CN101372890B - 蠕动确定技术 - Google Patents

Abstract

一种用于确定位于缆线上且定位在油田的井中的工具的蠕动量的方法。所述方法包括步骤：在油田的表面上移动绞盘，以影响工具在地面下在井中的运动。绞盘接着可以停止且工具在井中静止，但是工具在绞盘停止后经常会继续移动或“蠕动”一段时间。当绞盘停止后，可以记录表示工具的运动的数据。该数据接着可以用于确定蠕动量。

Description

蠕动确定技术

技术领域

所说明的实施例涉及用于评估油田的井内的井下状态的技术。具体地，说明了在缆线上的工具在井中为了应用在井下运转时可估算所述工具的“蠕动”的技术。

背景技术

勘探、钻探以及完成烃和其它井通常很复杂、耗费时间且最后费用非常昂贵。认识到这些增加的损耗，已经将重点放在测井、井孔状态(wellcondition)的剖面测量(profiling)和监测。这些年来，井孔状态的检测和监测已经变为管理井操作的更复杂且关键的一部分。

关于井以及周围的地层的状态的信息的初始收集可以通过使测井工具在井内运转来获得。典型地，测井缆线可以用于通过油田表面上的绞盘将该工具传送到井中。定位在油田表面上的绞盘附近的装置记录缆线下降到井眼中的量，从而指示工具在井中的深度。接着，缆线通过定位在井下的工具随着测井应用的进行被沿井孔向上拉动。依此方式，通过连续记录作为井中深度的函数的测量结果可以建立显示井的整个剖面的测井记录。

对于可能包含不同的传感器的随后的测井过程，可以通过先前所获得的以上提及的参考测井记录来调整所记录的测量结果。即，典型地，在井中获得的第一测井记录被认为是“参考量”，并且所有随后的运转深度被调节以配合该参考量。被称为“深度相关性”的该过程确保了所看到的与井所贯穿的地层的相同区段相对应的测量结果在比较测井记录时是一致的。接着来自不同的传感器的各种测量结果可以相结合，以产生对被井穿过的地层的特性更完整的分析。

有时，一些测井工具通过该工具的特性可以运行到准确地定位在规定的深度处，并且在执行测量或其它操作的同时在该深度处保持更长的时间周期。这种操作可能包括地层中的流体特性的测量、从地层获取流体或岩石样本用于稍后在地面上进行的分析、乃至在完成井眼时通常用于使地层与井眼隔离的金属套管的射孔。不考虑特殊的应用，关于工具的实际深度的了解实质上是很重要的。

不幸地是经常观察到，当绞盘在工具到达所需的位置深度时停止时，工具继续移动一定时间。该效果有时被称为“蠕动(creep)”。结果，根据地面上停止的绞盘确定的工具深度在蠕动期间不能反映工具在井下的实际或真实位置。这由于缺少对工具位置的精确了解进而可能会导致严重的操作问题。例如，在对在静止位置处通过工具获得的数据与在通过移动的工具进行参考测井记录期间所记录的数据进行对比时可能会出现困难。类似的困难可能会出现在对来自静止的工具的流体或岩石样本与动态获得的参考测井数据进行对比时。对于将被执行的应用，这可能进而会造成工具最终被传送到井内错误的位置或目标深度。

发明内容

本发明公开了一种用于确定在缆线上并定位在油田的井中的工具的蠕动量的方法。所述方法包括步骤：在油田的表面上移动绞盘以影响在表面下位于井中的工具的运动。接着绞盘可以停止且工具在井中静止。在所述停止之后，可以记录数据以检测工具的运动。接着该数据可以用于确定蠕动量。

附图说明

图1是采用在油田的井中的配备运动检测器的工具的测井应用的概观图，其中所述工具连接到油田表面处的绞盘；

图2是从图1的2-2截得的井中的工具和周围的地层的放大图；

图3A是以基本空闲状态定位在井下位置处的图1和图2的工具的图式，其中绞盘可以从所述空闲状态沿井孔向上拉工具；

图3B是当图1的绞盘停止时定位在沿井下位置向上的绞盘停止位置处的图3A的工具的图式；

图3C是停止在工具停止位置处且具有基本为在地面处测量的绞盘深度的实际的工具深度的图3B的工具的图式；

图4是在一段时间内的图3A-3B的工具的加速度以及所计算的工具速率以及在油井表面处所测量的缆线的速率的图式；以及

图5是概述评估从井下位置到工具停止位置的工具运动的实施例的流程图。

具体实施方式

参考井内特定的测井工具和应用说明实施例。同样地说明测井工具的特定构造。然而，可以采用多种构造。不管怎样，所说明的实施例可以用于涉及在工具在井内移动时直接从工具本身获得工具的运动信息的技术。另外，井在此如下被称为“油田”。术语油田表示涉及从其可以进行烃的勘探或生产的任何地质油田。这可以包括陆地油田、海底位置或其它地方。

现在参照图1，显示了油田125的概括图，其中配备有运动检测器101的工具100被定位在井180内，用于测井应用。运动检测器101可以由直接指示工具位移或速度的诸如里程计或速度计或者其数据可以被处理以获得工具速度的加速计的装置组成。工具100连接到缆线155，所述缆线被移动或移位，以便影响工具100通过钢丝设备150在井180中的深度。在所示的实施例中，钢丝设备150通过钢丝绞车(wireline truck)151以可动方式提供给油田125。钢丝绞车151装备有用于供应和引导用于应用的缆线155的绞盘152。

在测井应用期间，上述提及的缆线155可以穿过深度测量装置153。深度测量装置153可以用于通过油田125的表面处的井口175计量从绞盘152供应到井180内的缆线155的量。如图中所示，深度测量装置153可以包括轮组件，所述轮组件以物理方式追踪及计量进入井180和从井180出来的缆线155，从而向控制单元154提供可以执行蠕动确定和其它计算的信息。即，如下面进一步所说明，控制单元154可以连接到深度测量装置153以及用于获得和计算从所述深度测量装置检索到的信息的绞盘152和缆线155。特别是由深度测量装置153获得的计量信息可以用于动态地确定绞盘深度，并因此在整个测井应用中确定任何给定的时间处的速度或速率。如下面进一步所说明，根据从井下的工具100获得并由控制单元154的处理器进行分析的速率可以绘制该信息，例如以确定工具100在应用期间可能经历的蠕动的量。

如上所述，工具速率或速度可以在测井应用期间确定，并且用于帮助确定应用期间发生的蠕动的量。如之前所提及，蠕动为工具100甚至在绞盘152已经停止后在井中仍然经历的运动的量。例如，工具100可以通过绞盘152和缆线155被沿井孔向上拉动一定时间段，接着，绞盘152停止。然而，由于各种因素，工具100可能继续沿井孔向上蠕动。因此，工具100配备有可以用于动态追踪工具运动的运动检测器101。依此方式，如下面进一步详细说明，工具的速度或速率信息可以用于确定应用期间发生的蠕动的量。

在此处所示的实施例中，运动检测器101为提供加速数据的传统加速计，其中从所述加速数据可以确定工具的速率。然而，在其它的实施例中，运动检测器101可以为机械计量仪器，例如，里程计或速度计，用于以机械方式或通过传感器接触井壁185以直接提供运动信息。工具100的速率可以根据井180中的流体流动或通过其它方法来测量。

如上所述，工具的运动信息在操作期间可以通过运动检测器101获得。该运动信息连同通过工具100收集的各种其它信息一起可以通过缆线155被引导回控制单元154。即，缆线155可以为具有运载信息能力的各种线类型。例如，所示的实施例揭露了为具有将动力传送到工具100的能力的传统钢丝形式的缆线155。然而，在可选的实施例中，缆线155可以用作滑线(slickline)而没有动力传送能力，从而可能采用用于非测井应用的可选的工具类型。

继续参照图1，油田125的横截面揭露了地层190包括多层不同的地球物理特性。例如，所述层可以为页岩和砂岩的插入或交替层，例如，夹在井下的页岩层194与上向钻孔的页岩层196之间的所述实施例的目标砂层195。目标砂层195可以仅为几英尺厚。然而，关于层195的信息可能对于随后的烃生产应用特别重要。即，这可能为可以很容易生产烃的区域。因此，相关的对于目标砂层195的特定位置由工具100获得适当的井信息可能非常重要。在此说明工具100的蠕动而描述的技术有助于确保适当的井信息确实与适当的井位置相关联。

现在参照图1和图2，更详细地说明工具100的能力。具体地，工具100配备有运动检测器101，所述运动检测器的形式为传统的加速计以帮助确定工具的运动，例如，如上所述应用期间的蠕动。然而，工具100还配备有各种用于在井180内进行取样的诊断设备。例如，饱和设备(saturationimplement)220可以设置用于获得水流信息。喷射器设备260可以和饱和设备一起使用，例如，在通过饱和设备220建立水流信息中喷射非放射性标记物。其它的诊断设备可以包括测量流体速率的成像设备240以及全井眼转子设备(fullbore spinner implement)280。

除了上述的设备220、240、260和280之外，各种其它的诊断设备通过工具100也可以适用于建立压力、温度、烃的状态以及包括遍及井的周围地层的数据的其它井孔状态。实际上，在一个实施例中，工具100配备有用于以物理方式对井壁185的一部分进行取样以确定地层特性的提取机构。例如，对设置在页岩层194、196之间的目标砂层195进行取样在所示的实施例中特别有益。

现在参照图3A-3C，显示了工具100从图3A中的初始井下位置移动到图3B中的绞盘停止位置并继续移动到图3C的工具停止位置。如以上所提到的，在这种进行过程期间从工具100的运动检测器101获得的读数可以与关于在地面处测量的绞盘152的运动的信息相对比(参见图1)。依此方式，可以监测及考虑工具100从图3B的绞盘停止位置到图3C的工具停止位置的蠕动。因此，在这种蠕动期间通过工具100获取的诊断读数不会错误地分派给砂层195的目标位置，从而不会造成井的错误剖面测量。相对于下面所述的图4的图表以及图3A-3C的具体实例进一步详细说明用于依此方式计算蠕动量的技术。

具体地参照图3A以及附加地参照图1，显示了在目标砂层195和其它周围层(例如，井下的页岩层194)的位置下方的井下位置处的工具100。工具100被以该相对闲置的状态悬挂，并且可以分派到井180中的一定深度，在此称为工具深度。在图3A的井下位置处，实际的工具深度大致等于例如在缆线检测器153处参考绞盘152和缆线155在油田125的地面处所计算的深度。该后面的在表面处测量的深度在此可以称为绞盘深度。因此，如图3A中所示，绞盘深度大致等于实际的工具深度。

继续参照图1和图3B，绞盘152用于在远离图3A的井下位置的沿井孔向上的方向上拉动缆线155并最终拉动工具100。此时，绞盘深度和工具深度可以继续平均彼此匹配。然而，如下面详细说明以及在图4的图表上清楚呈现，这些深度的变化率可能会偏离。

在工具100从图3A的位置移动到图3B的位置的该初始运动周期期间，可以按照传统的测井应用通过所述的图2的诊断设备220、240、260和280获取读数。当绞盘152依此方式将缆线155卷起时，显而易见的是上述绞盘深度减小。同样地，工具100沿井孔向上的运动会减小实际的工具深度。然而，如上所述，实际的工具深度减小率可以不同于在油田125的地面处所测量的绞盘深度的减小率。即，工具100真正的沿井孔向上的运动由于停止和滑动或者由于沿该路线拉伸和收缩的缆线155可能略微不平或不稳定。另一方面，由于绞盘152以不间断地方式在油田125的地面处将缆线155卷起，绞盘深度可以继续相当平稳地减小。

考虑到工具深度与绞盘深度相比的该潜在的差异，工具100如上所述装备有运动检测器101。依此方式，类似于从油田125的表面处的缆线监视器153获得的绞盘152和缆线155的信息，可以实时获得真实的工具定位信息。该信息可以进行绘制，用于如图4的图表中所示的比较分析。此外，该信息对于如上所述以及下面进一步说明的确定蠕动特别有益。

现在继续参照图1、图3B和图3C，绞盘152可以在地面上停止，工具100在如图3B中所示的绞盘停止位置处。因此，可以停止在油田125的地面处所测量的绞盘深度的减小。然而，由于缆线155收缩回以成形，工具100可能会继续沿井孔向上前进或“蠕动”一段时间。例如，由于粘滞力，缆线155在上述的沿井孔向上前进期间很容易拉伸出来。因此，当绞盘152停止时，由于粘滞力中止并停止影响工具的定位，因此缆线155可以收缩回以成形。

通过监测出现在图3B的绞盘停止位置与工具100达到停止而静止在图3C的工具停止位置处时之间的蠕动的量，可以确定关于井180的该部分的状态信息的准确剖面。事实上，所述蠕动可以通过应用的试运转或预先使用来预先确定。在这种实施例中，绞盘152可以停止在图3B的绞盘停止位置处，测量的绞盘深度指示如上所述大致等于诸如如上所述的砂层195的所感兴趣的目标区域的深度的深度。工具100接着可能以预定速率和预定量继续朝着图3C的目标工具停止位置蠕动，并且由此实时进行对井180的该区域的剖面测量。如下所述相对于图4的图表进一步详细说明用于依此方式计算蠕动量的技术。

现在参照图4并附加地参照图1-3C，显示了表示工具100的运动关于绞盘152的运动的图表。工具沿井眼轴线的加速(“轴向加速”)相对于时间被绘制为轴向加速曲线412。绞盘速率也相对于时间绘制为绞盘速率曲线402。另外，显示了作为时间的函数进行计算的工具速率曲线401。

对于图4中所示的实例数据组的最初大约25秒，看到工具速率401与绞盘速率401大致相等。两个速率401、402之间不完美的匹配是由于造成摩擦间歇性改变所产生的条件的缘故，并进一步导致缆线155以明显随机的方式拉伸或收缩。例如，在点435处，工具100的速率大于绞盘152的速率，而在点445处，当在绞盘152处进行计算时，工具100比缆线155沿井孔向上移动得更慢。这可能会造成变化的力，并因此使缆线155的拉伸变化。然而，工具的速率平均起来与在绞盘152处由工具100的运动检测器101以及深度测量装置153获得的测量结果确定的绞盘或缆线的速率匹配。因此，工具深度可以如上所述与绞盘深度相关联。

对于上述周期，如图所示，上述的在绞盘速率402下方的谷部(例如，谷部435)的面积将趋向于大致等于上述的在绞盘速率402上方的峰部(例如，峰部445)的面积。这是因为这些面积表示工具和绞盘深度相对于为位移的深度的偏离(即，速率相对于时间的积分)。因此，在合理的时间段上的两个深度的偏离可以作为零进行处理。

继续参照图3B、图3C和图4并附加地参照图1，绞盘152停止大约26秒，并且绞盘速率402快速达到零值(参见图表右侧的英尺/秒参考轴)。要注意的是在图4的图表中，符号规定使得正速率对应于朝向较大深度的运动，而负速率对应于朝向较浅深度的运动。当绞盘速率402如图所示达到零时，所述绞盘速率从大约28秒到大约50秒的所示周期的末端稳定地保持在该处。然而，同时如上详细所述，工具100以蠕动形式从图3B的绞盘停止位置移动到图3C的工具停止位置。这参考在该情况下通过相对于时间进行积分(在用于移除重力分量的校正之后)从轴向加速412导出的工具速率401可清楚呈现。绞盘速率402与工具速率401之间的从时间上给定的点(例如，450)直到两个速率401、402稳定在零值的区域400为从该时刻直到工具最终变得静止的工具蠕动的总量的图解表示。

在此所参考的“蠕动”量为工具深度从知道工具深度和绞盘深度相等时直到已知绞盘152和工具100静止时为止与绞盘深度的偏离(或者发散；divergence)。用图表示，该“蠕动”可以主要通过图4的所示区域400来表示。即，如图4中所示，区域400从绞盘停止大约25秒的时间开始呈现，并且持续直到工具深度和绞盘深度相同为止(即，当工具100最终达到图3C的工具停止为止时)。

另外，蠕动区域400可以根据时间上选定的点450进行调节，其中所述点可以对应于速率谷部460的矩心(centroid)进行绘制。在这种实施例中，速率谷部460可以为在工具速率401中在绞盘速率402下方的最后一个谷部，所述谷部在蠕动区域400之前且在所述蠕动区域之前至少返回到绞盘速率402。显而易见的是，在时间上的该绘制点450与绞盘停止之间的一些点处，缆线155的拉伸将处于平衡状态中。因此，可以更精密地检查到缆线平衡呈现出最接近绞盘停止时间的时间段。即，参考时间上的该绘制点450的垂直轴线，绞盘和工具速率401、402随后随着工具100的减速立即交叉。当达到在时间上的绘制点450之后出现缆线的拉伸和收缩的程度时，绞盘速率402下方的谷部区域465可以被添加到蠕动区域400，而峰部区域475为了调节计算的蠕动量可以从所述蠕动区域扣除。

现在参照图5，所示的流程图概述了评估从井下位置到工具停止位置的工具运动的实施例。值得注意的是，这种实施例部分地通过使工具上包括运动检测器而非仅依靠从其它位置获得的运动信息来实现。即，参考500和515，当工具定位在油田的井中且通过油田表面处的绞盘实现运动时，工具运动的速率或工具速率可以如530所示由运动检测器获得。这种测量可以利用感应工具相对于井或井中的流体的速率的装置(“速度计”)直接获得，或者例如利用压在地层上的测量轮、或执行一个测量结果与分隔开已知的距离(“里程计”)或加速度(“速度计”)的另一个测量结果的相关联的成像装置从位置的测量结果导出。

另外，如545所示，绞盘运动的速率或绞盘速率可以记录在绞盘处。因此，如560所示，可以追踪绞盘速率与工具速率之间的差异。这在绞盘如575所示停止后紧接着出现预料的显著的工具蠕动量时特别有益。如590所示，从绞盘深度和工具深度被认为相等的时间注意到的差异可以用于确定工具的这种蠕动的量。

在上文中已经说明了用于评估在应用期间从初始的井下位置到最终的工具停止位置的工具运动的技术。绞盘及工具运动的速率之间的差异通过直接在工具处采用运动检测器被部分地克服。因此，可以更容易地确定对工具在应用期间被精确定位的获悉。这在考虑到通常出现在测井应用中而没有任何可依赖的可测量的绞盘运动的工具的显著蠕动量时特别有益。此外，在上文中所说明的实施例在不依赖伽马射线源或通常在许多井(例如，裸眼构造的井)中不可用的其它井下可检测的特征的情况下可实现。

前述的说明已经参考目前优选的实施例呈现。这些实施例所述的领域及技术的普通技术人员将会理解，所说明的结构和操作方法的变更和修改在含义上不偏离这些实施例的原理和范围的情况下可以实现。此外，前述的说明不应该错误地被认为仅关于所说明且显示在附图中的精确结构，而是应该被认为与随附的权利要求相一致并支持该权利要求，所述权利要求具有最充分且最公正的范围。

Claims (12)

1.一种确定定位在油田的井中的缆线上的工具的蠕动量的方法，所述方法包括步骤：

在油田的表面处移动绞盘，以使得在油田的表面下位于井中的所述工具运动；

停止所述绞盘，且停止所述绞盘时所述工具在井中；

在所述停止步骤后通过所述工具上的运动检测器检测所述工具的运动；以及

使用来自于所述检测步骤的数据用于确定工具的蠕动量，

其中数据包括工具速率，且所述蠕动量为在绞盘已经停止之后所述工具在井中仍然经历的运动量。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括步骤：

在所述移动步骤期间记录绞盘速率；以及

在单个速度-时间图表中绘制所述工具速率与所述绞盘速率，所述使用步骤进一步包括在所述停止步骤后计算在所述单个速度-时间图表中在所绘制的工具速率和所绘制的绞盘速率之间的面积作为所述蠕动量。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括步骤：

根据时间上选定的点调节所计算的蠕动量，所述点对应于速率谷部的矩心进行绘制，所述速率谷部为在工具速率中在绞盘速率下方的最后一个谷部，所述速率谷部在作为蠕动量的蠕动区域之前并且在所述蠕动区域之前至少返回到绞盘速率，且其中当达到在时间上的绘制的点之后出现线缆的拉伸和收缩的程度时，为了调节计算的蠕动量，绞盘速率下方、在绘制的工具速率与绘制的绞盘速率之间、且与所述停止步骤紧邻并且在所述停止步骤之前的一个谷部区域被添加到所述蠕动区域，而在绞盘速率上方、在绘制的工具速率与绘制的绞盘速率之间、且与所述停止步骤紧邻并且在所述停止步骤之前的一个峰部区域从所述蠕动区域扣除。

4.一种确定定位在油田的井中的初始井下位置处的工具的蠕动量的方法，包括步骤：

将工具定位在油田的井中的初始井下位置处；

在油田的表面处移动绞盘，以影响所述工具在井中的运动；

通过所述工具上的运动检测器检测所述工具的运动；

在所述工具处于井中的绞盘停止位置处的情况下停止所述绞盘；以及

记录所述工具从所述绞盘停止位置至井中的工具停止位置处的停用的状态的持续运动作为用于应用的蠕动量，

其中所述工具的运动以工具速率出现，且所述蠕动量为在绞盘已经停止之后所述工具在井中仍然经历的运动量。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括步骤：

从所述检测步骤确定所述工具在井中的实际的工具深度。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述移动步骤以绞盘速率出现，所述方法进一步包括步骤：

在应用期间记录所述绞盘速率与所述工具速率。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括步骤：

在应用期间跟踪所述绞盘速率与所述工具速率之间的差异。

8.根据权利要求4所述的方法，其中所述记录步骤在连接到所述绞盘且与所述运动检测器通信的控制单元的处理器处发生。

9.根据权利要求4所述的方法，进一步包括步骤：

获得井状态信息；以及

以考虑到所述蠕动量的方式、建立包括所述井状态信息的已调节的井剖面，其中通过所述蠕动量调节所述井剖面。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述获得步骤包括通过位于所述工具停止位置的所述工具对一部分井壁进行取样。

11.一种用于建立油田的井的剖面的诊断组件，所述组件包括：

绞盘，所述绞盘用于在油田的表面上定位；

缆线，所述缆线具有第一端，所述第一端固定到所述绞盘；

工具，所述工具用于定位在所述井中并连接到缆线的第二端，所述工具具有运动检测器，用于检测通过所述绞盘实现的所述工具在井中的运动；

容纳所述绞盘的钢丝绞车；

控制单元，所述控制单元位于所述钢丝绞车处并连接到所述绞盘以与所述绞盘通信；

缆线监视器，所述缆线监视器连接到所述控制单元，用于将缆线计量信息提供到所述控制单元；以及

所述控制单元的处理器，所述处理器用于从所述检测步骤获得信息，以用于计算所述工具在井中的实际深度，

其中所述处理器被编程用于在所述绞盘处于空闲状态下时、通过检查所述实际深度的变化来估算所述工具的蠕动量。

12.根据权利要求11所述的诊断组件，其中所述缆线为钢丝和滑线中的一种。

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