加化学标签的钻井液添加剂的制作方法

钻井液是在钻探井筒时循环穿过井筒以有利于钻探操作的专门设计的流体。钻井液也可称为“钻探泥浆”。钻井液的各种功能可包括从井筒移除钻屑、冷却和润滑钻头、辅助支撑钻杆和钻头和/或提供静压头以维持井筒壁的完整性、以及防止井喷。可根据特定地质地层的特性选择特定钻井液(其可以是油基的或水基的)以优化钻探操作。

钻井液可包括许多不同的添加剂。钻井液添加剂可提供许多功能。为了最小化钻井液进入地层的损失，钻井液中的组分(诸如粘土、填料和堵漏材料)用于限制钻井液流入地层并用于在井筒壁处形成滤饼。钻井液通常包含加重材料或加重剂，以增加钻井液的密度。钻井液通常含有过滤控制添加剂，以抑制或防止钻井液进入可渗透地层的损失。由于可包括钻井液的众多成分以及由于流体损失和降解而发生的持续变化，可能极其难以量化钻井液内的单独钻井液添加剂。依赖于监测特性(诸如密度、电阻率和光学方法)的变化和的分析、技术和方法是本领域中已知的，但这些仅给出值的粗略近似，通常假设没有改动结果的污染，并且并不对钻井液添加剂进行单独分析。也可能难以识别出滤饼中有哪一种堵漏材料(或其他钻井液添加剂)。

此外，可流失到地层中的钻井液添加剂可能会干扰可对所产出地层流体执行的测试。通过举例，所产出地层流体可包括地层中存在的流体以及在钻探阶段期间引入地层的化学品和流体中的任意多种的混合物。在许多情况下，取得所产出地层流体的样品以针对各种特性对其进行测试可以是有利的。来自被钻井液和钻井液添加剂污染的所产出地层流体的测试结果可产生偏差结果。通常，钻井液添加剂可能不易于与所产出地层流体分离，并且由钻井液添加剂产生的信号可能不易于与储层流体产生的信号区分开。

附图说明

为了详细描述本发明的优选实施方案，现在将参照附图，在附图中：

图1示出用于确定钻井液的一种或多种组分的浓度的钻井液监测和处置系统的框图；

图2示出钻探组件的实例，所述钻探组件可采用图1的流体监测和处置系统来确定一种或多种钻井液添加剂的浓度；

图3示出其中可利用地层测试工具的示例性环境；

图4示出钻探组件的实例，所述钻探组件可采用图1的流体监测和处置系统来确定一种或多种钻井液添加剂、特别地堵漏材料的浓度；并且

图5示出可用于评估加化学标签的钻井液添加剂的设备。

具体实施方式

本公开总体涉及井筒钻探操作。更特别地，本发明涉及一种量化钻井液添加剂的方法，所述方法可使得改进对钻井液的维持。这种方法既适用于表面分析，又可集成到井下工具(诸如线缆工具和随钻测井(lwd)或随钻测量(mwd)工具、井地层测试工具、钻杆测试工具、以及能够在井下环境中使用的任何其他工具)中。

如本文所公开，钻井液添加剂可以化学方式改性以产生特性签名，这将允许简化对钻井液添加剂的量化。如本文所用，经历化学改性以具有可识别签名的钻井液添加剂称为“加化学标签的钻井液添加剂”。化学改性应当被视为化学标签，所述化学标签已经共价键合到或永久结合到感兴趣的分子中而不仅仅是本体溶液。加化学标签可提供改进的示踪剂替代物，因为提供特性签名的化学官能性将共价附着到钻井液添加剂。这避免吸附或移除示踪剂和功能添加剂的问题。

钻井液添加剂可通过多种不同方法来加化学标签。对钻井液添加剂加化学标签可比目前使用的示踪剂更有效，因为提供特性签名的化学官能团将共价附着到添加剂。这可避免与吸附或移除示踪剂和功能添加剂相关的问题。加化学标签的钻井液经历化学改性(所述化学改性可以是共价或永久键合的改性)以标记感兴趣的分子而不仅仅是本体溶液。加化学标签的钻井液添加剂可包含键合到钻井液添加剂的分子的化学标签。在本实例中，加化学标签的钻井液添加剂可含有钻井液添加剂和共价键合到钻井液添加剂的化学标签。在非限制性实例中，可将多于一种化学标签共价键合到钻井液添加剂的分子。这是对钻井液添加剂加化学标签的实例，然而，可使用用于将化学标签以化学方式键合到聚合物的其他方法和材料，并且本公开不限于给定实例。根据钻井液添加剂，可使用用于化学改性的不同技术。例如，如果钻井液添加剂包含纤维素堵漏材料(例如，核桃壳)，那么可使用有机化学反应来与纤维素上的羟基基团反应，以便例如附着荧光基团。对于诸如碳酸钙的固体，可使用硅烷化学来附着化学标签。应当理解，本文公开的“加化学标签的”也可称为“以化学方式改性的”。这两者意图指相同的事物，并且可以是可互换的。

结合到钻井液添加剂中的化学标签的量应当足以使操作员能够通过例如uv-vis分光光度计来检测钻井液中加标签的可检测添加剂的存在并确定其浓度。例如，钻井液添加剂中化学标签的量可以是基于钻井液添加剂的总摩尔数在约0.0001摩尔％至约10摩尔％的范围内的量。可替代地，钻井液添加剂中化学标签的量可以是基于钻井液添加剂的总摩尔数在约0.01摩尔％至约5摩尔％的范围内的量，或基于钻井液添加剂的总摩尔数在约0.1摩尔％至约2摩尔％的范围内的量。

合适的化学标签的实例可包括荧光分子。荧光分子可产生精确地测量加化学标签的钻井液添加剂的浓度的光谱，并且可不受钻井液的其他组分的干扰。荧光分子可通过多种反应附着到钻井液添加剂，所述多种反应包括酯化、酰胺化、硅烷化学、乙烯基聚合、diels-alder添加、gringard添加和亲核取代等等。加荧光标签的钻井液添加剂现在应当具有特性荧光发射，所述特性荧光发射可用于容易地量化加化学标签的钻井液添加剂的浓度。可使用任何合适的荧光化合物。合适的荧光化合物的实例可包括但不限于荧光素、荧光素衍生物、荧光素o-丙烯酸酯、荧光素o-甲基丙烯酸酯、荧光素二甲基丙烯酸酯、3,8-二甲基丙烯酰基溴化乙锭、甲基丙烯酰氧基乙基硫代氨基甲酰罗丹明b和2′-(4-甲基丙烯酰氧基苯基)-5-(4-甲基-1-哌嗪基)-2,5′-二苯并咪唑基三盐酸盐、羧基萘基荧光素、硼二吡咯甲烷(bodipy)发色团、羧基四甲基罗丹明、双(4-三乙氧基甲硅烷基丙基-3-甲氧基-苯基)-1,6-庚烷-3,5,-二酮、3-(2,4-二硝基苯基氨基)丙基-三乙氧基硅烷、2-羟基-4-(3-甲基二乙氧基甲硅烷基-丙氧基)二苯基酮、n-(三乙氧基甲硅烷基丙基)丹磺酰胺5-二甲氨基-n-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-萘-1-磺酰胺及其组合。加荧光标签的钻井液添加剂可具有特性荧光发射，所述特性荧光发射可用于容易地量化加标签的钻井液添加剂的浓度。

合适的化学标签的另一个实例可包括将化学同位素作为化学标签结合到钻井液添加剂中。在一些实例中，化学标签可包括含有²d、³t、¹³c、¹⁵n、¹⁸o、³¹p和³⁷cl中的至少一者的化合物。在其他实例中，化学标签可包括来自由以下组成的组的至少一者的放射性标记的同位素：h、c、n、o、f、br和i。例如，放射性标记的同位素包括³t、¹¹c、¹³n、¹⁵o、¹⁸f、⁷⁶br、¹²³i和¹²⁴i。化学同位素可通过同位素标记来识别。同位素标记是用于追踪同位素或具有变异的原子的历经反应、代谢途径或单元的历程的技术。反应物可通过用特定原子的同位素取代所述特定原子来“标记”。同位素可以是放射性的或稳定的。在同位素标记中，存在多种方式来检测标记同位素的存在；通过它们的质量、振动模式或放射性衰变。质谱法或核磁共振检测同位素质量的差异，而红外光谱法检测同位素振动模式的差异。加速器质谱法也已经用于检测样品中低水平的放射性，但由于装备费用和样品制备困难而不经常使用。放射性衰变可通过电离室或凝胶的放射自显影来检测。放射性同位素的检测也可通过液体闪烁计数(lsc)执行。lsc使用光电倍增管检测来自氟的光发射；氟是通过吸收辐射而受到激发并在放松到基态时释放光的荧光分子。指定量的放射性材料发射的光量可与所存在的放射量直接相关。由于灵敏度，并且由于处置来自仪器(诸如nmr光谱仪)内的样品溢出物的污染，基于闪烁的方法有利于检测放射性标记。

这些加标签方法中的任一种可简化量化，可在地表处对流体返回物或通过实时测试执行离散测试。实时测试可允许采用更高水平的自动化，这可获取浓度信息并使用所述浓度信息来得到自动化添加剂配量和维持操作。化学标签可通过任何合适的识别手段来检测。例如，可通过以下方式来检测化学化合物：红外(ir)光谱法、紫外-可见光(uv-vis)光谱法、质谱法、荧光光谱法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法、电磁光谱法(即，分光光度法)、x射线光谱法、等离子体发射光谱法、可见光吸收光谱法、近红外(nir)光谱法、拉曼光谱法、相干反斯托克斯拉曼光谱法(cars)、核磁共振、光电发射、穆斯堡尔光谱法、声光谱法、激光光谱法、傅里叶变换光谱法、傅里叶变换红外光谱法(ftir)等。

在利用光学传感器的实施方案中，光源可选自下组：可调谐源、宽带源(bbc)、光纤放大受激发射(ase)源、黑体辐射、增强型黑体辐射、激光、红外线、激光二极管阵列、超连续谱辐射、频率组合辐射、荧光、磷光和太赫兹辐射。

在一个实施方案中，可由衍射光栅或光学滤波器执行光谱法，衍射光栅或光学滤波器可允许选择来自白光或宽带源的不同的窄带波长。在一个实施方案中，利用宽带源的方法可与光纤布拉格光栅(fbg)结合。fbg可包括窄带反射镜，其波长可通过fbg制造工艺控制。在一个实施方案中，可在光纤系统中利用宽带光源。在一个实施方案中，光纤系统可含有具有多个fbg的光纤。在这种实施方案中，宽带源可有效地转换成具有期望波长的多个离散源。

在一个实施方案中，本发明的光谱法包括傅立叶光谱法。傅里叶光谱法或傅里叶变换光谱法是用于收集光谱的测量方法。在傅立叶变换光谱法中，不是像在常规ir光谱法中那样使单色射束穿过样品，而是可使含有多个不同频率的光的射束穿过样品。然后，这种光谱方法可测量射束中有多少被样品吸收。接着，可修改射束以使其含有不同的频率组合，从而给出第二数据点。这个过程可重复多次。在光射束已经穿过样品之后，可以将所得数据发送到计算机，所述计算机可从数据推断出每个波长处的吸收量是多少。在一个实施方案中，可由宽带光源生成上述射束。从宽带光源发射的光照射到指定镜子构型(也称为干涉仪)中，所述指定镜子构型由于波干涉而可允许一些波长穿过、但阻挡其他波长。针对每个新数据点，可通过移动镜子中的一个来修改光束；这可改变穿过的波长组。如上所述，计算机处理可用于将可包括每个镜子位置的光吸收的原始数据转换成可包括每个波长的光吸收的期望结果。这种处理也可称为傅里叶变换，并且原始数据可称为干涉图。当利用傅里叶光谱法时，可能需要扫描过程以创建干涉图。光谱仪可在内部生成光学射束的固定和可变长度路径，然后重新组合这些射束，从而生成光学干涉。所得信号可包括未被样品吸收的所有频率的加和干涉图案。因此，测量系统可能不是单步型系统，因此连续或间歇取样器型(ampler-type)系统可优选用于与这种类型的光谱仪一起使用。在一个实施方案中，可利用任何已知的光源来执行傅里叶光谱法。

如上所述，钻井液添加剂可以化学方式改性以产生特性签名，这可允许简化添加剂的量化。先前论述的加标签方法中的任一种都可简化量化。钻井液添加剂的量化可在地表处的、实时的以及井下的测试中进行。可能的是，可对钻井液添加剂正交地加标签。本文公开的正交地加标签意味着对钻井液内的多种添加剂以不同方式加标签。这将允许操作员分析一个样品中的不同添加剂的有效性。可一起评定这些添加剂而不会相互干扰。通过举例，可用不同的荧光团对不同的添加剂加标签，其中每个荧光团发射不同波长的光。荧光团可以是可在光激发时重新发射光的荧光化学化合物。可使用任何合适的荧光团。合适的荧光团可包括但不限于呫吨衍生物、花菁衍生物、方酸衍生物、萘衍生物、香豆素衍生物、恶二唑衍生物、蒽衍生物、芘衍生物、噁嗪衍生物、吖啶衍生物、芳基甲川衍生物、四吡咯衍生物和或其任何组合。不同的荧光团可通过它们在光激发后所发射的波长来识别。波长发射可在约400nm至约750nm、或约400nm至约600nm、或约600nm至约750nm的范围内。

任何合适的钻井液添加剂可如本文所述加化学标签。合适的钻井液添加剂可包括但不限于堵漏材料、基油、页岩抑制剂、润滑剂及其任何组合。在一些情况下，可对两种或更多种不同的钻井液添加剂加标签。受益于本公开，本领域普通技术人员应当能够选择适当的钻井液添加剂用于加标签。

堵漏材料可以是可被加标签的一种类型的钻井液添加剂。堵漏材料是引入钻井液中以减少并可能地防止钻井液流入弱的、断裂的或洞穴性的地层的材料。对堵漏材料加化学标签可允许操作员更好地确定堵漏材料的有效性。它还可以辅助操作员调节堵漏材料，使得获得最佳结果并且可使流失到地层的钻井液更少。合适的堵漏材料可以是天然的或合成的、可降解的或不可降解的颗粒或纤维及其混合物。

用于堵漏材料的材料的合适实例可包括但不限于砂、页岩、磨碎的大理石、矾土、陶瓷材料、玻璃材料、金属粒料、高强度合成纤维、纤维素薄片、木材、树脂聚合物材料(交联的或非交联的)、聚四氟乙烯材料、坚果壳片、包含坚果壳片的固化的树脂颗粒、种子壳片、包含种子壳片的固化的树脂颗粒、果核片、包含果核片的固化的树脂颗粒、复合颗粒及其任何组合。合适的复合颗粒可包括粘结剂和填充材料，其中合适的填充材料可包括二氧化硅、氧化铝、烟炭、炭黑、石墨、云母、二氧化钛、偏硅酸盐、硅酸钙、高岭土、滑石、氧化锆、硼、粉煤灰、中空玻璃微球、实心玻璃及其任何组合。堵漏材料可以任何合适的量存在于钻井液中，所述任何合适的量包括但不限于基于钻井液总重量的约1重量％至约40重量％。可替代地，堵漏材料可以基于钻井液的总重量的约1重量％至约30重量％或约10重量％至约30重量％的量存在。例如，堵漏材料可以基于钻井液的总重量的约5重量％、约10重量％、约20重量％、约25重量％或约30重量％的量存在于钻井液中。

此外，可使用不同大小的堵漏材料。例如，堵漏材料可包括两种、三种或四种不同大小的堵漏材料。通过举例，堵漏材料可包括大小分布范围为约2μm至约1,500μm的颗粒。例如，堵漏材料可具有约5μm、或约25μm、或约50μm、或约100μm、或约400μm、或约600μm、或约1,000μm的粒度分布。在此类实例中，可用不同的化学标签对不同大小的堵漏材料加标签以实现独立的量化。例如，可用不同的荧光颜色对所存在的每种大小的堵漏材料加标签。

基油可以是可加化学标签的另一种类型的钻井液添加剂。基油可以是油基钻井液的连续相，其中钻井液可以是油包水乳液，其中水作为分散相而基油作为连续相。任何合适的基油都可用于钻井液，所述基油包括但不限于：原油的分馏物；酸、酯、醚、醇、胺、酰胺或酰亚胺的脂肪衍生物；饱和烃；不饱和烃；支链烃；环烃；及其任何组合。可基于原油中馏分的沸点将原油分离成分馏物。合适的原油分馏物的实例包括柴油。饱和烃可以是烷烃或链烷烃。例如，饱和烃可包括异烷烃、直链烷烃或环烷烃。合适的饱和烃的实例可包括异烷烃和正烷烃的组合或者包含烷烃和环烷烃的矿物油共混物。不饱和烃可包括烯烃、炔烃或芳香烃。烯烃可包括异烯烃、直链烯烃或环烯烃。直链烯烃可包括直链α烯烃或内烯烃。基油可以任何合适的量存在于钻井液中，所述任何合适的量包括基于钻井液的总重量在约1重量％至约90重量％、约30重量％至约80重量％、或约50重量％至约70重量％范围内的量。例如，基油可以基于钻井液的总重量的约10重量％、约20重量％、约30重量％、约40重量％、约50重量％、约60重量％、约70重量％、约80重量％或约90重量％的量存在于钻井液中。

页岩抑制剂可以是可加化学标签的另一种类型的钻井液添加剂。页岩抑制剂可用于减缓页岩的水化、膨胀和崩解。合适的页岩抑制剂的实例可包括但不限于胺、二醇、聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和或其任何组合。页岩抑制剂可以任何合适的量存在于钻井液中，所述任何合适的量包括基于钻井液的总重量在约0.1重量％至约5重量％范围内的、包括但不限于约0.1重量％、约1重量％、约2重量％、约3重量％、约4重量％或约5重量％的量。

润滑剂可以是可加化学标签的另一种类型的钻井液添加剂。润滑剂可用于降低井筒中的扭矩(旋转摩擦)和阻力(轴向摩擦)，以及在钻头轴承未被密封的情况下润滑钻头轴承。合适的润滑剂的实例可包括但不限于植物油、烯烃、膦酸盐、酯、二醇、玻璃珠和或其任何组合。润滑剂可以任何合适的量存在于钻井液中，所述任何合适的量包括基于钻井液的总重量在约1重量％至约10重量％范围内的量。可替代地，润滑剂可以基于钻井液的总重量在约1重量％至约4重量％、或约5重量％至约8重量％范围内的量存在于钻井液中。

可制备包含加化学标签的钻井液添加剂的钻井液。钻井液可用于井筒的钻探，并且它可用于多种目的，诸如冷却钻头、将钻屑运送到地表、提供压力以维持井筒稳定性、以及防止井喷和/或封隔井筒。合适的钻井液可包括油基流体和水基流体。合适的油基流体可包括基油，诸如上文所述的那些。基油可以是油基钻井液的连续相，其中钻井液可以是油包水乳液，其中水作为分散相而基油作为连续相。合适的水基流体可包括淡水、盐水(例如，含有溶解在其中的一种或多种盐的水)、卤水(例如，饱和盐水)、海水及其任何组合。

如本领域技术人员已知的，钻井液还可包含通常用于油田应用的多种钻井液添加剂中的任一种。这些可包括但不必限于基油、盐、页岩抑制剂、润滑剂、表面活性剂(例如发泡剂、消泡剂、润湿剂、洗涤剂和腐蚀抑制剂)、水软化剂(例如，碳酸钠)、氧清除剂、生物杀灭剂、ph调节剂、降滤失剂、增粘剂、加重剂(盐除外)、堵漏材料和腐蚀抑制剂(表面活性剂除外)及其任何组合。如前所述，这些添加剂中的一种或多种可加化学标签。

通过对钻井液添加剂加化学标签，加化学标签的钻井液添加剂可产生特性签名，这可允许简化添加剂的量化。上述加标签方法中的任一种可简化量化。可在地表之上、井下和或通过实时测试监测加化学标签的钻井液添加剂的浓度。可在地表处对流体返回物执行离散测试，以确定以化学方式改性的钻井液添加剂的浓度。井下实时测试可被执行并且可允许采用更高水平的自动化，这可获取浓度信息并使用所述浓度信息来得到自动化添加剂配量和维持操作。实时配方信息可用于开发用于对不同来源的流体进行分流(即，将井筒处理流体从天然地层流体分离)的自动化流体输送系统。

现将描述一种用于确定钻井液中加化学标签的钻井液添加剂的浓度的技术。可获得钻井液的样品。可在井中或在地表处分析这种钻井液。例如，分析可以是uv-vis光谱法。然后，可将从分析获得的信息(例如，uv-vis光谱数据)中继至现场或场外位置处的操作员。然后，操作员可基于光谱数据评估加化学标签的钻井液添加剂的浓度。然后，操作员然后可基于所述数据决定将更多的加化学标签的钻井液添加剂添加到钻井液。

可通过以下方式获得返回钻井液的uv-vis校准曲线：测量至少两种不同浓度的钻井液中加化学标签的钻井液添加剂的uv-vis光谱，以确定加化学标签的钻井液添加剂的浓度。在其他实施方案中，为了提高校准曲线的准确度，可使用加化学标签的钻井液添加剂的多于两种浓度。

加化学标签的钻井液添加剂的至少两种不同浓度在测量之前应当是已知的，使得可获得加化学标签的钻井液添加剂的浓度与uv-vis光谱之间的关系。为了建立校准曲线，记录不同浓度的相同的加化学标签的钻井液添加剂的溶液的吸收光谱；确定至少一个吸收带的最大吸收点或λ最大处的吸收带强度(吸光度)，然后绘制吸光度(吸收率最大值)对浓度a＝f(c)。一旦获得校准曲线，然后就可通过将样品与校准曲线进行比较来确定样品中加化学标签的钻井液添加剂的浓度。

校准曲线可在场外或现场制得。只要校准曲线可用于精确地确定返回钻井液中加化学标签的钻井液添加剂的浓度，创建校准曲线的位置就是可选的。然而，在一些实例中，可以有用的是在现场获得校准曲线，以允许井筒操作员获得在井下使用的相同批次的加化学标签的钻井液添加剂的校准曲线。

为了获得uv-vis光谱，可使用uv-vis分光光度计。uv-vis分光光度计测量在电磁光谱的uv和可见光区域的每个波长处吸收的光量。在常规uv-vis分光光度计中，光射束被分割；射束的一半(样品射束)被引导穿过含有样品的单元。单元对uv和可见光必须是透明的，以便防止射束被单元吸收。射束的另一半(参考射束)被引导穿过不含化合物而仅含溶剂的相同单元。

在其他实例中，可使用反向散射方法来检测加化学标签的钻井液添加剂。当流体不透明时并因此防止uv-vis范围内的光的透射时，反向散射方法允许量化组分。正面荧光和反向散射探针是可容易获得的，并且可允许容易地量化场中的荧光。如上所述，浓度是在井中、井附近的钻探现场、或场外位置中确定的。

可使用联接到分光光度计和光源的光纤探针来检测可检测聚合物中的化学标签。

在本公开的某些实例中，化学标签的uv-vis光谱表现出在400nm至750nm范围内的λ最大。例如，化学标签的uv-vis光谱表现出可在600nm至750nm或400nm至550nm范围内的λ最大。选取这些范围以避免测量uv范围附近的吸收光谱，这可能会受到来自钻井液的其他组分的大量干扰。

在本公开的其他实例中，加化学标签的钻井液添加剂也可通过同位素标记来识别。同位素标记是用于追踪同位素或具有变异的原子的历经反应、代谢途径或单元的历程的技术。在同位素标记中，存在多种方式来检测标记同位素的存在；通过它们的质量、振动模式或放射性衰变。质谱法或核磁共振检测同位素质量的差异，而红外光谱法检测同位素振动模式的差异。加速器质谱法也已经用于检测样品中低水平的放射性，但由于装备费用和样品制备困难而不经常使用。用放射性同位素加化学标签的钻井液添加剂的浓度可以与含有荧光化合物的钻井液添加剂类似的方式来确定。所述方法包括：通过测量至少两种不同浓度的钻井液中加化学标签的钻井添加剂的一种放射性同位素或多种放射性同位素来获得校准曲线。然后，通过将样品中的放射性同位素的量与校准曲线进行比较来确定样品的浓度。图1示出用于确定钻井液的一种或多种组分的浓度的钻井液监测和处置系统100的框图。如图所示，流体监测和处置系统100总体上可包括泥浆坑102和流体分析系统104。来自泥浆坑102的一部分钻井液可通过泥浆坑管线106馈送至流体分析系统104，所述流体分析系统104可被配置成对向其供应的这部分钻井液执行测量。流体分析系统104可使用任何合适的分析技术来分析钻井液。在流体分析之后，这部分钻井液可通过返回管线108返回至泥浆坑102。

泥浆坑102可以是适于容纳钻井液的任何容器。例如，泥浆坑102可包括诸如滚筒或罐的容器，或可连接或可不连接的一系列容器。泥浆坑102可从初始钻井液供应管线110得到钻井液供应，所述初始钻井液供应管线110向泥浆坑102提供初始钻井液供应。然而，初始钻井液供应并不暗示着钻井液尚未在井筒中再利用或循环，而是仅指示这种供应目前并未在井筒中循环或以其他方式使用。

可对钻井液添加剂加化学标签，然后可将它们添加到钻井液。钻井液添加剂可使用任何合适的方法用一个化学标签或多个化学标签来加化学标签。在非限制性实例中，化学标签可包括荧光分子、在质谱中具有特性签名的原子、磁性颗粒、量子点、荧光纳米颗粒、荧光团和或其任何组合。化学标签可通过任何合适的方法共价键合到钻井液添加剂。如果需要，并且基于流体分析系统104提供的分析，可通过钻井液添加剂供应管线112将加化学标签的钻井液添加剂添加到泥浆坑102。可使用任何合适的加化学标签的钻井液添加剂。合适的加化学标签的钻井液添加剂可包括但不限于基油、页岩抑制剂、润滑剂、堵漏材料和或其任何组合。可替代地或另外地，在一个实例中，分析结果可用于修改钻井液的制造过程。在已经将钻井液添加剂添加到钻井液之后，可使用流体分析系统104重新测试钻井液，以验证：钻井液是恰当地配制的，或者钻井液可借助于泥浆泵116通过井筒管线114被送至井筒以用于进行钻探操作。

泥浆坑102可包括混合系统118，以混合泥浆坑102的内容物以及任何钻井液添加剂。例如，混合系统118可混合泥浆坑102中的钻井液与来自初始钻井液供应管线110的钻井液、来自返回管线108的钻井液、加化学标签的钻井液添加剂、另外的非水性流体、水性流体或其组合。总体上，混合系统118可被配置成防止钻井液内的固体沉降。混合系统118可使用任何合适的混合技术来混合钻井液。例如，混合系统118可包括静态混合器、动态混合器或其他合适的混合器。泥浆坑102还可包括合适的泵送装备(未示出)t，以通过泥浆坑管线106将泥浆坑102中的钻井液泵送至流体分析系统104。

根据需要并且基于穿过流体分析系统104的流是连续的还是非连续的，流体分析系统104可以连续或非连续的方式分析这部分钻井液。钻井液可包含加化学标签的钻井液添加剂。流体分析系统104可包括一个或多个仪器120，用于在对钻井液应用多种技术的同时测量钻井液的浓度。例如，所述一个或多个仪器120可包括荧光分析器、光学分析器、质谱仪、磁性传感器、电子顺磁共振光谱仪或nmr光谱仪。

尽管流体分析系统104被示出为在泥浆坑102处，但是本文公开的实例设想到将流体分析系统104放置在流体监测和处置系统100中的任何点处。例如，流体分析系统104的一个或多个仪器120可以可替代地放置在流体再调控系统122(在下文论述)中、泥浆坑102中、以及井筒内或来自井筒的出口管道中。因此，本文公开的实例设想到在钻井液处置过程中在任何点处应用多种技术的同时测量浓度，使得可根据需要监测和/或随后调节钻井液。一些技术可包括使用荧光分析器。荧光分析器利用光射束激发某些化合物的分子中的电子，从而致使它们发射光。另一种技术可包括使用光学分析器。光学分析器(即，光谱仪)可测量电磁光谱的特定部分内的光的特性。另一种技术可包括使用质谱仪。质谱仪对化学物种进行电离并基于离子的质荷比对离子进行分类。此外，所述技术可包括分光光度法。分光光度法可包括取得材料的反射或透射特性随波长变化的定量测量结果。这种方法可利用可见光、近紫外光和或近红外光。任何其他合适的技术或方法可单独使用，或者可与另一种技术或方法组合使用。

由流体分析系统104执行的分析可与可通信地联接到其上的计算机系统124协作执行。如图所示，计算机系统124可以是流体分析系统104的外部部件，然而，在不脱离本公开范围的情况下，计算机系统124可以可替代地包括流体分析系统104的内部部件。计算机系统124可通过通信链路126连接到流体分析系统104。通信链路126可包括直接(有线)连接、专用网络、虚拟专用网络、局域网、wan(例如，基于互联网的通信系统)、无线通信系统(例如，卫星通信系统、电话)、其任何组合，或任何其他合适的通信链路。

计算机系统124可以是任何合适的数据处理系统，包括但不限于计算机、手持装置或任何其他合适的装置。计算机系统124可包括处理器128和通信地联接到处理器128的非暂时性计算机可读存储介质130。处理器128可包括一个中央处理单元，或者可跨一个或多个位置中的一个或多个处理器分布。非暂时性计算机可读存储介质130的实例包括随机存取存储器(ram)装置、只读存储器(rom)装置、光学装置(例如，cd或dvd)、磁盘驱动器等。非暂时性计算机可读存储介质130可存储计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码可由处理器128执行以处理和分析由流体分析系统104生成的测量数据、调节流体监测和处置系统100的参数、并且/或者操作流体监测和处置系统100的一部分或全部。另外，根据在施加电场时由流体分析系统104测量的钻井液的浓度测量结果，程序代码可由处理器128执行以确定钻井液中的一种或多种钻井液添加剂的浓度。可使用例如所分析特性之间产生的相关性来确定浓度。同时可分析多于一种钻井液。加化学标签的钻井液添加剂可以是正交地加标签的，这意味着加化学标签的钻井液添加剂是以它们不相互干扰的方式加标签的。

计算机系统124还可包括通信地联接到处理器128的一个或多个输入/输出(“i/o”)接口132。i/o接口132可以是用于将计算机系统124连接到以下项的任何合适的系统：通信链路，诸如直接连接、专用网络、虚拟专用网络、局域网、广域网(“wan”)、无线通信系统或其组合；存储装置，诸如存储装置134；外部装置，诸如键盘、监测器、打印机、语音辨识装置或鼠标；或任何其他合适的系统。存储装置134可存储流体分析系统104执行流体分析所需的数据。例如，存储装置134可存储可在eis分析期间使用的一系列等效电路模型。存储装置134可以是或可包括光盘驱动器、软盘驱动器、硬盘、闪存存储器、固态驱动器等。本领域普通技术人员将理解，与针对计算机系统124描述的那些相比，合适的数据处理系统可包括另外的、更少的和/或不同的部件。

流体分析系统104原有的和/或安装在计算机系统124上的数据处理和分析软件可用于分析由流体分析系统104生成的数据。这个规程可以是自动化的，使得分析在无需操作员输入或控制的情况下发生。另外，操作员可从若干先前输入参数中进行选择，或可能够调用先前测量的数据。如果需要，可传输任何数据和/或将其存储在外部存储器装置(例如，usb驱动器)上。

继续参考图1，钻井液可借助于泥浆泵116通过井筒管线114从泥浆坑102递送至井筒。泥浆泵116可以是可用于在足够的压力下将钻井液循环到地下地层中的任何类型的泵或泵送系统。已经在井筒内循环的钻井液可通过循环的钻井液返回管线136返回至泥浆坑102，并且在将其返回至泥浆坑102之前提供到流体再调控系统122以调控循环的钻井液。流体再调控系统122可以是或可包括振动筛(例如，页岩振动筛)、离心机、水力旋流器、分离器(包括磁分离器和电分离器)、除泥器、除砂器、分离器、过滤器(例如，硅藻土过滤器)、换热器和任何流体回收装备中的一者或多者。流体再调控系统122还可包括用来监测、调整和/或再调控钻井液和向其添加的各种添加剂的一个或多个传感器、计量器具、泵、压缩机等等。在已经再调控钻井液之后，钻井液可通过再调控的流体管线返回至泥浆坑102。

图2示出钻探组件200的实例，所述钻探组件200可采用本文所述的图1的流体监测和处置系统100来确定一种或多种钻井液添加剂的浓度。应当注意，虽然图2大体上描绘陆基钻探系统，但本领域技术人员将容易地认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，本文所述的原理同样适用于采用浮动或海基平台和钻机的海底钻探操作。

如图所示，钻探组件200可包括支撑井架206的钻探平台204，所述井架206具有用于升起和降低钻柱210的游动滑车208。钻柱210可包括但不限于钻杆和连续油管，如本领域技术人员通常已知的。主动钻杆212可在钻柱210可降低穿过旋转台214时支撑钻柱210。钻头216可附着到钻柱210的远侧端部，并且可由井下马达和/或通过钻柱210的旋转从井表面驱动。在没有限制的情况下，钻头216可包括牙轮钻头、pdc钻头、天然金刚石钻头、任何开孔器、扩孔钻、取芯钻头等。当钻头216旋转时，它可形成穿透地下地层220的井筒218。

钻探组件200还可包括如本文大体上描述的流体监测和处置系统100。流体监测和处置系统100的泥浆泵116代表性地包括：用于以流体方式向井下运送钻井液222的任何管道、管路、卡车、管件和/或管具；用于驱动钻井液222运动的任何泵、压缩机或马达(例如，在井上或井下)；用于调整钻井液222的压力或流率的任何阀门或相关接头；以及任何传感器(即，压力传感器、温度传感器、流率传感器等)、计量器具和/或其组合等。

泥浆泵116可使钻井液222循环穿过进料管224并到达主动钻杆212，主动钻杆212将钻井液222向下运送穿过钻柱210的内部并穿过钻头216中的一个或多个孔口。钻井液222然后可通过限定在钻柱210与井筒218的壁之间的环空226循环回到地表。在地表处，再循环或用过的钻井液222可通过循环的钻井液返回管线136运送至流体再调控系统122。在穿过流体再调控系统122之后，“清洁的”钻井液222可沉积到附近的泥浆坑102中。尽管被示出为通过环空226布置在井筒218的出口处，但是本领域技术人员将容易理解，在不脱离本公开的范围的情况下，流体再调控系统122可被布置在钻探组件200中的任何其他位置处以便利于其正确功能。

仍参照图2，流体监测和处置系统100还可包括流体分析系统104，其可设置在支撑在钻探平台204上的滑橇上。流体分析系统104可例如连续地或间歇地测量钻井液222的浓度。如图所示，钻井液222可通过泥浆坑管线106从泥浆坑102取得，并且分析的钻井液可通过返回管线108返回至泥浆坑102。可替代地，如果需要，可在流体再调控系统122处、或在任何其他合适的位置处、甚至在处于井筒218中时测量、记录和/或分析钻井液222的浓度。

因此，流体监测和处置系统100可有利地使用本文公开的示例性方法来监测一种或多种钻井液添加剂的浓度。流体监测和处置系统100还可在浓度偏离预设安全界限时向人员生成自动警示，和/或在浓度偏离预设安全界限时自动地将另外量的一种或多种钻井液添加剂添加到钻井液。

除了钻井液添加剂的量化之外，对钻井液添加剂加化学标签可能够改进地层流体与钻井液添加剂之间的区分。地下地层通常可包括脂族烃、芳香烃、杂原子分子、阴离子和阳离子盐、酸、砂、粉土、粘土和大量其他组分的复杂混合物。所产出地层流体可包括地层中存在的流体以及在钻探阶段期间引入地层的化学品和流体中的任意多种的混合物。在许多情况下，取得所产出流体的样品以针对各种特性对其进行测试可以是有利的。可使用专用装备从地表处的所产出流体或直接从地下地层取得样品。一些测试的特性可影响装备和产出的工程、经济和设计。从井样品得出的一些结论可包括生产设施的设计、与管道运输的兼容性、产品销售价值和油藏资产价值。

然而，在钻探期间引入地层的流体和化学品可能干扰对所产出储层流体(诸如油)进行的测试。来自被钻井液添加剂污染的所产出储层流体的测试结果可产生偏差结果。通常，钻井液添加剂不易于与所产出流体分离，并且由钻井液添加剂产生的信号不易于与储层流体产生的信号区分开。然而，通过加化学标签，可将钻井液添加剂与储层流体区分开。

方法可包括在钻探时使包含加化学标签的钻井液添加剂的钻井液在井筒中循环。测试装备(诸如井下、地表和实时装备)以及计算机模型可检查和量化加化学标签的钻井液添加剂并且将它们的贡献从储层流体分析中排除。如本文所用，术语储层流体可以是最初存在于地层中的任何流体。加化学标签的钻井液添加剂可已经污染井筒中的流体、包括储层流体，从而妨碍或扭曲从对所产出储层流体进行的测试收集的数据。所产出储层流体的样品中的加化学标签的钻井液添加剂的量可通过测量由特性加标签材料产生的信号来量化。在知道在样品中存在的加化学标签的钻井液添加剂的量的情况下，可从所产出储层流体的总样品所产生的信号减去加化学标签的钻井液在其他测试(例如像光谱测试)中产生的信号，以得到没有来自加化学标签的钻井液的噪音或贡献的信号。在另一个实例中，特性加标签材料可移动光谱信号或所测量的其他信号，使得它不再与来自储层流体的光谱信号或其他信号重叠。在一些实例中，钻井液中可包含多种加化学标签的钻井液添加剂，它们各自具有独特或相同的特性加标签材料。在此类实例中，可量化每种加化学标签的钻井液添加剂的贡献并将其从最终信号移除。所述方法可应用于已经与井筒中的加化学标签的钻井液添加剂接触的任何流体，诸如钻井液本身或井筒中、近井筒区域、或地层中存在的任何其他流体。

图3示出可用于获得地层流体的样品的示例性环境300。如图所示，环境300可包括定位在地表302上的井架308，钻柱304自井架308悬挂在定位在地下地层324中的钻孔306中。钻柱304周围的钻孔306内的体积可以是环空310。钻柱304可包括钻头312、由元件314示意性地示出的多种致动器和传感器、地层测试工具316和遥测区段318，井下装备通过遥测区段318与地表遥测系统320通信。计算机322可包括输入/输出装置、存储器、存储装置和网络通信装备，包括连接到互联网、从井下装备接收数据并向井下装备发送命令所必需的装备。应当注意，尽管图3将地层测试工具316示出在钻柱304上，但是地层测试工具316也可用在其他合适的运输工具上，诸如线缆(如图4所示)。例如，本文描述的装备和技术也可用于线缆或钢丝绳环境。例如，可使用有线钻杆、线缆、连续油管(有线的或无线的)或钢丝绳将地层测试工具316下降到钻孔306中。然后，地层测试工具316可取得地层流体的样品。

在随钻测量或随钻测井环境中，诸如图3所示的环境，用于地层测试工具316的功率可由电池、泥浆涡轮机或通过来自地表的有线管具或通过一些其他常规手段提供。在线缆或钢丝绳环境中，功率可由电池提供，或由通过有线钻杆、线缆、连续油管或钢丝绳从地表提供的功率提供，或通过一些其他常规手段提供。

在某些系统和方法中，钻探装备可能不是在旱地上，如图3所示，而是可在湿地上或在海上。在这种环境中，井架308(或执行井架的功能的另一件装备)可位于钻探平台(诸如半潜式钻机、钻探船或自升式钻机)上。钻柱304可从井架308延伸穿过水、到达海底、并进入地下地层324中。

参考图3，地层测试工具316可包括功率遥测区段(未示出)，地层测试工具316可通过功率遥测区段与钻柱304中的其他致动器和传感器314、钻柱的遥测区段318通信、和/或与地表遥测系统320直接通信。在一个实施方案中，功率遥测区段(未示出)也可以是端口，通过所述端口，可控制和监测地层测试工具316中的各种致动器(例如，阀门)和传感器(例如，温度传感器和压力传感器)。功率遥测区段(未示出)可包括可运行控制和监测功能的计算机。控制和监测功能可由钻柱的另一部分中的计算机(未示出)或由地表上的计算机322执行。

地层测试工具316可包括可提取地层流体的样品的地层探头区段(未示出)。地层流体样品可包含加化学标签的钻井液添加剂。地层测试工具316可直接在地下地层中取得地层流体的样品。然后，可将地层流体的样品送至地表以用于测试，或者可使用专门装备直接在地下地层中测试地层流体的样品。可针对各种特性对地层流体进行测试。可分析样品以将地层流体和加化学标签的钻井液添加剂区分开。这可通过以下方式进行：测量由特性加标签材料产生的信号，然后在之后的测试中将那些信号考虑在内。可使用任何合适的技术来分析由特性加标签材料产生的信号。在非限制性实例中，样品中所存在的加化学标签的钻井液添加剂的量及其在其他测试中产生的信号可以是已知的。光谱测试考虑可从由地层流体的总样品产生的信号减去将由加化学标签的钻井液添加剂产生的信号。这将允许测试地层流体而无由加化学标签的钻井液添加剂产生的噪音。这可允许更精确地测量地层流体，因为测试将加化学标签的钻井液添加剂产生的噪音考虑在内。可在地表处或地下地层中对样品执行测试。可使用上述专用装备和计算机322来对样品执行测试，或者可以手动地进行测试。

图4示出钻探组件400的实例，所述钻探组件400可采用本文所述的图1的流体监测和处置系统100来确定一种或多种钻井液添加剂的浓度。在非限制性实例中，钻井液添加剂可以是堵漏材料。应当注意，虽然图4大体上描绘陆基钻探系统，但本领域技术人员将容易地认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，本文所述的原理同样适用于采用浮动或海基平台和钻机的海底钻探操作。

如图所示，钻探组件400可包括支撑井架206的钻探平台204，所述井架206具有用于升起和降低钻柱210的游动滑车408。钻柱210(参考图2)可包括但不限于钻杆和连续油管，如本领域技术人员通常已知的。主动钻杆212可在钻柱210可降低穿过旋转台414时支撑钻柱210。井下工具416可附着到钻柱210的远侧端部。如下文将更详细地论述，井下工具416可用于监测井筒218中加化学标签的钻井液添加剂。

钻探组件400还可包括如本文大体上描述的流体监测和处置系统100。流体监测和处置系统100的泥浆泵116代表性地包括：用于以流体方式向井下运送钻井液222的任何管道、管路、卡车、管件和/或管具；用于驱动钻井液222运动的任何泵、压缩机或马达(例如，在井上或井下)；用于调整钻井液222的压力或流率的任何阀门或相关接头；以及任何传感器(即，压力传感器、温度传感器、流率传感器等)、计量器具和/或其组合等。钻井液222可包含任何合适的添加剂。在一些实例中，添加剂可以是可加化学标签的堵漏材料(或其他合适的钻井液添加剂)。可以如上所述的任何合适的方式对堵漏材料加标签。如前所述，可对堵漏材料加荧光标签。可使用任何合适的堵漏材料。堵漏材料可形成滤饼404。滤饼404可防止流体流失到地下地层220。流体监测和处置系统100可监测钻井液222中所存在的加荧光标签的堵漏材料的量。知道了初始地放置在钻井液中的加荧光标签的堵漏材料的量，可确定在地层中流失的堵漏材料的量。此外，井下工具402可在井筒218中取得测量结果。这些测量结果可包括泥浆中加化学标签的添加剂的量。加化学标签的添加剂的量可确定泥浆中仍有的钻井液添加剂(诸如堵漏材料)的量。这一信息可用于产生在地下地层或滤饼中加化学标签的钻井液添加剂的视觉表示(例如，图像)。另外，可测量井筒壁中钻井液添加剂(诸如堵漏材料)的量。这可产生图像，并且可帮助确定所使用的钻井液添加剂的量。这些测量结果可被处理以生成对应于滤饼404和/或地下地层220中的化学钻井液添加剂的信息。这一信息可包括例如表示滤饼404中加化学标签的堵漏材料的图像。所述处理可在井下发生、在地表处发生或其组合。

泥浆泵116可使钻井液222循环穿过进料管224并到达主动钻杆212，主动钻杆212将钻井液222向下运送穿过钻柱210的内部并穿过钻头216中的一个或多个孔口。钻井液222然后可通过限定在钻柱210与井筒218的壁之间的环空226循环回到地表。在地表处，再循环或用过的钻井液222可通过循环的钻井液返回管线136运送至流体再调控系统122。在穿过流体再调控系统122之后，“清洁的”钻井液222可沉积到附近的泥浆坑102中。尽管被示出为通过环空226布置在井筒218的出口处，但是本领域技术人员将容易理解，在不脱离本公开的范围的情况下，流体再调控系统122可被布置在钻探组件400中的任何其他位置处以便利于其正确功能。

仍参照图4，流体监测和处置系统100还可包括流体分析系统104，其可设置在支撑在钻探平台204上的滑橇上。流体分析系统104可例如连续地或间歇地测量钻井液222的浓度，并且随后测量流失的堵漏材料的量。如图所示，钻井液222可通过泥浆坑管线106从泥浆坑102取得，并且分析的钻井液可通过返回管线108返回至泥浆坑102。可替代地，如果需要，可在流体再调控系统122处、或在任何其他合适的位置处、甚至在处于井筒218中时测量、记录和/或分析钻井液222的浓度。在一些实例中，可在井筒的表面处、实时地、在台式工具中等测量、记录和/或分析钻井液222的浓度。这些测量结果连同已知值可被发送至可基于所接收信息产生地下地层中所存在的堵漏材料的图像的装置。

图5示出可用于评估加化学标签的堵漏材料的设备500的实例。设备500可在实验室中现场或场外使用。任何合适的加化学标签的钻井液添加剂(诸如加化学标签的堵漏材料)可用于在井筒中产生测试滤饼502。可使用任何合适的方法来对钻井液添加剂加化学标签。在非限制性实例中，可对堵漏材料加荧光标签。为了便于说明，设备500大体上被示出为其组成部分的集合。可使用任何设备500。设备500可包括单个单元，其中所有组成件可设置在单个单元内或其周围。可替代地，设备500可由以足以形成功能设备500的方式连接的单独模块形成，所述模块包括设备500的部件中的一个或多个。

设备500可包括多种传感器506a-506c。传感器506a可统称为传感器506a-506c，并且单独地称为泥浆传感器506a、滤饼传感器506b和出口传感器506c。可使用用于加荧光标签的钻井液添加剂的任何合适的传感器506a-506c，包括但不限于电耦装置和光检测器，诸如光电倍增管或光电检测器。传感器506a-506c可用于在不同位置处取得多个测量结果。泥浆传感器506a可用于测量设置在容器510中的样品钻井液508中的加化学标签的钻井液添加剂的浓度。可测试任何合适的样品钻井液508。滤饼传感器506b可用于测量测试滤饼502中加化学标签的钻井液添加剂的浓度。出口传感器506c可用于测量滤液509中加化学标签的钻井液添加剂的浓度，所述滤液509在穿过测试滤饼502和开口514之后离开容器510。然后，可将传感器测量结果发送至能够处理数据512的任何装置。在非限制性实例中，能够处理数据512的装置可包括计算机、平板电脑、移动装置和/或其任何组合。

在非限制性实例中，样品钻井液508可放置在容器510内。可使用任何合适的容器510。容器510可在过滤介质中具有开口514。合适的过滤介质可包括但不限于具有开口514的盘或过滤盘。过滤盘可具有约10微米至约10,000微米、或约10微米至约1,000微米、或约100微米至约5,000微米的范围。可将样品钻井液508放置在容器510内。可向样品钻井液508施加压力516以迫使样品钻井液508穿过开口514。当迫使样品钻井液508穿过开口514时，可形成测试滤饼502。测试滤饼502可表示当前在样品钻井液508所来自的井筒中正在形成的滤饼。开口514可以具有任何合适的大小或形状。来自样品钻井液508的钻井液添加剂(诸如加化学标签的堵漏材料或其他加化学标签的钻井添加剂)可流失到测试滤饼502。然后可随时间推移，通过泥浆传感器506监测样品钻井液508中加化学标签的钻井液添加剂的浓度，通过滤饼传感器506b监测样品滤饼502中加化学标签的钻井液添加剂的浓度，并且通过出口传感器506c监测滤液509中加化学标签的钻井液添加剂的浓度，并将其发送到能够处理数据512的装置。然后，可分析所处理数据。所分析数据可用于例如评估加化学标签的钻井液添加剂及其在滤饼形成中的有效性。然后，可将所分析数据发送至样品钻井液508所来自的钻场。然后，可基于所分析数据对钻井液进行调节。所分析数据还可用于调节一种或多种堵漏材料，或对其进行量化以用于配制将要在井场处使用的钻井液。

因此，本公开描述了可在固井操作中使用加化学标签的钻井液添加剂的方法、系统和设备。所述方法、系统和设备可包括以下声明中的任一者：

声明1.一种方法，其包括：使钻井液在井筒中循环，其中所述钻井液包含加化学标签的钻井液添加剂；以及在使所述钻井液循环的同时将所述井筒延伸到一个或多个地下地层中。

声明2.如声明1所述的方法，其中所述加化学标签的钻井液添加剂包含钻井液添加剂和键合到所述钻井液添加剂的分子的化学标签，其中所述化学标签包括选自由以下组成的组的至少一种标签：荧光分子和化学同位素。

声明3.如声明2所述的方法，其中所述化学标签共价键合到所述钻井液添加剂的分子。

声明4.如前述声明中任一项所述的方法，其中所述加化学标签的钻井液添加剂以基于所述加化学标签的钻井液添加剂的总摩尔数在约0.0001摩尔％至约10摩尔％范围内的量包含化学标签。

声明5.如前述声明中任一项所述的方法，其中所述加化学标签的钻井液添加剂包括选自由以下组成的组的至少一种钻井液添加剂：堵漏材料、基油、页岩抑制剂、润滑剂及其任何组合。

声明6.如前述声明中任一项所述的方法，其还包括：取得地层流体的样品，其中所述地层流体的所述样品被一定量的所述加化学标签的钻井添加剂污染；量化所述样品中所述加化学标签的钻井液添加剂的浓度；以及从所述地层流体的所述样品的分析中至少部分地排除所述加化学标签的钻井液添加剂的所述浓度。

声明7.如前述声明中任一项所述的方法，其中取得地层流体的样品包括：将地层测试工具通入到所述井筒中并且将所述地层流体的所述样品收回到所述地层测试工具中。

声明8.如前述声明中任一项所述的方法，其中所述量化包括紫外光谱法。

声明9.如前述声明中任一项所述的方法，其还包括：取得所述钻井液的样品；确定所述钻井液的所述样品中所述加化学标签的钻井液添加剂的浓度；以及至少部分地基于所述加化学标签的钻井液添加剂的所述浓度来调节所述钻井的组成。

声明10.如前述声明中任一项所述的方法，其中所述确定所述浓度包括紫外光谱法。

声明11.如前述声明中任一项所述的方法，其中所述加化学标签的钻井液添加剂包括具有不同粒度的堵漏材料，其中所述不同粒度的所述堵漏材料用不同荧光团加化学标签，其中每个荧光团发射不同波长的光。

声明12.如前述声明中任一项所述的方法，其中所述加化学标签的钻井液添加剂包括各自具有彼此正交的化学标签的不同钻井液添加剂。

声明13.如前述声明中任一项所述的方法，其还包括：将钻柱上的井下工具下降到所述井筒中；用所述井下工具在所述井筒中取得荧光镜测量结果；以及分析所述荧光镜测量结果以获得在滤饼中或在所述地下地层中的所述加化学标签的钻井液添加剂的视觉表示。

声明14.如前述声明中任一项所述的方法，其中所述加化学标签的钻井液添加剂包含堵漏材料和附着到所述堵漏材料的分子的荧光分子，其中所述堵漏材料包括具有不同粒度的堵漏材料，其中所述不同粒度的所述堵漏材料用不同荧光团加化学标签，其中每个荧光团发射不同波长的光，其中所述方法还包括：取得所述钻井液的至少一部分的荧光镜测量结果以量化所述钻井液中所述加化学标签的钻井液添加剂的所述量；以及至少部分地基于对所述加化学标签的钻井液添加剂的所述量化来调节所述钻井的组成。

声明15.一种系统，其包括：钻井液，所述钻井液包含加化学标签的钻井液添加剂；钻柱，所述钻柱包括钻头和井下工具；数据处理系统，所述数据处理系统可操作以从所述井下工具接收测量结果，以产生地下地层或滤饼中加化学标签的钻井液添加剂的视觉表示。

声明16.如声明15所述的系统，其中所述井下工具包括荧光分析器。

声明17.如声明15或16所述的系统，其中所述加化学标签的钻井液添加剂包含钻井液添加剂和键合到所述钻井液添加剂的分子的化学标签。

声明18.如声明15至17中任一项所述的系统，其中所述化学标签共价键合到所述钻井液添加剂的分子。

声明19.一种设备，其包括：容器，所述容器用于容纳一定量的钻井液；过滤介质，所述过滤介质设置在所述容器中，其中所述过滤介质包括至少一个开口；泥浆传感器，所述泥浆传感器被定位成测量所述钻井液中加化学标签的钻井液添加剂的第一浓度；滤饼传感器，所述滤饼传感器被定位成测量在所述过滤介质上形成的滤饼中所述加化学标签的钻井液添加剂的第二浓度；出口传感器，所述出口传感器被定位成测量在所述过滤介质上形成的滤饼中所述加化学标签的钻井液添加剂的第三浓度；以及数据处理系统，所述数据处理系统联接到所述泥浆传感器、所述滤饼传感器和所述出口传感器。

声明20.如声明19所述的设备，其中所述滤饼传感器、所述出口传感器和所述出口传感器各自包括光检测器。

上文已相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解本发明的以下详细描述。下文将描述形成本发明权利要求主题的本发明的另外的特征和优点。本领域技术人员应当理解，所公开的概念和特定实施方案可容易地用作修改或设计用于执行本发明的相同目的的其他实施方案的基础。本领域技术人员还应当认识到，这类等效实施方案并不脱离如由所附权利要求所阐述的本发明的精神和范围。

虽然已详细描述本发明及其优点，但应当理解，在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在本文中作出各种改变、替代和改动。