CN113236227A - 一种柔性测井装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性测井装置及方法，该柔性测井装置包括：短节串列、收发单元、信号发射驱动和/或信号采集模块，用于穿过曲率半径在预设范围内的高曲率井段进行测井作业。短节串列包括：以万向扭矩传递结构相连接的若干个收发短节、至少一个电路容置短节和多个传力短节。收发短节上设置有用于收发地层信号的信号收发装置。电路容置短节上设置有与信号收发装置电连接的信号发射驱动和/或信号采集模块，信号发射驱动单元用于控制信号收发装置向地层发射信号，信号采集模块用于采集信号收发装置接收到的地层信号。多个传力短节用于串接高通过性短节串列或用于连接收发短节及电路容置短节。本发明可以保障高曲率井段及其延伸井段内的测井作业的顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及油气勘探技术领域，尤其涉及一种柔性测井装置及方法。
背景技术
地下资源的探测需要大量采用随钻测井技术。现有技术可以针对垂直井、斜井、分支井进行测井。然而现有的随钻测井仪器无法通过曲率半径小于30米的高曲率井段或分支井段，尤其是无法通过曲率半径小于10米的极短半径分支井段或极短半径分支井段同时实现钻井动力的传递和测井功能。此外，在钻井过程中或起下钻过程中利用测井仪器发现的井旁储量也无法有效动用。这限制了高曲率井眼的测井或随钻测井作业，增加了难度，阻碍了薄层资源、多层系资源或井旁资源的评价及开发。
发明内容
本发明实施例提供一种柔性测井装置，用以保证测井作业的顺利进行，提高经济效益，降低施工井段的作业难度，该装置包括：
用于穿过曲率半径在预设范围内的井眼的短节串列、信号收发装置、以及信号发射驱动和/或信号采集模块；
所述短节串列包括：至少一个电路容置短节、若干个收发短节和多个传力短节；所述电路容置短节、所述收发短节及传力短节均包括万向扭矩传递结构；所述电路容置短节、所述若干收发短节和多个传力短节串行排列，且通过万向扭矩传递结构连接；
所述收发短节上设置有用于向地层信发射和/或接收号的信号收发装置；
至少一个信号发射驱动和/或信号采集模块，所述信号发射驱动和/或信号采集模块设置于电路容置短节中，所述电路容置短节包括万向扭矩传递结构，并通过所述万向扭矩传递结构与邻近任意短节连接，所述电路容置短节串接于所述短节串列中任意位置，或，所述电路容置短节连接于所述短节串列的上方，或，所述电路容置短节连接于所述短节串列的下方；
所述信号发射驱动和/或信号采集模块通过跨接测量线路与所述信号收发装置电连接，当所述信号发射驱动和/或信号采集模块为信号发射驱动单元时则用于控制所述信号收发装置向地层发射信号，当所述信号发射驱动和/或信号采集模块为信号采集模块时则用于采集所述信号收发装置接收到的地层信号。
所述电路容置短节包括能够承受井眼内的压力，以保证电路不会被钻井循环介质损坏。
可选的，还包括导向短节和钻头，所述导向短节能用于实现导向钻井功能；
所述导向短节设置于所述短节串列的下方，所述钻头设置于所述导向短节的下方；若干个收发短节按预设间距设置于所述短节串列中；
所述短节串列、导向短节中设置有相互连通的贯通流道，用于流通钻井循环介质。
可选的，钻柱，设置于所述短节串列的上方，用于传送所述短节串列进入所述井眼；
所述万向扭矩传递结构为万向节；用于承担钻头的反扭矩和/或传递钻井动力；
所述最下方的收发短节与所述钻头的距离小于10米；
所述导向短节、所述收发短节、所述电路容置短节、所述传力短节的轴线长度均小于或等于所述传力短节外直径的5倍；
所述短节串列、导向短节和钻头的长度总和大于所述井眼的分支井段的长度，所述分支井段包括高曲率造斜段及其延伸井段，所述高曲率造斜段的曲率半径范围为0-30m。
可选的，所述装置还包括：顺次电连接的下通讯电路、跨接线路、上通讯电路和泥浆脉冲器；
所述下通讯电路与所述信号发射驱动和/或信号采集模块采用通讯线路连接；
所述下通讯电路与所述导向短节采用通讯线路连接；
所述下通讯电路用于将来自所述信号发射驱动和/或信号采集模块的测井信号通过所述跨接线路传递给所述上通讯电路，并通过所述上通讯电路传递至设置于短节串列上方的泥浆脉冲器；
所述下通讯电路用于将来自所述导向短节的钻头姿态信息通过所述跨接线路传递给所述上通讯电路，并通过所述上通讯电路传递至设置于短节串列上方的泥浆脉冲器；
所述泥浆脉冲器用于将测井信号经钻柱发送至井口处的接收端。
可选的，还包括：主控模块，分别与所述信号发射驱动和/或信号采集模块和导向短节电连接，用于接受地层信号并根据预设程序控制所述导向短节进行导向钻井。
可选的，包括至少两个所述收发短节，所述信号收发装置为收发线圈，采用电磁波的形式向地层发射和/或接收信号；所述收发线圈分别设置于对应的收发短节中；所述线圈能发射和/或接收频率范围在1K-4M之间的电磁波。
可选的，至少包括两个倾斜角度不同的线圈，其中包括至少一个倾斜线圈或水平线圈；所述倾斜线圈或水平线圈所形成的平面与所述收发短节的轴线的夹角小于75°。
所述倾斜线圈或水平线圈能构成定向增益天线，即随着收发短节的旋转，所述线圈能够探测出井周不同方位的电阻率差异，或探测钻头前方的地质体信息；
每个所述收发线圈设置在一个对应的所述收发短节上。
可选的，还包括：
多个所述收发短节；
多组换能器，采用声波的形式向地层发射和/或接收信号；
每组所述换能器分别设置在对应的所述收发短节上；
每组所述换能器包括至少两个沿圆周方向布置于所述收发短节上的换能器。
所述多组换能器能构成相控阵声学测井系统，并探测井周以及钻头前方的地质体信息。
可选的，所述信号收发装置包括电极，采用发射和接收电流的形式向地层发射和/或接收信号；其中一个电极为钻头，用于向地层发射或接收电流。
至少一个电极设置于所述收发短节上。
可选的，所述装置包括多个相互电连接的所述信号发射驱动和/或信号采集模块；
多个所述信号发射驱动和/或信号采集模块用于协同控制多个信号收发装置。
可选的，所述装置还包括：弹性件，贯穿于所述短节串列中，所述弹性件穿越万向扭矩传递结构，所述弹性件的两端分别与两个短节连接，用于提供使短节处于同轴状态的回复力。
可选的，所述装置还包括：姿态测量单元，设置在所述收发短节和/或所述电路容置短节上。
可选的，所述姿态测量单元包括：至少一个加速度计和一个磁力计，所述加速度计和所述磁力计设置在所述收发短节的轴线上，用于测量所述收发短节的倾斜角和方位角。
可选的，所述信号发射驱动和/或信号采集模块采用厚膜电路工艺制备而成。
可选的，在所述短节串列中，所述万向扭矩传递结构包括扭矩传递结构和铰接结构，相邻两个短节通过铰接结构的结构死点限制相邻两个短节的轴线之间的最大可偏转角度，当相邻两个短节间达到结构死点位置时，所述最大可偏转极限角度为2°-10°。
本发明实施例还提供一种柔性测井装置进行测井的方法，用以保证测井作业的顺利进行，提高经济效益，降低施工井段的作业难度，该方法包括：
将具有测井功能的短节串列穿过曲率半径在预设范围内的井眼，所述短节串列包括：以铰接的方式相连接的至少一个收发短节和多个传力短节；
利用电路容置短节上的信号发射驱动和/或信号采集模块控制信号收发装置向地层发射信号；
利用所述信号发射驱动和/或信号采集模块采集所述信号收发装置接收到的地层信号。
本发明实施例还提供一种柔性测井装置进行测井的方法，用以保证测井作业的顺利进行，提高经济效益，降低施工井段的作业难度，该方法包括：
所述方法包括：在主井眼中利用电路容置短节上的信号发射驱动和/或信号采集模块控制信号收发装置向地层发射信号；
利用所述信号发射驱动和/或信号采集模块采集所述信号收发装置接收到的地层信号；
通过所述地层信号设定目标区域，通过所述导向短节驱动钻头在主井眼内侧钻极短半径分支井；
继续钻探直至抵近或钻达目标区域。
需要说明的是，上述方法中所述的随钻测井主要指所述测井装置随钻具组合一同下入井中测井，并于钻井过程搭配结合，并不仅限于钻头切削地层的过程中实施测井。所述收发装置在主井眼内测量井旁地质信息的过程中可以是在非钻进状态，测得目标地层后，通过侧钻的方式以极短半径的高曲率井眼侧钻，当钻头方向指向目标方向时继续向目标钻探。
本发明的好处在于以下几点：
第一，通过设置以万向扭矩传递结构相连接的多个收发短节、多个电路容置短节和多个传力短节，保证了短节串列可以顺利穿过曲率半径在预设范围内的井眼并承担钻头的反扭矩，保证了测井作业的顺利进行，提高了经济效益，降低了施工井段的作业难度。
第二，通过在多个收发短节上设置定向增益天线或者相控阵声学测井系统，可以在柔性钻柱上实现方位测井、探边测井、远探测或者前探测。通过设置信号发射驱动和/或信号采集模块，能控制多个信号收发装置向地层发射信号，以及采集信号收发装置接收到的地层信号，确保远探测或前探测测井作业的顺利进行。
第三，在主井眼钻井过程中或者主井眼完钻后，可通过该系统对井旁资源进行探测，并且在探明资源后可以在不起钻的情况下直接实现极短半径侧钻分支井，并朝向目标方向钻井，实现对井旁资源的开发。即，不一定在极短半径分支井内或其延伸井眼内才可以实现本发明的价值。在主井眼内完成方位探测或远探测测井后就地进行极短半径分支井侧钻也可以大幅度降低开发成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中柔性测井装置的总体示意图；
图2为本发明实施例中柔性测井装置的第一局部示意图；
图3为本发明实施例中柔性测井装置的第二局部示意图；
图4为本发明实施例中柔性测井装置的第三局部示意图；
图5为本发明实施例中声学柔性测井装置的局部示意图；
图6为本发明实施例中倾斜线圈测井装置的局部示意图。
附图标记如下：
1传力短节；
2电路容置短节；
3收发短节；
4信号收发装置；
5信号发射驱动和/或信号采集模块；
6下通讯电路；
7跨接线路；
8上通讯电路；
9泥浆脉冲器；
10跨接测量线路；
11调谐电路；
12扭矩传递结构；
13球头；
14球窝；
15扭矩传递销；
16扭矩传递槽；
17弹性件；
18主控模块；
19供电单元；
20斜向器；
21导向短节；
22钻头；
X钻柱；
Y短节串列。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
第一方面，本发明实施例提供了一种柔性测井装置，如图1所示，该装置包括：用于穿过曲率半径在预设范围内的井眼的短节串列Y、信号收发装置4、以及信号发射驱动和/或信号采集模块5、导向短节21和钻头22；其中，短节串列包括：至少一个电路容置短节2、若干个收发短节3和多个传力短节1；所述电路容置短节、所述收发短节及传力短节均包括万向扭矩传递结构；所述电路容置短节、所述若干收发短节和多个传力短节按预设位置关系串行排列，且通过万向扭矩传递结构连接；收发短节3上设置有用于收发地层信号的信号收发装置4。
所述导向短节21设置于所述短节串列的下方，所述钻头22设置于所述导向短节21的下方；若干个收发短节按预设间距设置于所述短节串列Y中；所述短节串列中设置有贯通流道用于流通钻井循环介质。所述钻井循环介质能从所述贯通流道流经钻头，再经过所述井下工具与井壁之间的环空返回，反之亦然。
至少一个电路容置短节2用于容置信号发射驱动和/或信号采集模块5，所述电路容置短节包括万向扭矩传递结构，并通过所述万向扭矩传递结构与邻近任意短节连接，本实施例中所述电路容置短节串接于所述短节串列Y中。所述电路容置短节上设置有信号发射驱动和/或信号采集模块，所述信号发射驱动和/或信号采集模块5通过跨接测量线路10与所述信号收发装置4电连接，当所述信号发射驱动和/或信号采集模块5为信号发射驱动单元时则用于控制所述信号收发装置向地层发射信号，当所述信号发射驱动和/或信号采集模块5为信号采集模块时则用于采集所述信号收发装置4接收到的地层信号；
所述电路容置短节包括能够承受井眼内的压力，以保证电路不会被钻井循环介质损坏。
需要说明的是，井眼包括主井眼和分支井段，上述短节串列Y、信号收发装置4、以及信号发射驱动和/或信号采集模块5用于穿过曲率半径在预设范围内的井眼，即前述短节形成的串列穿过曲率半径在预设范围内的主井眼和分支井段(主要是利用万向扭矩传递结构的灵活性穿过主井眼和分支井段的交接处，该交接处具体可参见图1和图4中主井眼和分支井段之间的分隔曲线处)。
当电路容置短节2以铰接的方式串接于短节串列Y中时，电路容置短节2的长度需要与收发短节3的长度或传力短节1的长度大体一致，即长度相差量在不超过2倍。当电路容置短节2设置于短节串列Y上方时，则对电路容置短节2的长度无限制性要求。
具体作业时，将以铰接的方式相连接的多个收发短节3、多个电路容置短节2和多个传力短节1穿过曲率半径在预设范围内的井眼。利用收发短节3上的信号收发装置4收发地层信号。利用电路容置短节2上的信号发射驱动单元控制信号收发装置4向地层发射信号，并利用信号采集模块5通过跨接测量电路10采集所述信号收发装置4接收到的地层信号，具体地，当信号发射驱动和/或信号采集模块5为信号发射驱动单元时，控制信号收发装置4向地层发射信号，当信号发射驱动和/或信号采集模块5为信号采集模块时，采集信号收发装置4接收到的地层信号。需要说明的是，该短节串列包括：以铰接的方式相连接的多个收发短节3、多个电路容置短节2和多个传力短节1。收发短节3、电路容置短节2和传力短节1根据预设顺序串行连接，该短节串列Y的末端连接钻井设备，首端可以连接井口处的泥浆脉冲器9。为了保证测井效果，可以将收发短节3和电路容置短节2设置在分支井段靠近钻头处。
本发明实施例提供的柔性测井装置，通过设置以铰接的方式相连接的多个收发短节3、多个电路容置短节2和多个传力短节1，保障了短节串列Y可以顺利穿过曲率半径在预设范围内的井眼，保证了后续测井作业的顺利进行，提高了经济效益，降低了施工井段的作业难度。通过在收发短节3上设置信号收发装置4，可以实现对地层信号的收发。通过设置信号发射驱动和/或信号采集模块5，可以控制信号收发装置4向地层发射信号，以及采集信号收发装置4接收到的地层信号，确保测井作业的顺利进行。
其中，多个传力短节1的作用在于以串接方式形成所述短节串列Y或用于连接多个收发短节3。收发短节3的数量至少为两个，以构成阵列测井系统，可大幅度提高测井作业精度。
此外，该柔性测井装置包括至少两个所述信号发射驱动和/或信号采集模块5协同控制两个或多个信号收发装置，至少两个所述信号发射驱动和/或信号采集模块5实现电连接。需要说明的是，为了保证测井信号免受振动烦扰，跨接测量线路10通过固定件固定在短节串列Y上。
此外，将收发单元3与信号发射驱动和/或信号采集模块5隔离设置于相互铰接的不同短节，通过跨接测量线路10实现信号发射驱动和/或信号采集模块和信号收发装置之间的电连接，大幅度的提高了柔性测井装置的通过性，同时保证了技术的可行性。通过铰接的方式隔离了弯矩，使传力短节1上的传感器不易被损坏。
在本发明实施例中，还包括：钻柱X，设置于短节串列Y的上方，用于传力短节串列Y进入所述井眼；短节串列Y的长度大于所述分支井段的长度。
其中，该分支井段包括高曲率造斜井段及其延伸井段，该高曲率造斜井段的曲率半径范围为0-30m。例如，其可以为曲率半径为10m-30m的短半径分支井，也可以为曲率半径为0-10m的极短半径分支井。该钻柱X为高刚性钻柱，所述高刚性钻柱由多段设有螺纹的连续钢管制成的钻杆串接而成。需要说明的是，高曲率造斜井段的目的在于，以尽可能少的进尺使分支井眼的延伸方向偏离主井眼，以达到预设延伸方向。所以在短-极短半径分支井施工过程中，其高曲率造斜井段的曲率半径在0-30米之间，但其延伸井段往往是稳斜井段。本发明意在解决短-极短半径分支井无法实现测井的问题，因此必须使所述柔性测井装置能够通过高曲率造斜井段。
在分支井的应用中，在主井眼内采用钻柱传送柔性测井装置可以大幅度减小短节串列Y的长度，降低事故风险。
进一步地，电路容置短节2以铰接的方式串接于短节串列Y中，收发短节3、电路容置短节2、传力短节1的轴线长度均小于或等于传力短节1外直径的5倍。
信号收发装置4为收发声信号、电信号、磁信号、放射性射线或粒子的信号收发装置。
至少两个所述收发短节，所述信号收发装置4为收发线圈，采用电磁波的形式向地层发射和/或接收信号；所述收发线圈分别设置于对应的收发短节中；如图6中箭头C、D和E所示，至少包括两个倾斜角度不同的线圈，其中包括至少一个倾斜线圈或水平线圈；所述倾斜线圈或水平线圈所形成的平面与所述收发短节的轴线的夹角小于75°。
如图6所示，至少包括一个倾斜线圈或水平线圈；如箭头C、D所示，所述倾斜线圈或水平线圈所形成的平面与所述收发短节的轴线的夹角小于75°；所述倾斜线圈或水平线圈能构成定向增益天线，即随着收发短节的旋转，所述线圈能够探测出井周不同方位的电阻率差异，或探测钻头前方的地质体信息。
作为更优的配置，所述电路容置短节2上还设置有调谐电路，所述调谐电路用于驱动收发线圈发射或接收电磁波。该调谐电路为调谐电路板，其至少包括电容，能与发射或接收线圈构成振荡电路，能激励电磁波。需要说明的是，由于每个收发线圈均设置在一个对应的收发短节3上，且每两个相邻的收发短节3之间均具有预设间距，通过如此设置，可以保证阵列测井的效果，进而穿过高曲率井眼实现阵列电磁波感应测井或阵列感应测井。本实施例中，采用倾斜线圈与垂直线圈相结合的设置方案或者采用水平线圈与垂直线圈相结合的设置方案，能实现探边测量、随钻远探测以及随钻前探测的功能，其具体原理在测井技术领域为现有技术，非本发明创新点，此处不再赘述。
信号收发装置4包括：至少两个换能器，采用声波的形式向地层发射和/或接收信号，每个换能器设置在一个对应的收发短节3上。换能器最佳选择为压电陶瓷或磁致伸缩换能器。当信号收发装置4用于声学测井时，信号收发装置4为换能器，并用于发射或接收声信号，需要先将所述铰接短节送入待测井段，反向拉出过程中实现声学测井，此时的柔性测井装置局部示意图可参见图5，此时图5中的信号收发装置4即为换能器。需要说明的是，由于每个换能器均设置在一个对应的收发短节3上，且每两个相邻的收发短节3之间均具有预设间距，通过如此设置，可以保证阵列测井的效果，进而穿过高曲率井眼实现阵列声波测井，尤其是通过多个设置有换能器的收发短节3实现反射声波测井。在主井眼中测量井旁地质信息时，在起钻过程中进行测量。
信号收发装置4包括电极，采用发射和接收电流的形式向地层发射和/或接收信号，该柔性测井装置包含至少两个载有电极的信号收发装置4。
信号发射驱动和/或信号采集模块5为控制电路板和/或信号采集电路板。基于厚膜电路具有噪声低，稳定性高等特点，该信号发射驱动和/或信号采集模块5采用厚膜电路工艺制备而成。
在所述短节串列Y中，相邻两个短节通过铰接结构的结构死点限制相邻两个短节的轴线之间的最大可偏转角度，当相邻两个短节间达到结构死点位置时，所述最大可偏转角度为2°-10°。需要说明的是，所述结构死点位置即为铰接结构的输入端和输出端的活动空间用尽的角度位置。最大可偏转角度预设值越大，所述短节串列Y的通过性越好，但越容易发生屈曲，因此该最大可偏转角度预设值能满足仪器可能通过的井段的曲率即可。
在本发明实施例中，任意两个短节之间采用的万向节为铰接结构与扭矩传递结构12的组合，能同时实现钻压和扭矩的传递；或者，采用既能传递轴向力又能实现万向传动的十字轴万向节。
其中，如图1和图3所示，该关节结构包括：球头13和球窝14。该球头13和球窝14之间还设置有扭矩传递结构12，球头13可在球窝14中偏转。需要说明的是，扭矩传递结构12包括扭矩传递销15和扭矩传递槽16，所述扭矩传递销15设置于球头13的外侧，扭矩传递槽16设置于球窝14的内侧，或，扭矩传递销15设置于球窝14的内侧，扭矩传递槽16设置于球头13的外侧；扭矩传递销15为球状扭矩传递销或柱状扭矩传递销；另外，扭矩传递结构12不限于扭矩传递销15和扭矩传递槽16这一种形式，不排除采用齿、槽等方式传递扭矩的情形。
为了避免与短节串列首端连接的设备在下放时进入分支井段，从而发送卡顿，影响正常测井作业，所述短节串列的长度大于分支井段的长度。
在本发明实施例中，为了保证测井数据顺利传递至井上，如图1和图3所示，该装置还包括：自下而上顺次电连接的下通讯电路6、跨接线路7、上通讯电路8和泥浆脉冲器9。其中，下通讯电路6与信号发射驱动和/或信号采集模块5电连接。下通讯电路6用于将来自信号发射驱动和/或信号采集模块5的测井信号通过跨接线路7传递给上通讯电路8，并通过上通讯电路8传递至设置于短节串列Y上方的泥浆脉冲器9。泥浆脉冲器9用于将测井信号经钻柱X发送至井口处的接收端。需要说明的是，本申请中的“上”指的是井口方向，“下”指的是井底方向。
具体实施时，可以通过跨接线路7和上通讯电路8将下通讯电路6采集的测井信号传向主井眼内的泥浆脉冲器9，泥浆脉冲器9再将该信号传递至井口信号接收端。
此外，所述下通讯电路与所述导向短节采用通讯线路连接；
所述下通讯电路用于将来自所述导向短节的钻头姿态信息通过所述跨接线路传递给所述上通讯电路，并通过所述上通讯电路传递至设置于短节串列上方的泥浆脉冲器9；
为了完成对井下设备的供电及控制，如图1和图4所示，该装置还包括：供电单元19，设置在主井眼内，与上通讯电路8电连接。
其中，供电单元19串接于所述驱动钻柱中任意位置，或者连接于驱动钻柱的上端，所述供电单元内部设置有井下电池，或所述供电单元为井下涡轮发电机。
进一步地，该下通讯电路6包括信号调制电路。其中，上通讯电路8包括信号解调电路。跨接线路7用于传递电能和信号。
具体实施时，信号调制电路能将测井数据通过交流分量载入跨接线路7；信号解调电路能将信号从跨接线路7上分离出来，信号调制电路将所发信息调制成容易叠加至供电信号的形式，该电路调制方式包括且不限于调频、调幅、调相和脉冲调制，并将调制后的信号叠加至跨接电线中的供电信号；信号解调电路设置于短节串列的上方或上部，解调电路能拾取跨接线路7上的载有信息的调制分量，并将所拾取的调制分量依据调制方式进行解调，形成泥浆脉冲器可处理的数字信号。泥浆脉冲器9进一步将所述数字信号以泥浆脉冲波的方式传递至井口的信号接收端。
在本发明实施例中，当需要将短节串列提至井上，进而获取测井数据时，该装置还包括：数据存储单元。该数据存储单元与信号采集模块5电连接，用于存储信号采集模块5采集到的地层信号。
本实施例中，通过主控模块18实现对导向短节和测井系统的整合，所述主控模块分别与所述信号发射驱动和/或信号采集模块和导向短节电连接，用于接受地层信号并根据预设程序控制所述导向短节进行导向钻井。
为了避免振动对测量的干扰以及增加跨接测量线路10的寿命，可以将该信号发射驱动和/或信号采集模块5通过跨接测量线路10与调谐电路11连接，该跨接测量线路10通过固定件固定在短节串列上，参见图1和图2。
举例来说，为了便于安装和拆卸，该跨接测量线路10通过螺栓组件固定在短节串列上。
进一步地，为了提高短节串列在分支井段内的稳定性，如图1和图3所示，该装置还包括：弹性件17。该弹性件17贯穿于短节串列Y中，用于使多个收发短节3处于同轴状态。其中，该弹性件17为弹性杆或弹性管等。
在本发明实施例中，该装置还包括：姿态测量单元。该姿态测量单元设置在收发短节3和/或电路容置短节2上。
具体地，该姿态测量单元包括：至少一个加速度计和一个磁力计，所述加速度计和所述磁力计设置在收发短节3的轴线上，用于测量收发短节3的倾斜角和方位角。
具体实施时，该姿态测量单元能在井下测量高柔性测井仪器的井斜角和/或重力工具面角和/或磁工具面角，能为方位测井设备提供重力工具面角和/或磁工具面角信息，该姿态测量单元包括至少一只磁力计，并采用无磁材质制成承载本体。其可以获得各个收发单元的姿态，例如或者线圈或天线的方位，获得换能器的方位信息，解决短节阵列屈曲导致的线圈或换能器朝向的不确定性带来的测量误差。
本实施例中，钻头的直径为0.05-0.3米之间，所述各个短节的轴线长度在0.1-1米之间。
第二方面，本发明实施例提供了利用上述柔性测井装置进行测井的方法，所述方法包括：
本发明实施例还提供一种柔性测井装置进行测井的方法，用以保证测井作业的顺利进行，提高经济效益，降低施工井段的作业难度，该方法包括：
将具有测井功能的短节串列穿过曲率半径在预设范围内的井眼，所述短节串列包括：以铰接的方式相连接的至少一个收发短节和多个传力短节；
在斜向器20的辅助下下入所述柔性测井装置，利用电路容置短节上的信号发射驱动和/或信号采集模块控制信号收发装置向地层发射信号；
利用所述信号发射驱动和/或信号采集模块采集所述信号收发装置接收到的地层信号。
本发明实施例还提供一种柔性测井装置进行测井的方法，用以保证测井作业的顺利进行，提高经济效益，降低施工井段的作业难度，该方法包括：
所述方法包括：在主井眼中利用电路容置短节上的信号发射驱动和/或信号采集模块控制信号收发装置向地层发射信号；
利用所述信号发射驱动和/或信号采集模块采集所述信号收发装置接收到的地层信号；
通过所述地层信号设定目标区域，通过所述导向短节驱动钻头在主井眼内侧钻极短半径分支井；
继续钻探直至抵近或钻达目标区域。
作为更优的选项，所述信号发射驱动和/或信号采集模块包括芯片，用于按照预设指令驱动信号收发装置，或用于采集信号，或用于处理采集的信号，所述处理包括滤波。
需要说明的是，上述方法中所述的随钻测井主要指所述测井装置随钻具组合一同下入井中测井，并于钻井过程搭配结合，并不仅限于钻头切削地层的过程中实施测井。所述收发装置在主井眼内测量井旁地质信息的过程中可以是在非钻进状态，测得目标地层后，通过侧钻的方式以极短半径的高曲率井眼侧钻，当钻头方向指向目标方向时继续向目标钻探。
利用上述方法，保证了短节串列Y可以顺利穿过曲率半径在预设范围内的主井眼和分支井段，保证后续测井作业的顺利进行，提高了经济效益，降低了施工井段的作业难度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种柔性测井装置，其特征在于，包括：用于穿过曲率半径在预设范围内的井眼的短节串列(Y)、信号收发装置(4)、以及信号发射驱动和/或信号采集模块(5)；
所述短节串列包括：至少一个电路容置短节(2)、若干个收发短节(3)和多个传力短节(1)；所述电路容置短节(2)、所述收发短节及传力短节均包括万向扭矩传递结构；所述电路容置短节(2)、所述若干收发短节和多个传力短节串行排列，且通过万向扭矩传递结构连接；
所述收发短节(3)上设置有用于向地层信发射和/或接收号的信号收发装置(4)；
至少一个信号发射驱动和/或信号采集模块(5)，所述信号发射驱动和/或信号采集模块(5)设置于电路容置短节(2)中，所述电路容置短节(2)包括万向扭矩传递结构，并通过所述万向扭矩传递结构与邻近任意短节连接，所述电路容置短节串接于所述短节串列(Y)中任意位置，或，所述电路容置短节(2)连接于所述短节串列(Y)的上方，或，所述电路容置短节(2)连接于所述短节串列(Y)的下方；
所述信号发射驱动和/或信号采集模块(5)通过跨接测量线路(10)与所述信号收发装置(4)电连接，当所述信号发射驱动和/或信号采集模块(5)为信号发射驱动单元时则用于控制所述信号收发装置(4)向地层发射信号，当所述信号发射驱动和/或信号采集模块(5)为信号采集模块时则用于采集所述信号收发装置(4)接收到的地层信号。
2.如权利要求1所述的柔性测井装置，其特征在于，还包括：
还包括导向短节(21)和钻头(22)，所述导向短节(21)能用于实现导向钻井功能；
所述导向短节设置于所述短节串列的下方，所述钻头设置于所述导向短节的下方；若干个收发短节(3)按预设间距设置于所述短节串列中；
所述短节串列、导向短节(21)中设置有相互连通的贯通流道，用于流通钻井循环介质。
3.如权利要求2所述的柔性测井装置，其特征在于，还包括：钻柱(X)，设置于所述短节串列(Y)的上方，用于传送所述短节串列(Y)进入所述井眼；
所述万向扭矩传递结构为万向节；用于承担钻头的反扭矩和/或传递钻井动力；
所述最下方的收发短节与所述钻头的距离小于10米；
所述导向短节(21)、所述收发短节(3)、所述电路容置短节(2)、所述传力短节(1)的轴线长度均小于或等于所述传力短节(1)外直径的5倍；
所述短节串列(Y)导向短节(21)和钻头的长度总和大于所述井眼的分支井段的长度，所述分支井段包括高曲率造斜段及其延伸井段，所述高曲率造斜段的曲率半径范围为0-30m。
4.如权利要求1或2所述的柔性测井装置，其特征在于，还包括：自下而上顺次电连接的下通讯电路(6)、跨接线路(7)、上通讯电路(8)和泥浆脉冲器(9)；
所述下通讯电路(6)与所述信号发射驱动和/或信号采集模块(5)采用通讯线路连接；
所述下通讯电路(6)与所述导向短节(21)采用通讯线路连接。
5.如权利要求1或2所述的柔性测井装置，其特征在于，还包括：主控模块(18)，分别与所述信号发射驱动和/或信号采集模块(5)和导向短节(21)电连接，用于接受地层信号并根据预设程序控制所述导向短节(21)进行导向钻井。
6.如权利要求1或2所述的柔性测井装置，其特征在于，包括至少两个所述收发短节，所述信号收发装置(4)为收发线圈，采用电磁波的形式向地层发射和/或接收信号；所述收发线圈分别设置于对应的收发短节中；
每个所述收发线圈设置在一个对应的所述收发短节(3)上。
7.如权利要求1或2所述的柔性测井装置，其特征在于，至少包括存储器
至少包括两个倾斜角度不同的线圈，其中包括至少一个倾斜线圈或水平线圈；所述倾斜线圈或水平线圈所形成的平面与所述收发短节的轴线的夹角小于75°。
8.如权利要求1或2所述的柔性测井装置，其特征在于，包括：
多个所述收发短节；
多组换能器，采用声波的形式向地层发射和/或接收信号；
每组所述换能器分别设置在对应的所述收发短节(3)上；
每组所述换能器包括至少两个沿圆周方向布置于所述收发短节上的换能器。
9.如权利要求1或2所述的柔性测井装置，其特征在于，所述信号收发装置(4)包括电极，采用发射和接收电流的形式向地层发射和/或接收信号；
其中一个电极为钻头(22)，用于向地层发射或接收电流，至少一个电极设置于所述收发短节上。
10.如权利要求1或2所述的柔性测井装置，其特征在于，包括多个相互电连接的所述信号发射驱动和/或信号采集模块(5)；
多个所述信号发射驱动和/或信号采集模块(5)用于协同控制多个信号收发装置(4)。
11.如权利要求1或2所述的柔性测井装置，其特征在于，还包括：弹性件(17)，贯穿于所述短节串列(Y)中，所述弹性件穿越万向扭矩传递结构，所述弹性件的两端分别与两个短节连接，用于提供使短节处于同轴状态的回复力。
12.如权利要求1或2所述的柔性测井装置，其特征在于，还包括：姿态测量单元，设置在所述收发短节(3)和/或所述电路容置短节(2)上。
13.如权利要求12所述的柔性测井装置，其特征在于，所述姿态测量单元包括：至少一个加速度计和一个磁力计，所述加速度计和所述磁力计设置在所述收发短节(3)的轴线上，用于测量所述收发短节(3)的倾斜角和方位角。
14.如权利要求1或2所述的柔性测井装置，其特征在于，所述信号发射驱动和/或信号采集模块(5)是采用厚膜电路工艺制作的而成的。
15.如权利要求1或2所述的柔性测井装置，其特征在于，在所述短节串列(Y)中，所述万向扭矩传递结构包括铰接结构和扭矩传递结构(12)，相邻两个短节通过铰接结构的结构死点限制相邻两个短节的轴线之间的最大可偏转角度，当相邻两个短节间达到结构死点位置时，所述最大可偏转角度为2°-10°。
16.利用权利要求1-15任一项所述柔性测井装置进行测井的方法，其特征在于，所述方法包括：
将具有测井功能的短节串列(Y)穿过曲率半径在预设范围内的井眼，所述短节串列包括：采用万向扭矩传递结构相连接的至少一个收发短节(3)和多个传力短节(1)；
利用电路容置短节(2)上的信号发射驱动和/或信号采集模块(5)控制信号收发装置(4)向地层发射信号；
利用所述信号发射驱动和/或信号采集模块(5)采集所述信号收发装置(4)接收到的地层信号。
17.利用权利要求1-15任一项所述柔性测井装置进行测井的方法，其特征在于，所述方法包括：在主井眼中利用电路容置短节(2)上的信号发射驱动和/或信号采集模块(5)控制信号收发装置(4)向地层发射信号；
利用所述信号发射驱动和/或信号采集模块(5)采集所述信号收发装置(4)接收到的地层信号；
通过所述地层信号设定目标区域，通过所述导向短节驱动钻头在主井眼内侧钻极短半径分支井；
继续钻探直至抵近或钻达目标区域。
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