CN101929335A - 地层流体的集中取样 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于获得在穿过地下地层的井眼内的位置处的流体的设备，所述设备包括：主体，所述主体适于在输送装置上设置在井眼中，所述输送装置配备有一个或多个可膨胀封隔器，所述一个或多个可膨胀封隔器当被膨胀成与井眼壁邻接接触时提供设置在上排液带与下排液带之间的取样区；上排液端口，所述上排液端口设置在上排液带处；下排液端口，所述下排液端口设置在下排液带处；至少一个流体排液流动管线，所述至少一个流体排液流动管线与上排液端口和下排液端口流体连接；取样入口，所述取样入口设置在取样区处；和取样流动管线，所述取样流动管线与取样入口流体连接，用于从取样区吸入流体。

Description

地层流体的集中取样

背景技术

通常将井钻进到地面或洋底以采出油气的天然沉积物、以及圈闭在地球的外壳中的地质构造中的其它期望的物质。通常使用连接到“钻柱”的下端的钻头钻井。通常将“钻井液”或“泥浆”通过钻柱向下泵送到钻头。钻井液润滑并冷却钻头，并且还在钻柱与井壁之间的环形空间中将钻井岩屑从井眼带回到地面。

对于成功的油气勘探来说，必须具有与被井眼穿过的地下地层有关的信息。例如，标准地层评价的一个方面涉及对地层压力和地层渗透率的测量。这些测量对预测地下地层的开采能力和开采使用期是必要的。

用于测量地层和储层流体特性的一种技术包括将“电缆”测井仪下入到井眼内以测量地层特性。电缆测井仪是一种从电缆悬挂的与设置在地面上的控制系统进行电通信的测量仪。测井仪下入到井眼内，使得所述测井仪可以测量期望深度处的地层特性。典型的电缆测井仪可以包括一个或多个探头，所述一个或多个探头可以压靠在井壁上以建立与地层的流体连通。这种类型的电缆测井仪通常称作“地层测试器”。使用探头(一个或多个)，地层测试器可测量所接触的地层流体的压力变化曲线，同时生成压力脉冲，所述压力脉冲随后可以用于确定地层压力和地层渗透率。地层测试器通常还采出随后被输送到地面用于进行分析或在井下被分析的地层流体的样品。

为了使用任意电缆测井仪，不管测井仪是电阻率测井仪、孔隙度测井仪、或地层测试仪，必须从井眼移除钻柱，使得可以将测井仪下入到井内。这被称作为“起下钻”。此外，必须将电缆测井仪下入到通常在井眼的底部处或在所述底部附近的目的层。移除钻柱和将电缆测井仪下入井下的组合是耗时过程，并且即使不是花费几天，也可能花费多个小时，这取决于井眼的深度。由于“起下钻”钻杆和在井下将电缆测井仪下入井眼内所需的大量费用和钻井时间，通常只有当信息是绝对需要或者当出于诸如更换钻头或设置套管等的另外的原因起下钻钻柱时才使用电缆测井仪。例如，在美国专利No.3,934,468、No.4,860,581；No.4,893,505；No.4,936,139和No.5,622,223中说明了电缆地层测试器的示例。

为了避免或最小化与起下钻钻柱相关联的停机时间，已经发展了用于测量地层特性的另一种技术，在所述另一种技术中，工具和装置在钻井系统中位于钻头附近。因此，在钻井过程期间得到地层测量值，并且通常在本领域中所使用的术语是“MWD”(随钻测量)和“LWD”(随钻测井)。

MWD通常涉及测量钻头轨迹以及井眼温度和压力，而LWD涉及测量地层参数或特性，尤其例如测量电阻率、孔隙度、压力和渗透率、和声速。诸如地层压力的实时数据有助于在钻井过程期间对钻井泥浆重量和组分作出判断、以及对钻速和钻压作出判断。虽然对于本领域的普通技术人员来说LWD和MWD具有不同的意思，但是所述区别不适于本公开，因此本公开在这两个术语之间不作区分。

不管在电缆操作期间或在随钻期间，地层评价通常需要将来自地层的流体吸入到井下工具内，用于进行测试和/或取样。通常被称作为探头的不同取样装置从井下工具伸出，以建立与包围井眼的地层的流体连通并且将流体吸入到井下工具内。典型的探头是从井下工具伸出并紧靠井眼的井壁定位的圆形元件。探头的端部处的橡胶封隔器用于产生对井眼的井壁的密封。用于形成对井眼井壁的密封的另一个装置被称作为双管封隔器，利用双管封隔器，两个人造橡胶环绕测井仪径向膨胀以在所述人造橡胶环之间隔离井眼的一部分。环形成对井壁的密封，并且允许将流体吸入到井眼的隔离部分内并进入井下工具中的入口内。

覆在井眼上的泥饼通常用于协助探头和/或双管封隔器形成对井壁的密封。一旦形成密封，通过降低井下工具中的压力将来自地层的流体通过入口吸入到井下工具内。美国专利No.6,301,959；No.4,860,581；No.4,936,139；No.6,585,045；No.6,609,568；和No.6,964,301中说明了在井下工具中使用的探头和/或封隔器的示例。

当将工具保持在井下时，可以对吸入到井下工具内的流体执行储层评价。用于执行不同测量的当前技术对进入井下工具的流体进行预测试和/或样品采集。然而，已经发现：当地层流体通过进入到井下工具内时，各种污染物，诸如井眼流体和/或主要为来自地层的“侵入带”的泥浆滤液形式或通过渗漏的泥饼的钻井泥浆井眼流体，可能与地层流体一起进入工具。侵入带是地层的径向超过覆在井眼上的泥饼层的部分，在所述部分中，泥浆滤液已经穿过地层，从而将泥饼层(稍微是固态的)留在后面。这些泥浆滤液污染物可能会影响地层流体的测量值和/或样品的质量。此外，由于需要获得测试结果和/或表征地层流体的样品的另外的时间，不同水平的污染物可能在井眼操作中产生成本延迟。另外，这种问题可能产生在油田开发工作中是错误和/或无法使用的的错误结果。因此，理想的是进入井下工具内的地层流体充分“清洁”或“原生”。换句话说，地层流体应该几乎没有污染。

已经进行了防止污染物与地层流体一起进入井下工具的努力。例如，如美国专利No.4,951,749中所述，已经将过滤器定位在探头内以阻挡污染物与地层流体一起进入井下工具。另外，如所示美国专利No.6,301,959中所示，探头设置有用于当被污染流体进入探头时使所述被污染流体远离清洁流体而被转向的保护环。近年来，美国专利No.7,178,591公开了一种具有绕取样探头的外圆周延伸的环形“保护”探头的中心取样探头，以试图被污染流体远离取样探头而被转向。

尽管存在用于执行地层评价和用于试图处理污染物的技术，但是需要操纵通过井下工具的流体的流动以当污染物进入和/或通过井下工具时减少所述污染物。理想的是这种技术能够使污染物远离清洁流体流动。

附图说明

当参照附图获悉时可从以下详细说明最好地理解本公开。要强调的是根据行业的常规作法，不同特征没有按照比例绘出。事实上，为了论述的清楚期间，可以任意增加或减小不同特征的尺寸。

图1显示本发明的使用钻柱中的地层流体取样工具的实施例；

图2是本发明的部署在电缆上的地层流体取样工具的实施例的示意性视图；

图3是根据本发明的实施例的地层流体取样工具的概念性说明；

图3a是图3中所示的工具的实施例的概念性说明；

图3b是图3中所示的工具的实施例的概念性说明；

图3c是图3中所示的工具的实施例的概念性说明；

图4是隔离状态下所示的并且设置在井眼内的地层流体取样工具的实施例的立体图；

图5是隔离状态下所示的并且设置在井眼内的地层流体取样工具的另一个实施例的立体图；和

图6是本发明的地层流体取样系统的实施例的液压和电子线路的原理图。

具体实施方式

将要理解的是以下公开提供对于执行不同实施例的不同特征的多个不同的实施例、或示例。以下说明部件和装置的具体示例以简化本公开。然而，这些仅仅是示例并且不旨在进行限制。此外，本公开可以在不同示例中重复附图标记和/或字母。这种重复是为了简单和清楚，并且本身没有指示所述的不同实施例和/或结构之间的关系。此外，在以下说明中，在第二特征以上或所述第二特征上的第一特征的形成可以包括其中第一和第二特征被形成为直接接触的实施例，并且还可以包括其中另外的特征以置于第一和第二特征之间的方式形成使得第一和第二特征可以不直接接触的实施例。

如这里所这里的，使用术语“向上”和“向下”、“上”和“下”、和指示与给定点或元件的相对位置的其它术语，以更加清楚地说明本发明的实施例的一些元件。通常，这些术语涉及诸如地面的参考点，作为最高点钻井操作从所述参考点开始，且井的总深度是最低点。

图1示出了其中可以使用本发明的井系统。井可以在陆上或海上。在此示例性系统中，裸眼井或井眼2以公知的方式通过旋转钻井形成在整体由F表示的地下地层(一个或多个)内。本发明的实施例还可以使用如以下所述的定向钻井。

钻柱4悬挂在井眼2内并且具有底部钻具组合10，所述底部钻具组合包括在其下端的钻头11。地面系统包括位于井眼2上方的诸如平台、井架、钻机或类似物的部署组件6。在图1的实施例中，组件6包括转盘7、方钻杆8、大钩9和转环5。钻柱4由转盘7旋转，所述转盘由未示出的装置提供能量，转盘7接合在钻柱上端的方钻杆8。钻柱4通过方钻杆8和转环5从大钩9悬挂，大钩9连接到游动滑车(未示出)，所述转环允许钻柱相对于大钩旋转。如所公知的，可选地，可以使用顶部驱动系统。

在此实施例的示例中，地面系统还包括钻井液或泥浆12，所述钻井液或泥浆储存在形成在井位处的槽13内。泵14通过转环5内的端口将钻井液12输送到钻柱4的内部，从而使钻井液由方向箭头1a所示向下流动通过钻柱4。钻井液通过钻头11内的端口离开钻柱4，然后如方向箭头1b所示向上循环通过钻柱外部与井壁之间的环空区域。以此公知的方式，当钻井液返回到槽13用于再循环时，所述钻井液润滑钻头11并且将岩屑带到地面。

图示的实施例的底部钻具组合(“BHA”)100包括随钻测井(LWD)模块15、随钻测量(MWD)模块16、旋转导向系统和马达17、和钻头11。

如本领域所公知的，LWD模块15容纳在专用钻铤中，并且可以包括一个或多个已知类型的测井仪。还要理解的是可以使用多于一个的LWD和/或MWD模块，例如，如15A表示(在附图中，对在位置15处的模块的附图标记可选地可以表示同样在位置15A处的模块)。LWD模块包括用于测量、处理、和存储信息的能力，以及用于与地面设备进行通信的能力。在本实施例中，LWD模块包括压力测量装置和流量传感器。

如本领域所公知的，MWD模块16也容纳在专用钻铤中，并且可以包括用于测量钻柱和钻头的特征的一个或多个装置。BHA10还包括用于为井下系统生成电力的设备(未示出)。这通常可以包括由钻井液的流动提供动力的泥浆涡轮发电机，且要理解的是可以使用诸如电池或燃料电池的其它动力和/或储能系统。在本实施例中，MWD模块包括以下类型测量装置中的一个或多个：钻压测量装置、扭矩测量装置、振动测量装置、冲击测量装置、粘滑测量装置、方向测量装置、和倾角测量装置。

在本实施例中，BHA10包括整体由附图标记18表示的地面/局部通信模块或组件。通信模块18可以提供控制器19、井下工具、传感器和类似物之间的通信链路。在所述的实施例中，控制器19可以是设置在地面上的电子设备和处理组件。用于存储、接收、发送、和/或分析数据和信号的电子组件和处理器同样可以设置在一个或多个模块上。

控制器19可以是具有中央处理单元(“CPU”)的基于计算机的系统。CPU可以是基于微处理器的装置，所述基于微处理器的装置可操作地联接到存储器、以及输入装置和输出装置。输入装置可以包括诸如键盘、鼠标、语音识别单元、触摸屏、其它输入装置、或这种装置的组合的各种装置。输出装置可以包括诸如具有图形用户界面的监测器的音频和/或声频输出装置。另外，可以在单个装置或多个装置上执行处理。控制器19还可以包括用于输入或输出信号的发射能力和接收能力。

使用这里的系统的具体优点在于和控制导向或“定向钻井”结合。在本实施例中，提供旋转导向钻井系统17(图1)。定向钻井是有意使井眼偏离所述井眼本身所通过的路径。换句话说，定向钻井是对钻柱进行导向，使得所述钻柱沿期望的方向移动。因为定向钻井能够从单个平台钻多口井，因此定向钻井的优势例如在于海上钻井。定向钻井还能够水平钻通储层。水平钻井能够使更长的井眼穿过储层，这增加了井的生产率。定向钻井系统同样还可以用于垂直钻井操作中。通常，钻头由于被穿过的地层的不可预测的特性或钻头受到的变化力而离开设计好的钻井轨迹。当这种井斜发生时，定向钻井系统可以用于将钻头放回在规定的轨迹上。一种公知的定向钻井的方法包括使用旋转导向钻井系统(RSS)。在RSS中，钻柱从地面被旋转，并且井下装置使钻头沿期望的方向钻进。旋转钻柱大大减少了钻井期间钻柱悬空或卡钻的发生。用于将斜井钻进到地球内的旋转导向钻井系统可以大致分类为“面向钻头”系统或“推进钻头”系统。在面向钻头系统中，钻头的旋转轴线沿新井的大致方向偏离底部钻具组合(“BHA”)的局部轴线。根据由上下稳定器接触点和钻头限定的常规三点几何尺寸扩展井。与钻头和下稳定器之间的有限距离相关联的钻头轴线的偏斜角产生要生成的弯曲所需的非共线条件。有许多方法可以实现此，包括在底部钻进组合中靠近下稳定器的点处的固定弯曲或在上稳定器与下稳定器之间分布的钻头驱动轴的挠曲。在钻头的理想形式中，在面向钻头系统中，因为钻头轴线沿弯曲井的方向连续旋转，因此，钻头不需要进行侧向钻切。美国专利No.6,401,842；No.6,394,193；No.6,364,034；No.6,244,361；No.6,158,529；No.6,092,666；和No.5,113,953中说明了面向钻头型旋转导向系统的示例和所述面向钻头型旋转导向系统是如何操作的，所有这些申请通过引用在此并入。在推进钻头旋转导向系统中，通常没有具体指定机构以使钻头轴线偏离局部底部钻具组合轴线。相反，通过使上稳定器或下稳定器在相对于井延伸的方向被优选定向的方向上施加偏心力或位移来实现所需的非共线条件。同样，有许多方法可以实现此，包括不旋转(相对于井)偏心稳定器(基于位移的方法)和沿期望的导向方向将力施加到钻头的偏心致动器。此外，通过在钻头与至少两个其它接触点之间产生非共线性来实现导向。在钻头的理想形式中，钻头需要进行侧向钻切以生成弯曲井。美国专利No.5,265,682；No.5,553,678；No.5,803,185；No.6,089,332；No.5,695,015；No.5,685,379；No.5,706,905；No.5,553,679；No.5,673,763；No.5,520,255；No.5,603,385；No.5,582,259；No.5,778,992；No.5,971,085中说明了推进钻头型旋转导向系统的示例和所述推进钻头型旋转导向系统是如何操作的，这些申请通过引用在此并入。

在图1中所示的实施例中，BHA10还包括根据在以下进一步详细说明的一个或多个方面的取样工具或模块20。虽然在一些实施例中，取样工具20可以考虑为LWD装置或模块，但是出于说明的目的，所述取样工具在这里被分别识别。

参照图2，示例性取样工具20作为电缆测井仪部署在井中，因此所述取样工具在电缆(或缆索)22上悬挂在井眼2中，所述电缆已经在其内包括至少一个导线并且所述电缆缠绕在地球地面上。在地面上，电缆22以通信的方式耦合到电子和处理系统19。工具20还可以包括如图1中所示的井下通信和/或电子器件包。

可以被识别为地层测试器的取样工具20被构造成密封或隔离井眼2的壁的一个或多个部分，以与相邻地层F流体连接和/或从地层F吸入流体样品。因此，取样工具20可以包括用于形成取样区的一个或多个可膨胀构件，可以在所述取样区将地层流体26吸入到取样工具20中。因此，在一些实施例中，被吸入的地层流体26可以通过端口排放到井眼或发送到一个或多个流体收集室28和30。诸如但不限于泵(例如，用于膨胀封隔器的压降泵和井下泵)、压降活塞、压力容器、电子设备、电源、和类似物的其它部件还可以设置在主体24中。在所述的示例中，控制器19和/或井下控制系统被构造成控制取样工具20的操作和/或控制从地层F对流体样品的吸入。

参照图3，示出了在井眼2中在隔离状态下的取样工具20的实施例的概念性视图。在本实施例中，取样工具20是集中取样工具，所述集中取样工具包括：具有一个或多个可膨胀封隔器34的工具主体24；取样区36；和位于取样区36的相对侧的相对的排液带(cleanup zone)38、40。在本示例中，相对于井眼的地面(图1和图2)，排液带38位于取样区36的上方，而排液带40位于取样区36的下方。封隔器34可以是不可膨胀的，但是可以相反以诸如类似于生产封隔器的方式被机械设定。取样工具20提供与取样区36流体连通的取样入口或端口42。取样工具20还提供位于排液带38和40处的排液入口或端口44。如以下进一步所述，每一个端口42、44连接到用于使来自其相应层段的相应的清洁地层流体26和废液通过到达处理点的流动管线，所述处理点位于工具内或位于所述工具外部。流动管线54、56中的一个或多个可以与传感器62(例如，光学流体分析器)进行通信，以评价通过所述传感器的流体(例如，见图6)。

封隔器34是可膨胀封隔器，所述可膨胀封隔器从主体24向外径向延伸以邻接和密封井眼2的壁。封隔器34可以由不同材料形成，并形成为不同的结构。例如，封隔器可以包括固定到主体24的第一钻铤、可滑动地联接到主体24的第二钻铤、和位于其上的弹体材料。可膨胀材料可以包括或设置有当引入受压流体时可以膨胀的囊状物。在一些实施例中，封隔器34可以通过除了膨胀之外的方法可膨胀。封隔器34可以包括一层或多层弹体材料、增强缆索、平板条和类似物。

当封隔器(一个或多个)34通过充气或其它方法膨胀成与井眼2的壁邻接接触时，在取样区36和排液带38、40处，空隙或敞开区限定在井眼的壁与工具20之间。这里为了说明，所形成的空隙或区域和物理构件由相同的附图标记表示。例如，取样区36用于限定当封隔器(一个或多个)34膨胀时形成在取样区36处的工具20的物理部分和隔离体积。类似地，排液带38和40可以表示工具20的线性部分以及形成在工具20的所述部分处的空隙或敞开区。

当一个或多个封隔器被致动并且朝向井眼的壁径向向外膨胀时，取样区36和排液带38、40彼此隔离。取样区36由上取样封隔器部分34a和下取样封隔器部分34b限定。在一些实施例中，当封隔器(一个或多个)34膨胀时，环形取样区36绕井眼2的圆周大致形成。与取样区36相似，排液带38由上隔离封隔器部分34c和上取样封隔器部分34a限定，而排液带40由下取样封隔器部分34b和下隔离封隔器部分34d限定。

当位于目的层并且被启动时，取样工具20形成取样区36，所述取样区通过上隔离层段46和下隔离层段48与井眼的其余部分隔离。上隔离层段46包括上隔离封隔器部分34c、排液带38、和上取样封隔器部分34a。下隔离层段48包括下取样封隔器部分34b、排液带40、和下隔离封隔器部分34d。

要注意的是封隔器密封部34a、34b、34c、和34d可以相互具有不同的长度。可以使用井和地层标准选择相对长度。例如，如图3和图4中所示，隔离封隔器部分34c和34d比取样封隔器部分34a和34b具有更长的轴向长度。取样封隔器部分34a和34b的相对较短的轴向长度可以有助于缩短工具20的长度。例如，当排液带38和40和取样区36中的压力大致相等时，本实施例可以是有益的。还要确定的是对于一些井条件来说，取样区36的轴向宽度和面积可以变化。例如，取样区36被示出为相对于图5中的轴向宽度在图3和图4中具有相对较大的轴向宽度。例如，在当封隔器(一个或多个)34膨胀时井眼流体没有被驱替和/或井眼流体连续污染取样区36的情况下，可能期望减少取样区36的横截面面积。

如上所述，取样区36和隔离层段(guard intervals)46和48可以由如整体由在封隔器部分34a、34b、34c、和34d之间延伸斜线表示的一个或多个可膨胀封隔器34形成。

包括在主体24内的排液端口44和取样端口42与排液流动管线54和取样流动管线56之间的流体连接可以由本领域公知的装置(例如，刚性伸缩导管、刚性铰接导管和/或软性导管)实现。

参照图3a，地层流体取样工具20的实施例被示出为设置在井眼2中。在本实施例中，排液端口44和取样端口42与排液流动管线54和取样流动管线56之间的流体连接由一个或多个管300构成，所述一个或多个管位于主体24的外部，并且在封隔器(一个或多个)的轮廓的外部与主体24流体连接。管300可以被结合在外橡胶层内或结合到所述外橡胶层，用于进行密封。距离D可以被构造成最小化管300的弯曲。

参照图3b，示出了地层流体取样工具20的另一个实施例。在本实施例中，多个过滤器310位于不同封隔器密封部34a-d之间的层段处。

参照图3c，地层流体取样工具20的实施例被示出为设置在井眼2中。在此可选的实施例中，上隔离部46包括两个隔离层段38、38′，而下隔离部48也包括两个隔离层段40、40′。当期望限制实现与井眼2形成密封的封隔器的任一部分两端的压差时，此具体实施例可以是有利的。例如，通过将隔离层段38的压力调节到取样层段36和隔离层段38′中的压力之间的中间值，上封隔器取样部34a两端的压差可以被最小化或者以其它方式被控制。

参照图4，地层流体取样工具20的实施例被示出为设置在井眼2中。在此实施例中，上隔离层段46由第一可膨胀封隔器34′提供，而下隔离层段48由第二可膨胀封隔器34″提供。以下参照上隔离层段46说明上隔离层段46和下隔离层段48。

参照上隔离层段46，上隔离封隔器部分34c和上取样封隔器部分34a由封隔器34的膨胀并且当封隔器34′膨胀时形成。排液带38由封隔器34′的没有径向膨胀到部分34c和34a被膨胀的直径的一部分限定。在一些实施例中，构件50可以绕封隔器定位以防止封隔器的完全径向膨胀。例如，构件50可以是用于防止封隔器的所述部分膨胀的诸如一个或多个绳索、带、条板或类似物的阻挡装置。在一些实施例中，封隔器可以由例如响应于温度、热量、或化学制品而膨胀的材料构造而成。用于形成排液带38的封隔器的一部分可以由具有减小径向膨胀的材料构造而成。对膨胀的减小可以通过材料的类型和/或所述材料的初始外径来提供。

排液端口44在排液带38内被设置成穿过封隔器34′。封隔器34′和34″被间隔开以形成取样区36。取样端口42在此实施例中被示出为在取样区36处形成通过主体24。

参照图5，包括三个可膨胀封隔器的取样工具20的另一个实施例被示出为定位在井眼2中。形成上隔离封隔器部分34c的上可膨胀封隔器34′可操作地设置在主体24上。第二、或中间封隔器34″与上封隔器34′间隔开并设置在所述上封隔器的下方以在上可膨胀封隔器34′与第二、或中间封隔器34″之间限定上排液带38。排液端口44在排液带38处被设置成穿过主体24。第三封隔器34″′在第二封隔器34″下方设置在主体24上，并与所述第二封隔器间隔开以形成排液带40。排液端口44设置在排液带40处。

在此实施例中，中间封隔器34″提供上取样封隔器部分34a、下取样封隔器部分34b和取样区36。在此实施例中，取样区36没有膨胀到取样封隔器部分34a和34b延伸以提供绕主体24的环形取样区36的径向直径。取样区36可以以诸如以上所述的不同的方法被构造而成，以抑制或限制相对于相对取样封隔器部分34a和34b的径向膨胀。

参照图6，示出了整体由附图标记52表示的取样工具20的液压和电子线路图的实施例。线路52可以设置在取样工具20的一个或多个模块中。线路52可以包括控制器19、排液流动管线54和样品流动管线56。在所述实施例中，排液流动管线54从排液端口44延伸到排放端口58。样品流动管线56可以在取样端口42和一个或多个样品室28、28a和30、30a之间通过阀64进行流体连接。样品室可以设置在泵60的一侧或两侧。泵60可以设置在在流动管线56中以将流体吸入到端口42内。泵60a同样可以与流动管线58流体连接。泵60和60a可以是双向泵。在一些实施例中，单个泵60可以连接到所有流动管线或一些流动管线。

线路52可以包括与样品流动管线56和/或排液流动管线58操作性地连接的一个或多个流体传感器62。流体传感器62的示例包括但不限于化学传感器、光学流体分析器、光谱仪、核磁共振装置(更具体地为产生与泵送流体的组分有关的信息的装置)、测量流体的热力学性质的装置、电导率计、密度计、粘度计、流动和体积测量计、以及压力传感器和温度传感器。在所述的实施例中，诸如传感器62和样品室28和30的完全相同的装置被示出为在泵的两侧。在泵两端产生的流体的相和性质变化可以要求完全相同的传感器和取样室。

以下参照图1-6说明操作取样工具20的方法的示例。取样工具20通过诸如钻柱4或钢丝电缆22或诸如挠性油管(未示出)的管的输送装置部署在井眼2中，并且被定位成邻近地层F的目的层。封隔器(一个或多个)34被致动以被膨胀成为与井眼2的壁邻接接触。在一些实施例中，首先将流体吸入到排液带38、40或取样区36，直到确认在具体层带(一个或多个)与井壁2之间已经建立密封，此外确认在排液带38、40和取样区36之间具有压力隔离。在确认密封和压力隔离时，从另一个层带提取流体直到已经确认所述层带和井眼2的壁的密封和与另一个层带的压力隔离。然后可以通过泵60、60a在排液带38、40处将流体吸入到排液端口44内和在取样区36处将流体吸入到取样端口42内。流体在排液带38、40和取样区36处被提取的速度可以如由排液流动管线54和取样流动管线56中的流体传感器62得到的测量值来操纵，以实现在取样区36处的最佳流体排液速度和质量。当确定流动通过取样流动管线56的流体表征期望的流体26时，样品室28、30可以填充有流体26，并且利用密封阀64a被密封。在一些实施例中，首先将流体吸入到排液端口44内，并且通过排液流动管线54中的传感器62进行分析。当确定流动通过流动管线54的流体表征期望的流体26时，可以通过取样端口42开始吸入，以便进行进一步的测试和分析。

在包括多于一个的封隔器34的一些实施例中，例如，图5中所示的实施例，可以期望的是在已经将其它封隔器中的一个或多个设定在适当的位置之后使一个封隔器膨胀。例如，在图5的实施例中，可以期望的是在已经开始从排液端口44泵送或吸入流体之后膨胀中间封隔器34″。依此方式，可以期望的是当吸入清洁地层流体26时封隔器34″膨胀以进一步隔离取样区36与污染物。

因此，提供了一种用于实施地层评价和用于获得清洁地层流体的设备和方法。用于获得在穿过地下地层的井眼内的位置处的流体的设备的一个实施例包括：主体，所述主体适于在输送装置上设置在井眼中，所述输送装置配备有一个或多个可膨胀封隔器，所述一个或多个可膨胀封隔器当被膨胀成与井眼壁邻接接触时提供设置在上排液带与下排液带之间的取样区；上排液端口，所述上排液端口设置在上排液带处；下排液端口，所述下排液端口设置在下排液带处；至少一个流体排液流动管线，所述至少一个流体排液流动管线与上排液端口和下排液端口流体连接；取样入口，所述取样入口设置在取样区处；和取样流动管线，所述取样流动管线与取样入口流体连接，用于从取样区吸入流体。

用于获得在穿过地下地层的井眼内的位置处的流体的地层流体取样工具的示例性实施例包括：主体，所述主体适于在输送装置上设置在井眼中；一个或多个可膨胀封隔器，所述一个或多个可膨胀封隔器提供上隔离层段和下隔离层段；取样区，当一个或多个可膨胀封隔器被膨胀成与井眼壁邻接接触时，所述取样区设置在上隔离层段与下隔离层段之间；和取样流动管线，所述取样流动管线与取样区流体连通，用于从取样区吸入流体。

用于获得在穿过地下地层的井眼内的位置处的流体样品的方法包括以下步骤：将配备有封隔器的取样工具在输送装置上设置到井眼中；使封隔器膨胀以在上隔离层段与下隔离层段之间形成取样区；从上隔离层段和下隔离层段吸入流体；以及从取样区吸入流体。

以上概括了几个实施例的特征，使得本领域的技术人员可以更好的理解本公开的方面。本领域的技术人员应该认识到本领域的技术人员可以容易地使用本公开作为用于设计或修改用于实施相同目的和/或实现这里介绍的实施例的相同优点的过程和结构的基础。本领域的技术人员还应该认识到这种等价没有背离本公开的精神和保护范围，并且本领域的技术人员可以在不背离本公开的精神和保护范围情况下可以在这里做不同改变、替换和修改。

Claims (15)

1.一种用于获得在穿过地下地层的井眼内的位置处的流体的地层流体取样工具，所述地层流体取样工具包括：

主体，所述主体适于在输送装置上设置在所述井眼中；

一个或多个可膨胀封隔器，所述一个或多个可膨胀封隔器提供上隔离层段和下隔离层段；

取样区，当所述一个或多个可膨胀封隔器被膨胀成与所述井眼的壁邻接接触时，所述取样区设置在所述上隔离层段与所述下隔离层段之间；和

取样流动管线，所述取样流动管线与所述取样区流体连通，用于从所述取样区吸入所述流体。

2.根据权利要求1所述的地层流体取样工具，其中，所述一个或多个可膨胀封隔器包括两个封隔器。

3.根据权利要求1所述的地层流体取样工具，其中，所述一个或多个可膨胀封隔器包括三个封隔器。

4.根据权利要求2或3所述的地层流体取样工具，其中，上隔离封隔器部分具有比上取样封隔器部分的轴向长度大的轴向长度。

5.根据权利要求4所述的地层流体取样工具，其中，下隔离封隔器部分具有比下取样封隔器部分的轴向长度大的轴向长度。

6.根据权利要求1所述的地层流体取样工具，其中，所述输送装置包括电缆、钻柱和油管中的一个。

7.根据权利要求1、2、3或6所述的地层流体取样工具，其中：

所述上隔离层段包括设置在上隔离封隔器部分与上取样封隔器部分之间的上排液带；

所述下隔离层段包括设置在下取样封隔器部分与下隔离封隔器部分之间的下排液带；以及

所述取样区设置在所述上取样封隔器部分与所述下取样封隔器部分之间。

8.根据权利要求7所述的地层流体取样工具，其中，所述上隔离封隔器部分具有比所述上取样封隔器部分的轴向长度大的轴向长度。

9.根据权利要求7所述的地层流体取样工具，其中，所述下隔离封隔器部分具有比所述下取样封隔器部分的轴向长度大的轴向长度。

10.根据权利要求7所述的地层流体取样工具，还包括：

上排液端口，所述上排液端口设置在所述上排液带处；

下排液端口，所述下排液端口设置在所述下排液带处；

至少一个流体排液流动管线，所述流体排液流动管线与所述上排液端口和所述下排液端口流体连接；和

取样入口，所述取样入口设置在所述取样区处，其中，所述取样流动管线与所述取样入口流体连接，用于从所述取样区吸入流体。

11.一种用于获得在穿过地下地层的井眼内的位置处的流体样品的方法，所述方法包括以下步骤：

将配备有封隔器的取样工具在输送装置上设置到所述井眼中；

使所述封隔器膨胀以在上隔离层段与下隔离层段之间形成取样区；

从所述上隔离层段和所述下隔离层段吸入流体；以及

从所述取样区吸入流体。

12.根据权利要求11所述的方法，其中：

所述上隔离层段包括在上隔离封隔器部分与上取样封隔器部分之间形成的上排液带；

所述下隔离层段包括在下取样封隔器部分与下隔离封隔器部分之间形成的下排液带；以及

所述取样区形成在所述上取样封隔器部分与所述下取样封隔器部分之间。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述封隔器包括上封隔器和下封隔器。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述封隔器还包括设置在所述上封隔器与所述下封隔器之间的中间封隔器。

15.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述输送装置包括电缆、钻柱、和油管中的一个。

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