CN102102510B - 折叠式超声波井眼成像工具 - Google Patents

折叠式超声波井眼成像工具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及折叠式超声波井眼成像工具,具体而言,涉及一种井眼测井工具,其包括沿着纵向轴线定向的壳体以及将壳体大致定位在井眼的中心处的定心器组件。在一个示例中,定心器组件包括可从纵向轴线径向向外伸出的多个定心器臂。井眼测井工具还包括使多个扫描传感器围绕纵向轴线在井眼内旋转的扫描头。扫描头还包括联接到多个扫描传感器上使得扫描传感器可从纵向轴线径向向外伸出的多个联动臂。井眼测井工具还包括适合基本上同时控制定心器臂和多个传感器的径向伸出的伸出组件。

Description

折叠式超声波井眼成像工具
技术领域
[0001] 本发明涉及井下工具,且具体涉及可在一定范围的井眼尺寸上操作的井眼测井工具。
背景技术
[0002] 典型地在地球岩层中钻出井眼以从一个或多个穿透的岩层生产流体。流体包括7jC,以及诸如油和气的烃。还在地球岩层中钻出井眼以将废液弃置在井眼所穿透的选定岩层中。井眼典型地与通称为套管(casing)的管状结构对准。套管典型地是钢的,尽管可使用其它金属和诸如玻璃纤维的复合物。诸如水泥的灌浆材料填充套管-井眼环带,以液压地隔离由井眼和套管穿透的各种岩层。
[0003] 套管的壁会变薄。套管的内、外两侧均会出现腐蚀。来自泵杆等的机械磨损会从内部磨损套管。套管磨损会影响套管为井眼提供机械强度的能力。另外或备选地,各种灌浆问题会危害套管的液压隔离,例如不适当的粘合、套管-水泥环带的不完全填充和/或套管腐蚀/磨损。
[0004] 所关心的一个或多个井眼参数的测量在从井眼的钻探直到废弃的井眼寿命期间都是有用的。因此在经济上和操作上希望操作使用各种井眼勘测或“测井”系统测量各种井眼参数的设备。此类测井系统可包括多导体测井电缆、单导体测井电缆等。
[0005] 井眼环境典型地在温度、压力和粗糙度(ruggosity)方面是苛刻的,且会不利地影响在其中操作的任何测井系统的响应。更具体而言,井眼参数的测量会被苛刻的井眼条件不利地影响。由于井眼温度和压力的变化典型地是不可预测的,所以非常希望在井眼内进行连续和实时的系统校准。一般而言,出于各种目的而使井下工具通过套管管道的内径放下。一些工具通过导电体供电而其它工具由电池供电。井下工具可包括具有高达三十英尺或甚至更长的长度的多个模块。
[0006] 在宽范围的直径上钻探井眼并加套。套管内径也会由于腐蚀、磨损或其它障碍而变化。一种在一定范围的井眼直径上操作的井眼工具会是需要的。
发明内容
[0007] 以下概述提供简化的概要以提供对本文所讨论的系统和/或方法的一些方面的基本理解。此概述并非本文所讨论系统和/或方法的全面概括。其并非旨在确认关键/临界元件或勾勒此类系统和/或方法的范围。其唯一目的是以简化形式提出一些概念以作为对后面提出的更详细的描述的序言。
[0008] 本发明的一方面提供了一种井眼测井工具,其包括沿着纵向轴线定向的壳体和将壳体大致定位在井眼中心处的定心器组件。定心器组件包括第一滑动部件和联接到该第一滑动部件上的多个定心器臂。第一滑动部件可沿着纵向轴线滑动以选择性地控制多个定心器臂的径向伸出。该井眼测井工具还包括使多个扫描传感器围绕纵向轴线在井眼内轴向旋转的扫描头,并且还包括第二滑动部件和将第二滑动部件联接到多个扫描传感器上的多个联动臂(linkage arm)。第二滑动部件可沿着纵向轴线滑动以选择性地控制多个传感器的径向伸出。
[0009] 本发明的另一方面提供一种井眼测井工具,其包括沿着纵向轴线定向的壳体和将壳体大致定位在井眼中心处的定心器组件。定心器组件包括可以以第一直径从纵向轴线向外径向伸出的多个定心器臂。该井眼测井工具还包括使多个扫描传感器围绕纵向轴线在井眼内旋转的扫描头。该扫描头还包括联接到多个扫描传感器上使得扫描传感器可以以第二直径从纵向轴线向外径向伸出的多个联动臂。该井眼测井工具还包括适合基本上同时控制定心器臂和多个传感器的径向伸出的伸出组件。
[0010] 本发明的另一方面提供一种井眼测井工具,其包括将壳体大致定位在井眼中心处的定心器组件,并且还包括第一滑动部件和联接到该第一滑动部件上的多个定心器臂。第一滑动部件可沿着纵向轴线滑动以选择性地控制多个定心器臂的径向伸出。该井眼测井工具还包括使多个扫描传感器围绕纵向轴线在井眼内旋转的扫描头。扫描头还包括联接到多个扫描传感器上的第二滑动部件,该第二滑动部件可沿着纵向轴线滑动以选择性地控制多个传感器的径向伸出。该井眼测井工具还包括主轴,该主轴联接到第一和第二滑动部件二者上并可沿着纵向轴线线性地移动以驱动第一和第二滑动部件二者的滑移,从而同时控制定心器臂和多个传感器的径向伸出。
附图说明
[0011] 在阅读参照附图的以下描述后,本发明的前述和其它方面对本发明相关领域的技术人员来说将变得明显,在附图中:
[0012] 图1是示例性井眼内的示例性井眼测井工具的侧视图;
[0013] 图2是图示为处于第一示例性位置的图1的示例性井眼测井工具的侧视截面图;以及
[0014] 图3类似于图2,但示出处于第二示例性位置的示例性井眼测井工具。
具体实施方式
[0015] 将描述并在附图中示出结合了本发明的一个或多个方面的示例性实施例。这些示出的示例并非旨在成为对本发明的限制。例如,本发明的一个或多个方面可用于其它实施例以及甚至其它类型的装置中。此外,特定术语在文中只是为了方便而使用且并非作为对本发明的限制而采用。再者,在附图中,采用相同的附图标记表示相同的元件。
[0016] 基于此公开文本的目的,用语“工具”是非常上位的并且可应用于送到井下执行任何操作的任何装置。特别地,可使用井下工具来描述用来执行包括但不限于管道恢复、岩层评价、方向测量和/或修井的测量、维修或任务的各种装置和器具。
[0017] 来看图1,示出了井眼测井工具10的示例性实施例。井眼测井工具10适合用于地层中的井眼12中,该井眼12可与使用诸如水泥等各种灌浆材料16固定的管状套管14对准。井眼测井工具10可适合作为包括总体上通过联接器或线缆——其可包括电缆和/或数据线——连接的一个或多个其它井下工具19的工具串18的一部分。在井眼测井工具10的一部分适合在井眼12内旋转的情况下,井眼测井工具10可为工具串18的终端工具,尽管它也可连同适当的支撑结构以各种方式布置在工具串18内。设想也可提供各种其它结构作为工具串18的一部分。
[0018] 工具串18通常朝套管14的中心设置,例如沿着套管14的中心轴线24。但是,由于本领域的技术人员公知的各种原因,常希望将诸如超声波传感器的传感器20、22定位在偏离中心轴线24的各种距离处。例如,如图所示,井眼测井工具10的传感器20、22可邻近套管14的壁定位(S卩,以相对于中心轴线24相对更大的径向偏离布置)。传感器20、22也可远离套管14的壁定位(即,以相对于中心轴线24相对更小的径向偏离布置),以适应井眼12直径例如由于限制物15等的改变。因此,工具10可避免被卡在限制物15上,其否则会涉及后续的清除成本、昂贵的钻井时间和/或环境问题。可选择性地调节井眼测井工具10以便为传感器提供希望的偏离距离,如文中将讨论的那样。
[0019] 井眼测井工具10可包括第一端30,以及设置在井眼12内更深处的第二端32。如文中所用,术语“第一”和“第二”只是为了方便而使用的。第一端30和第二端32可各包括适合将井眼测井工具10与另一接头、井下工具等联接的联接结构(例如,安装接头)。该联接结构可包括电缆结构和/或公或母联接结构,例如键连接和/或螺纹连接(未示出)。此类结构可包括各种构型,包括本领域的技术人员公知的各种其它联接结构。
[0020] 此外,井眼测井工具10可包括至少一个电联接器。例如,至少一个电联接器34可设置在端部30、32之一上,以便将电流传送到工具10和/或工具串18中的另一工具。电联接器34可构造成联接到各种相应的电和/或机械结构上,以便传递电流。电流可在各种井下工具、联接器和设置在井眼12外部的控制结构(未示出)之间提供各种数字和/或模拟信号,例如电力信号、通信信号等。此外或备选地,可通过各种其它结构提供用于提供电力、通信等的各种其它信号,包括光信号(例如,经由光缆等)、无线信号(例如,经由电磁传输等)等。可采用各种方式对任何或所有信号结构(例如电线)进行保护、防护等,例如使用密封的柔性管道等。在任一端30、32的联接结构也可包括各种密封结构等。
[0021] 现将讨论井眼测井工具10的一个示例性结构。应该理解的是,为了清楚而在图1中示意性地示出井眼测井工具10。可包括更多或更少的元件,这些元件可不同地布置,可具有不同的几何形状和/或尺寸等。
[0022] 从工具的第一端30开始并向下工作,图中所示的第一方框为用于联接到工具串18的其余部分上的工具连接器40。工具连接器40可包括本文讨论的联接结构,和/或电联接器34等。由于用于井眼测井工具10中采用的旋转和折叠马达(或甚至各种其它类型的马达或致动器,例如液压或气动马达或致动器等)的较高电力需求,故可采用多个高压电源,例如以双连接构型等。例如,由于用于操作该井眼测井工具10的多个元件,故可使用两个不同的电源。第一源可为还将用于向多个感测元件的电子器件输送低压电的通信总线。第二电源可为使用双连接构型从电线以对旋转马达和/或致动马达供电的高压馈通。
[0023] 第二方框图示了转节(swivel) 42,该转节42将允许工具10在井眼12内进行一定程度的旋转,例如不会扭曲工具串18的其余部分。例如,不论可用于稳定工具10的任何定心器的夹持能力如何,转节42都仍可由于从下方的旋转区段传递的转矩而在井眼12内逐渐旋转。为了至少部分补偿此效应,转节42可装设有可允许工具10从工具串18的其余部分自由旋转的编码器,同时该编码器将记录井眼测井工具10相对于工具串18中的其它工具(未示出)的相对位置。因此,可基于位置编码信息使用来自上方的工具串18中的其它工具的数据登记来自井眼测井工具10的数据。[0024] 第三项图示了上部定心器44,其可包括多个可伸出的定心器臂。上部定心器44可用于将井眼测井工具10大致保持在井眼12的中心(即,沿着中心轴线24)使得下方的旋转传感器段不会与套管14的壁碰撞。上部定心器44也可借助于夹持特征(未示出)将工具锚固在套管14中,该夹持特征可设置在一个或多个定心器臂的端部上,以便抑制(例如防止)工具10由于通过与周围的套管14接触而产生的下方旋转的臂的反作用力而旋转以及将该力传递到其上。上部定心器44的臂也可与下部定心器臂共同起作用而抑制(例如防止)工具10相对于井眼12的中心轴线24枢转。上部定心器44的臂可朝外壳14被向外(即,远离工具的纵向轴线)弹性偏压,并且可被手动控制或甚至自我控制。
[0025] 第四方框为电子器件壳体46,其可容纳用于井眼测井工具10的操作的一些或全部电子器件。例如,电子器件可包括用于电子器件和/或传感器的低压电源、用于马达的电源、马达控制逻辑、位置传感器驱动器(即,旋转方位、折叠臂位置、回转位置等)、通信元件、分析元件、超声波驱动器、接收器、变压器、放大器、数据遥测、数据管理和/或数据处理构件。同样,特别是对于开发而言,电子器件区段中可包括存储器以便进行更完整的数据记录和测试。大量的数据、信号的性质和/或所涉及的频率可使正确的数据处理成为一项密集的任务。进入的信号可具有集中在大约300-500kHz的频率,这意味着电子器件和/或软件应当允许要执行的所得到的大量数据的精确和高效的数字化和处理。
[0026] 此外或备选地,可通过电子器件壳体46监视各种位置值以便提供精确的数据输出。例如,感测信息可包括传感器头60相对于工具中心轴线24的位置、传感器头60相对于工具体的旋转方位和/或工具10相对于工具串18的其余部分的旋转方位。
[0027] 第五方框可图示基准单元48。例如,基准单元48可为以固定间距并暴露于井眼流体与壳体的实心部分(solid piece)相对地安装的传感器组件。可采用下方的旋转臂上的测量传感器的精确方式定期驱动该传感器,并且由于该固定间距,可确定并记录井内流体声学特性,以便校正从主传感器获得的值。在另一示例中,基准单元48可具有通过引用结合在本文中的美国专利申请US2006/0262643中描述的构型。
[0028] 第六方框可图示用于使马达、轴承、电联接器和工具中可能的传感器与井眼压力达到压力平衡的机械压力补偿区段50。压力补偿区段50可位于马达和井眼测井工具10的致动部分上方。
[0029] 第七方框可图示马达52,例如无刷DC马达,其可适合提供线性运动以折叠和伸展底部定心器组件54的臂。例如,马达52可用于致动线性驱动系统,并且可包括齿轮箱等。此外或备选地,可以设想的是,也可使用各种类型的致动器或马达——例如液压或气动致动器、马达等(未示出)——来提供线性运动。
[0030] 接下来,底部定心器组件54可用于使井眼测井工具10在井眼内定中心(S卩,大致沿着中心轴线24)并抑制(例如防止)工具10在井眼12内旋转和/或枢转。定心器组件54可包括用于与套管14的壁接合的多个可伸出的臂。定心器组件54的臂也可借助于夹持特征(未示出)将工具10锚固在套管14中。定心器组件54还能以用作卡钳(caliper)和支架(standoff)的方式连结到下方旋转的传感器头60的折叠的臂上。例如,该特征可维持套管14与旋转的传感器头60之间的期望间距,使得如果在工具10在井眼12内被向上拉动时遇到限制物15,则定心器组件54将向内并远离任何潜在的碰撞折叠旋转的传感器头部60。定心器组件54可包括用于臂的位置传感器。[0031] 接下来,第九方框可图示第二马达56,例如无刷DC马达,其能够使旋转的传感器头60的完全伸出的臂抵抗井眼流体的阻滞而旋转。因此,马达56可为可包括合适的齿轮箱的较高动力和高转矩的马达。马达56还可包括用于记录马达56和被驱动构件的旋转位置的编码器。此外或备选地,设想也可使用各种类型的致动器或马达——例如液压或气动致动器、马达等(未示出)——来提供旋转运动。
[0032] 第十方框可图示旋转电联接器58或滑环,以提供上部静止工具壳体与下方的下部旋转构件之间的过渡。旋转电联接器58适合在传感器头60旋转的同时在多个传感器20,22与至少一个电联接器34或电子器件46之间传送电流。旋转的电联接器58可为机械的和/或感应的。可采用多个旋转电联接器58,例如每个传感器一个。例如,旋转电联接器58可由于所传输和反射的信号的特性而具有数MHz甚至更高的的较高带宽。旋转电联接器58还可在连接之间具有低串扰,由于每测井作业需要10,000至20,000转而抗磨,可耐受工具10在其中操作的高温(例如,高于约150摄氏度)和高压(例如,高于15,000PSI)dP/或配合在工具10壳体的几何形状内。也可设想其它操作条件。
[0033] 在一个示例中,旋转电联接器58可为机械装置,例如来自IEC公司(TBVS-HT-.375),其对于温度和压力而额定,具有6个连接器、具有适当的高带宽需求,并且具有〜120-200X 106转的寿命。在另一示例中,旋转电联接器58可为感应联接器。例如,感应联接器可采用用于传输和接收信号的大约1:1匝数比,尽管可设想各种其它设计。这种类型的联接器提供尺寸的灵活性,具有有利的高频响应,且为可利用很小的维护来提供增加的寿命的非接触式装置。可提供结构和/或数据分析以提高效率和/或减少(例如最小化)单独的联接器之间的串扰。
[0034] 接下来,旋转传感器头60可包括为了发射信号和收集返回信号以便记录关于套管14的数据信息而设置的多个传感器20、22。可采用各种数目的传感器20、22。各传感器20,22可联接到接线臂62上以便提供电力和数据传输。由于接线臂62上的流体阻力与它们的截面直接相关,所以接线臂62可设有缩小的截面。同样,由于接线臂62将暴露于井眼流体而可能损坏,所以它们既可被电气防护又可被机械防护。
[0035] 传感器20、22可包括可提供单向或双向信号交互的各种类型的传感器(即,发射器、接收器或收发器)。在一个示例中,传感器20、22可为超声波传感器,例如作为压电圆盘构造并作为收发器配置的500kHz PZT Navy II。传感器20、22可为单向的,以限制(例如最小化)会反射并干涉测量的向后传播的波阵面(wavefront)。为了产生希望的波阵面,传感器20、22可包括各种光束形状、反射层和/或吸收特征。
[0036] 除电力和力的意义外,垂直解析度取决于传感器头60的转速。在传感器头60的传感器20、22重复经过井眼之前被覆盖的最大垂直间距定义为垂直解析度且为转速和测井速度二者的函数。随着工具10在井眼12中被更快地向上拉动,传感器头60必须更快地旋转以适应给定的垂直解析度。在所示构型中,两个传感器20、22设置成彼此相对,尽管可设置各种数目的传感器,其可减慢用来收集数据的转速。例如,对于以可接受的电耗和流体湍流同时维持约30ft/分的垂直测井速度旋转双传感器工具而言,3”的标准垂直解析度是可能的。
[0037] 旋转传感器头60可联接到适合选择性地控制传感器20、22的径向伸出的折叠组件64上。在一个示例中,折叠组件64可操作以控制传感器20、22从约2英寸的直径径向伸出至约10英寸,以便可在各种套管尺寸内操作。折叠组件64可经由减振器连结到底部定心器组件54上。工具10的底部(B卩,第二端32)可包括终端66,例如鼻锥(nose cone)或甚至用于连接到另一工具上的联接结构等。
[0038] 现在转向图2-3,将在两个示例性位置更详细地描述和示出井眼测井工具10。当测井时,会希望将单独的传感器20、22定位在相对于井眼12的中心轴线24的各种径向偏离处,以便能够在一定范围的井眼直径上操作。为了方便,如本文所述,各传感器20、22将相对于工具10的纵向轴线68发生径向偏离,该纵向轴线68也可为中心线,且其可与井眼12的中心轴线24同轴。尽管如此,应该理解的是,可参照井眼测井工具10的各种其它部分发生该径向偏离。同样,为了方便,图3中的附图标记采用字母“B”来表示处于相对于图2的不同位置的相同元件。
[0039] 井眼测井工具10包括沿着工具10的纵向轴线68(即中心线)定向的壳体。壳体可包括通常不旋转的上壳体部分70和计划随同传感器头60 —起旋转的下壳体部分72。各种构件可设置在上和/或下壳体部分70、72内和/或之间,例如各种旋转支撑件73 (例如,轴承、衬套)、密封件、机械和/或电联接器、传感器等。井眼测井工具10还包括将壳体部分70、72大致定位在井眼12的中心处(即,沿着中心轴线24)的定心器组件54(即,底部定心器组件)。定心器组件54包括第一滑动部件74和联接到第一滑动部件74上的多个定心器臂76。定心器臂76可直接或间接地枢转联接到第一滑动部件74上,例如通过控制臂78等。第一滑动部件74可在沿着纵向轴线的方向上滑动,以选择性地控制多个定心器臂76相对于工具10的纵向轴线68的径向伸出。定心器臂76的至少一部分(例如全部)可包括适合夹持井眼12的内表面(即套管壁)的夹持部分80。
[0040] 多个定心器臂76可从纵向轴线68(即中心线)向外径向伸出至直径D。在一个示例中,所有定心器臂76都可伸出至直径D,尽管一些可伸出至另一直径。在所示示例中,多个定心器臂76以围绕工具10的径向图案大致相等地隔开,并且结果为了方便而使用术语“直径”。尽管如此,可采用各种方式布置各种数量的定心器臂76。第一滑动部件74可相对于上壳体部分70沿着工具10的纵向轴线68滑动,以选择性地控制多个定心器臂76的径向伸出。例如,由于第一滑动部件74与控制臂78之间的枢转连接,以及控制臂78与多个定心器臂76之间的枢转连接,第一滑动部件74的滑移将使定心器臂76的径向伸出伸展或缩回。例如,第一滑动部件74沿着箭头S的方向的滑移将相对地缩小定心器臂76的直径D,而第一滑动部件74沿着箭头L的方向的滑移将相对地增大直径D。
[0041] 可采用各种方式控制多个定心器臂76的径向伸出。在一个示例中,马达52可适合提供线性移动以驱动第一滑动部件74。在另一示例中,一些或全部定心器臂76可朝套管14和最大直径被向外(即,远离工具10的纵向轴线68)径向地弹性偏压,并且可被手动控制或甚至自我控制。然后可操作马达52而抵消该弹性偏压以使多个定心器臂76缩回。在一个示例中,控制套82可设置在上壳体部分70的外部周围并且可直接或间接联接到马达52上。控制套82可以是有键的以便沿着上壳体部分70滑移,并且可包括渐缩的几何形状以与定心器臂76接合。因此,马达52可沿着箭头S或L的方向相对于上壳体部分70选择性地移动控制套82。在朝箭头S的方向移动后,控制套82可接触和/或围绕定心器臂76以克服弹性偏压力将它们径向向内地驱动至相对更小的直径D。控制套82沿着箭头S的方向的进一步移动会导致甚至更小的直径D,直到预定的最小直径。例如经由马达52的定心器臂76的移动可经由电联接器34或电子器件壳体46远程控制,或甚至可由电子器件壳体46独立地控制。
[0042] 井眼测井工具10还包括使多个传感器20、22围绕纵向轴线68在井眼12内轴向旋转的传感器头60。由此,可将传感器20、22视为扫描传感器。如前所述,有益的是将传感器20、22定位在相对于套管14的壁的不同距离处。因此,工具10可包括使传感器20、22从纵向轴线68径向向外伸出的结构。在一个示例中,传感器头60可包括折叠组件64,该折叠组件64可包括第二滑动部件84,以及将第二滑动部件84联接到多个扫描传感器20、22上的多个联动臂86、88。
[0043] 第二滑动部件84可相对于下壳体部分72沿着工具10的纵向轴线68滑动,以选择性地控制多个传感器20、22的径向伸出。多个联动臂可包括枢转地联接到第二滑动部件84上并可随其移动的第一组联动臂86,以及与下壳体部分72枢转地联接的第二组联动臂88。例如,由于第一组联动臂86可沿着箭头S或L的方向随第二滑动部件84 —起移动,并且第二组联动臂88联接到下壳体部分72上并相对于箭头S或L固定,所以第二滑动部件84的滑移将伸展或缩回传感器20、22的径向伸出。因此,第二滑动部件84沿着箭头S的方向的滑移将相对地缩小传感器20、22的直径d,而第二滑动部件84沿着箭头L的方向的滑移将相对地增大直径d。第二滑动部件84的滑移运动可由也可限制传感器20、22的径向伸出的终端66和/或止挡件85限制。
[0044] 井眼测井工具10还包括适合基本上同时控制定心器臂76和多个传感器20、22的径向伸出的伸出组件。在一个示例中,该伸出组件可包括第一滑动部件74和第二滑动部件84,并且还可包括联接到第一滑动部件74和第二滑动部件84 二者之上的中空主轴90。主轴90可沿着纵向轴线68相对于上壳体部分70和下壳体部分72中的任一个或二者移动。
[0045] 例如,主轴90沿着纵向轴线68的移动联接第一滑动部件74和第二滑动部件84二者的滑移,以便基本上同时控制定心器臂76和多个传感器20、22的径向伸出。结果,定心器臂76可连结到传感器20、22上使得定心器臂76的直径D的变化可导致传感器20、22的直径d的变化。`
[0046] 在一个示例中,主轴90可沿着纵向轴线68居中地定位,并且可通过销轴连接等联接到第一滑动部件74和第二滑动部件84的每一个部件上。结果,由马达52在控制套82上施加大致向内驱动定心器臂76并驱动第一滑动部件74的力。马达52所施加的该力然后经由主轴90被传递至第二滑动部件84,以便基本上同时向内驱动多个传感器20、22的径向伸出。例如,图3示出已由于第一滑动部件74B和第二滑动部件84B大致沿箭头S的方向的移动而径向向内移动的定心器臂76B和传感器20B、22B。如图3中所示,定心器臂76B的直径仏和传感器20B、22B的直径d2已分别缩小(即,径向向内移动)。类似地,当如图2中所示缩小直径时,用于总体上向外驱动定心器臂76的弹性偏压力也由主轴90经由第一滑动部件74和第二滑动部件84传递至传感器20、22,以便进行相似的向外移动(如图2中所示)。
[0047] 在又一示例中,减振器92可设置在定心器臂76与多个传感器20、22之间。减振器92可设置在第一滑动部件74与主轴90之间,或也可设置在第二滑动部件84与主轴90之间或各种其它位置。减振器92可适合不论定心器臂76的快速或震动移动如何都抑制(例如防止)传感器20、22的快速或震动移动。在各种示例中,减振器92可为联接到第一滑动部件74上的弹簧减振器、活塞减振器、磁性减振器、流体减振器等。因此,第一滑动部件74的纵向移动可压缩弹簧使得传感器20、22的移动一直延迟到弹簧被完全压缩为止。结果,定心器臂76可先于传感器20、22移动,并且弹簧可吸收定心器臂76的任何快速或震动移动。应该理解的是,定心器臂76和传感器20、22的基本上同时的移动可包括减振器92所提供的延时。
[0048] 此外或备选地,定心器臂76和多个传感器20、22的径向伸出直径能以预定量相关。因此,例如,定心器臂76与传感器20、22的直径d相比可被维持在较大的直径D,以抑制(例如防止)旋转的传感器头60与套管14的壁之间的接触。在一个示例中,多个定心器臂76可以以第一直径D径向伸出,且多个传感器20、22可以以第二直径d径向伸出,并且第二直径d可基于预定距离和预定比例中的至少一个而小于第一直径D。在第一示例中,定心器臂76的第一直径D能以预定距离一例如约1/2”、1”或其它值一大于传感器20、22的第二直径d。因此,当定心器臂76与套管14的壁接触时,可保证传感器20、22以约1/4”、1/2”或其它值与套管14的壁隔开预定距离。在第二示例中,定心器臂76的第一直径D能以预定比例——例如约10%、25%或其它比例——大于传感器20、22的第二直径d。因此,当定心器臂76与套管14的壁接触时,可保证传感器20、22以直径D的约5%、12.5%或其它比例的预定比例与套管14的壁隔开。
[0049] 此外或备选地,井眼测井工具10还可包括可随传感器头60—起旋转的驱动轴94。驱动轴94可联接到马达56上并由马达56驱动以驱动传感器头60的旋转。驱动轴可布置成与主轴90成同心关系。因此,可设置这两个同心轴以传递传感器头60的旋转动作(即,经由驱动轴94),同时其它轴(即,主轴90)用于致动传感器20、22的折叠运动。在一个示例中,驱动轴94可具有相对更小的直径并且以伸缩方式容纳在具有相对更大的直径的中空主轴90内。
[0050] 在另一示例中,为了允许传感器头60旋转同时还致动传感器20、22的折叠运动,驱动轴94可通过销轴连接联接到主轴90上。例如,驱动轴94可包括在主轴90的槽中纵向滑动的销,尽管也可设想各种其它结构。在另一示例中,还为了允许传感器头60旋转同时致动传感器20、22的折叠运动,主轴90可通过止推轴承等联接到第一滑动部件74上。因此,下壳体部分72可随传感器头60以及第二滑动部件84自由旋转,而上壳体部分70、第一滑动部件74和定心器臂76可保持相对静止(即,总体上不旋转)。此外或备选地,主轴90和驱动轴94中的任一者或二者可由多个区段形成,这些区段可以直接联接在一起或者不直接联接在一起。例如,主轴90可包括联接到其上或与其紧邻的下主轴部分91。此外,井眼测井工具10的各种构件可与主轴90和/或驱动轴94同心地布置以保证紧凑的工具设计。
[0051] 已参照如上所述的示例性实施例描述了本发明。在阅读并理解本说明书后,其他人会想到改型和变型。结合了本发明的一个或多个方面的示例性实施例旨在包括所有此类改型和变型,只要它们处于所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种井眼测井工具,包括: 壳体,其沿着纵向轴线定向; 将所述壳体大致定位在所述井眼的中心处的定心器组件,其包括第一滑动部件和联接到所述第一滑动部件上的多个定心器臂,所述第一滑动部件能够沿着所述纵向轴线滑动,以选择性地控制所述多个定心器臂的径向伸出;以及 扫描头,其使多个扫描传感器围绕所述纵向轴线在所述井眼内轴向地旋转,所述扫描头还包括第二滑动部件和将所述第二滑动部件联接到所述多个扫描传感器上的多个联动臂,所述第二滑动部件能够沿着所述纵向轴线滑动,以选择性地控制所述多个传感器的径向伸出。
2.根据权利要求1所述的井眼测井工具,其特征在于,所述多个联动臂包括枢转地联接到所述第二滑动部件上且能够随其移动的第一组联动臂以及枢转地联接到所述壳体上的第二组联动臂。
3.根据权利要求1所述的井眼测井工具,其特征在于,所述井眼测井工具还包括适合在所述多个传感器与外部电联接器之间传送电流的感应联接器或滑环。
4.根据权利要求1所述的井眼测井工具,其特征在于,所述多个定心器臂能够以第一直径径向伸出,并且所述多个传感器能够以第二直径径向伸出,所述第二直径基于预定距离或预定比例中的至少一个而小于所述第一直径。
5.根据权利要求1所述的井眼测井工具,其特征在于,所述定心器臂的至少一部分包括适合夹持所述井眼的内表面的夹持部分。
6.根据权利要求1所述的井眼测井工具,其特征在于,所述井眼测井工具还包括第二定心器组件,所述第二定心器组件包括远离所述纵向轴线向外被弹性偏压且适合抑制所述井眼测井工具在所述井眼内的枢转的第二多个定心器臂。
7.根据权利要求1所述的井眼测井工具,其特征在于,所述井眼测井工具还包括主轴,所述主轴能够沿着所述纵向轴线相对于所述壳体移动并且联接到所述第一滑动部件和第二滑动部件二者上。
8.根据权利要求7所述的井眼测井工具,其特征在于,所述井眼测井工具还包括驱动轴,所述驱动轴能够随所述扫描头一起旋转且布置成与所述主轴成同心关系,所述驱动轴联接到所述主轴上,以驱动所述扫描头的旋转。
9.根据权利要求7所述的井眼测井工具,其特征在于,所述主轴的移动由适合提供线性运动的马达或液压致动器来驱动。
10.根据权利要求7所述的井眼测井工具,其特征在于,所述主轴沿着所述纵向轴线的移动联合所述第一滑动部件和第二滑动部件二者的滑移,以基本上同时控制所述定心器臂和所述多个传感器的径向伸出。
11.根据权利要求10所述的井眼测井工具,其特征在于,所述井眼测井工具还包括设置在所述定心器臂与所述多个传感器之间的减振器。
12.—种井眼测井工具,包括: 壳体,其沿着纵向轴线定向; 将所述壳体大致定位在所述井眼的中心处的定心器组件,其包括能够以第一直径从所述纵向轴线径向向外伸出的多个定心器臂;扫描头,其使多个扫描传感器围绕所述纵向轴线在所述井眼内轴向地旋转,所述扫描头还包括多个联动臂,所述多个联动臂联接到所述多个扫描传感器上,使得所述扫描传感器能够以第二直径从所述纵向轴线径向向外伸出;以及 伸出组件,其适合基本上同时控制所述定心器臂和所述多个传感器的径向伸出。
13.根据权利要求12所述的井眼测井工具,其特征在于,所述第二直径基于预定距离或预定比例中的至少一个而小于所述第一直径。
14.根据权利要求12所述的井眼测井工具,其特征在于,所述伸出组件包括联接到所述多个定心器臂上的第一滑动部件、将所述多个联动臂联接到所述多个扫描传感器上的第二滑动部件、以及联接到所述第一滑动部件和第二滑动部件二者上且能够沿着所述纵向轴线相对于所述壳体移动的主轴。
15.根据权利要求14所述的井眼测井工具,其特征在于,所述井眼测井工具还包括驱动轴,所述驱动轴能够随所述扫描头一起旋转且布置成与所述主轴成同心关系,所述驱动轴联接到所述主轴上,以驱动所述扫描头的旋转。
16.一种井眼测井工具,包括: 将壳体大致定位在所述井眼的中心处的定心器组件,其包括第一滑动部件和联接到所述第一滑动部件上的多个定心器臂,所述第一滑动部件能够沿着所述纵向轴线滑动,以选择性地控制所述多个定心器臂的径向伸出; 扫描头,其使多个扫描传感器围绕所述纵向轴线在所述井眼内轴向地旋转,所述扫描头还包括联接到所述 多个扫描传感器上的第二滑动部件,所述第二滑动部件能够沿着所述纵向轴线滑动,以选择性地控制所述多个传感器的径向伸出;以及 主轴,其联接到所述第一滑动部件和第二滑动部件二者上且能够沿着所述纵向轴线线性地移动,以驱动所述第一滑动部件和第二滑动部件二者的滑移,从而同时控制所述定心器臂和所述多个传感器的径向伸出。
17.根据权利要求16所述的井眼测井工具,其特征在于,所述井眼测井工具还包括驱动轴,所述驱动轴能够随所述扫描头一起旋转且布置成与所述主轴成同心关系,所述驱动轴联接到所述主轴上,以驱动所述扫描头的旋转。
18.根据权利要求16所述的井眼测井工具,其特征在于,所述井眼测井工具还包括将所述第二滑动部件联接到所述多个扫描传感器上的多个联动臂,所述多个联动臂包括枢转地联接到所述第二滑动部件上且能够随其移动的第一组联动臂以及枢转地联接到所述壳体上的第二组联动臂。
19.根据权利要求16所述的井眼测井工具,其特征在于,所述多个定心器臂能够以第一直径径向伸出,并且所述多个传感器能够以第二直径径向伸出,所述第二直径基于预定距离或预定比例中的至少一个而小于所述第一直径。
20.根据权利要求16所述的井眼测井工具,其特征在于,所述井眼测井工具还包括设置在所述定心器臂与所述多个传感器之间的减振器。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0520860D0 (en) * 2005-10-14 2005-11-23 Weatherford Lamb Tubing expansion
EP2290190A1 (en) * 2009-08-31 2011-03-02 Services Petroliers Schlumberger Method and apparatus for controlled bidirectional movement of an oilfield tool in a wellbore environment
US9012836B2 (en) * 2011-10-27 2015-04-21 Weatherford Technology Holdings, Llc Neutron logging tool with multiple detectors
CN102505938B (zh) * 2011-11-03 2014-08-06 中国电子科技集团公司第二十二研究所 井周超声成像下井仪扫描头
BR112014012723A8 (pt) 2011-11-30 2017-06-20 Halliburton Energy Services Inc aparelho, sistema e método implementado por processador
RU2513923C2 (ru) * 2012-04-27 2014-04-20 Открытое Акционерное Общество "Газпром Промгаз" Способ расширения ствола скважины, компоновка инструмента для его осуществления, раздвижные гидравлические расширитель, центратор и стабилизатор
US20130333896A1 (en) * 2012-06-15 2013-12-19 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Application of high intensity focused ultrasound to the displacement of drilling mud
CN102828739B (zh) * 2012-09-14 2015-09-30 陕西格兰浮实业有限公司 一种井下多参数成像测量系统
EP2917479B1 (en) 2012-11-06 2018-02-14 Evolution Engineering Inc. Universal downhole probe system
US10053975B2 (en) * 2013-07-23 2018-08-21 Tubel Energy, Llc Wireless actuation and data acquisition with wireless communications system
US9650847B2 (en) * 2013-09-26 2017-05-16 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus to enable toolstring to negotiate obstructions downhole
MX2016002304A (es) * 2013-10-03 2016-11-07 Halliburton Energy Services Inc Herramienta de generacion de imagenes de pozos y tuberias con sensores adaptables de multiples componentes.
US8893808B1 (en) * 2014-04-09 2014-11-25 Cary A. Valerio Control systems and methods for centering a tool in a wellbore
GB2540684B (en) * 2014-05-19 2018-01-03 Halliburton Energy Services Inc Nuclear magnetic resonance sensors embedded in cement
US9644470B2 (en) * 2014-06-09 2017-05-09 Baker Hughes Incorporated Downhole camera
US10408004B2 (en) * 2015-06-02 2019-09-10 Tubel Energy LLC System for acquisition of wellbore parameters and short distance data transfer
US10125600B2 (en) * 2015-06-05 2018-11-13 Baker Hughes, A Ge Company, Llc System and method for sensing fluids downhole
US9703005B2 (en) * 2015-11-30 2017-07-11 Jp3 Measurement, Llc Downhole sensing via swept source lasers
WO2018007026A1 (en) * 2016-07-02 2018-01-11 Openfield A production logging tool and downhole fluid analysis probes deploying method, in particular for deviated and horizontal hydrocarbon well.
CN106321043A (zh) * 2016-10-17 2017-01-11 广汉市思科信达科技有限公司 一种旋转式超声换能器
WO2018237070A1 (en) * 2017-06-20 2018-12-27 Sondex Wireline Limited SYSTEM AND METHOD FOR SENSOR DEPLOYMENT
US10907467B2 (en) 2017-06-20 2021-02-02 Sondex Wireline Limited Sensor deployment using a movable arm system and method
US11021947B2 (en) 2017-06-20 2021-06-01 Sondex Wireline Limited Sensor bracket positioned on a movable arm system and method
CN108222918B (zh) * 2017-12-22 2021-04-27 王少斌 一种分体式双平衡系统小直径机械推靠器
CN108716930A (zh) * 2018-05-30 2018-10-30 中国海洋石油集团有限公司 一种电成像测试装置
CN108894770A (zh) * 2018-06-06 2018-11-27 王少斌 一种双层四臂多边形推靠器
GB2572834B (en) * 2018-08-16 2020-04-08 Darkvision Tech Inc Downhole imaging device and method of using same
WO2020236220A1 (en) * 2019-05-20 2020-11-26 Halliburton Energy Services, Inc. Acoustic sensor systems and methods
RU2739781C1 (ru) * 2020-07-19 2020-12-28 Общество с ограниченной ответственностью «Л-Петро» Способ управления движением рычажного устройства доставки приборов и оборудования в горизонтальные и сильнонаклонные участки обсаженных и необсаженных скважин

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5358039A (en) * 1992-11-05 1994-10-25 Schlumberger Technology Corporation Centralizer for a borehole
CN1117112A (zh) * 1993-10-06 1996-02-21 施伦伯格海外公司 组合式测井装置
US5531112A (en) * 1994-05-20 1996-07-02 Computalog U.S.A., Inc. Fluid holdup tool for deviated wells
CN1810213A (zh) * 2004-12-14 2006-08-02 美国西门子医疗解决公司 用于超声导管的阵列旋转
CN101363314A (zh) * 2008-09-19 2009-02-11 辽河石油勘探局 超声相控阵套管井周和前方探视集成检测方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3555689A (en) * 1968-12-19 1971-01-19 Schlumberger Technology Corp Centralizing and well-calipering apparatus for well tools
US4121345A (en) * 1977-04-13 1978-10-24 Dresser Industries, Inc. Linearly corrected articulated linkage for wellbore measuring instrument
US4130816A (en) * 1977-07-28 1978-12-19 Shell Oil Company Circumferential acoustical detector
USRE31607E (en) * 1977-07-28 1984-06-19 Shell Oil Company Circumferential acoustical detector
SU863849A1 (ru) * 1979-11-11 1981-09-15 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Промысловой Геофизики Устройство дл контрол технического состо ни обсаженных скважин
FR2486997B1 (zh) * 1980-07-15 1983-11-10 Inst Francais Du Petrole
DE3400834C1 (de) * 1984-01-12 1985-02-28 Kernforschungsanlage Juelich Messgeraet zur Bestimmung des Profils von Gesteinsbohrloechern
US4619322A (en) * 1984-02-10 1986-10-28 Drexel Equipment (Uk) Limited Centralizing devices for use down-well
US4780857A (en) * 1987-12-02 1988-10-25 Mobil Oil Corporation Method for logging the characteristics of materials forming the walls of a borehole
US4830105A (en) * 1988-02-08 1989-05-16 Atlantic Richfield Company Centralizer for wellbore apparatus
US4876672A (en) * 1988-03-01 1989-10-24 Atlantic Richfield Company Ultrasonic logging tool with rotating exposed transducer
US4912683A (en) * 1988-12-29 1990-03-27 Atlantic Richfield Company Method for acoustically measuring wall thickness of tubular goods
US5044462A (en) * 1990-07-31 1991-09-03 Halliburton Logging Services, Inc. Focused planar transducer
NO314775B1 (no) * 1994-10-14 2003-05-19 Western Atlas Int Inc Anordning og fremgangsmåte for logging basert på måling over et rörtverrsnitt
FR2732068B1 (fr) * 1995-03-23 1997-06-06 Schlumberger Services Petrol Procede et dispositif pour la mesure locale de parametres d'ecoulement d'un fluide multiphasique et application dudit procede
US5947213A (en) * 1996-12-02 1999-09-07 Intelligent Inspection Corporation Downhole tools using artificial intelligence based control
US5996711A (en) * 1997-04-14 1999-12-07 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for locating indexing systems in a cased well and conducting multilateral branch operations
US6904818B2 (en) * 2002-04-05 2005-06-14 Vetco Gray Inc. Internal riser inspection device
FR2844297B1 (fr) * 2002-09-10 2005-07-01 Schlumberger Services Petrol Sonde de mesure pour un puits d'hydrocarbures
US20060067162A1 (en) * 2004-09-29 2006-03-30 Blankinship Thomas J Ultrasonic cement scanner
GB2420357B (en) * 2004-11-17 2008-05-21 Schlumberger Holdings Perforating logging tool
US7698937B2 (en) * 2007-10-18 2010-04-20 Neidhardt Deitmar J Method and apparatus for detecting defects in oilfield tubulars
CN101183151B (zh) * 2007-11-28 2010-06-02 杭州瑞利声电技术公司 一种井底落物超声成像探测方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5358039A (en) * 1992-11-05 1994-10-25 Schlumberger Technology Corporation Centralizer for a borehole
CN1117112A (zh) * 1993-10-06 1996-02-21 施伦伯格海外公司 组合式测井装置
US5531112A (en) * 1994-05-20 1996-07-02 Computalog U.S.A., Inc. Fluid holdup tool for deviated wells
CN1810213A (zh) * 2004-12-14 2006-08-02 美国西门子医疗解决公司 用于超声导管的阵列旋转
CN101363314A (zh) * 2008-09-19 2009-02-11 辽河石油勘探局 超声相控阵套管井周和前方探视集成检测方法

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