CN109356574B - 一种测井机器人系统及测井方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测井机器人系统及测井方法，岩心分析模块和流体分析模块设置在钻取测量模块的两侧，岩心分析模块通过第一仪器解卡模块与电缆解卡模块连接，流体分析模块通过流体取样模块与第二仪器解卡模块连接，钻取测量模块用于进行井壁取心、破岩深钻、测量及地层测试，岩心分析模块用于测量岩心；流体分析模块用于流体分析，流体取样模块用于流体储存，第一仪器解卡模块和第二仪器解卡模块用于轴向移动测井机器人系统，电缆解卡模块用于对电缆进行震击解卡。本发明功能集成度高、工作可靠，对于测井效率提高明显。
Description
技术领域
本发明属于井下作业智能化技术领域，具体涉及一种测井机器人系统及测井方法。
背景技术
目前测井仪器能够在井下直接测量的有地层测试器、井壁取心器，但这些仪器功能单一，分别作业则占井时间长、效率低。此类仪器在井下容易遇到电缆吸附、仪器遇卡等特殊情况，可靠性低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种测井机器人系统及测井方法，可以对地层进行钻取、在孔洞中直接测量，可以取心，并对岩心进行测量，可以对地层流体进行压力测试，可以对流体进行分析并取样，同时应对井下突发情况，仪器可以进行自我解卡，提高工作可靠性。
本发明采用以下技术方案：
一种测井机器人系统，其特征在于，包括电缆解卡模块、第一仪器解卡模块、岩心分析模块、钻取测量模块、流体分析模块、流体取样模块和第二仪器解卡模块，岩心分析模块和流体分析模块设置在钻取测量模块的两侧，岩心分析模块通过第一仪器解卡模块与电缆解卡模块连接，流体分析模块通过流体取样模块与第二仪器解卡模块连接，钻取测量模块用于进行井壁取心、破岩深钻、测量及地层测试，岩心分析模块用于测量岩心；流体分析模块用于流体分析，流体取样模块用于流体储存，第一仪器解卡模块和第二仪器解卡模块用于轴向移动测井机器人系统，电缆解卡模块用于对电缆进行震击解卡。
具体的，钻取测量模块包括设置有推靠器的滑动本体，滑动本体上分别设置有用于在井壁上钻孔取心的取心钻头，用于进行破岩深钻的实心钻头以及用于测井的第一测量探头和地层测试探头。
具体的，岩心分析模块包括依次设置的岩心推杆、发射探头组、岩心转动轮、接收探头组和岩心筒，岩心转动轮上周向设置有通孔，发射探头组上周向设置有第二测量探头，第二测量探头用于和接收探头组配合对岩心进行测量，岩心筒用于存储岩心。
具体的，流体分析模块包括流体管，流体管上依次布置有透射光谱探头、反射光谱探头、电阻率探头、流体密度探头、气体探测探头和pH值测量探头，地层流体通过钻取测量模块上设置的地层测试探头被抽吸入流体分析模块，地层流体流入流体管内对流体进行分析。
一种测井方法，利用所述的测井机器人系统，包括以下步骤：
S1、测井机器人系统在工作时，通过电缆下放到指定位置；
S2、钻取测量模块的滑动本体上设置的推靠器打开，固定测井机器人系统，然后通过旋转钻取获得岩心，并将岩心输送至岩心分析模块进行岩心测试；
S3、岩心分析模块进行测试分析，测试完成后将岩心输送至岩心筒进行储存；
S4、地层流体通过钻取测量模块上设置的地层测试探头被抽吸入流体分析模块，并利用流体分析模块对流体进行分析，通过流体取样模块对流体进行取样。
具体的，当出现电缆吸附情况时，采用电缆解卡模块对电缆进行震击解卡；当出现测井机器人系统吸附情况时，采用第一仪器解卡模块对仪器进行轴向移动；当井斜过大，测井机器人系统不能到达指定位置的情况，采用第二仪器解卡模块进行动力输送。
具体的，步骤S2中，滑动本体上依次设置有取心钻头、实心钻头、第一测量探头和地层测试探头，在工作时，取心钻头伸出工作，在井壁上钻孔取心；完成取心后，在滑动本体的轴向滑动作用下，将实心钻头移动至取心钻头工作形成的孔洞处，进行破岩深钻形成深孔；然后切换第一测量探头伸入孔洞，对地层进行测量；地层测试探头对孔洞进行封隔，将地层流体抽吸入流体分析模块内，对地层进行压力测试。
具体的，步骤S3中，岩心分析模块包括依次设置的岩心推杆、发射探头组、岩心转动轮和接收探头组，岩心转动轮上周向设置有通孔，发射探头组上周向设置有第二测量探头，岩心被岩心推杆推至岩心转动轮的通孔处，岩心转动轮转动一定角度，使岩心位于发射探头组与接收探头组中间的第二测量探头进行测量，测量方式为声波、电阻率或放射性，通过转动岩心转动轮对岩心进行测量，测量完成后利用岩心推杆将岩心输送至岩心筒存储。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种测井机器人系统，在一次下井工作过程中实现岩心测量、岩心存储、地层测试、流体分析、流体取样、原状地层测量等，适用于测井过程中对井下地层、岩心、流体进行直接测量与取样。
进一步的，钻取测量模块通过推靠器将滑动本体固定，采用取心钻头在井壁上钻孔取心，取心后将实心钻头平移至同一位置进行破岩深钻，形成具有一定深度的孔洞，再将用于测井的测量探头和地层测试探头分别移动至该位置进行测量。在同一个测量点既完成了取心，又完成了深钻及孔内测量，功能高度集成。
进一步的，岩心获取后被输送至岩心分析模块进行分析，岩心被岩心推杆推至岩心转动轮的指定位置处，岩心转动轮转动一定角度，使岩心位于发射探头组与接收探头组中间的测量探头进行测量，测量方式可为声波、电阻率、放射性等，岩心转动轮不断转动，使岩心实现多种方式的测量。岩心分析的多种功能被高度集成在一个模块中，在井下可实现实时测量与分析。
进一步的，钻取测量模块中可以采用地层测试探头在孔洞中进行测试，抽取的流体在流体分析模块中流动时分别经过多种测量探头，采用不同传感器对流体的不同性质进行测量，可以在井下直接识别流体。
本发明还公开了一种测井方法，可以综合多种取样、测试手段对井下岩心、原位地层、流体进行分析与采样，并通过解卡模块对突发情况进行处理，取心以及地层测试等测井方法均要求仪器定点测量，极易发生电缆或仪器吸附井壁的情况，风险较高。设置解卡模块则可以有效地降低仪器遇卡风险。在井斜过大时，仪器自重不足以使仪器到达指定位置，采用可轴向移动的解卡模块则提供动力将仪器输送至指定位置。
进一步的，钻取测量模块可以在孔洞中测量，该方法能够消除泥饼及泥浆侵入的影响，有利于获取地层的真实信息。
进一步的，通过钻取测量模块获得的岩心输送至岩心分析模块进行分析，相比传统的岩心测试需要将岩心取到地面在实验室中进行分析的方式，在井下仪器中对岩心分析可使岩心保持在井下高温高压环境中，避免环境变化带来的岩心内流体的变化。
综上所述，本发明功能集成度高、工作可靠，对于测井效率提高明显。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明机器人系统示意图；
图2为钻取测量模块中各种探头的示意图；
图3为岩心测量与存储示意图；
图4为是流体分析示意图。
其中：1-1.电缆解卡模块；1-2.第一仪器解卡模块；1-3.岩心分析模块；1-4.钻取测量模块；1-5.流体分析模块；1-6.流体取样模块；1-7.第二仪器解卡模块；2-1.滑动本体；2-2.取心钻头；2-3.实心钻头；2-4.第一测量探头；2-5.地层测试探头；3-1.岩心推杆；3-2.发射探头组；3-3.第二测量探头；3-4.岩心转动轮；3-5.接收探头组；3-6.岩心筒；4-1.流体管；4-2.投射光谱探头；4-3.反射光谱探头；4-4.电阻率探头；4-5.流体密度探头；4-6.气体探测探头；4-7.pH值测量探头。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“左”、“右”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1示，本发明一种测井机器人系统，包括电缆解卡模块1-1、第一仪器解卡模块1-2、岩心分析模块1-3、钻取测量模块1-4、流体分析模块1-5、流体取样模块1-6和第二仪器解卡模块1-7；电缆解卡模块1-1位于测井机器人系统的一端，依次连接第一仪器解卡模块1-2、岩心分析模块1-3、钻取测量模块1-4、流体分析模块1-5、流体取样模块1-6和第二仪器解卡模块1-7，钻取测量模块1-4用于进行井壁取心、破岩深钻、测量、地层测试，钻取测量模块1-4将岩心输送给一侧的岩心分析模块1-3用于进行岩心测量；钻取测量模块1-4将地层流体抽吸入另一侧的流体分析模块1-5进行流体分析，并将流体储存在流体取样模块1-6中，岩心分析模块1-3和流体取样模块1-6两侧的第一仪器解卡模块1-2或第二仪器解卡模块1-7用于对测井机器人系统进行轴向移动，通过电缆解卡模块1-1对电缆进行震击解卡。
工作过程如下：
在测井机器人系统工作时，通过电缆将测井机器人系统下放到指定位置，钻取测量模块1-4中的推靠器打开，对测井机器人系统进行固定，钻取测量模块1-4首先工作，依次进行井壁取心、破岩深钻、测量、地层测试等；钻取的岩心被输送至岩心分析模块1-3进行岩心的测量；地层流体被抽吸入流体分析模块1-5进行流体分析，同时将流体储存在流体取样模块1-6中；在仪器工作中，如遇到电缆吸附情况，可采用电缆解卡模块1-1对电缆进行震击解卡，如遇到测井机器人系统吸附情况，可采用第一仪器解卡模块1-2对测井机器人系统进行轴向移动，如遇到井斜过大，测井机器人系统难以到达指定位置的情况，可通过第一仪器解卡模块1-2或第二仪器解卡模块1-7中的滚轮进行动力输送。
请参阅图2，钻取测量模块1-4包括滑动本体2-1，滑动本体2-1上依次设置有取心钻头2-2、实心钻头2-3、第一测量探头2-4、地层测试探头2-5和推靠器，取心钻头2-2用于在井壁上钻孔取心，实心钻头2-3用于进行破岩深钻，第一测量探头2-4和地层测试探头2-5分别用于进行测井。
工作过程如下：
钻取测量模块1-4在工作时，首先将推靠器展开，使仪器固定，取心钻头2-2伸出工作，在井壁上钻孔取心；完成取心后，在滑动本体2-1的轴向滑动作用下，将实心钻头2-3移动至形成的孔洞处，进行破岩深钻，形成更深的孔洞，为在不受泥浆、钻井影响的原状地层测量做好准备；随后将第一测量探头2-4和地层测试探头2-5依次在孔洞处进行不同形式的测量与测试。
请参阅图3，岩心分析模块1-3依次包括岩心推杆3-1、发射探头组3-2、岩心转动轮3-4、接收探头组3-5和岩心筒3-6，发射探头组3-2与岩心转动轮3-4之间设置有多个第二测量探头3-3，第二测量探头3-3用于和接收探头组3-5配合对岩心进行测量。
工作过程如下：
岩心获取后被输送至岩心分析模块1-3进行分析，岩心被岩心推杆3-1推至岩心转动轮3-4的指定位置处，岩心转动轮3-4转动一定角度，使岩心位于发射探头组3-2与接收探头组3-5中间的第二测量探头3-3进行测量，测量方式可为声波、电阻率、放射性等，岩心转动轮3-4不断转动，使岩心实现多种方式的测量。测量完成后岩心推杆3-1将岩心输送至岩心筒3-6进行存储。
请参阅图4，流体分析模块1-5包括流体管4-1，流体管4-1上依次布置有透射光谱探头4-2、反射光谱探头4-3、电阻率探头4-4、流体密度探头4-5、气体探测探头4-6、pH值测量探头4-7，地层流体通过地层测试探头2-5被抽吸入流体分析模块1-5后，流体流入流体管4-1，通过不同的探头可对流体进行全面分析，确定流体性质。
本发明能够对地层进行钻取、在孔洞中直接测量，可以取心，并对岩心进行测量，可以对地层流体进行压力测试，可以对流体进行分析并取样，同时应对井下突发情况，仪器可以进行自我解卡，提高工作可靠性。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种测井方法，测井机器人系统在工作时，通过电缆下放到指定位置，仪器推靠器打开，对仪器进行固定，钻取测量模块1-4中的取心探头2-2首先工作，旋转钻取获得岩心，并将岩心输送至岩心分析模块1-3进行岩心测试，测试完成后将岩心输送至岩心筒3-6进行储存；同时切换钻取测量模块1-4中的实心钻头2-3进行破岩深钻，获得一个足够深的空洞，钻完后，切换第一测量探头2-4伸入孔洞，对地层进行测量。
最后，切换地层测试探头2-5对孔洞进行封隔，对地层进行压力测试，并对流体进行取样，取样过程中利用流体分析模块1-5对流体进行多种方法的分析，通过流体取样模块1-6对流体进行取样。
在仪器工作中，如遇到电缆吸附情况，可采用电缆解卡模块1-1对电缆进行震击解卡，如遇到仪器吸附情况，可采用第一仪器解卡模块1-2对仪器进行轴向移动，如遇到井斜过大，仪器难以到达指定位置的情况，可通过第二仪器解卡模块1-7中的滚轮进行动力输送。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种测井机器人系统，其特征在于，包括电缆解卡模块(1-1)、第一仪器解卡模块(1-2)、岩心分析模块(1-3)、钻取测量模块(1-4)、流体分析模块(1-5)、流体取样模块(1-6)和第二仪器解卡模块(1-7)，岩心分析模块(1-3)和流体分析模块(1-5)设置在钻取测量模块(1-4)的两侧，岩心分析模块(1-3)通过第一仪器解卡模块(1-2)与电缆解卡模块(1-1)连接，流体分析模块(1-5)通过流体取样模块(1-6)与第二仪器解卡模块(1-7)连接，钻取测量模块(1-4)用于进行井壁取心、破岩深钻、测量及地层测试，岩心分析模块(1-3)用于测量岩心；流体分析模块(1-5)用于流体分析，流体取样模块(1-6)用于流体储存，第一仪器解卡模块(1-2)和第二仪器解卡模块(1-7)用于轴向移动测井机器人系统，电缆解卡模块(1-1)用于对电缆进行震击解卡；
钻取测量模块(1-4)包括设置有推靠器的滑动本体(2-1)，滑动本体(2-1)上分别设置有用于在井壁上钻孔取心的取心钻头(2-2)，用于进行破岩深钻的实心钻头(2-3)以及用于测井的第一测量探头(2-4)和地层测试探头(2-5)；
岩心分析模块(1-3)包括依次设置的岩心推杆(3-1)、发射探头组(3-2)、岩心转动轮(3-4)、接收探头组(3-5)和岩心筒(3-6)，岩心转动轮(3-4)上周向设置有通孔，发射探头组(3-2)上周向设置有第二测量探头(3-3)，第二测量探头(3-3)用于和接收探头组(3-5)配合对岩心进行测量，岩心筒(3-6)用于存储岩心；
流体分析模块(1-5)包括流体管(4-1)，流体管(4-1)上依次布置有透射光谱探头(4-2)、反射光谱探头(4-3)、电阻率探头(4-4)、流体密度探头(4-5)、气体探测探头(4-6)和pH值测量探头(4-7)，地层流体通过钻取测量模块(1-4)上设置的地层测试探头(2-5)被抽吸入流体分析模块(1-5)，地层流体流入流体管(4-1)内对流体进行分析。
2.一种测井方法，其特征在于，利用权利要求1所述的测井机器人系统，包括以下步骤：
S1、测井机器人系统在工作时，通过电缆下放到指定位置；
S2、钻取测量模块(1-4)的滑动本体(2-1)上设置的推靠器打开，固定测井机器人系统，然后钻取测量模块(1-4)钻取获得岩心，并将岩心输送至岩心分析模块(1-3)进行岩心测试；
S3、岩心分析模块(1-3)进行测试分析，测试完成后将岩心输送至岩心筒(3-6)进行储存，岩心分析模块(1-3)包括依次设置的岩心推杆(3-1)、发射探头组(3-2)、岩心转动轮(3-4)和接收探头组(3-5)，岩心转动轮(3-4)上周向设置有通孔，发射探头组(3-2)上周向设置有第二测量探头(3-3)，岩心被岩心推杆(3-1)推至岩心转动轮(3-4)的通孔处，岩心转动轮(3-4)转动一定角度，使岩心位于发射探头组(3-2)与接收探头组(3-5)中间的第二测量探头(3-3)进行测量，测量方式为声波、电阻率或放射性，通过转动岩心转动轮(3-4)对岩心进行测量，测量完成后利用岩心推杆(3-1)将岩心输送至岩心筒(3-6)存储；
S4、地层流体通过钻取测量模块(1-4)上设置的地层测试探头(2-5)被抽吸入流体分析模块(1-5)，并利用流体分析模块(1-5)对流体进行分析，通过流体取样模块(1-6)对流体进行取样。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当出现电缆吸附情况时，采用电缆解卡模块(1-1)对电缆进行震击解卡；当出现测井机器人系统吸附情况时，采用第一仪器解卡模块(1-2)对仪器进行轴向移动；当井斜过大，测井机器人系统不能到达指定位置的情况，采用第二仪器解卡模块(1-7)进行动力输送。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S2中，滑动本体(2-1)上依次设置有取心钻头(2-2)、实心钻头(2-3)、第一测量探头(2-4)和地层测试探头(2-5)，在工作时，取心钻头(2-2)伸出工作，在井壁上钻孔取心；完成取心后，在滑动本体(2-1)的轴向滑动作用下，将实心钻头(2-3)移动至取心钻头(2-2)工作形成的孔洞处，进行破岩深钻形成深孔；然后切换第一测量探头(2-4)伸入孔洞，对地层进行测量；地层测试探头(2-5)对孔洞进行封隔，将地层流体抽吸入流体分析模块(1-5)内，对地层进行压力测试。
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