[发明专利]一种利用压力定位钻井微芯片示踪器深度的方法

权利要求书

1.一种利用压力定位钻井微芯片示踪器深度的方法，其特征在于，

所述示踪器由钻井液携带进入钻井内，至井底后沿井环空上返回地面，所述示踪器用于实时快速检测井筒温度和压力并进行数据采集；

所述示踪器随钻井液的流动而运动，定位所述示踪器井筒深度的方法是按照井筒环空内、外径尺寸将全井分段，根据钻井液流量、密度和粘度以及井内物理参数得到在各井段示踪器的静液压力和示踪器在各井段环空内的摩擦阻力，并由此得到各个井段示踪器的实际环空压力；从而获取示踪器在各个井段的深度位置，从而实现定位示踪器深度。

2.根据权利要求1所述的一种利用压力定位钻井微芯片示踪器深度的方法，其特征在于，

所述按照井筒环空内、外径尺寸将全井分段是按照环空内、外径尺寸的由小及大分段，即同一环空尺寸的井段为同一井段；

且提取各井段的井内物理参数，包括：内径，外径和各井段高度；以及钻井液的流量，钻井液粘度以及密度值。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用压力定位钻井微芯片示踪器深度的方法，其特征在于，

根据各井段深度不同，确定各环空内示踪器所受到的静液压力；

所述静液压力为钻井液不循环，作用在示踪器的压力为钻井液的静液压力，其为：

P_h＝10^-3gρh_i

P_h—井眼内某点的静液压力，MPa，ρ—钻井液密度，g/cm³；

h_i—环空内某点的垂直高度，m；

令k＝10^-3gρ，则P_h＝kh_i；其中k为常数。

4.根据权利要求2所述的一种利用压力定位钻井微芯片示踪器深度的方法，其特征在于，

根据各井段环空、外径不同，确定示踪器在各井段环空内的摩擦阻力；

钻井液循环时，环空内会产生摩擦阻力，作用于示踪器；先根据钻井液流量和粘度得到示踪器的摩擦阻力系数，后将此示踪器的摩擦阻力系数与该点与该井段顶端的距离的乘积即为示踪器在该位置处的摩擦阻力。

5.根据权利要求3或4所述的一种利用压力定位钻井微芯片示踪器深度的方法，其特征在于，

根据各环空内示踪器所受到的静液压力和摩擦阻力得到各个井段示踪器的实际环空压力：在各个井段，作用于示踪器的实际环空压力为静液压力与摩擦阻力之和。

6.根据权利要求5所述的一种利用压力定位钻井微芯片示踪器深度的方法，其特征在于，

根据各井段示踪器的实际环空压力确定示踪器所在的深度，示踪器所在深度为该段实际环空压力加上摩擦阻力，然后再除以静摩擦系数与该段的摩擦阻力系数之和。

7.根据权利要求1或2所述的一种利用压力定位钻井微芯片示踪器深度的方法，其特征在于，

压力定位所述示踪器深度的方法步骤包括：

①确定环空内示踪器所受到的静液压力步骤：根据钻井液流量、密度和粘度以及井内物理参数得到静液压力；

钻井液不循环，则作用在示踪器的压力为钻井液的静液压力，其为：

P_h＝10^-3gρh_i

P_h—井眼内某点的静液压力，MPa，ρ—钻井液密度，g/cm³；h_i—环空内某点的垂直高度，m，

令k＝10^-3gρ，则P_h＝kh_i；

②分配井段步骤：

按照环空内外径的不同，将全井分为若干井段，全井眼总长度为H，即H＝h₁+h₂+......+h_n；每个井段环空内外径、长度自上而下分别为d₁、D₁、h₁；d₂、D₂、h₂；……,d_n、D_n、h_n n=1,2,3,……；

③确定每个井段钻井液作用于示踪器的环空摩擦阻力系数

钻井液循环，环空内会产生摩擦阻力，作用于示踪器：

在h₁井段，作用于示踪器的摩擦阻力系数为：

k1=0.57503ρ0.8μ0.2Q1.8(D1-d1)3(D1+d1)1.8]]>

在钻进过程中，所涉及到的物理量均为常数，所以k₁的值为常数，其中：

Q—钻井液流量，l/s；

μ--塑性粘度，Pa·s；

在h₂井段，作用于示踪器的摩擦阻力系数为：

k2=0.57503ρ0.8μ0.2Q1.8(D2-d2)3(D2+d2)1.8]]>

在钻进过程中，所涉及到的物理量均为常数，所以k₂的值为常数；

……

在h_n井段，作用于示踪器的摩擦阻力系数为：

kn=0.57503ρ0.8μ0.2Q1.8(Dn-dn)3(Dn+dn)1.8]]>

在钻进过程中，所涉及到的物理量均为常数，所以k_n的值为常数；

d₁、D₁、d₂、D₂……的单位为cm，h₁、h₂……的单位为m；

④确定每个井段所产生的环空摩擦阻力步骤：

在h₁井段，作用于示踪器的摩擦阻力为：

P_a1i＝k₁h_1i

其中，P_a1i—h₁井段摩擦阻力，MPa；h_1i—h₁井段内某点距离h₁顶端的长度，m；

在h₂井段，作用于示踪器的摩擦阻力为：

P_a2i＝k₂h_2i

其中，h_2i--h₂井段内某点距离h₂顶端的长度，m；h_2i=h_i-h₁；

……

在h_n井段，作用于示踪器的摩擦阻力为：

P_ani＝k_ih_ni，P_ani表示环空压力

其中，h_ni--h_n井段内某点距离h_n顶端的长度，m；h_ni=h_i-h₁-h₂-……-h_n-1；⑤确定每个井段的示踪器的环空压力步骤

在每个井段，作用于示踪器的压力为静液压力与摩擦阻力的和；

在h₁井段，作用于示踪器的压力为：

P₁＝P_h+P_a1i=kh_i+k₁h_1i

由于h₁位于钻具最上端，所以h_i=h_1i；

上式可写为：P₁＝(k+k₁)h_i

在h₂井段，作用于示踪器的压力为：

P₂＝P_h+P_a1+P_a2i

=kh_i+k₁h₁+k₂h_2i

=kh_i+k₁h₁+k₂(h_i-h₁)

=(k+k₂)h_i+k₁h₁-k₂h₁

……

在h_n井段，作用于示踪器的压力为：

P_n＝P_h+(P_a1+P_a2+......P_an-1)+P_an

=kh_i+(k₁h₁+k₂h₂+......+k_n-1h_n-1)+k_nh_n

=kh_i+(k₁h₁+k₂h₂+......+k_n-1h_n-1)+k_n(h_i-h₁-h₂......-h_n-1)

=(k+k_n)h_i+(k₁h₁+k₂h₂+......+k_n-1h_n-1)-k_n(h₁+h₂+......+h_n-1)

⑥确定示踪器所在的深度

在[0，P₁）压力范围内，示踪器在h₁井段运动，示踪器所在的深度为：

hi=P1k+k1]]>

在[P₁，P₂）压力范围内，示踪器在h₂井段运动，示踪器所在的深度为：

hi=P2-k1h1+k2h1k+k2]]>

……

在[P_n-1，P_n）压力范围内，示踪器在h_n井段运动，示踪器所在的深度为：

hi=Pn-(k1h1+k2h2+......+kn-1hn-1)+(knh1+h2+......+hn-1)k+kn.]]>