CN1267622C - 在井筒中使用的测井系统及地层测井方法 - Google Patents
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Abstract
一种在地层中形成的井筒中使用的测井系统。该系统包括一个筒形管道(9)，其从表面延伸到井筒中，并且包含大量的井筒流体；一个测井工具串(12)，其能够从管道内的一个位置穿过到管道下端部的管道外侧的一个位置，并且能够由管道悬垂在管道外侧的所述位置；和一个压力脉冲装置(18)，其设置在管道内，其设置方式是，压力脉冲装置与测井工具数据连通。该压力脉冲装置能够在大量的井筒流体中产生压力脉冲，所述压力脉冲表示在由测井工具串对地层测定过程中，由测井工具串传送到压力脉冲装置的数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种在地层中形成的井筒中使用的测井系统，并且涉及对地层测井的方法，其中一个包含大量的井筒流体的筒形管道从表面延伸到井筒中。筒形管道能够是例如一个钻柱或者一个井筒套管。
背景技术
用于测定地层的测井系统包括电缆操作的测井工具和无线测井工具。一般来说，无线测井工具是由电池供以动力的，并且设置有一个电子存储器，用于存储测井数据。在执行测井操作以后，测井工具被收回到表面，在表面读取电子存储器中的测井数据。
采用无线测井工具存在的一个问题是，在测井过程中操作人员不能得到关于测井工具的机能的信息。例如，在测井操作过程中，如果测井工具在钻井中配置(deployment)不当，只有当一个或者多个测井操作已经完成以后，在读取电子存储器期间操作人员才会注意该不当的配置。在这样的情况下，昂贵的钻井机时受到损失，因为可能需要在同样的井筒区间中重新操作测井工具。而且，环境会妨碍测井工具在同样的井筒区间中重新操作，导致缺少该区间的有用的测井数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的测井系统，其克服了传统的无线测井系统中的问题。
本发明的另一个目的是提供一种改进的测井方法。
根据本发明提供一种在地层中形成的井筒中使用的测井系统，包括
-一个筒形管道，从表面延伸到井筒中，并且包含大量的井筒流体；
-一个测井工具管柱，其能够从管道内的一个位置穿过到管道下端部的管道外侧的一个位置，并且能够由管道悬挂在所述管道外侧的位置；
-一个压力脉冲装置设置在管道内，其设置方式是，压力脉冲装置与测井工具之间能进行数据传送，该压力脉冲装置能够在大量的井筒流体中产生压力脉冲，所述压力脉冲表示在由测井工具管柱对地层测井过程中，由测井工具管柱传送到压力脉冲装置的数据；和
-一个控制系统，其与大量井筒流体之间流体连通，并且设置成接收所述压力脉冲。
根据本发明的一种在地层中形成的井筒附近对地层测井的方法，其中包含大量的井筒流体的筒形管道从表面延伸到井筒中，该方法包括：
a)将一个测井工具管柱从管道内的一个位置穿过到管道下端部的管道外侧的一个位置，并且将测井工具管柱从管道悬挂在管道外侧的所述位置；
b)在管道中设置一个压力脉冲装置，其设置方式是，压力脉冲装置与测井工具之间能进行数据传送，该压力脉冲装置能够在大量的井筒流体中产生压力脉冲，所述压力脉冲表示在由测井工具管柱在井筒中测井过程中，由测井工具管柱传送到压力脉冲装置的数据；和
c)设置一个控制系统，其与大量井筒流体之间流体连通，并且设置成接收所述压力脉冲；和
d)使测井工具管柱对地层测井，和使压力脉冲装置在大量的井筒流体中产生压力脉冲，所述压力脉冲表示在由测井工具管柱测井过程中，由测井工具管柱连通到压力脉冲装置的数据。
从而实现压力脉冲装置在大量的井筒流体中产生表示测井操作的压力脉冲，该压力脉冲由控制系统在表面检测。因此操作人员在一个位置，在测井操作期间，评价测井工具管柱的机能，并且如果需要在早期采取适合的手段。
附图说明
下面以举例的方式并参照附图对本发明进行描述。
图1示意地表示本发明的测井系统的第一实施例，其采用一个在井筒中延伸的套管；
图2示意地表示本发明的测井系统的第二实施例，其采用一个在井筒中延伸的钻柱；
图3示意地表示图2的实施例在操作的又一个阶段中。
在图中相同的部件采用相同的参考标号。
具体实施方式
参见图1，其中示出了在地层2中形成的一个井筒1，井筒中充有钻井液。井筒具有一个上部，在上部设有一个套管4，其从表面8处的钻机(未示出)延伸到井筒1中的一个套管鞋5，和一个在套管鞋5下面延伸的开口的下部7。一个其中包含大量的钻井液10，并且具有一个开口的下端11的管状的钻柱9，从钻机延伸到井筒1中，使得开口的下端11设置在开口的下井筒部7。一个测井工具管柱12能够通过钻柱9降低或者升高，通过适合的装置(未示出)可拉回地悬挂在钻柱9中。管柱12包括一个重复的地层测试器(RFT)工具14，其具有可缩回的臂16，和一个设置在RFT工具14的上侧的流体压力脉冲装置18，使得RFT工具14在钻柱9的下端部11的下面延伸，并且压力脉冲装置18设置在钻柱9内。RFT工具14由电池(未示出)供以动力，并且设置有一个电子存储器(未示出)，用于储存测井数据。流体压力脉冲装置18具有一个变流节流器(variable flow restriction)(未示出)，由RFT工具14发给压力脉冲装置18的电信号进行控制，这些信号表示地层2测井期间由RFT工具14产生的测井数据。测井工具管柱12的上端设置有一个闩件20，用于将一个金属丝(未示出)系固到管柱12上。
一个井口装置22连接到套管4的上端，并且设置有一个出口管道24，向钻井液池26溢流，钻井液池设置有一个适合的筛网装置(未示出)，用于从钻井液中去除钻井废料。一个泵28具有一个入口30和一个出口32，该泵用于从钻井液池26向钻柱9的上端泵送钻井液。
在表面设置的一个控制系统34与钻柱9相连，用于在大量的钻井液中向流体压力脉冲装置18以及从流体压力脉冲装置18发送或者接收流体压力脉冲。
在图2中示出的第二实施例与第一实施例十分相似，只有下面几个方面不同。钻柱的下端设置有一个钻头40，一个随钻测量(MWD)的装置42可移动地设置在钻井串的下端，并且测井工具管柱12被示出为经钻柱9下降。钻头40设置有一个通道44，与钻柱9的内部流体连通。通道44设置有一个封闭元件46，可以以向外的方向从通道44上取下，并且与MWD装置42相连。测井工具管柱12的下端和MWD装置42的上端设置有相应的合作闩件48a，48b，能够将测井工具管柱12锁在MWD装置42上。而且，测井工具管柱12设置有泵送皮碗(pump cup)50，用于经钻柱在其向下或者向上的方向泵送测井工具管柱12。
封闭元件46具有一个闩机构(未示出)，用于将封闭元件46锁定在钻头40上。闩机构布置成与闩件48a，48b合作，其合作方式是当闩件48a与闩件48b锁住时，封闭元件46与钻头40脱开，以及当闩件48a与闩件48b脱开时，封闭元件46与钻头40锁住，从而关闭通道44。
图3示意地表示图2的实施例在操作的又一个阶段中，使得测井工具管柱12已经与MWD装置42锁住，并且封闭元件46已经从钻头40脱离开。钻柱9已经在井筒1中升高一个选定的距离，从而在钻头40与井筒底部之间留有一个空间52。测井工具管柱12通过钻柱9而悬挂的方式是，RFT工具14穿过通道44，延伸到钻头40的下面，以及压力脉冲装置18设置在钻柱9内。继而，MWD装置42和关闭装置46延伸到测井工具管柱12的下面。
在图1的实施例的正常操作期间，钻柱9下降进入到井筒1中，直到钻柱9的下端位于开口的井筒部7。然后，由一个在闩20处锁在测井工具管柱12上金属丝(未示出)，将测井工具管柱12从表面下降，经过钻柱9，使得在下降过程中，臂16缩回。继续下降，直到RFT工具14在钻柱9下面延伸，而压力脉冲装置18位于钻柱9内，在此位置，测井工具管柱12被适当地支承。然后，臂16靠井筒壁延伸，RFT工具14被感应，以进行地层2的测定。测井数据被保存在电子存储器中，并且部分测井数据以电子信号的形式由RFT装置14传送到压力脉冲装置18，这些信号感应变流节流器的受控变化。
在测井工具管柱12操作的同时，泵28经入口30和出口32将钻井液从钻井液池26泵送到钻柱9。变流节流器的受控变化在钻柱9中的大量的钻井液中感应出相应的压力脉冲，该压力脉冲由控制系统34监测。以这种方式，操作人员在一个位置监视测井操作，并且如果需要进行纠正。例如，能够在早期以此方式监测RFT工具的臂的不正确的使用。
当测井操作已经完成以后，测井工具管柱12由连接到闩件20的金属线经钻柱9缩回到表面。可选择的是，然后钻柱9从井筒1中取出。
在图2和图3的实施例的正常操作期间，钻柱9操作，钻下部的井筒部7，使得封闭元件46锁定在钻头40上，从而形成其一部分。MWD装置42感应在大量的钻井液10中的流体压力脉冲，其表示选定的钻井参数，例如井筒倾斜度或者井筒温度。MWD装置是钻井领域已知的，并且在此不作更详细的描述，因为其不构成本发明的一部分。
当需要对围绕开口的井筒部7的地层2测定时，测井工具管柱12由泵28在钻柱9中向下泵送，直到借助于闩件48a，48b将测井工具管柱12与MWD装置锁定。在管柱12下降期间，RFT工具的臂16缩回。然后钻柱9升高一个选定的距离，直到在钻柱下面有充分的空间用于RFT工具14、MWD装置42和封闭元件46在钻头40下面延伸。当闩件48a和闩件48b锁定时，密封元件46从钻头40脱离开。泵28的连续操作使得结合的测井工具管柱12、MWD装置42和封闭元件46进一步向下运动，直到测井工具管柱12由钻井串悬挂。在此位置(如图3所示)，RFT工具14穿过通道44伸入到下面的空间52，在钻头40下面，并且压力脉冲装置18和封闭元件46伸到所述空间52中的RFT工具下面。
然后臂16抵靠井筒的壁延伸，并且RFT工具14被感应，对地层2测定。测井数据存储于电子存储器中，并且部分测井数据由RFT装置14以电子信号的形式发送到压力脉冲装置18，这些信号感应MWD装置42的可变流量限定的被控制地变化。
在测井工具管柱12操作的同时，泵28经入口30和出口32将钻井液从钻井液池26泵送到钻柱9。可变流量限定的被控制的变化感应相应的压力脉冲在钻柱9中的大量的钻井液中出现，该压力脉冲由控制系统34监测。因此，操作人员在一个位置监视测井操作，并且如果需要进行纠正(与图1的实施例相似)。
当测井操作已经完成以后，测井工具管柱12由连接到闩件20的金属线经钻柱9收回到表面。在收回期间，封闭元件46锁定在钻头40上(从而关闭通道44)，并且闩件48A，48b脱开。可选择的是，通过向后泵回钻井液，即经钻柱9与井筒壁之间的环形空间向下泵送钻井液，使之进入到钻柱9的下端，从而测井工具管柱能够收回到表面。可选择的是，然后能够钻更进一步的井筒部分，或者能够从井筒1中取出钻柱9。
不是从表面将测井工具管柱经钻柱下降，而是在钻柱下降到井筒中的过程中，能够将测井工具管柱锁住在钻柱的下部中。然后在所需的深度，将测井工具管柱移动到钻柱的外部，采取例如将一个球在钻柱中向下泵送，使得测井工具管柱的闩释放机构启动。
Claims (11)
1.一种在地层中形成的井筒中使用的测井系统，包括
-一个筒形管道，从表面延伸到井筒，并且包含大量的井筒流体；
-一个测井工具管柱能够从管道内的一个位置穿过到管道下端部的管道外侧的一个位置，并且能够由管道悬挂在所述管道外侧的位置；
一个压力脉冲装置设置在管道内，其设置方式是，压力脉冲装置与测井工具之间能进行数据传送，该压力脉冲装置能够在大量的井筒流体中产生压力脉冲，所述压力脉冲表示在由测井工具管柱对地层测井过程中，由测井工具管柱传送到压力脉冲装置的数据；和
-一个控制系统，其与大量井筒流体之间流体连通，并且设置成接收所述压力脉冲。
2.如权利要求1的测井系统，其中测井工具管柱能够从表面穿过管道到所述管道外侧的位置。
3.如权利要求1或2的测井系统，还包括用于穿过管道下降和/或收回测井工具管柱的装置。
4.如权利要求1或2的测井系统，其中筒形管道是井筒套管和钻柱中的一个。
5.如权利要求1或2的测井系统，其中筒形管道是用于钻井筒的钻柱，并且测井工具管柱由钻柱悬挂，其方式是测井工具管柱延伸到钻柱下面到井筒的一个开口部中。
6.如权利要求5的测井系统，其中钻柱包括一个钻头，其具有一个通道，用于使测井工具管柱穿过，以及其中测井工具管柱由钻柱悬挂，其方式是测井工具管柱的部分在所述通道中延伸。
7.如权利要求5或6的测井系统，其中测井工具管柱具有一个锁定在随钻测量(MWD)的装置上的下端部，用于在钻柱钻井期间，将流体压力脉冲发送到表面，其中测井工具管柱和MWD装置都延伸到管道的下端部的管道的外侧。
8.一种在地层中形成的井筒附近对地层测井的方法，其中包含大量的井筒流体的筒形管道从表面延伸到井筒中，该方法包括
a)将一个测井工具管柱能够从管道内的一个位置穿过到管道下端部的管道外侧的一个位置，并且将测井工具管柱从管道悬挂在所述管道外侧的位置；
b)在管道中设置一个压力脉冲装置，其设置方式是，压力脉冲装置与测井工具之间能进行数据传送，该压力脉冲装置能够在大量的井筒流体中产生压力脉冲，所述压力脉冲表示在由测井工具管柱在井筒中测井过程中，由测井工具管柱传送到压力脉冲装置的数据；和
c)设置一个控制系统，其与大量井筒流体之间流体连通，并且设置成接收所述压力脉冲；和
d)使测井工具管柱对地层测井，和使压力脉冲装置在大量的井筒流体中产生压力脉冲。
9.如权利要求8的方法，其中测井工具管柱和压力脉冲装置相互连接，并且其中步骤a)和b)同时进行。
10.如权利要求8或9的方法，其中筒形管道是钻柱，并且在步骤a)之前用钻柱钻出井筒的一部分，以这种方式一个随钻测量(MWD)装置设置在钻柱内，其中测井工具管柱具有一个下端部，下端部设置有闩装置，用于将测井工具管柱锁定在MWD装置上，并且其中步骤a)包括将测井工具管柱锁定在MWD装置上。
11.如权利要求9的方法，其中步骤a)包括从管道悬挂测井工具管柱，其方式是，测井工具管柱和MWD装置都延伸到管道的下端部的管道的外侧。
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