CN103703214A - 深度/取向检测工具和深度/取向检测方法 - Google Patents

Abstract

提供用于深度和径向取向检测的方法和系统。用于确定一个或多个井下部件的深度或径向取向的方法包括提供靶块和使用检测装置检测该靶块的深度和/或取向的步骤。在某些情况下，该靶块初始是非放射性的，且然后在被安装到井下后其可以被照射以形成相对短寿命的放射性靶块，该放射性靶块随后可由辐射检测器检测。以这种方式，靶块用作深度或径向取向标记。在靶块以相对于另一井下部件已知的径向关系被定位在井下的情况下，一旦确定该靶块的径向取向，则可推断出该另一井下部件的径向取向。本发明的优点包括较高的精度和降低的健康、安全和环境风险。

Description

深度/取向检测工具和深度/取向检测方法

相关申请的交叉援引

本申请是非临时专利申请，其根据35USC§119（e）要求于2011年7月8日提交的名称为“深度/取向检测工具和深度/取向检测方法”的、通过引用结合入本文的序列号为61/505,725的美国临时专利申请和于2012年7月2日提交的、整体结合入本文的序列号为13/539,641的美国专利申请的权益。

本申请涉及名称为“电磁深度/取向检测工具和电磁深度/取向检测方法”的序列号为61/505,739的美国临时专利申请，该申请通过引用结合入本文。

技术领域

本申请总体上涉及用于深度和取向（方位，orientation）检测工具的方法和系统。更具体地，但非限制性地，本发明的实施例包括使用用于某些井下作业（包括井下导管的穿孔）的深度和径向取向工具的方法和系统。

背景技术

在多种井下作业期间，往往期望确定一个或多个井下部件的径向取向。在烃类的勘探和生产中，导管通常伸入地下相当大的深度。这些相当大的地下距离往往使对多种井下部件的取向的确定复杂化。

有时候需要确定一个或多个井下部件的径向取向的井下作业的一个示例是对井下导管穿孔。穿孔是在套管或衬套中形成孔以实现储层和井眼之间的有效连通的工艺。因此形成的从套管或衬套进入储层地层的孔允许待从地层生产的油或气经过套管或衬套到达生产管道。最常见的穿孔方法使用装有聚能炸药的穿孔器。

如可想到的，往往需要沿远离某些敏感的/易受损害的井下部件的径向方向对导管穿孔。例如，一些井包括沿导管或管道的长度延伸的电缆，所述电缆用于将能量、实时数据和/或控制信号传送至地面设备和诸如传感器/换能器和控制阀的井下装置或者传送来自地面设备和诸如传感器/换能器和控制阀的井下装置的能量、实时数据和/或控制信号。（空心毛细管线往往以与电缆类似的方式使用以供应液压压力从而操作井下设备例如阀或用于其它目的如起爆炸药等）。为了避免在穿孔作业期间损坏电缆，需要沿基本上远离电缆的径向方向对导管穿孔。其它敏感装置或设备可被安装在待穿孔的导管上或待穿孔的导管附近。在这样的情况下，自然希望避免由于朝电缆或其它敏感装置的方向穿孔而损坏敏感装置。在某些情况下，希望远离另一相邻导管的径向方向对导管穿孔。

通过确定径向取向而获益的其它应用包括但不限于某些处理作业和测井作业。因此，确定一个或多个井下部件的径向取向在很多情况下是有利的。

很多常规装置已经提出确定井下部件的径向取向，但这些常规工具均具有很多缺点。

常规工具的一个示例是磁性物质工具。这种方法要求安装紧邻毛细管线放置的呈电缆形式的附加磁性物质，以提供足以被旋转的电磁测井工具测到的磁敏感物质。当前使用的电磁工具和程序不耐用且精度差，这往往导致对敏感的外部部件的不期望的穿孔。除了精度差之外，这些装置还受张力承载限制，需要获得耗时的固定读数，以及磁敏感物质要求等。这些磁性物质工具还要求在导管内的良好对中性，因为极小的距离变化会极大地影响工具的读数。工具的差的对中性往往导致造成对导管穿孔的沿非预期取向的误判。

另一种常规方法是在将导管安装到井下之前将穿孔器安装在导管的外侧上。这种替代构型不期望地需要较大的孔眼以容纳穿孔器。另外，在这种情况下穿孔器发生故障的影响非常大，因为没有能够解决这种类型的故障的备用方案。

其它常规工具需要使用放射性标记或将放射性流体注入电缆/毛细导管中。使用放射性标记和流体会存在严重的健康、安全和环境问题。尤其是在安装到井下之前在地面上，放射性材料具有安全和健康风险。这类放射性材料通常需要繁琐的许可、物流以及需要满足其它重要的监管约束。另外，放射性材料的处理还存在除高成本之外的其它难题。因此，在地面上使用放射性材料和流体具有很多缺点。

因此，需要一种改进的径向取向检测装置和方法，所述装置和方法用于检测一个或多个井下部件的径向取向和/或对井下导管进行穿孔，其克服了现有技术中的一个或多个缺点。

发明内容

本申请总体涉及用于深度和取向检测工具的方法和系统。更具体地，但非限制性地，本发明的实施例包括使用用于某些井下作业（包括井下导管的穿孔）的深度和径向取向工具的方法和系统。

一种用于对放置在地下地层中的导管穿孔的方法的一个示例包括以下步骤：提供基本上非放射性的靶块（目标质量，target mass）；其中所述导管的特征在于具有平行于该导管的纵向轴线和平行于与所述纵向轴向垂直的平面的径向轴线；将所述靶块放置在所述导管附近，其中所述靶块定位成与一敏感装置相距一径向偏置角，其中该径向偏置角为从约0°至约360°的角；照射该靶块以形成具有短半衰期的放射性靶块；检测该放射性靶块的径向取向；基于该靶块的该径向取向和所述径向偏置角来确定穿孔目标部位/目标，从而降低损坏所述敏感装置的风险；和在所述穿孔目标部位处沿基本上远离所述敏感装置的方向对所述导管穿孔，从而不会损坏所述敏感装置。

一种用于对布置在地层中的导管穿孔的方法的一个示例包括以下步骤：提供在放射性方面基本上呈惰性（基本上放射性惰性，substantiallyradioactively inert）的高中子截面靶块；其中所述导管的特征在于具有纵向轴线和径向轴线；将所述靶块放置在所述导管附近，其中所述靶块定位成与敏感装置相距一径向偏置角，该径向偏置角为从约0°至约360°的角；照射该靶块周围的区域；检测放射性响应减小的区域作为该放射性靶块的径向位置，该放射性靶块吸收小部分中子通量并且不会发射大量的伽玛辐射，例如硼化合物；基于所述靶块的径向位置和所述径向偏置角确定穿孔目标部位，从而降低损坏所述敏感装置的风险；和在所述穿孔目标部位处沿基本上远离所述敏感装置的方向对该导管穿孔，从而不会损坏所述敏感装置。

一种用于确定导管中的径向取向的方法的一个示例包括以下步骤：提供基本上非放射性的靶块，其中在使用电离辐射照射所述靶块后，该靶块能够变成放射性的；其中所述导管的特征在于具有纵向轴线和径向轴线；将所述靶块放置在所述导管附近；使用电离辐射照射所述靶块以形成具有小于约32天的半衰期的放射性靶块；和使用伽玛射线检测器检测该放射性靶块的径向位置。

一种用于测量地层变形的方法的一个示例包括以下步骤：（a）在地层中的多个深度处提供多个靶块，其中所述靶块为基本上非放射性的；（b）使用中子源照射每个靶块以形成具有小于约32天的半衰期的放射性靶块；（c）使用伽玛射线检测器检测每个放射性靶块的初始深度，以确定每个放射性靶块的基线基准深度（baseline reference depth）；（d）在步骤（c）后，使用中子源照射每个靶块以形成具有小于约32天的半衰期的放射性靶块；（e）使用伽玛射线检测器检测每个放射性靶块的被测深度，以确定每个放射性靶块后来的位置；和（f）比较所述基线基准深度与所述后来的位置以确定地层的变形。

一种用于确定靶块在井眼中的深度的方法的一个示例包括以下步骤：提供靶块，其中该靶块是基本上非放射性的，在使用中子源照射该靶块后，所述靶块能够变成放射性的；将所述靶块放置在井眼中的目标深度处；使用中子源照射该靶块以形成具有小于约32天的半衰期的放射性靶块；和使用伽玛射线检测器检测所述放射性靶块的所述目标深度。

一种用于对导管穿孔的方法的一个示例包括以下步骤：提供靶块，其中所述靶块是基本上非放射性的，在使用中子源照射所述靶块后，所述靶块能够变成放射性的；将所述靶块放置在井眼中的目标深度处；使用中子源照射该靶块以形成具有小于约32天的半衰期的放射性靶块；使用伽玛射线检测器检测所述放射性靶块的所述目标深度；和在该目标深度处对所述导管穿孔。

本发明的特征和优点对本领域技术人员来说将是显而易见的。虽然可以由本领域技术人员做出很多变化，但这些变化被本发明的精神涵盖。

附图说明

通过参考下面与附图相结合的描述，将获得对本发明及其优点的更完全的理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的布置在地层中的井眼中的径向取向检测装置的一个示例。

图2示出了根据本发明的一个实施例的在其上布置有若干靶块和敏感装置的井眼的俯视剖视图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的布置在地层中的井眼内的用于测量深度和/或地层变形的检测装置的剖视图。

虽然易于对本发明进行多种修改和替代，但本发明的特定的示例性实施例已在附图中以示例方式示出并在本文中详细描述。然而，应当理解，本文中对特定实施例的描述并不意图将本发明限制为所公开的具体形式，而是相反，其意图涵盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同方案和替代方案。

具体实施方式

本申请总体上涉及用于深度和取向检测工具的方法和系统。更具体地，但非限制性地，本发明的实施例包括使用用于某些井下作业（包括井下导管的穿孔）的深度和径向取向工具的方法和系统。

在某些实施例中，用于确定一个或多个井下部件的径向取向的方法包括以下步骤：提供基本上非放射性的靶块，将所述靶块安装到井下，照射所述基本上非放射性的靶块以形成相对短寿命的放射性靶块或者激励所述靶块以在被照射的同时发出辐射，所述辐射随后可用辐射检测器检测。以这种方式，靶块可用作径向取向标记，标示该靶块的径向取向。其中靶块以相对于另一井下部件已知的径向关系定位在井下，一旦确定靶块的径向取向，则可以推断出所述另一井下部件的径向取向。

已知特定井下部件的径向取向对多种井下作业（包括但不限于穿孔作业）可以是有益的。例如，在期望避免损坏敏感的井下装置例如电缆的情况下，能够确定敏感装置的径向取向以避免在穿孔作业中对其造成损坏是有益的。其它可选择的变更和改进在下文中进一步描述。

这种深度或径向取向检测方法和装置的优点包括但不限于较高的精度，由于避免了放射性材料在地面之上的处理和物流而降低的健康、安全和环境风险，以及与常规方法相比减小的复杂性。

现在将详细参考本发明的多个实施例，所述实施例中的一个或多个示例在附图中示出。每个示例以用于解释本发明的方式提供，而不会对本发明构成限制。在不背离本发明的范围或精神的情况下对本发明做出的多种修改和变化对本领域技术人员来说是显而易见的。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可用在另一实施例中来产生又一实施例。因此，意图在于使本发明涵盖落入本发明范围内的这些修改和变化。

图1示出了横穿地层的井眼的截面图。套管115被接合在穿过地层105的孔眼112中。生产管道117被套在套管115内。

在井眼完成后，需要对一个或多个导管进行穿孔，以允许地层流体流通到生产管道117中，从而使待生产的烃类到达地面110。这里如图1所示，生产管道117和套管115均需要被穿孔以允许地层流体进入生产管道117中。然而，在某些实施例中，生产管道终止于待开采的层段上方的某位置处。在这些实施例中，由于生产管道117的敞开的末端，将允许（流体）在不对生产管道117进行穿孔的情况下流入生产管道117，因此仅需要对套管115进行穿孔。

井下的穿孔作业必须考虑到邻近导管存在的任何井下敏感装置，以避免损坏所述敏感装置。在本文中使用的术语“敏感设备或装置”指的是期望避免损坏的任何井下部件。在这里，敏感装置140A被附接到套管115，并且在这个示例中为电缆的敏感装置140B被附接到与该敏感装置140B相对的生产管道117。应当认识到敏感装置可定位在井眼区域附近的任何位置，包括但不限于被附接到套管115或生产管道117。

为便于参照，平行于导管的轴线在本文中被称为“纵向轴线”。在本文中，术语“径向轴线”是指垂直于该纵向轴线且垂直于该导管的表面的轴线。换句话说，该径向轴线平行于与该纵向轴线垂直的任何平面。应当认识到在长的距离上，导管的方向可随地层105中的深度变化，术语纵向轴线和径向轴线指的是所关心的区域局部的轴线取向。在图1中，纵向轴线被标记为“z”轴线，而径向轴线被标记为“x”轴线。

在对任一导管（例如套管115或生产管道117）穿孔之前，希望确定敏感装置140A或140B的径向取向以避免损坏装置140A或140B。径向取向检测装置130向下延伸穿过井眼112以确定一个或多个井下部件的径向取向，在这个示例中，所述井下部件为敏感装置140A、敏感装置140B或两者。径向取向检测装置130与一个或多个靶块结合工作，在这个示例中，所述靶块为靶块150A、靶块150B或两者。如将更详细地解释的，径向取向检测装置130适合于确定靶块的径向取向。由于靶块和其对应的敏感装置之间的空间关系是已知的，因此一旦确定了靶块的径向取向，则可确定敏感装置的径向取向。以这种方式，通过确定其中一个靶块的径向取向，可推断出任一对应的敏感装置的径向取向。

在某些构型中，靶块可定位成直接邻近敏感装置。如图1所示，靶块150A定位成直接邻近敏感装置140A。靶块150B以与敏感装置140B相同的径向取向定位。在某些实施例中，靶块可与敏感装置构成整体。在某些实施例中，可优选将靶块夹固到敏感装置上。还应当认识到靶块可相对于其对应的敏感装置以任何空间关系成任何径向偏置角布置。

图2示出了阐明这些思想的俯视剖视图。生产管道117被套在套管115内。敏感装置140A和140C被附接到套管115，且敏感装置140B被附接到生产管道117。靶块150A和150B也附接到套管115。在本文中，术语“径向偏置角”指的是在靶块与其对应的敏感装置之间的径向角。在已知靶块与敏感装置之间的径向偏置角的情况下，一旦确定对应靶块的径向取向，则可以推断出敏感装置的径向取向。作为从敏感装置偏置的靶块的一个示例，靶块150A定位成与敏感装置140C相距约110°的径向偏置角（θ）。靶块150A定位成与敏感装置140B相距约180°的径向偏置角，而靶块150B定位成与敏感装置140A相距约180°的径向偏置角。应当认识到靶块可相对于其对应的敏感装置以任何径向空间关系，即以介于0°和360°之间的任何角度定位。

尽管图2中示出的示例使用三个靶块，但应认识到可使用任何数目的靶块，包括仅使用单个靶块来确定一个或多个敏感装置的位置。

一旦确定了靶块的位置再加上已知靶块与其对应的敏感装置之间的空间关系，则可确定穿孔目标部位。穿孔目标部位是指当被穿孔时为了避免损坏敏感装置而远离该敏感装置的任何径向取向。根据需要，穿孔目标部位可以是单一径向取向或者安全穿孔角度范围。通常，穿孔目标部位将选择成与敏感装置相距约180°定位，以将对敏感装置的损坏最小化。合适的穿孔目标部位的示例包括但不限于与敏感装置相距约170°至约190°的角度。在某些实施例中，靶块布置在优选的穿孔目标部位处或者以与优选的穿孔目标部位相同的径向取向布置。

径向取向检测装置130可使用多个机构来确定靶块的径向取向。在某些实施例中，径向取向检测装置130包括照射模块132和辐射检测模块134。初始时，靶块150A和150B是基本上非放射性的，从而当其在地面上被处理时不会造成安全、健康或环境威胁。靶块140A和140B的初始非放射性明显易于靶块140A和140B的许可、物流和处理。

当靶块被安全地远离地面和人员安置在井下时，照射模块可辐照邻近靶块的区域，以将基本上非放射性的靶块转变成暂时放射性的靶块。

照射模块132可使用足以将基本上非放射性的靶块转变成暂时放射性的靶块的任何类型的辐射。合适的电离辐射的示例包括但不限于伽玛辐射、中子辐射、质子辐射、紫外线辐射、X-射线辐射或它们的任意组合。合适的电离辐射模块的示例包括但不限于高通量中子发生器源（例如氘加速到氚靶源）、化学中子源、高能量X-射线管，化学伽玛射线源（例如，铯、钴60等）或它们的任意组合。合适的高通量中子源的示例包括但不限于钚-铍、镅-铍、镅-锂、基于加速器的中子发生器或它们的任意组合。在本文中，术语“高通量中子源”是指通常每秒产生大约10000或更多中子的任何中子发生器或化学中子源（例如，当前用于测井的商用小型中子管每秒产生约4*10^8个中子）。为响应从化学源中子工具移离的期望，一些现代中子工具已经配备有电子中子源或中子发生器（例如小型中子管）。中子发生器包含紧凑型直线加速器并通过使氢同位素聚变产生中子。在这些装置中通过使氘（2H=D）或氚（3H=T）或者这两种同位素的混合物加速进入金属氢化物靶来产生聚变，该金属氢化物靶也含有氘（2H）或氚（3H）或者这两种同位素的混合物。在大约50%的情况下，氘核（d+D）聚变导致形成具有约2.4MeV动能的中子和3He离子。氘和氚原子（d+T）聚变导致形成具有约14.1MeV动能的中子和4He离子。

所述靶块可包括当暴露于电离辐射时以相对短的半衰期变成放射性的的任何材料。合适的材料的示例包括但不限于当暴露于电离辐射时产生具有小于约32天、小于约8天、小于约3天、小于约30秒或小于约1秒的相对短的半衰期的放射性材料。使用具有相对短的半衰期的靶块的一个优点是靶块仅在相对短的一段时间内保持放射性，从而降低了可能的辐射暴露的风险。因此，如果靶块需要被从井眼移出并例如在地面上进行处理，则能够避免任何健康和安全暴露问题。用于靶块的合适的材料的示例包括但不限于锡、钼、镓、钪、氯、铑、镉、铯、碲、碘、氙、金、水、氧或它们的任意组合。此外，如果需要还可以使用任何上述材料的盐或化合物。

所述靶块还可包括当暴露于电离辐射时导致非弹性或康普顿（Compton）散射的任何材料，该散射改变了照射光子束的波长和/或在被照射时放射性地发出被吸收的能量。

所述靶块可以包括在被照射后可通过其独特的辐射能级被识别的材料。这使得能够容易识别可处在同一纵向平面内的靶的相对方位。被照射材料的衰变链往往是特有的。

在形成暂时性的放射性靶块后，则可以检测到该放射性靶块。在这个示例中，辐射检测模块134检测并确定当前放射性靶块150A或150B的径向取向。辐射检测模块134可包括能够检测到来自放射性靶块的放射性响应的任何检测装置，包括但不限于x-射线检测器、伽玛射线检测器、中子检测器和正比检测器（例如，与检测到的粒子能量成正比）。这些检测器可以包括多个部件，这些部件被屏蔽以沿特定的径向方向测量或者被屏蔽成具有敞开的窗口并绕测井工具的轴线旋转。在任一情况下，必须已知相对于一基准的径向角度基准。在使用多个检测器的情况下，所述工具的几何形状对工具内的基准来说是已知的。在旋转单窗口检测器的情况下，检测器窗口的径向方向始终被记录和已知。可包括同步设备或基准以指示随装置旋转的取向。该基准可包括重力矢量基准或基于旋转（例如每次产生一个或多个脉冲），该工具旋转经过工具的非旋转部分上的已知位置。在某些实施例中，辐射检测模块134包括x-射线背散射能谱仪。

在确定了放射性靶块中的一个（例如150A）的径向取向后，由于该放射性靶块150A与敏感装置140A和140B之间的径向偏置角是已知的，则可推断出敏感装置之一（例如140A或140B）的径向取向。在这里，例如，150A和140A之间的径向偏置角为约10°；而150A和140B之间的径向偏置角为约180°。以这种方式，可以确定敏感装置140A或140B中任一者的径向取向。

在已知一个或多个敏感装置的位置后，可沿基本上远离所述敏感装置取向的方向选择穿孔目标部位。在某些实施例中，穿孔目标部位是与敏感装置相距约180°或者与敏感装置相距从约170°至约190°的角度或角度区域。在某些实施例中，穿孔目标部位选择为避免或最大限度地降低损坏敏感装置的重大风险的任何径向取向。在某些实施例中，穿孔目标部位选择为用作用于朝向所述目标部位引导穿孔的向导的任何径向取向。

尽管照射模块132、辐射检测模块134和穿孔器136在图1中示出为组合成一个集成装置，但应当认识到这些模块中的一个或多个可形成为单独的、独立的装置且可以任何次序被构造以制成组件。

在某些实施例中，所述靶块可包括在放射性方面基本上呈惰性的材料。合适的靶块材料的示例包括但不限于硼、硼化化合物、钆、镉、任何前述材料的盐或者它们的任意组合。在所述靶块选自在放射性方面基本上呈惰性的材料例如硼的情况下，辐射检测模块134可检测到作为具有减小的放射性响应的任何区域或范围的靶块。在通常情况下，大多数材料在受到中子照射或轰击时变成放射性的。另一方面，硼和硼化化合物与大多数其它材料相比的与众不同之处在于它们是在放射性方面基本上呈惰性的。因此，在使用硼和大多数硼化化合物的情况下，通过测井工具检测到的是通常产生较高的伽玛射线计数的高中子吸收。通常，返回伽玛计数大大减少，而不是对于大部分元素而言更常见的增加。硼吸收中子并发射α粒子以释放能量并稳定核素。因为α粒子在地层中只能行进若干微米，所以它们不会被测井工具检测到。

以这种方式，可定位基本上非放射性的靶块并且确定它们的径向取向。因此，然后可以推断出与靶块具有已知的空间关系的任何敏感装置的径向取向。仍然，通过使用在放射性方面基本上呈惰性的靶块，可避免与放射性靶块相关的安全、健康和环境暴露风险。

在某些实施例中，所述靶块可包括电磁体。在某些实施例中，所述电磁体可包括具有铁磁芯的螺线管。所述靶块可被保持在其未激活状态，直至期望确定该靶块的位置。在一个示例中，一旦期望检测靶块，就可激活电磁体。一旦激活，径向取向检测模块就可通过由电磁体激活产生的磁场检测到靶块的存在和径向取向。在靶块为电磁体的情况下，所述径向取向检测模块可包括诸如Baker Vertilog这样的装置或者其它磁通量测量装置。

所述电磁铁可以由电池供电、由来自地面的电力电缆供电、感应供电、或者它们的任意组合。以这种方式，避免了使用永磁体通常发生的问题，如磁体周围不期望的金属碎片积聚。能够自然积聚在磁体周围的碎片的不期望的吸引将阻碍生产流或干扰测井测量结果。

在某些实施例中，所述靶块包括磁性破坏（magneto-disruptive）元件。在本文中，术语“磁性破坏元件”是指产生可识别或可区别的磁通量特征的任何元件。合适的磁性破坏元件的示例包括但不限于金属元件中的某些不一致处，如凿孔、擦痕和其它不一致的缺陷。当磁性破坏元件的磁通量特征可与靶块附近的部件的背景磁通量响应区分开时，磁性破坏元件具有可区别的磁通量特征。

在磁性破坏元件被用作靶块时，径向取向检测装置可包括磁通量泄露工具，如Schlumberger PAL、EM Pipe Scanner或Baker Vertilog或者它们的任意组合。

除了使用靶块来检测一个或多个靶块的径向取向之外，靶块还可用作深度测量装置。图3示出了阐明这种思想的剖视图。套管315被设置在横穿地层305的井眼312中，靶块150λ已经在一期望之后进行测量的深度处被预先安装在套管315上或该套管附近。在期望测量靶块150λ的深度的情况下，该靶块可包括任何前述类型的靶块，包括但不限于非放射性的靶块、短寿命的放射性靶块、在放射性方面基本上呈惰性的靶块、电磁靶块、磁性破坏元件靶块或它们的任意组合。检测装置330可使用钢丝329沿套管315移动以检测靶块350λ的深度。检测装置330可包括与本文中描述的多种类型的靶块中的任一种相对应的检测模块，包括但不限于x-射线检测器、伽玛射线检测器、中子检测器、磁通量检测器或它们的任意组合。以这种方式，检测装置330检测到靶块330的深度。

深度测量思想可扩展到测量地层的变形。图3也示出了这种思想。通过在贯穿地层的一系列深度处布置多个靶块（例如350A、350B、350C、350D、350E和350F），可以创建每个靶块的初始的基线基准深度。在以后的日期，当需要时，可以确定每个靶块后来的位置。通过比较靶块的初始的基线基准深度和所述靶块后来的位置，可确定地层的变形（例如压缩或沉降）。

应当认识到多种类型靶块中的任一类型（例如短寿命放射性靶块、在放射性方面基本上呈惰性的靶块、电磁体靶块、磁性破坏元件靶块或者它们的任意组合）以及它们相应的检测模块装置可用于本文描述的任一方法（例如径向取向确定、深度确定以及地层变形检测等）。

应当认识到本文描述的每个装置的元件和特征中的任一者均能够不受限制地用于本文描述的任一其它装置。另外，应当认识到，除非另外明确说明或者特定方法本身需要，本文的方法步骤可以任何次序执行。

因此，本发明非常适于获得所提及的结果和优点以及那些固有的结果和优点。上面描述的具体实施例仅仅是示例性的，因为本发明可以以不同的但对从本文的教导获益的本领域技术人员来说显而易见的等同方式进行更改和实施。另外，除了后面的权利要求中所描述的，本文示出的结构或设计的细节是非限制性的。因此，显然上面公开的具体示例性实施例可改变或更改，并且所有这样的变化和等同方案均认为落入本发明的精神和范围内。另外，除非专利权所有人另外明确且清楚地限定，权利要求中的术语具有它们通常的含义。

Claims (44)

1.一种用于对布置在地层中的导管穿孔的方法，所述方法包括以下步骤：

提供基本上非放射性的靶块；

其中所述导管的特征在于具有平行于该导管的纵向轴线和平行于与所述纵向轴线垂直的平面的径向轴线；

将所述靶块放置在所述导管附近，其中所述靶块定位成与敏感装置相距一径向偏置角，该径向偏置角为从约0°到约360°的角；

照射所述靶块以形成放射性靶块；

检测所述放射性靶块的径向取向；

基于所述靶块的径向取向和所述径向偏置角确定穿孔目标部位，从而降低损坏所述敏感装置的风险；和

在所述穿孔目标部位处沿基本上远离所述敏感装置的方向对所述导管穿孔，从而不会损坏所述敏感装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述靶块包括当被照射时具有小于约32天的放射性半衰期的材料。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述靶块包括当被照射时具有小于约8天的放射性半衰期的材料。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述靶块包括当被照射时具有小于约3天的放射性半衰期的材料。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述靶块包括当被照射时具有小于约30秒的放射性半衰期的材料。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述靶块包括当被照射时具有小于约1秒的放射性半衰期的材料。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述靶块包括当被照射时改变波长/散射能量的材料。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述靶块包括当被照射时发出辐射的材料。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述靶块为锡、钼、镓、钪、氯、铑、镉、铯、碲、碘、氙、金、水、氧或者它们的任意组合。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述靶块为碲、碘、氙、金或者它们的任意组合。

11.根据权利要求2所述的方法，其中，所述靶块包括铯。

12.根据权利要求5所述的方法，其中，所述靶块包括氧。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述敏感装置为电缆。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括将所述敏感装置附接到所述导管的步骤，其中放置所述靶块的步骤还包括将所述靶块夹固到所述敏感装置上的步骤。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，照射所述靶块的步骤还包括使用电离辐射照射所述靶块，所述电离辐射选自包括伽玛辐射、中子辐射、质子辐射、紫外线辐射、X-射线辐射、以及它们的任意组合的组。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，照射所述靶块的步骤还包括使用中子源照射所述靶块的步骤。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述中子源是高通量中子源，其中所述高通量中子源是钚-铍、镅-铍、镅-锂或者它们的任意组合。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述中子源是高通量中子源，其中所述高通量中子源包括基于加速器的中子发生器。

19.根据权利要求1所述的方法，其中，检测所述放射性靶块的径向位置的步骤还包括使用伽玛射线检测器、X-射线检测器、中子检测器、正比检测器或者它们的任意组合检测所述放射性靶块的径向位置的步骤。

20.根据权利要求1所述的方法，其中，检测所述放射性靶块的径向位置的步骤还包括使用伽玛射线检测器检测所述放射性靶块的径向位置的步骤。

21.根据权利要求1所述的方法，其中，检测所述放射性靶块的径向位置的步骤还包括使用x-射线背散射能谱仪检测所述放射性靶块的径向位置的步骤。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述径向偏置角为约0°或约180°。

23.根据权利要求1所述的方法，其中，所述穿孔目标部位沿径向定位成与所述敏感装置相距约180°。

24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述穿孔目标部位与所述敏感装置相距约170°至约190°。

25.根据权利要求2所述的方法，

其中所述金属是碲、碘、金、铯、氧或者它们的任意组合；

其中所述敏感装置是邻近所述导管的电缆；

其中照射所述靶块的步骤还包括使用中子源照射所述靶块的步骤；

其中照射所述靶块的步骤还包括使用电离辐射照射所述靶块，所述电离辐射选自包括伽玛辐射、中子辐射、质子辐射、紫外线辐射、X-射线辐射、以及它们的任意组合的组；

其中检测所述放射性靶块的径向位置的步骤还包括使用伽玛射线检测器检测所述放射性靶块的径向位置的步骤；和

其中所述径向偏置角为约0°。

26.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法还包括提供适合于执行照射和检测步骤的集成工具的步骤。

27.一种用于对布置在地层中的导管穿孔的方法，所述方法包括以下步骤：

提供在放射性方面基本上呈惰性的靶块；

其中所述导管的特征在于具有纵向轴线和径向轴线；

将所述靶块放置在所述导管附近，其中该靶块定位成与一敏感装置相距一径向偏置角，该径向偏置角为从约0°到约360°的角；

照射所述靶块周围的区域；

检测放射性响应减小的区域作为所述放射性靶块的径向位置，

基于所述靶块的径向位置和所述径向偏置角确定穿孔目标部位，从而降低损坏所述敏感装置的风险；和

在所述穿孔目标部位处沿基本上远离所述敏感装置的方向对所述导管穿孔，从而不会损坏所述敏感装置。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述靶块包括硼。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，所述靶块是硼化化合物、硼化化合物的盐或者它们的任意组合。

30.根据权利要求27所述的方法，其中，所述靶块为硼、硼化化合物、钆、镉、任何前述物质的盐或者它们的任意组合。

31.根据权利要求27所述的方法，其中，所述靶块定位成直接邻近所述敏感装置。

32.根据权利要求27所述的方法，其中，所述敏感装置为电缆。

33.根据权利要求27所述的方法，其中，所述方法还包括将所述敏感装置附接到所述导管的步骤，其中放置所述靶块的步骤还包括将所述靶块夹固到所述敏感装置上。

34.根据权利要求27所述的方法，其中，检测所述放射性靶块的径向位置的步骤还包括使用伽玛射线检测器检测所述放射性靶块的径向位置的步骤。

35.根据权利要求27所述的方法，其中，所述径向偏置角为约0°或约180°。

36.根据权利要求27所述的方法，其中，所述穿孔目标部位沿径向定位成与所述敏感装置相距约180°。

37.根据权利要求35所述的方法，其中，所述穿孔目标部位沿径向定位成与所述敏感装置相距约170°至约190°。

38.一种用于确定导管中的径向取向的方法，所述方法包括以下步骤：

提供基本上非放射性的靶块，其中在使用电离辐射照射所述靶块后，所述靶块能够变成放射性的；

其中所述导管的特征在于具有纵向轴线和径向轴线；

将所述靶块放置在所述导管附近；

使用电离辐射照射所述靶块以形成具有小于约32天的半衰期的放射性靶块；和

使用伽玛射线检测器检测所述放射性靶块的径向位置。

39.根据权利要求38所述的方法，其中，照射所述靶块的步骤还包括使用中子源照射所述靶块的步骤。

40.一种用于测量地层的变形的方法，所述方法包括以下步骤：

（a）在地层中的多个深度处提供多个靶块，其中所述靶块为基本上非放射性的；

（b）使用中子源照射每个靶块以形成具有小于约32天的半衰期的放射性靶块；

（c）使用伽玛射线检测器检测每个放射性靶块的初始深度，以确定每个放射性靶块的基线基准深度；

（d）在步骤（c）后，使用中子源照射每个靶块以形成具有小于约32天的半衰期的放射性靶块；

（e）使用伽玛射线检测器检测每个放射性靶块的被测深度，以确定每个放射性靶块后来的位置；和

（f）比较所述基线基准深度与所述后来的位置以确定地层的变形。

41.一种用于确定靶块在井眼中的深度的方法，所述方法包括以下步骤：

提供靶块，其中所述靶块是基本上非放射性的，在使用中子源照射所述靶块后，所述靶块能够变成放射性的；

将所述靶块放置在井眼中的目标深度处；

使用中子源照射所述靶块以形成具有小于约32天的半衰期的放射性靶块；和

使用伽玛射线检测器检测所述放射性靶块的所述目标深度。

42.一种用于对导管穿孔的方法，所述方法包括以下步骤：

提供靶块，其中所述靶块是基本上非放射性的，在使用中子源照射所述靶块后，所述靶块能够变成放射性的；

将所述靶块放置在井眼中的目标深度处；

使用中子源照射所述靶块以形成具有小于约32天的半衰期的放射性靶块；

使用伽玛射线检测器检测所述放射性靶块的所述目标深度；和

在所述目标深度处对所述导管穿孔。

43.一种用于对布置在地层中的导管穿孔的方法，所述方法包括以下步骤：

提供在被激励时产生磁场的靶块；

其中所述导管的特征在于具有纵向轴线和径向轴线；

将所述靶块放置在所述导管附近，其中所述靶块定位成与敏感装置相距一径向偏置角，所述径向偏置角为从约0°至约360°的角；

照射所述靶块周围的区域；

检测放射性响应减少的区域作为所述放射性靶块的径向位置；

基于所述靶块的径向位置和所述径向偏置角来确定穿孔目标部位，从而降低损坏所述敏感装置的风险；和

在所述穿孔目标部位处沿基本上远离所述敏感装置的方向对所述导管穿孔，从而不损坏所述敏感装置。

44.一种用于对布置在地层中的导管穿孔的方法，所述方法包括以下步骤：

提供作为磁性破坏元件的靶块；

其中所述导管的特征在于具有纵向轴线和径向轴线；

将所述靶块放置在所述导管附近，其中所述靶块定位成与敏感装置相距一径向偏置角，所述径向偏置角为从约0°至约360°的角；

照射所述靶块周围的区域；

检测放射性响应减少的区域作为所述放射性靶块的径向位置；

基于所述靶块的所述径向位置和所述径向偏置角来确定穿孔目标部位，从而降低损坏所述敏感装置的风险；和

在所述穿孔目标部位处沿基本上远离所述敏感装置的方向对所述导管穿孔，从而不损坏所述敏感装置。

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