CN1080367C - 操作测井仪器的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在一个形成于一地层结构中的井孔中操作一种测井仪器(15)的方法，其中此井孔至少有一部分要设有一个井孔部件(如套管)。此方法包括：以一相对于所述井孔部件(9)选定的关系设置测井仪器以便在将井孔部件降入井孔过程中使测井仪器由此井孔部件导向穿过井孔以及降下带有测井仪器的部件穿过井孔至井孔所述部分。操作测井仪器以便提供围绕井孔的地层结构的测井数据，将测井数传至地面并取回测井仪器。
Description
本发明涉及一种在一个形成于一个地层结构中的井孔中操作一测井仪器的方法，此井孔至少有一部分可设置一井孔部件，例如一套管。
在常规的井孔钻制中，若干个直径逐步减小的套管部件装在此井孔中，以防止井孔坍陷并保护钻孔装置。井孔的加深是旋转一通过前面安装的套管部件延伸至井孔底部的钻具实现的。在将套管装入新钻好的井孔部分之前，一个测井仪器通过一个电缆降入未装套管的井孔部分并操作以获得反映特性如围绕未设套管井孔部分的地层结构的孔积率或油/水成分的测井数据。这种电缆测井方法的一个缺点是在降下并运行测井仪器时需要额外的钻机时间。还一个缺点是测井仪器会很危险地卡在开口井孔部分内。另外，有可能不在新钻井孔部分的有效区域运转测井仪器，其后果为不会获得周围结构的有价值的信息。
另一个提出的测井方法在“石油和天然气”杂志1996年10月期65-66页中公开，其中一个测井仪器沿一钻具降下并在钻具行进中操作。这种方法有几个缺点，例如此测井仪器的直径受钻具内径的限制，而且一井底马达的存在阻碍了使此仪器进一步降下。此外，一旦此仪器位于钻具中时则会妨碍在钻具行进之前钻另一个井孔部分。而且，使此仪器位于钻具内一选定位置需要采取特殊的技术措施，这会使得此装置非常复杂。
因此，需要提供一种改进的测井方法，此方法可靠并可大大减少钻机时间。
根据本发明，提供了一种在一个形成于一个地层结构中的井孔中操作一种测井仪器的方法，其中井孔至少有一部分要设有一个井孔部件，此方法包括：相对于所述井孔部件设置测井仪器，使得在将此井孔部件降入井孔中的过程中测井仪器由此部件导向穿过此井孔；降下带有测井仪器的此井孔部件穿过井孔至井孔所述的部分；操作测井仪器以提供围绕井孔的地层结构的测井数据；以及将此测井数据传至地面，其特征在于：测井仪器可收回地相对所述井孔部件设置，在运转测井仪器后，将测井仪器收回地面，而将井孔部件留在井下。
应理解“井孔部件”这个词指的是任何放置在井孔中形成其一结构部分的部件，而同此相对应测井仪器可以相对于井孔部件设置。
通过实施本发明的方法，由于测井仪器与井孔部件一同降下，使得钻机时间减少，因此消除了对电缆测井的需求。另外，井孔部件通常具有高机械强度，这样此井孔部件能保护井孔中的测井仪器。而且，因为有井孔部件引导测井仪器穿过井孔，测井孔仪器堵在井孔中或不能通过很倾斜或水平的井孔部分移动的危险也会减少。
如果在将井孔部件降入井孔的同时操作测井仪器，还能进一步减少钻机时间。
井孔部件适当地形成一管状件，而测井仪器至少部分地设置在此管状件内。
为了从井孔一选定位置获得测井数据，测井仪器适当地连接在此管状件内表面一选定位置处，此位置相应于要测的地层结构的一部分。
适当地，井孔部件从一个井孔套管、一个井孔衬套、一个开槽井孔衬套、一个可膨胀的开槽衬套、一个预钻孔衬套、一个井孔挡板、一个绕接挡板以及一个砂砾层挡板中挑选出。
本发明的一适当的应用中的测井仪器包括至少一个γ射线测井装置，一个密度测井装置，一个中子测井装置，一个NMR测井装置，一个电阻率测井装置，一个微型电阻率/内径测井装置，一个声音测井装置以及任何合适的测井装置。如果应用了若干个这样的测井装置，测井装置最好以封装方式设置。
为了改进此仪器与周围地层结构的联系，此管状件可设有一同所述测井装置中选定的一个相对的窗，此窗可填充一测井仪器信号可穿过的材料。这种材料如纤维增强塑料、玻璃纤维增强环氧化物和纤维增强水泥。
当所述测井装置形成一衬垫型装置时，这种装置适当地穿过此窗，以同井孔壁接触。
另外，根据本发明，还提供了一种在一个形成于一个地层结构中的井孔中操作一种测井仪器的系统，其中井孔至少有一部分要设置一个井孔部件，此系统包括：相对于所述井孔部件设置测井仪器以便在将此部件降入井孔的过程中由此部件将测井仪器导向通过井孔的装置；降下带有测井仪器的此井孔部件穿过井孔至井孔的所述部分的装置；操作测井仪器以提供围绕井孔的地层结构的测井数据的装置；以及将测井数据传至地面的装置，其特征在于：相对所述井孔部件设置测井仪器的装置包括可收回地相对于所述部件设置测井仪器的装置，此系统还包括将测井仪器取回地面而使井孔部件留在井下的装置。
以下将参考附图以示例性方式对本发明进行更详细的说明，其中：
图1示意性地示出了实施本发明方法的一个系统；而
图2示出了一应用了本发明方法的井孔的剖视图，其中一测井仪器偏心地位于一套管靴导轨中。
参照图1和图2，示出了一个井孔1，它通过地面7上的一钻机5钻入一地层结构3而形成。井孔1的一上部设有管状套管以防止井孔坍陷。在通常的井孔钻孔过程中，套管包括若干个在向下方向上直径逐步减小的套管部件。通过穿过前面安装的套管部件(未示出)钻一新的倾斜的井孔部分8而使井孔1变深，并降下一个直径比前面安装的井孔部分小的套管部件9使之进入新的井孔部分8中。在此方式中直径逐步减小的套管部件位于井孔中。
套管部件9的下端部分称为套管靴导轨11，此下端部内部带有一个测井仪器15，测井仪器15包括一个γ射线测井装置7、一个中子测井装置19、一个密度测井装置仪器21以及一个能量/记忆管壳23，其中管壳23包括一用于仪器15的适当的能源。套管部件9设有一个窗25，窗25可以是一个开口或一个填充有纤维增强塑料材料如纤维增强环氧化物的开口，窗25同密度测井装置17相对。套管靴导轨11的某些部分可完全用玻璃纤维增强环氧化物、纤维增强水泥或其它适当的材料制成，以使受钢材影响的仪器的测井响应最优(如电阻率/感应和核磁共振型仪器)。在所有情况下靴导轨11都设计成可将泥直抽到靴导轨的前部。使用的材料经过选择以便需要进一步加深井时能将其钻掉。测井仪器15通过臂杆29可取回，测井仪器15位于一由玻璃纤维增强环氧化物制成的开口端部固定管27中，其中固定管27固定地连接在套管部件9的内表面下侧上。使用一套管提引转头(例如在水平部分)将套管的下侧限定成或由套管的偏心机构(在垂直部分)或由仪器的偏心重量推靠在地层上。
一导向漏斗31位于固定管27上端，此导向漏斗31具有一远离固定管27的大直径端以及一邻近固定管27的小直径端。此大直径端相应于套管部件9的内径，而小直径端相应于固定管27的内径。
在将套管部件9降入新井孔部分8的过程中，测井仪器15的测井装置17、19和21都在运行，而且表明围绕新井孔部分8的地层结构信息的测井数据记录在能量/记忆管壳23中(即此仪器以记忆模式运行)。由于测井仪器15位于套管靴导轨11内，导轨11可保护测井仪器15以免受到由于与井孔壁碰撞而产生的机械损坏。另外，将测井仪器15装在套管部件9中的设置可确保将测井仪器15降下时不受有不规划形状的井孔壁的阻碍。特别是在对水平或接近水平井孔部分进行测量时，本发明的方法尤其有优越性，因为如果用电缆将测井仪器降下使一个测井仪器通过这样新钻的部分即使不是不可能，也是很困难的。
在安装套管部件9后而在用水泥将此套管部件粘在井壁中之前，将一个锁紧装置33插入井孔1中，其中此锁紧装置33带有适当的盘35(所谓的承杯)，盘35用于将此锁紧装置33注下穿过井孔1。锁紧装置33可同测井仪器15相连并连在从地面伸入井孔1中的一个钢丝绳37或卷管(未示出)上。钢丝绳37或卷管带有导电装置，以将表示测井数据的电信号传到地面，导电装置在地面同一个测井车39上的适当的数据读取装置相连。锁紧装置33注下井孔1至固定管27上。当锁紧装置33到达固定管27上时，导向漏斗31将锁紧装置33导向固定管27的上开口端，直到锁紧装置同测井仪器15相连。
接着，贮存在能量/记忆管壳23中的测井数据通过导电体传到数据读取装置上。然后通过钢丝绳37或卷管将测井仪器取回地面7。测井数据可以在测井仪器15取回地面7后从测井仪器上读取，或者也可以在仪器取回地面过程中读取。此钢丝绳或卷管也可用于检测测井仪器的深度。深度控制的最优方法可以是在取回过程中使仪器处于工作状态，同时在地面测量钢丝绳(或卷管)的深度，这样就能生成一种最优的深度协调曲线。
接着将套管用水泥粘结，其中包括如井孔需进一步加深时可以使用一个常规钻井工具从套管部件9钻下的固定管27。
在锁紧装置暂时锁紧至测井仪器上时，例如在进行压力检测或可获得全部相互影响的数据的测井时，锁紧装置33可以从地面得到控制，或者取回仪器15，或者将其从仪器15上解下。
此测井仪器可以在套管靴导轨中部分偏心、部分对中，而不是完全偏心，这取决于仪器和仪器所用的传感器的类型或采用的衬垫的几何形状。
在上述的步骤中，测井数据贮存在能量/记忆管壳中并传至其后面的地面上。但在一种替换的运行模式中，测井数据可用一个测井部件以完全相互作用连接方式在一个实时模式中传送至地面，例如在选定深度进行地层压力检测过程中。
为了建立一种使得此测井仪器在记忆模式中工作良好的实时检测，在此仪器内设有一可提供间隔脉冲(例如压力或电磁)的内部检测系统，而不用使此仪器通过一个电缆与地面相连。利用此间隔脉冲还可以在将井孔部件运转进入井孔时获得实时数据。
在此仪器失效时，仪器可以通过在一个缆绳上的下注锁紧件收回并用一个备用仪器替代，然后测井操作可以重新进行。如果此测井仪器要放在一个开口的衬套的靴导轨中时(例如一个开槽衬套、一个预钻孔衬套或一个绕接挡板)，可在此开口的衬套中放入一个冲洗管，以阻塞住此衬套中的开口，以使锁紧装置能通过此开口衬套注下，或者可以将此仪器连接在此冲洗管上并与此冲洗管一同取回。
Claims (21)
1.一种在一个形成于一个地层结构中的井孔中操作一种测井仪器的方法，其中井孔至少有一部分要设有一个井孔部件，此方法包括：
-相对于所述井孔部件(9)设置测井仪器(15)，使得在将此井孔部件降入井孔中的过程中测井仪器由此部件(9)导向穿过此井孔(1)；
-降下带有测井仪器(15)的此井孔部件(9)穿过井孔(1)至井孔所述的部分；
-操作测井仪器(15)以提供围绕井孔的地层结构(3)的测井数据；以及
-将此测井数据传至地面，
其特征在于：测井仪器(15)可收回地相对所述井孔部件(9)设置，在运转测井仪器后，将测井仪器收回地面，而将井孔部件留在井下。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：测井仪器(15)同所述部件(9)相连。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在将带有测井仪器的部件(9)降下穿过井孔(1)至井孔的所述部分的过程中运转此测井仪器(15)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当测井仪器位于井孔(1)所述部分中时运转此测井仪器(15)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述部件(9)形成一管状件，而且测井仪器(15)至少部分设置在此管状件内。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：测井仪器(15)与管状件(9)内表面一选定位置相连，所述位置相应于要测的地层结构(3)的一部分。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：测井仪器(15)设置在一与管状件内表面相连的固定装置中。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：此固定装置(27)是一个由一种纤维增强材料制成的管。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：此纤维增强材料是从玻璃纤维增强环氧化物和纤维增强水泥中选出的。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：测井仪器(15)至少包括一个γ射线测井装置(17)、一个密度测井装置(21)、一个中子测井装置(19)、一个NMR测井装置、一个电阻率测井装置、一个微型电阻率/内径测井装置、一个声音测井装置中的一种。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：测井仪器(15)包括若干个以一种封装形式设置的所述的测井装置。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于：此部件(9)带有一个窗(25)，窗(25)与所述测井装置中选定的一个相对。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：所述窗(25)填有一种测井仪器信号可适当穿过的材料。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述材料是从纤维增强塑料、玻璃纤维增强环氧化物和纤维增强水泥中挑选出来的。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：所述测井装置形成一衬垫型装置，此装置穿过此窗以同井孔壁接触。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：测井数据贮存在测井仪器(15)中并通过将下注锁紧装置(33)降入井孔(1)中而将数据传至地面，此锁紧装置可同测井仪器(15)相连并设有测井数据取回装置(37)，将锁紧装置(33)通过井孔注入直至锁紧装置同测井仪器相连，并通过测井数据取回装置(37)将测井数据传至地面。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：管状件(9)设有一导向漏斗，以在将锁紧装置(33)同测井仪器相连的过程中朝向测井仪器引导锁紧装置。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于：锁紧装置(33)设有测井仪器取回装置，并且在测得所述数据后用所述测井仪器取回装置将测井仪器取回至地面。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：井孔部件(9)是从一个井孔套管、一个井孔衬套、一个开槽井孔衬套、一个可膨胀的开槽衬套、一个预穿孔衬套、一个井孔挡板、一个绕接挡板及一个砂砾层挡板中选出。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：井孔部件(9)形成一井孔套管，此套管有一套管靴导轨(11)，而且测井仪器(15)至少部分设置在所述套管靴导轨中。
21.一种在一个形成于一个地层结构中的井孔中操作一种测井仪器的系统，其中井孔至少有一部分要设置一个井孔部件，此系统包括：
-相对于所述井孔部件(9)设置测井仪器(15)以便在将此部件降入井孔的过程中由此部件将测井仪器导向通过井孔的装置(27)；
-降下带有测井仪器(15)的此井孔部件穿过井孔(1)至井孔的所述部分的装置(5)；
-操作测井仪器以提供围绕井孔的地层结构的测井数据的装置(23)；以及
-将测井数据传至地面的装置(37)，
其特征在于：相对所述井孔部件(9)设置测井仪器(15)的装置包括可收回地相对于所述部件设置测井仪器的装置，此系统还包括将测井仪器取回地面而使井孔部件留在井下的装置(33)。
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