地震事件来检 测裂缝高度。在发生低流体泄露的边界层中，微地震事件可能太小而不能测 量，且可导致微地震测绘不准确地确定裂缝高度。

估计裂缝高度的一个方法是流体效率测试，其中预裂缝注射被进行，且 设置在钻孔中的光纤电缆(fiber optic cable)检查温度对深度曲线。预裂缝 泵浦期间的流体位置被用于估计裂缝高度。但是，该方法仅可检测在测试自 身期间建立的裂缝高度，其通常使用比实际裂缝处理更小的流体容量，导致 显著较小的裂缝高度。在裂缝处理期间使用的支持剂和其它添加剂在钻孔处 引入附加的静水压头和摩擦，其改变套管后的水泥护套和地层套管上的应 力。在流体效率测试中不能对这些效果中的任何一个进行较好的建模。而且， 流体效率测试方法不检测从断裂面的钻孔偏离且由此不提供钻孔裂缝偏离 已发生的反馈的情况下显著低估了裂缝的实际高度。该方法还引入附加流体 到地层中且由此引入额外的成本和时间，且导致对地层的永久破坏。最后， 流体效率测试不能在裂缝处理发生时确定裂缝的实际高度，或报告对于高度 增长的实时响应。

显然，存在对于用于确定被注射到钻孔中的流体在地层中的垂直位置的 装置、系统和方法的需要。这样的装置、系统和方法不要求使用补偿井，在 流体被注射的同时实时提供垂直位置信息，且不引入任何额外流体到地层 中。

还期望，这样的装置、系统和方法提供钻孔到断裂面的偏离已发生的指 示，以及由于该偏离而使得垂直位置指示可能不可靠。因此，本发明以被开 发以提供这样的装置、系统和方法，用于确定注射进地层中的流体的垂直位 置，且克服传统方法中的多数或全部缺点。

发明内容

本发明提供一种用于确定注射流体的垂直范围的方法，该方法通过：提 供多个温度检测器，其中多个温度检测器的每个被配置为提供钻孔的大致已 知深度处的温度估计值；提供热绝缘件，其配置为把多个温度检测器从跨过 地层中的目标区域的注射导管隔开；注射流体通过注射导管进入地层中的注 射区域；和基于每个温度检测器的温度估计值确定跨过目标区域的地层中的 注射流体的垂直范围。

在一个实施例中，该方法包括在最高裂缝指示标志和最低裂缝指示标志 展示比至少一个中心裂缝指示标志更窄的温度响应时，检测裂缝-钻孔偏离。