CN103003523B - 管中的工具的探测 - Google Patents

Abstract

提供了用于确定工具是否已部署在钻管之下的方法和系统。井下工具可测量各种特征，其接着可被分析以确定工具已部署在钻管之下的可能性。例如，密度和孔隙度测量可受套管或钻管的存在影响，且因此这样的测量可提供工具是否已部署在钻管之下的指示。

Description

管中的工具的探测

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年5月21日提交的美国临时申请号61/347,209的优先权，且由此将临时申请通过引用并入本文。

技术领域

本发明通常涉及对井眼进行测井的领域。更具体地，本发明涉及确定激活井下工具输送的适当的时间和/或位置。

背景技术

在井下工具下入到井眼内时或者在钻井眼的同时，井下工具可以用多种方式被输送。传统方法是通过下入在电缆上的工具来在电缆上输送工具，该电缆也向工具提供电力以及提供工具和地面之间的通信。可选地，工具可通过试井钢丝被输送。在这种情况下，工具在只用于输送工具但不提供电力或通信的电缆上被下入。工具以自主方式起作用，并具有其自己的井下电源(一般是电池)。有限的向下通信可通过以某种模式加速电缆来实现。如果井眼条件不允许工具到达井眼的底部，则工具也可在钻管的底部处被输送(例如，恶劣测井条件或“TLC”)。这可在重力不允许工具到达井的底部的高度偏斜的井或水平井中有特别的意义。在这种测井中，电缆在钻管内部，且因此测井非常类似于传统电缆测井。

沿着钻柱向下推工具可导致对工具的损坏，因为它们用于推挤井眼中的障碍物。TLC的操作是昂贵的，且常常需要测井电缆和测井车。可选的方法是通过钻管部署工具，让它离开钻管并将它锁到钻管的底部。一旦这被完成，钻管就在工具正测井并将数据记录在其内部存储器中时被拉出井眼。

在钻管输送测井中，在井下工具和地面之间可能有很少通信或没有通信。这产生几个问题，其中很多问题是由于测井工具被锁到钻管的底部的确切时间是未知的。为了不太早地耗尽电池，仅当工具准备向上测井时，才应启动工具的电源。

对配备有井径仪臂以使极板偏心并测量井眼直径的极板密度测井仪或具有井径仪臂的任何类似地配备的设备存在额外的问题。当这些臂打开时，它们通常不允许工具向下移动。如果工具在井径仪臂打开的情况下被向下推，则它可能被卡住，且使用足够的所施加的力，臂将弯曲或制动。

因此理想的是，井径仪臂只在工具准备向上移动时才打开，工具准备向上移动在大部分情况下是在工具被部署之后的几分钟。在缺乏与地面的任何通信时，工具不可能探测部署是否是成功的。根据常规方法，工具电源的启动和井径仪的打开通常基于定时器。就在工具下入到钻管中以被向下泵送之前，该定时器被设置。该设置通常必须留下足够的时间来允许工具被向下泵送并部署。因为在部署中可能有多个延迟，这个时间必须被设置得非常长(即，以过长的时间建立)。如果部署很快，则在工具可开始向上移动之前在部署之后有长时间的等待。

因此，在本领域中存在对处理常规工具中的一些不便例如上面所述的一些不便的系统和方法的需要。

发明内容

根据本发明的一个方面，其提供一种用于携带通过钻管部署的工具的工具串，包括：传感器，其用于进行测量，所述测量给出关于所述工具是否已部署在所述钻管之下的指示，其中当确定所述工具已部署在所述钻管之下时，向所述工具串供电以进行测井，所述工具已部署在所述钻管之下的确定基于所述指示。

另外或可选地，所述测量包括由所述传感器进行的多个测量，并且其中所述传感器包括多个传感器。

另外或可选地，测井数据的采集基于所述工具已部署在所述钻管之下的所述确定而开始。

另外或可选地，所述工具串被锁到所述钻管的底部。

另外或可选地，所述测量包括下列项中的至少一个：使用一个或多个γ-射线探测器的γ-γ密度和光电因子(PEF)测量。

另外或可选地，所述测量包括下列项中的至少一个：与预定的限制比较的在所述γ-射线探测器中的一个或多个中的校准的计数率。

另外或可选地，所述测量包括下列项中的至少一个：由设备对所述工具串上的密度极板进行的超声波测量；电介质测量；以及实质上与密度测量组合的电阻率测量。

另外或可选地，所述测量包括下列项中的至少一个：与预定的限制比较的表观γ-γ密度；在两个或多个γ-γ密度探测器所测量的表观密度之间的差异；使用一个或多个探测器测量的γ-射线能谱的能谱形状；来自多个γ射线探测器的计数率，其中所述计数率被输入到正演模型中，且其中所述指示基于由于所述正演模型的反演而产生的重构误差；以及来自进入神经网络的多个探测器的计数率，所述多个探测器确定钻管的存在或缺少。

另外或可选地，所述测量基于能谱中的低能量能谱窗口中的计数和高能量能谱窗口中的计数之间的比。

另外或可选地，所述测量包括下列项中的至少一项：用于获得密度和光电因子(PEF)的来自密度探测器的多个能量窗口的计数率的正演模型和反演；以及在一个或多个能量窗口中的所述一个或多个γ-射线探测器的计数率的正演模型，其中所述正演模型包括对围绕所述工具的钻管的响应和求出围绕所述工具的钻管的存在的反演。

另外或可选地，所述测量包括使用包含至少一个热探测器或超热探测器的中子孔隙度测井仪进行的测量。

另外或可选地，所述使用包含至少一个热探测器或超热探测器的中子孔隙度测井仪进行的测量包括基于计数率的预设限制的一个或多个探测器的校准的计数率。

另外或可选地，所述使用包含至少一个热探测器或超热探测器的中子孔隙度测井仪进行的测量包括下列项中的至少一项：在基于远中子探测器和近中子探测器的计数率之比的表观孔隙度和基于近热中子探测器的计数率的表观孔隙度之间的差异；在基于远中子探测器的计数率的表观孔隙度和基于近热中子探测器的计数率的表观孔隙度之间的差异；在基于远中子探测器的计数率的表观孔隙度和基于近热中子探测器的计数率的表观孔隙度之间的比；以及在基于远中子探测器和近中子探测器的计数率比的表观孔隙度和基于近热中子探测器的计数率的表观孔隙度之间的比。

另外或可选地，连接到所述工具串的井径仪基于正的指示而打开，且其中如果所述井径仪不能在预定的直径之外打开，则所述井径仪随后闭合。

另外或可选地，所述测量在预定的等待时间之后重复，以确定所述井径仪是否能够被打开。

另外或可选地，所述测量包括下列项中的至少一个：电阻率测量、感应测量、电流引起的电阻率测量、核磁共振测量、声波测量、超声波测量和来自磁性传感器的测量。

另外或可选地，所述工具包括脉冲中子孔隙度和能谱测井仪，以及其中所述测量包括下列项中的至少一个：对至少一个探测器的中子慢化时间测量；热中子衰退测量；以及中子诱发的γ-射线的γ-能谱。

另外或可选地，一个或多个所述测量产生表决模式，且其中所述工具串的电源基于所述表决模式而被启动。

根据本发明的另一方面，其还提供一种用于确定工具是否已部署在钻管之下的方法，包括：使用所述工具进行至少一次井下测量；以及基于所述至少一个井下测量来确定工具是否已部署在所述钻管之下。

另外或可选地，测井数据的采集基于所述工具已部署在所述钻管之下的所述确定而开始，其中所述测量包括下列项中的至少一个：使用一个或多个γ-射线探测器的γ-γ密度和光电因子(PEF)测量，其中连接到所述工具串的井径仪基于正的指示而打开，其中如果所述井径仪不能在预定的直径之外打开，则所述井径仪随后闭合，以及其中所述测量在预定的等待时间之后重复，以确定所述井径仪是否能够被打开。

附图说明

图1是根据示例性实施方案的在钻管内的工具的图示。

图2是根据示例性实施方案的部署在井眼214内的密度测井仪的图示。

图3是根据示例性实施方案绘出深度与短间距探测器和长间距探测器的计数率的关系的曲线。

图4是根据示例性实施方案当工具在套管或钻管中时绘出深度与长间距表观密度、短间距表观密度和补偿密度(RHOB)的关系的曲线。

图5是根据示例性实施方案绘出信道与在套管中和外的长间距能量能谱的关系的曲线。

图6是根据示例性实施方案绘出信道与在套管中和外的短间距能量能谱的关系的曲线。

图7是根据示例性实施方案绘出短间距探测器和长间距探测器的窗口比W1/(W3+W4)的曲线。

图8是根据示例性实施方案绘出深度与长间距和短间距表观光电因子(PEF)的关系的曲线。

图9A和图9B是根据示例性实施方案的中子工具的图示。

图10是根据示例性实施方案绘出深度与近探测器和远探测器的计数率的关系的曲线。

图11是根据示例性实施方案绘出深度与热中子孔隙度(TNPH)和热α因子(TALP)的关系的曲线。

图12是根据示例性实施方案绘出深度与示例性近/远热计数率比以及还有示例性(近热)/(近超热)计数率比的关系的曲线。

图13是根据示例性实施方案的自动探测算法或方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图描述一些实施方案。为了一致性，在不同的图中的相似元件将使用相似的数字来表示。在下面的描述中，阐述了很多细节以提供对各种实施方案和/或特征的理解。然而，本领域中的技术人员将理解，一些实施方案可以在没有这些细节中的很多细节的情况下被实践，以及偏离所述实施方案的很多变化或修改是可能的。如这里使用的，术语“在...之上”和“在...之下”、“向上”和“向下”、“上部”和“下部”、“往上”和“往下”以及指示在给定点或元件之上或之下的相对位置的其它类似术语在这个描述中用于更清楚地描述某些实施方案。然而，当应用于在偏斜或水平的井中使用的设备和方法时，这样的术语在适当时可以指从左到右、从右到左、或对角线关系。

图1是根据示例性实施方案的在钻管内的工具102的图示。示例性工具102被示为布置在内部外壳或保护性套筒104内和内部外壳或专用钻管106内。在示例性实施方案中，保护性套筒104和专用钻管106中的任一个或两个可由钢制成。在保护性套筒104和专用钻管106都由钢制成的特定的实施方案中，工具102可由大约0.55英寸的钢(在保护性套筒104和专用钻管106之间累积)围绕。在某些实施方案中，除了铁以外，构成保护性套筒104和专用钻管106的材料可包括大约1％的锰和1％的铬。工具102与保护性套筒104之间的内部间隙108以及(集中式)保护性套筒104与专用钻管106之间的外部间隙110填充有钻井泥浆。在示例性实施方案中，钻井泥浆穿过这些间隙的流动可帮助通过钻管将工具102传送到井下，直到保护性套筒104和工具102到达钻柱的端部。在某些实施方案中，专用钻管106可以不同于普通钻管，因为它是钻柱中的钻管的最后一个接头。在某些实施方案中，专用钻管106还可包括某种类型的锁住机构(未示出)，用于在工具102从保护性套筒104弹出时连接到工具102。在一些实施方案中，专用钻管106可包括实质上与钻管的其余部分相同或类似的材料和配置，并可就是钻柱的最后一个接头。在其它实施方式中，专用钻管106可具有不同的配置以更好地安置锁住机构。在各种实施方案中，一旦工具102实质上被暴露，锁住机构就可停止工具102相对于钻管的运动。

前述描述仅仅是钻管运输器的一个实施方案。具有不同的几何结构和不同的金属合金的其它实施方案是可能的，如受益于本公开的本领域普通技术人员可认识到的。在选择在钻管运输器的构造中使用的材料时考虑的考虑因素包括最小化腐蚀、最小化或抵抗锈蚀、以及延长在高狗腿井眼中的疲劳寿命。

在工具102布置在钻柱(例如，如图1所示)内时，在工具102周围的大量钢的存在对工具响应可有明显的影响，这可由钢的高度衰减和在钻管内部的泥浆的影响控制。然而，工具102通常对周围的井眼214和地层216保持敏感。在响应中的大的可变性是可能的，因为工具102未被定向。例如，在工具102是密度测井仪的实施方案中，密度极板220可以指向井眼214或地层216。

图2是根据示例性实施方案的部署在井眼214内的密度测井仪212(其可以是在图1中示出的工具102)。在示例性实施方案中，在图2所示的密度测井仪212的部分之上，携带密度测井仪212的工具串被锁到钻柱的端部，如上所述。如图2所示，密度测井仪212布置在地层216的井眼214内。此外，密度测井仪212包括密度极板220、长间距探测器222和屏蔽物224、短间距探测器226和屏蔽物228、以及γ射线源230。这些部件可以与在常规密度测井仪中使用的部件相同或相似，如受益于本公开的本领域普通技术人员可认识到的。密度测井仪212也可具有经由铰链234铰接地连接到工具的井径仪臂232，铰链234具有用于操作井径仪机械部分236中的井径仪的机械结构。

如图2所示，井径仪臂232可以在伸出位置上，伸出使得井径仪臂232与井眼214的壁接触(或接近接触)。井径仪铰链234此外允许井径仪在凹进位置(未示出)上，在所述凹进位置，井径仪可与工具的轴线大致成一直线。如上所讨论的，期望的是，在工具从保护性套筒104弹出并从钻柱部署(并接着连接到其)之后使井径仪臂232从工具轴线延伸到伸出位置。在一些实施方案中，重要的是，在工具仍然向下移动的情况下井径仪未被部署。

如上所述，当试图在井眼214中部署某些工具时存在某些难题，特别是由于不能知道何时工具到达工具应被部署的位置(例如，在钻管的端部处)。如将在下面更详细讨论的，使用工具串中的测量(例如，在示例性实施方案中，来自密度测井仪212的测量)可允许确定工具是否已从钻柱部署。在具有井径仪的密度测井仪212的特定实例中，密度测量可直接用于确定工具是否在钻管内部找到本身。可选地，其它测量(中子孔隙度、电阻率、声波等)可用于进行探测。

在示例性实施方案中，结合密度井径仪的打开来使用密度测量可能是有吸引力的，因为测量被组合。如将在下面更详细讨论的，打开井径仪的许可可基于表决系统，其中一些测量可否决该打开。在某些实施方案中，一旦打开井径仪的命令被给出，井径仪就可开始打开。在某些实施方案中，如果在打开井径仪的过程结束时，所测量的直径在预定值之下，则井径仪可再次闭合。可在预定的等待时间之后进行新的尝试。在示例性实施方案中，只有当满足测量条件时，才将进行打开井径仪的新尝试。井径仪可以被打开以及工具可被部署的事实也可用于提供信号以使串中的所有工具通电，如果这还没有已经发生。

在某些实施方案中，由密度测井仪212例如图2的密度测井仪212进行的测量可用于帮助确定密度测井仪212是否从钻柱部署(且因此井径仪臂232可伸出)，或替代地是否密度测井仪212仍然在钻管内(在这种情况下井径仪臂232应不伸出)。现在将参考下面的附图3-8描述由密度测井仪212进行的这些测量的意义的某些例子。

在示例性实施方案中，在钻管内部的密度测井仪212的测量类似于在套管内部的工具的情况，且因此在钻管内的密度测井仪212的响应的估计可通过查看套管中的密度测井仪212的响应来获得。图3示出了套管的影响的例子，图3是根据示例性实施方案绘出深度与短间距探测器226和长间距探测器222的计数率的关系的曲线。当工具进入套管(例如，在大约165英尺的深度处由线338示出的)时，相应于短间距探测器226(即，在某些实施方案中，较接近于γ射线或x射线源230的探测器)的计数率线340急剧下降。相应于长间距探测器222的计数率线342下降得较不明显。应理解，可能需要使用校准基准来校准计数率，以便考虑源230的强度差异和工具间响应差异。

图4是根据示例性实施方案当工具在套管或钻管中时绘出深度与长间距表观密度444、短间距表观密度446和补偿密度(RHOB)448的关系的曲线。如由示出套管的影响的部分特别示出的，当工具进入套管或钻管时，所有三个密度线跳跃。在图4所示的例子中，看到最大的影响在短间距密度上。这可能是由于计数率中的较大相对变化和短间距探测器226中的较低密度敏感性，即，短间距计数率中的小变化相应于表观密度的大变化。具有较深的研究深度的长间距密度可能被影响得较小，如图4所示。补偿密度(RHOB)下降到较低值(过度补偿)。

图3和图4示出在工具周围的钢对总计数率和密度响应可能有相当大的影响。虽然它们明显地改变，但是计数率可以不总是给出工具是否在套管中的明确指示。考虑表观密度表明，进入到套管或钻管中可导致在长间距和短间距表观密度之间的差异的急剧增加。这将导致大的负ΔRho。如本文将讨论的，这个事实可被利用来探测工具是否在钻管内部。

在示例性实施方案中，在工具周围的铁的存在也可对能谱形状有强烈的影响。在铁中的低能量γ射线的吸收可移除能谱的大部分低能量部分。图5示出了进入套管或钻管对长间距和短间距能谱的影响，图5是根据示例性实施方案绘出信道与在套管中的长间距能量能谱550和在套管外的长间距能量能谱552的关系的曲线，而图6是根据示例性实施方案绘出信道与在套管中的短间距能量能谱654和在套管外的短间距能量能谱656的关系的曲线。在这两个图中，标度被调节，使得能谱具有类似的最大高度以给出在能谱形状中的差异的更清晰的图。

能谱形状的变化也可反映在能谱窗口计数率的比中。图7是根据示例性实施方案绘出短间距探测器226和长间距探测器222的窗口比758，760W1/(W3+W4)的曲线。W1表示低能量窗口(软辐射)，W3和W4表示能谱的高能量部分(硬辐射)。低能量γ射线或x射线不是非常有穿透性的，且常常称为软辐射。具有较高能量的辐射明显更有穿透性，因此被称为硬辐射。如可在图7中看到的，在示例性实施方案中，当工具从套管外部转到套管内部时，短间距探测器226和长间距探测器222的窗口比的明显变化出现。

图8是根据示例性实施方案绘出深度与长间距表观光电因子(PEF)864和短间距表观光电因子(PEF)862的关系的曲线。该曲线因此示出套管对PEF的示例性影响。当工具进入套管时，在长间距探测器222和短间距探测器226的所测量的PEF中有大的增加。在一些实施方案中，在套管或钻管中存在低能量γ射线的抑制的直接结果。

大部分前述描述和附图处理套管或钻管对示例性密度测井仪212所进行的测量的影响。在一些实施方案中，其它或额外的方法可用于确定在套管或钻管内部的工具的存在。在一个这样的实施方案中，密度、PEF和井眼214的参数例如井眼214的流体密度、重晶石的存在、偏距等的确定可基于正演模型，所述正演模型基于多个能谱窗口。用于进行这些测量的示例性密度测井仪212可以是本申请的受让人的PLATFORM EXPRESS密度测井仪。正演模型的反演可给出钻管中的工具的存在的指示。

在第一实例中，当在仅使用对裸眼井有效的模型时求出上面的量时，钻管的存在可以从重构误差推断。裸眼井正演模型不正确地描述套管井环境。当反演正演模型以获得未知量时，这将导致差的拟合或重构。因此，大的重构误差将指示套管的存在。

在第二实例中，可使用包括钻管的存在的模型。示例性反演可求出与钻管的存在或缺少有关的量。这样的量的例子是围绕工具的钢的厚度。OH正演模型的反演可试图求出工具偏距、泥浆重量和泥浆Pe(光电效应)。当存在套管时，反演可显示增加的泥浆重量和泥浆Pe，并因此用信号通知套管的存在。如果正演模型包括套管井描述，则它将求出套管厚度，且套管的存在将直接通过反演来指示。

可选地，数据库和神经网络可用于探测钻管的存在或缺少。被正确地配置的神经网络将试图找到已知情况的数据库(响应)与观察到的响应之间的最佳匹配。如果数据库被限制到裸眼井，则神经网络将指示可接受的解决方案的缺少。如果套管井(包括钻管)特征化在数据库中，则神经网络将指示套管和/或钻管的存在。

如果在公知的环境中使用工具，则可通过使用局部知识来提供额外的输入，局部知识可允许对将被强加的工具所进行的测量的严格限制。这样的输入可以是套管重量(一般以lb/ft给出)、泥浆重量、钻管内径和外径，仅举几个例子。可使用按照本公开的其它方法，如受益于本公开的本领域普通技术人员可认识到的。

此外，在一些实施方案中，中子测井仪响应可用于尝试确定工具是否在运输器内部或被部署。在一些实施方案中，中子测井仪可提供三个计数率，该确定可基于所述计数率。其它数量的计数率也是可能的。在另一实施方案中，中子测井仪信息可用于证实从密度获得的结果。如同密度测量一样，仅仅计数率可能并不给出足够的信息来允许表决。

在例如快速平台密度的一些情况下，电阻率测量与密度测量在相同极板上组合。当存在钻管或套管时，电阻率测量可显示非常低的电阻率。这个低读数可用于确定工具是否在钻管内部。在不同的实施方案中，可有简单的专用电阻率测量，例如与密度测量结合或接近它的一个或多个电阻率测量按钮，其用于探测套管或钻管。这样的测量设备也可安装在井径仪臂上。

可选地，可将超声设备安装在组合有密度测量的密度极板(或心轴)上或所述超声设备与所述密度极板(或心轴)间隔开一短距离。超声测量对钻管或套管的存在是敏感的，且测量可用于确定工具是否在钻管中。又一组合的测量可以是电介质测量(斯伦贝谢(Schlumberger)电介质测量)，其对钻管或套管的存在非常敏感。

图9A和图9B是根据示例性实施方案的中子测井仪966的图示。在示例性实施方案中，中子测井仪966包含中子源968(例如，AmBe源968，但源968不需要被限制到放射性同位素源的使用)。此外，中子测井仪966可包括三个中子探测器。两个探测器可并排安装在距离源968的第一轴向间隔处。这些探测器之一可以是超热中子探测器(例如，近超热探测器970)，第二探测器(例如，近热探测器972)可以是热中子探测器，包括超热中子探测器。可以是热中子探测器的第三探测器——远探测器974——在较远的轴向间隔处。其它实施方案可包括在两个或多个间隔处的两个或多个热探测器、在两个或多个间隔上的两个或多个超热探测器、或另一组合，例如受益于本公开的本领域普通技术人员可认识到的。中子测井仪966还可包括工具外壳976，以及屏蔽物978和散射线屏蔽物980。

如同密度测量一样，在一些实施方案中，计数率可能需要被校准到参考基准标准，以便解释在源968的强度和工具间响应差异中的可变性。

与上面参考图2-8描述的密度测井仪212一样，在示例性实施方案中，在钻管内部的中子测井仪966的测量类似于在套管内部的工具的情况，且因此在钻管内的中子测井仪966的响应的估计可通过查看套管中的中子测井仪966的响应来获得。图10示出了套管的影响的例子，图10是根据示例性实施方案绘出深度与近探测器(热探测器972和超热探测器970)和远探测器974的计数率的关系的曲线。当工具进入套管(例如，在大约165英尺的深度处由线示出的)时，热计数率1082、1086急剧下降。然而，低计数率仍然在可在高孔隙度和/或盐度处在裸眼井中观察到的计数率的范围内。计数率可能因此不给出工具是否在套管内部(或在部署套筒内部)的明确指示。当进入套管时，超热探测器970的计数率1084显示实质上没有变化。这可以是计数率的比可用于探测从套管井到裸眼井的过渡的指示。

图11是根据示例性实施方案绘出深度与热中子孔隙度(TNPH)1190和热α因子(TALP)1188的关系的曲线。这示出在增强的分辨率处理中使用的热中子孔隙度和α因子。α因子表示TNPH与表观近热探测器972的孔隙度之间的比，该孔隙度用于获得具有较高的垂直分辨率的响应。α因子因此表示TNPH和可从近热探测器972的计数率获得的较不准确的孔隙度之间的不一致。α因子的下降指示近探测器孔隙度更不同于比孔隙度。如所示，α因子可在裸眼井中具有低值。这可通过导出更准确的单探测器孔隙度算法和/或通过使α因子基于比孔隙度和近热中子孔隙度的更复杂的函数来克服。

图12是根据示例性实施方案绘出深度与示例性近/远热计数率比1294以及还有示例性(近热)/(近超热)计数率比1292的关系的曲线。如所示，当工具进入套管时，在本实例中的两个近计数率的比显示清楚的指示。因此，在一些实施方案中，(近热)/(近超热)计数率比可作为指示器来被利用。

如重复地陈述的，上面的实例并不详尽地阐述对工具是否在套管外部的探测使用中子测量的方法。一些额外的实例可能性包括下面的内容。在一些示例性实施方案中，Δphi(即，近和近/远热孔隙度之间的差异)可用作套管指示符，这可类似于在密度的情况下ΔRho的使用。另一实例可以是使用从所有三个探测器计数率得到的表观孔隙度的相对变化(例如，差异、比或其它函数形式)作为指示符。在例如工具具有脉冲中子源968的一些示例性实施方案中，超热慢化时间(SDT)或σ可用作另外的指示符，因为近超热/热比可用作σ的指示。而且，使用密度测量，上面的解决方案可以与神经网络一起使用。此外，使用局部知识，可对测量强加较严格的限制。

此外，在一些实施方案中，在工具串中的其它类型的测量可用于确定工具是否被部署，例如感应、相量感应、声音、核磁共振和/或声波测量。在一些实施方案中，如果所进行的测量在密度测井仪212之下，则下面的工具已被部署的事实可能不是上面的工具已被部署的某个指示。

再次，可使用按照本公开的其它系统和方法，如受益于本公开的本领域普通技术人员可认识到的。

在示例性实施方案中，基于在前面的章节中的示例性结果，算法可用于向工具指示它是否应被通电，打开井径仪臂232并开始采集。如果工具可独自探测它是否在钻管之外，则部署可变得更有效，且对工具的损坏或电池的过早耗尽的风险将降低。

新算法可实现或取代已经准备就绪的方法。在图13中示出了这样的算法的一个示例性实现，图13是根据示例性实施方案的自动探测算法或方法的流程图。在某些实施方案中，可假定在工具将试图探测它是否准备好部署之前需要过去最小数量的时间。在将工具下入到钻管之前，当初始化工具时可设定该时间。可选地，一旦某个压力(或可能温度)被达到，定时器就可开始。这可能需要连续启动压力(温度)传感器和最少电子设备。

如图13所示，在步骤1305中，已过去了最小数量的时间。在预定的时间之后，在步骤1310中，工具串(或至少串中的预定工具)将醒来并被通电。在步骤1315中，工具等待所有循环稳定下来，以便可进行可靠的测量。如受益于本公开的本领域普通技术人员将认识到的，可执行步骤来确保没有硬件故障，以防止额外的损坏和/或等待所有循环稳定下来的浪费的时间。

在步骤1320中，检查密度测量(和任何其它测量)以确定工具(或至少密度或其它适当的部分)是否在钻管之外。在步骤1325中，方法1300确定密度部分(或其它适当的部分)是否从钻管被部署。如果测量指示工具已经或正在被部署，则方法1300分支到步骤1330，其中它等待预定的时间(足以允许充分的部署以确保归因于该部署的任何向下运动被停止)。如果测量指示工具还没有被部署，设定下一次测试和断电的时间，则方法分支到步骤1335，其中测量采集和供电被停止，然后继续进行到步骤1340，其中时间过去直到返回到步骤1305。

一旦方法1300到达并完成步骤1330且井径仪试图被打开，方法1300就接着在步骤1345中确定井径仪是否被成功地打开。换句话说，在示例性实施方案中，方法1300确定井径仪读数是否指示工具在钻管之外，如上所述。

如果测量指示井径仪不能打开，则方法1300分支到步骤1350，其中井径仪被闭合，并接着进行到步骤1340。然而，如果测量指示井径仪可以打开，则方法1300分支到步骤1355，其中井径仪继续进行测量。

在另一示例性实施方案中，前述技术中的一些或全部可用于创建测试以确定工具是否已被部署。然而，在一些实施方案中，可只在某种建模和实验之后定义用于各种测试的详细参数。下面示出的表1以根据示例性实施方案的密度探测器表决的条件列出一组示例性的所需实验和建模。在一些实施方案中，密度检查需要以多种方法确保工具被部署。此外，如果传感器出故障，则可能需要采取预防措施来允许采集。

在示例性实施方案中，所提议的方法基于下面的条件来允许打开井径仪：(1)对于打开井径仪，需要有至少两个“是”表决；以及(2)没有表决。此外，在一些实施方案中，如果长间距硬件显示故障，则井径仪可以不打开，但采集可被执行以确保测量继续。在一些示例性实施方式中，一旦井径仪打开，进一步的检查就不被执行。此外，如果短间距硬件出故障，则可能需要单次表决来打开井径仪，因为仅利用长间距密度通常可以获得可用的响应。

表1

至于在以前提出的实施方案中描述的示例性方法和步骤，它们是示例性的，且在可选的实施方案中，某些步骤可以按不同的顺序、彼此并行地被执行，全部省略，和/或在不同的示例性方法之间组合，和/或某些额外的步骤可被执行，而不偏离本发明的范围和精神。因此，这样的可选实施方案可被包括在本文所述的发明中。例如，不是是使该决策基于密度测量或仅仅密度测量，可使该决策基于中子测量(见上文)或对围绕工具的钻管的存在都敏感的在工具中的其它测量(声波、电阻率)，包括电阻率测量、声波测量、NMR测量、用于管探测的专用传感器或磁体、在密度极板上或附近的传感器、在托架串的其它部分中的传感器、以及配置成探测工具的锁定的传感器。

此外，虽然本公开的一些部分特别指钻管输送工具，如受益于本公开的本领域普通技术人员可认识到的，前述公开的某些方面此外可适用于在测井电缆、随钻测井和/或随钻测量应用、或其它输送方法中使用的工具和下井工具串。

本发明可包括体现本文所述和在流程图中示出的功能的计算机程序。然而，应明显，在计算机或算法编程中可以有实现本发明的很多不同的方法，且本发明不应被解释为限于任何一组程序指令。此外，有技能的程序员将能够写这样的程序以基于在本申请正文中的流程图和相关描述来实现所公开的发明的实施方案。因此，一组特定的程序代码指令的公开不被认为对充分理解如何进行和使用本发明是必要的。

本发明可与执行上面描述的方法和处理功能的计算机硬件和软件一起使用。具体地，在描述可根据本发明执行的功能、方法和/或步骤时，可通过使用自动化或计算机化过程来执行这些步骤中的任一个或全部。如本领域技术人员将认识到的，本文所述的系统、方法和过程可体现在可编程计算机、计算机可执行软件或数字电路中。软件可存储在计算机可读介质上。例如，计算机可读介质可包括软盘、RAM、ROM、硬盘、可移动介质、闪存、记忆棒、光学介质、磁光介质、CD-ROM等。数字电路可包括集成电路、门阵列、构筑块逻辑、现场可编程门阵列(FPGA)等。

虽然上面详细描述了本发明的特定实施方案，该描述仅仅是为了说明的目的。除了上面描述的内容以外，本领域技术人员还可做出示例性实施方案的所公开的方面的各种修改和相应于示例性实施方案的所公开的方面的等效步骤，而不偏离在下面的权利要求中限定的本发明的精神和范围，本发明的范围应符合最广泛的解释，以便包括这样的修改和等效结构。

Claims (22)

1.一种用于携带通过钻管部署的工具的工具串，其包括：

传感器，其用于进行测量，所述测量给出关于所述工具是否已部署在所述钻管之下的指示，

其中当确定所述工具已部署在所述钻管之下时，向所述工具串供电以进行测井，所述工具已部署在所述钻管之下的确定基于所述指示。

2.如权利要求1所述的工具串，其中所述测量包括由所述传感器进行的多个测量，并且

其中所述传感器包括多个传感器。

3.如权利要求1所述的工具串，其中测井数据的采集基于所述工具已部署在所述钻管之下的所述确定而开始。

4.如权利要求1所述的工具串，其中所述工具串被锁到所述钻管的底部。

5.如权利要求1所述的工具串，其中所述测量包括下列项中的至少一个：使用一个或多个γ-射线探测器的γ-γ密度和光电因子(PEF)测量。

6.如权利要求5所述的工具串，其中所述测量包括下列项中的至少一个：与预定的限制比较的在所述γ-射线探测器中的一个或多个中的校准的计数率。

7.如权利要求1所述的工具串，其中所述测量包括下列项中的至少一个：

由设备对所述工具串上的密度极板进行的超声波测量；

电介质测量；以及

实质上与密度测量组合的电阻率测量。

8.如权利要求1所述的工具串，其中所述测量包括下列项中的至少一个：

与预定的限制比较的表观γ-γ密度；

在多个γ-γ密度探测器所测量的表观密度之间的差异；

使用一个或多个探测器测量的γ-射线能谱的能谱形状；

来自多个γ射线探测器的计数率，其中所述计数率被输入到正演模型中，且其中所述指示基于由于所述正演模型的反演而产生的重构误差；以及

来自进入神经网络的多个探测器的计数率，所述多个探测器确定钻管的存在或缺少。

9.如权利要求1所述的工具串，其中所述测量基于能谱中的低能量能谱窗口中的计数和高能量能谱窗口中的计数之间的比。

10.如权利要求1所述的工具串，其中所述测量包括下列项中的至少一项：

用于获得密度和光电因子(PEF)的来自密度探测器的多个能量窗口的计数率的正演模型和反演；以及

在一个或多个能量窗口中的所述一个或多个γ-射线探测器的计数率的正演模型，其中所述正演模型包括对围绕所述工具的钻管的响应和求出围绕所述工具的钻管的存在的反演。

11.如权利要求1所述的工具串，其中所述测量包括使用包含至少一个热探测器或超热探测器的中子孔隙度测井仪进行的测量。

12.如权利要求11所述的工具串，其中所述使用包含至少一个热探测器或超热探测器的中子孔隙度测井仪进行的测量包括基于计数率的预设限制的一个或多个探测器的校准的计数率。

13.如权利要求11所述的工具串，其中所述使用包含至少一个热探测器或超热探测器的中子孔隙度测井仪进行的测量包括下列项中的至少一项：

在基于远中子探测器和近中子探测器的计数率之比的表观孔隙度和基于近热中子探测器的计数率的表观孔隙度之间的差异；

在基于远中子探测器的计数率的表观孔隙度和基于近热中子探测器的计数率的表观孔隙度之间的差异；

在基于远中子探测器的计数率的表观孔隙度和基于近热中子探测器的计数率的表观孔隙度之间的比；以及

在基于远中子探测器和近中子探测器的计数率比的表观孔隙度和基于近热中子探测器的计数率的表观孔隙度之间的比。

14.如权利要求1所述的工具串，其中连接到所述工具串的井径仪基于正的指示而打开，且其中如果所述井径仪不能在预定的直径之外打开，则所述井径仪随后闭合。

15.如权利要求14所述的工具串，其中所述测量在预定的等待时间之后重复，以确定所述井径仪是否能够被打开。

16.如权利要求1所述的工具串，其中所述测量包括下列项中的至少一个：电阻率测量、感应测量、核磁共振测量、声波测量和来自磁性传感器的测量。

17.如权利要求1所述的工具串，其中所述测量包括下列项中的至少一个：电流引起的电阻率测量和超声波测量。

18.如权利要求1所述的工具串，其中所述工具包括脉冲中子孔隙度和能谱测井仪，以及

其中所述测量包括下列项中的至少一个：

对至少一个探测器的中子慢化时间测量；

热中子衰退测量；以及

中子诱发的γ-射线的γ-能谱。

19.如权利要求1所述的工具串，其中一个或多个所述测量产生表决模式，且其中所述工具串的电源基于所述表决模式而被启动。

20.如权利要求1所述的工具串，其中所述测量包括下列项中的至少一个：

与预定的限制比较的表观γ-γ密度；

在两个γ-γ密度探测器所测量的表观密度之间的差异；

使用一个或多个探测器测量的γ-射线能谱的能谱形状；

来自多个γ射线探测器的计数率，其中所述计数率被输入到正演模型中，且其中所述指示基于由于所述正演模型的反演而产生的重构误差；以及

来自进入神经网络的多个探测器的计数率，所述多个探测器确定钻管的存在或缺少。

21.一种用于确定工具是否已部署在钻管之下的方法，包括：

使用所述工具进行至少一次井下测量；以及

基于所述至少一个井下测量来确定工具是否已部署在所述钻管之下。

22.如权利要求21所述的方法，其中测井数据的采集基于所述工具已部署在所述钻管之下的所述确定而开始，

其中所述测量包括下列项中的至少一个：使用一个或多个γ-射线探测器的γ-γ密度和光电因子(PEF)测量，

其中连接到所述工具串的井径仪基于正的指示而打开，

其中如果所述井径仪不能在预定的直径之外打开，则所述井径仪随后闭合，以及

其中所述测量在预定的等待时间之后重复，以确定所述井径仪是否能够被打开。