CN109923280A - 用于油气储层内部的水相的压力测量的探针装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于油气储层(12)内部的水相的压力测量的探针(3)和探针装置(1)。探针(3)包括本体(5)，本体(5)包括压力测量室(7)和通向压力测量室(7)的至少一个开口(10)，并且本体(5)的表面布置成具有亲水特性。探针装置包括适于将探针从第一位置移位到第二位置的位移机构(46)，在第一位置处，探针的开口位于储层外部，在第二位置处，探针(3)的所述至少一个开口(10)位于储层(12)内部的位置处。
Description
技术领域
本发明涉及一种探针装置，该探针装置包括用于油气储层内部的水相的选择性压力测量的探针。探针包括本体，该本体包括压力测量室和用于将水从水相引入到压力测量室的通向压力测量室的至少一个开口。探针布置成使得本体的在至少一个开口处的表面的至少一部分具有亲水特性。
出于计算烃相和水相之间的自由水位以及估计剩余自发渗吸潜力的目的，探针和探针装置将用于这种测量。本发明还涉及一种用于将探针定位在油气储层内以进行这样的测量的方法。
背景技术
基于压力测量测定烃相和水相之间的自由水位在现有技术中是已知的。可以使用标准——非选择性——探针来捕获储层中在多个深度处的压力，包括在烃柱中的压力和在烃柱下方的水中的压力两者。来自水层的压力点将形成直线，并且上面的油柱或气体柱将形成另一条直线。自由水位是两条线交叉处的深度。
用现有技术压力测量来界定储层的自由水位的问题在于，必须在储层中的不同深度处进行多次测量。必须在储层的烃饱和部分内和在自由水位以下的含水层中都进行压力测量。
如果油气层较薄，则在不同深度处收集多个压力点的标准方法将不会提供准确的结果。如果储层是分层的或分段的，则在烃相和水相中所测量的压力是否属于相同的储层单元可能是不确定的。
之前尚未进行可以用于估计剩余自发渗吸潜力的原位压力测量。目前，通过仿真模型和/或基于含水饱和度测量来估计剩余自发渗吸潜力。现有方法比基于原位毛细管压力测量的估计更不确定。
WO01/09483A1公开了一种用于测定两种流体之间的流体接触水平面的深度的探针和方法。US6164126A公开了一种用于对地下地层进行测量的设备和方法。US4438654A公开了一种用于在土壤和岩石中采集地下水样本的装置。US2012199368A公开了一种用于在地层中布置电缆和设备的方法和装置。
发明内容
本发明的目的是弥补或减少现有技术的缺点中的至少一个缺点，或者至少提供现有技术的有用的替代方案。特别地，本发明的目的是提供用于油气储层处的水相的压力测量的改进的探针、探针装置和方法。
这一目的通过用于油气储层内部的水相的压力测量的根据本发明的探针装置实现。探针装置包括探针，探针包括具有压力测量室的本体和用于使来自水相的水与压力测量室接触的通向压力测量室的至少一个开口，其中，本体的在所述至少一个开口处的表面的至少一部分布置成具有亲水特性。
探针装置的特征在于，至少一个开口包括在0.01mm至0.000001mm的范围内、优选地在0.01mm至0.00001mm的范围内、更优选地在0.005mm至0.00001mm的范围内的直径或当量直径，并且探针装置包括适于将探针从第一位置——在第一位置中，探针的所述至少一个开口位于储层外部——移位到第二位置——在第二位置中，探针的所述至少一个开口位于储层内部的位置处——的位移机构。
位移机构使得能够将探针从储层外部的第一位置移位到储层内部的第二位置。此外，位移机构构造成将探针移位进入储层中到达超出污染区域的第二位置，在污染区域中，表面活性组分是高浓度的。
特别地，第一位置是在储层中的井内的位置。第二位置限定为储层内的位置。在第二位置处，可以测量水相而探针的亲水特性不发生劣化。
根据本发明的实施方式，在第二位置中，探针的所述至少一个开口位于储层内部的其中表面活性组分具有小于0.1毫摩尔/升的浓度的位置处。
在第二位置处，可以测量水相而探针的亲水特性不发生劣化。污染区域定义为其中表面活性组分具有等于或高于0.1毫摩尔/升的浓度的区域。根据本发明的实施方式，在第二位置中，探针的所述至少一个开口位于储层内部的其中储层内的初始含水饱和度的变化小于1％的位置处。
进入储层中的钻井操作形成污染区域。此外，在储层内的井的钻井操作处，水相被扰动，从而形成扰动区域。出于测量水相的目的，将探针移位到储层内的初始含水饱和度的变化小于1％的第二位置。
根据本发明的实施方式，在第二位置中，探针的所述至少一个开口位于进入储层内至少10cm处，优选地位于进入储层内至少50cm处。
根据本发明的实施方式，探针装置包括渐缩位移头部，渐缩位移头部包括适于包围探针的内部空间、通向内部空间的第一通道和离开内部空间进入储层的第二通道、以及用于密封所述第二通道的开口的密封构件，其中，位移头部适于被迫进入储层内，从而在储层中形成开口。
根据本发明的实施方式，探针装置包括用于在储层中形成另外的开口的钻孔机构。钻孔机构适于形成进入储层并穿过污染区域进入扰动区域中的孔，孔使得能够将探针从第一位置移位到第二位置而不被表面活性组分污染。
根据本发明的实施方式，钻孔机构包括用于将流体引入开口中并将流体与残余材料一起从开口移除的装置，该流体是不溶于水或基本上不溶于水的。优选地，所引入的流体是主要包含油的流体。通过在钻孔期间引入和移除流体，确保探针的第二位置不被表面活性组分污染。
根据本发明的实施方式，位移头部的所述内部空间适于包围钻孔机构的钻头。
根据本发明的实施方式，探针装置包括适于将壳体定位到所述形成的开口中的壳体机构。通过将壳体布置在由钻孔机构形成的孔中，进一步确保能够将探针移位进入储层中到达第二位置，而不会在穿过污染区域时被表面活性组分污染。
根据本发明的实施方式，探针装置包括布置在压力测量室中或与压力测量室连接的压力传感器以及适于从压力感器接收信息并测定压力测量室中的水相的压力(Pw)的逻辑单元。
根据本发明的实施方式，探针装置包括用于显示所测定的压力测量室中的水的压力的装置。
根据本发明的实施方式，探针包括成覆盖所述至少一个开口以免暴露于具有等于或高于0.1毫摩尔/升的浓度的表面活性组分的另外的密封构件。
探针包括本体，本体包括压力测量室和用于将水从水相引入到压力测量室的通向压力测量室的至少一个开口，其中，本体的在所述至少一个开口处的表面的至少一部分布置成具有亲水特性。探针的特征在于其包括密封构件，该密封构件构造成在探针进入储层并穿过包含具有等于或高于0.1毫摩尔/升的浓度的一种或多种表面活性组分的污染区域的位移时覆盖所述至少一个开口以免暴露于表面活性组分。
探针适于插入油气储层处的水相的储集岩中或者布置成与油气储层中的水相接触。为了在水相尚未被钻井操作严重扰动的位置处接触储层的水相，探针必须穿过包括在钻井操作中使用的表面活性组分的污染区域。探针设置有覆盖探针的开口使得亲水特性不会被污染区域中的表面活性组分劣化的密封构件。特别地，密封构件适于保护探针的开口免于与具有等于或高于0.1毫摩尔/升的浓度的表面活性组分相互作用。
污染区域中表面活性组分的示例是十八胺(15EO)季铵盐(阳离子表面活性剂)、咪唑啉(阳离子表面活性剂)、椰油二甲基季铵化合物(阳离子表面活性剂)、C14-16α烯烃磺酸钠(阴离子表面活性剂)、C10醇(8EO)乙氧基化物(非离子表面活性剂)，等等。
当探针的开口已经布置在储层内的适当位置处时，适于移除或穿透密封构件。因此，探针的至少一个开口在不受污染区域中的表面活性组分影响的情况下与储层中的水相接触。
借助于在一个或更多个开口处本体的表面或表面的一部分的亲水特性，表面“喜水地”允许将水引入至压力测量室。因此，允许在油气饱和储层内测量水相的压力。因此，本发明的探针能够在油气储层中选择性地测量的水相。
基于该测量，能够仅从一个测量深度来计算油气储层的水相和烃相之间的自由水位。还能够从测量点处水相和烃相之间的压差来估算油气储层中的测量点处的剩余自发渗吸潜力。
通过水滴和表面之间的接触角来定义亲水特性对疏水特性。通过提供小于90度的表面与水滴之间的接触角的表面来定义亲水特性。反之亦然，疏水特性是提供大于90度的表面与水滴之间的接触角的表面。
根据本发明的实施方式，另外的密封构件包括在所述至少一个开口上延伸并且主要包括玻璃材料的壳体。壳体的玻璃提供对于污染区域中的表面活性组分不可渗透的密封。
根据本发明的实施方式，探针包括另外的密封构件与探针分本体分表面之间的间隔，并且其中，探针还包括布置在所述间隔中的具有亲水特性的可流动悬浮液。
通过将密封构件与至少一个开口处的本体的表面之间的间隔布置成具有可流动悬浮液，一旦已经将探针布置在储层内的适当位置中，则促进了与水相的接触。
根据本发明的实施方式，可流动悬浮液主要包括高岭石和水的粒状组合。
根据本发明的实施方式，通向压力测量室的至少一个开口饱和地填充有水。
根据本发明的实施方式，至少一个开口包括在0.01mm至0.00001mm的范围内、优选地在0.005mm至0.00001mm的范围内的直径或当量直径。小的开口是优选的。开口要小的原因是非润湿相(油或气)必须使其与水的交界面弯曲以能够流过开口。开口越小，则使非润湿相流过开口的压差将越高。至少一个开口的尺寸指的是通向压力测量室的开口的最小部分。当非润湿相开始流过时的压力通常被称为阈值压力。
根据本发明的实施方式，本体的表面包括主要包含氧化铝(Al2O3)、例如CoorsTekP-1/2的亲水性多孔板。优选地，本体的表面包括具有在0.01mm至0.001mm的范围内、优选地在约0.003mm至0.007mm的范围内的开口的CoorsTek P-1/2的亲水性多孔板，其提供对于空气(非润湿)的至少5巴的阈值压力。
根据本发明的实施方式，本体包括通向测量室的多个开口。优选地，开口从不同方向通向压力测量室。
根据本发明的实施方式，本体包括具有多个小孔的渗透性材料，并且其中，小孔的至少一部分构成通向压力测量室的所述开口。
渗透性材料可以由金属、陶瓷、矿物、熔融颗粒、编织纤维或者诸如石英基砂岩或碳酸盐岩之类的天然存在的渗透性材料制成。借助于通向压力测量室的多个开口，可以确保即使如果开口中的一些开口被阻塞，例如被油气储层的水相中的材料阻塞，水也被引入压力测量室中。
根据本发明的实施方式，探针本体的表面主要包括具有等于或高于130布氏硬度的硬度的材料。通过布置具有足够硬度的本体的表面，防止开口在探针被引入储层中时变形。
根据本发明的实施方式，探针本体的表面主要包括钢和不锈钢中的一者。钢和不锈钢包括用于在保持探针功能的情况下插入储层中的优选性能。此外，钢和不锈钢的表面可以处被理以提供亲水特性。能够使钢和许多其他表面亲水的处理是市售的，例如：Aculon。可以引入表面处理作为临时涂层或作为永久的新表面层。也能够对内表面进行处理。替代地，如果在引入探针之前在进入储层内的井的壁中形成腔，则可以使用较低强度和硬度的材料。
根据本发明的实施方式，探针的本体布置成楔形形状的。或者，探针取决于储层的组分具有针或板的形式。借助于楔形形状的本体，促进了将探针插入储层中。
根据本发明的实施方式，探针还包括布置在本体的表面的至少一部分上的接触装置，该接触装置包括远离表面延伸并包括具有亲水特性的包络表面的一个或更多个柔性长形构件。
长形构件在探针插入储层的岩石材料中时弯曲，使得长形构件达到与水相的接触，例如在岩石材料中的成分之间的交界表面处。因此，借助于接触装置，促进了探针和水相之间的接触。
根据本发明的实施方式，一个或更多个长形构件主要包括纤维材料。纤维材料可以由例如丝的天然聚合物纤维、诸如芳纶和聚乙烯的合成聚合物纤维、诸如钢和钨的金属纤维以及诸如氧化铝和碳化硅的陶瓷纤维制成。
借助于根据本发明的实施方式的用于油气储层内部的水相的压力测量的方法，进一步达到本发明的目的。借助于根据权利要求1至13中任一项的探针装置进行该方法的测量。该方法包括以下步骤：
-通过将探针从第一位置——在第一位置处，探针的所述至少一个开口位于储层外部——移位到第二位置——在第二位置处，探针的所述至少一个开口位于储层内部的位置处——来将探针引入到储层内。
根据本发明的实施方式，该方法还包括：
-将探针引入储层内，使得在第二位置中的探针的所述至少一个开口位于储层内部的其中表面活性组分具有小于0.1毫摩尔/升的浓度的位置处。
根据本发明的实施方式，该方法还包括：
-将探针引入储层内，使得在第二位置中的探针的所述至少一个开口位于储层内部的其中储层中的初始含水饱和度的变化小于1％的位置处。
根据本发明的实施方式，该方法还包括：
-将探针引入储层内，使得在第二位置中的探针的所述至少一个开口位于进入储层中至少10cm处，优选地位于进入储层中至少50cm处。
根据本发明的实施方式，该方法还包括：
-通过迫使渐缩位移头部进入储层内来形成进入储层内的开口；以及
-移除或穿透密封构件。
根据本发明的实施方式，该方法还包括：
-通过钻孔机构形成进入储层内的另外的开口；以及
-将探针引入另外的开口中并引入储层中。
借助于根据本发明的另一实施方式的用于油气储层内部的水相的压力测量的方法，进一步达到本发明的目的。借助于探针进行该方法的测量，该探针包括本体，本体包括压力测量室和用于将水从水相引入压力测量室的通向压力测量室的至少一个开口，其中，本体的在所述至少一个开口处的表面的至少一部分布置成具有亲水特性。该方法包括以下步骤：
-形成进入储层内的开口；
-将探针的所述至少一个开口定位在储层附近的第一位置处，在该第一位置中，所述至少一个开口位于储层外部；
-将探针从第一位置移位到其中所述至少一个开口位于储层内部的第二位置，其中，在第二位置中，探针的所述至少一个开口位于储层内部的其中表面活性组分具有小于0.1毫摩尔/升的浓度的位置处；以及
-测量油气储层内部的水相的压力。
通过形成进入储层中的开口，减少了探针在经过污染区域的位置时相对于表面活性组分的暴露。因此，可以在没有密封构件覆盖探针的本体的开口的情况下使用探针，或者替代性地使用简单形式的密封构件。
根据本发明的实施方式，其中，在第二位置中，探针的所述至少一个开口位于储层内部的其中储层内的初始含水饱和度的变化小于1％的位置处。
根据本发明的实施方式，其中，在第二位置中，探针的所述至少一个开口位于进入储层内至少10cm处，优选地位于进入储层12内至少50cm处。
借助于包括密封构件的探针，当至少一个开口经过污染区域的位置时，保护至少一个开口以免暴露于表面活性组分，反而一旦已经将探针布置在储层内的第二位置中，则移除或穿透密封构件。借助于探针的密封构件，简化了用于油气储层内部的水相的压力测量的方法。
还通过使用用于油气储层内部的水相压力测量的根据权利要求1至13中任一项的探针装置和探针装置的探针进一步达到本发明的目的。
根据本发明的实施方式，水相的压力测量用于计算油气储层的水相和烃相之间的自由水位。
根据本发明的实施方式，水相的压力测量用于计算油气储层的剩余自发渗吸潜力。
附图说明
在下文中描述了在附图中示出的优选实施方式的示例，其中：
图1a公开了根据本发明的实施方式的包括探针的探针装置；
图1b公开了图1a中的探针中的通向压力测量室的开口的详细视图；
图2公开了用于测定油气储层的自由水位的曲线图的示意图，该曲线图是基于本发明的探针的压力测量构造的。
图3公开了用于测定油气储层的剩余自发渗吸潜力的曲线图的示意图，该曲线图是基于本发明的探针的压力测量构造的。
图4a更详细地公开了根据本发明的另一实施方式的探针装置，其中，探针在第一位置中；
图4b公开了包围将从第一位置移位到第二位置的探针的渐缩位移头部；
图4c公开了根据本发明的实施方式的图4a中的探针装置的探针。
图5公开了图4a中的探针装置，其中，已迫使渐缩位移头部进入储层中；
图6公开了图4a中的探针装置，其中，孔已形成到储层中并且已将探针移位到第二位置；
图7a公开了根据本发明的又一实施方式的探针装置；
图7b公开了布置在储层中的图7a中的探针装置；
图8a公开了根据本发明的实施方式的钻孔机构；以及
图8b更详细地公开了图8a中的钻孔机构。
具体实施方式
在图1a中公开了根据本发明的实施方式的探针装置1。探针装置1包括探针3。探针3包括本体5，本体5包括压力测量室7和用于使来自水相的水与压力测量室7接触的通向压力测量室7的开口10。优选地，探针包括从不同方向通向压力测量室7的多个开口10。然而，应当理解的是，可以使用单个开口10或多个开口10。在图1中，探针3布置在油气储层12的岩石中。
探针装置1还包括压力传感器20和逻辑单元22。压力传感器20布置在压力测量室7中或与压力测量室7相连接。压力传感器20优选地是适于测量压差的差压传感器。压力测量可以是力收集器型传感器或者依靠其他已知的压力传感器装置，例如压阻式应变计、电容计、电磁计、压电计、光学测量仪等。
逻辑单元22适于从压力传感器20接收信息并测定压力测量室7中的水的压力Pw。在所公开的实施方式中，探针装置1还包括用于显示所测定的在压力测量室7中的水的压力Pw的装置24，例如监视器、LCD显示器等。在所公开的示例中，逻辑单元22和用于显示的装置24布置在储层12的外部。
探针3布置成使得本体5的在所述至少一个开口10处的表面的至少一部分布置成具有亲水特性。特别地，一个或更多个开口10的表面布置成具有亲水特性。根据本发明的实施方式，表面还包括不被油气储层12中的油润湿的性质。
亲水特性取决于表面的性质，并且导致即使对于小尺寸的开口10，也能够将水相引入压力测量室7中。特别地，亲水特性通过提供小于90度的表面与水滴之间的接触角的表面来限定。反之亦然，疏水特性是提供大于90度的表面与水滴之间的接触角的表面。同样地，探针3的表面对油的非润湿特性取决于表面的性质，并且导致防止将烃相引入压力测量室7中。
探针3优选地布置有一个或更多个开口10，每个开口10包括在0.01mm至0.000001mm的范围内、优选地在0.01mm至0.00001mm的范围内、更优选地在0.005mm至0.00001mm的范围内的直径或当量直径。优选地，探针3的本体5包括具有多个小孔的渗透性材料，并且其中，小孔的至少一部分构成通向压力测量室7的所述开口10。
通过使用在上述范围内的小尺寸开口10，油气储层12的自由水位FWL或油气储层12的剩余自发渗吸潜力的测定精度能够基于在油气储层12中单一深度处的测量。
优选地，探针3的本体5的表面主要包括耐磨材料，例如具有等于或高于130布氏硬度的硬度的材料。因此，防止了在将探针3布置在油气储层12中时一个或更多个开口10的变形。优选地，探针3的本体5的表面主要包括钢和不锈钢中的一者或具有足够硬度的陶瓷材料。
探针3还包括在探针3的本体5的表面上的接触装置30。接触装置30包括远离探针3的表面延伸的多个柔性长形构件32。长形构件32包括具有带有亲水特性的包络表面的纤维材料。长形构件32适于在探针3插入油气储层12的岩石材料中时弯曲，使得长形构件32在储层中的岩石材料之间的交界表面处达到与水相的接触。因此，接触装置30适于促进探针3的一个或更多个开口10与储层12的水相的接触。
在图1b中，更详细地公开了探针3的通向压力测量室7的开口10。当油相O的压力高于水相W的压力时，油将试图流入多孔且可渗透的探针材料的填充有水的开口中。油的交界面将使其交界面弯曲，但是在压差大于阈值压力之前不能够流入开口中。
在图2中，公开了用于测定油气储层12的自由水位(FWL)的曲线图的示意图。该曲线图是基于通过本发明的探针3测量的水相压力Pw和用标准探针的烃相的压力的测量构造的。能够在同一深度处进行两种测量。如果烃相的密度是未知的，可以采用流体样品来对其测量。水相和烃相的压力根据其密度随深度而增加，或者可以原位测量烃相的密度。比烃相更稠密的水与烃相相比将随深度更快地增加其压力。在自由水位(FWL)处水和烃相的压力是相等的。
在图3中，公开了用于测定油气储层12的剩余自发渗吸潜力的曲线图的示意图。该曲线图是基于通过本发明的探针3测量的水相压力Pw构造的。毛细管压力在此定义为非润湿烃相和水相之间的压差。基于对来自储层的储层材料(芯)进行的实验室实验估计剩余自发渗吸潜力。
在图4a、图5和图6中，探针装置1公开成与储层12中的井结合。图6还公开了在井处的储层12的结构，其中，井的钻井操作产生了污染区域80，在污染区域80中，表面活性组分具有等于或大于0.1毫摩尔/升的浓度。污染区域80中的表面活性组分例如是十八胺(15EO)季铵盐(阳离子表面活性剂)、咪唑啉(阳离子表面活性剂)、椰油二甲基季铵化合物(阳离子表面活性剂)、C14-16α烯烃磺酸钠(阴离子表面活性剂)、C10醇(8EO)乙氧基化物(非离子表面活性剂)等等，或其组合。
井的形成还产生了扰动区域82，在扰动区域82中，储层12中的含水饱和度已被扰动等于或大于储层12中的初始含水饱和度的1％。
在图4a中，公开了根据本发明另一实施方式的包括探针3的探针装置1。探针装置1包括用于保持探针3以及如下面将说明的探针装置1的另外部件的支撑件40。
探针装置1包括用于提供探针装置1至储层12中的井的壁44的附接的附接机构42。在图4a中，已经将探针装置1已插入井中，使得支撑件40布置在井的壁44之间并且附接机构42已建立起至井的壁44的附接。
探针装置1还包括位移机构46，位移机构46用于将探针3从第一位置——在第一位置中，探针3的所述至少一个开口10位于储层12外部——移位到第二位置——在第二位置中，探针3的所述至少一个开口10位于储层12内部的位置处——并且特别地移位到其中表面活性组分具有小于0.1毫摩尔/升的浓度的位置。因此，位移机构46适于将探针3移位到污染区域80之外的位置，在该位置处，表面活性组分的浓度可以小于会使探针3的亲水特性劣化的浓度。
此外，如下面将说明的，第二位置是其中储层12中的初始含水饱和度已经变化小于1％的位置。因此，位移机构46适于使探针3移位穿过储层12的污染区域80和扰动区域82，参见图6。
探针装置1还包括用于在储层12中形成开口的钻孔机构50。在所公开的实施方式中，支撑件包括两个引导路径52，用于将钻孔机构50的钻孔元件移位的第一路径和用于将探针3从第一位置移位到第二位置的第二路径。第一路径和第二路径由虚线表示。
优选地，钻孔机构50还包括容纳流体的容器和用于将流体引入由钻孔机构50形成的孔中并且将流体与残余材料一起从孔移除的装置。流体是不溶于水或基本上不溶于水的，例如油。容器和用于引入流体的装置在图中没有公开。
探针装置1还包括适于插入储层12和从储层12缩回的渐缩位移头部60。位移头部60适于被迫进入储层12中，使得位移头部60穿过储层12的污染区域80，参见图4B。
渐缩位移头部60包括适于包围探针3的内部空间62和通向内部空间62的第一通道64。位移头部60还包括从内部空间62到外部的第二通道66。位移头部60还包括内部空间62和第二通道66之间的密封构件68。密封构件68适于在位移头部60被迫穿过储层12的污染区域80时防止表面活性组分进入内部空间62。因此，在位移头部60这样的位移期间，保护探针3使其避免与表面活性组分接触。
之后，位移头部60被迫进入储层12超出污染区域80，密封构件68被移除或穿透以使得能够与储层12接触。此后，能够将探针3引入储层12中。或者，如图6中的实施方式中所示，钻孔机构50形成进入储层12中的孔70以便穿过储层12的扰动区域82。此后，将探针3移位到孔70中并移位到孔70的端部，直到达到与储层12接触，于是能够执行油气储层12内部的水相的压力测量。
因此，位移头部60具有用于探针3和钻孔机构50的外壳的功能。位移头部60刚性地布置，包括允许其被迫进入储层12中的材料。例如，位移头部60包括金属材料，例如不锈钢、铝等。位移头部60是渐缩地布置的、例如是楔形形状的，以有助于其被迫进入储层12中。
在图4c中，公开了图4a中根据本发明的实施方式的探针装置1的探针3。探针3包括另外的密封构件72，该密封构件72包括在在探针3的本体5处的至少一个开口10上延伸的壳体。壳体主要包括例如在使探针3与储层12相接触时适于破碎的玻璃材料。另外的密封构件72构造成保护至少一个开口10免暴露于具有等于或高于0.1毫摩尔/升的浓度的表面活性组分。
在所公开的实施方式中，另外的密封构件72布置成在探针3的本体5之间形成间隔，并且间隔填充有具有亲水特性的可流动悬浮液74。优选地，可流动悬浮液74主要包括高岭石和水的粒状组合。出于压力测量的目的，可流动悬浮液74有助于在探针3的至少一个开口10和储层12之间建立接触。
根据本发明的实施方式，现在将更详细地讨论图6。图6公开了图4a中的探针装置1，其中，已将探针3从第一位置移位到第二位置。
如图6所示，已经将探针3从井内部的第一位置移位到储层12内部的第二位置。特别地，可以看到已经将探针3移位到第二位置，在第二位置处，探针3或探针3的至少一个开口10位于储层12内部，与污染区域80和扰动区域82分开。因此，探针装置1使得能够精确地测量储层12内部的水相的压力。
在图7a中，公开了根据本发明的又一实施方式的探针装置1。在图7b中，可以看到图7a中的探针装置1定位于地层中的井中。
图7a中的探针装置1与图5和图6中的探针装置的区别在于，附接机构42包括布置在位移机构46的相反侧的第一膨胀型封隔器90a和第二膨胀型封隔器90b。封隔器90a、90b具有通过封隔器90a、90b膨胀直到与井壁接合从而在储层12处将支撑件40牢固地附接在井中的稳定位置中的功能。
如将结合图8a和图8b更详细地说明的，探针装置1包括钻孔机构50。位移机构46包括用于探针3和钻孔机构50的钻柱100的引导管92。引导管92具有将钻孔机构50和探针3引导到储层12中的期望方向的功能。
钻孔机构50包括一个或更多个马达单元94。在所公开的实施方式中，钻孔机构50包括呈电动马达形式的两个马达单元94。钻孔机构50还包括活塞96，活塞96设置有适于朝向储层12延伸并且抵靠储层12中的井的壁密封的衬垫。
探针装置1还包括探针保持件98，探针保持件98用于在操作钻孔机构50情况下将保持探针3分隔而不会暴露。探针保持件98包括延伸到引导管92的引导通道99。
参考图8a和图8b，现在将对钻孔机构50进行更详细地说明。钻孔机构50包括钻柱100、特别是微钻柱，如图8a中所示。
钻柱100包括钻头102和适于设定成旋转以驱动钻头102的旋转的驱动线104。在图8b中更详细地公开了钻头102。驱动线104由柔性、坚固并且能够在足够长度上在高旋转条件下传递动量的材料制成。驱动线104例如是速度计线。
在所公开的实施方式中，钻柱100包括适于引导钻头102和驱动线104的套管106。套管106还具有将钻探流体引导到钻头102并且通过钻头104中的开口109并远离钻头102以用于移除在钻井操作期间形成的钻屑的功能。钻孔机构50还包括用于排出包含钻屑的使用过的钻探流体的排放管110，参见图7a。驱动线104布置成能够在套管106内延伸及缩回。
钻柱100还包括在驱动线104和钻头102之间以用于将动力从驱动线104传递到钻头102的离合器连接件108。钻头102通过滚针轴承连接到套管106。
应当注意的是，上述实施方式说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不背离所附权利要求的范围的情况下设计许多替代性实施方式。在权利要求中，位于括号内的任何参考标记不应被解释为限制权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除在权利要求中所述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”或“一种”不排除多个这样的元件的存在。仅仅在相互不同的从属权利要求中列举某些措施的事实不表示不能使用这些措施的组合来取得优势。
Claims (20)
1.一种用于油气储层(12)内部的水相的压力测量的探针装置(1)，所述探针装置(1)包括探针(3)，所述探针(3)包括本体(5)，所述本体(5)具有压力测量室(7)和用于使来自所述水相的水与所述压力测量室(7)接触的通向所述压力测量室(7)的至少一个开口(10)，其中，所述本体(5)的在所述至少一个开口(10)处的表面的至少一部分布置成具有亲水特性，
其特征在于，
所述至少一个开口(10)包括在0.01mm至0.000001mm的范围内、优选地在0.01mm至0.00001mm的范围内、更优选地在0.005mm至0.00001mm的范围内的直径或当量直径，并且所述探针装置(1)包括适于将所述探针(3)从第一位置移位到第二位置的位移机构(46)，在所述第一位置处，所述探针(3)的所述至少一个开口(10)位于所述储层(12)外部，在所述第二位置处，所述探针(3)的所述至少一个开口(10)位于所述储层(12)内部的位置处。
2.根据权利要求1所述的探针装置(1)，其中，在所述第二位置中，所述探针(3)的所述至少一个开口(10)位于所述储层(12)内部的其中表面活性组分具有小于0.1毫摩尔/升的浓度的位置处。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的探针装置(1)，其中，在所述第二位置中，所述探针(3)的所述至少一个开口(10)位于所述储层(12)内部的其中所述储层(12)中的初始含水饱和度的变化小于1％的位置处。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的探针装置(1)，其中，在所述第二位置中，所述探针(3)的所述至少一个开口(10)位于进入所述储层(12)至少10cm处，优选地位于进入所述储层(12)至少50cm处。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的探针装置(1)，其中，所述探针装置(1)包括渐缩位移头部(60)，所述渐缩位移头部(60)包括：内部空间(62)，所述内部空间(62)适于包围所述探针(3)；第一通道(64)，所述第一通道(64)通向所述内部空间(62)；以及第二通道(66)，所述第二通道(66)离开所述内部空间(62)进入所述储层(12)；以及密封构件(68)，所述密封构件(68)用于密封所述第二通道(66)的开口，其中，所述位移头部(60)适于被迫进入所述储层(12)中，并且因此在所述储层(12)中形成开口。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的探针装置(1)，其中，所述探针装置(1)包括用于在所述储层(12)中形成另外的开口的钻孔机构(50)。
7.根据权利要求6所述的探针装置(1)，其中，所述钻孔机构(50)包括用于将流体引入所述开口并将所述流体与残余材料一起从所述开口移除的装置，该流体是不溶于水或基本上不溶于水的。
8.根据权利要求6至7中的任一项所述的探针装置(1)，其中，所述位移头部的所述内部空间适于包围所述钻孔机构(50)的钻头。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的探针装置(1)，其中，所述探针(3)包括另外的密封构件(72)，所述另外的密封构件(72)构造成覆盖所述至少一个开口(10)以免暴露于具有等于或高于0.1毫摩尔/升的浓度的表面活性组分。
10.根据权利要求9所述的探针装置(1)，其中，所述另外的密封构件(72)包括壳体，所述壳体在所述至少一个开口(10)上延伸并且主要包括玻璃材料。
11.根据权利要求9至10中的任一项所述的探针装置(1)，其中，所述探针(3)包括所述另外的密封构件(72)与所述探针(3)的所述本体(5)的表面之间的间隔，并且其中，所述探针(3)包括布置在所述间隔中的具有亲水特性的可流动悬浮液(74)。
12.根据权利要求11所述的探针装置(1)，其中，所述可流动悬浮液(74)主要包括高岭石和水的粒状组合。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的探针装置(1)，其中，通向所述压力测量室(7)的所述至少一个开口(10)饱和地填充有水。
14.一种用于借助于根据权利要求1至13中的任一项所述的探针装置(1)进行油气储层(12)内部的水相的压力测量的方法，
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-通过将所述探针(3)从第一位置移位到第二位置来将所述探针(3)引入所述储层(12)中，在所述第一位置处，所述探针(3)的所述至少一个开口(10)位于所述储层(12)外部，在所述第二位置处，所述探针(3)的所述至少一个开口(10)位于所述储层(12)内部的位置处。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述方法包括：
-将所述探针(3)引入所述储层(12)中，使得在所述第二位置中的所述探针(3)的所述至少一个开口(10)位于所述储层(12)内部的其中表面活性组分具有小于0.1毫摩尔/升的浓度的位置处。
16.根据权利要求14至15中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：
-将所述探针(3)引入所述储层(12)中，使得在所述第二位置中的所述探针(3)的所述至少一个开口(10)位于所述储层(12)内部的其中所述储层(12)中的初始含水饱和度的变化小于1％的位置处。
17.根据权利要求14至16中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：
-将所述探针(3)引入所述储层(12)中，使得在所述第二位置中的所述探针(3)的所述至少一个开口(10)位于进入所述储层(12)中至少10cm处，优选地位于进入所述储层(12)中至少50cm处。
18.根据权利要求14至17中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：
-通过迫使所述锥形位移头部(60)进入所述储层(12)中来形成进入所述储层(12)中的开口；以及
-移除或穿透所述密封构件(68)。
19.根据权利要求14至18中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括：
-借助于所述钻孔机构(50)形成进入所述储层(12)中的另外的开口；以及
-将所述探针(3)引入所述另外的开口中并引入所述储层(12)中。
20.根据权利要求1至13中的任一项所述的探针装置(1)的使用，以对油气储层(12)内部的水相进行压力测量。
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