專利名稱：對(duì)在井眼中使用的流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體涉及對(duì)地層流體進(jìn)行取樣和分析，并且更具體地涉及對(duì)在井眼中使用的流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。
背景技術(shù)：
井下流體成分分析通常用于提供地層或儲(chǔ)層流體的成分的實(shí)時(shí)信息。這種實(shí) 時(shí)信息可以有利地用于提高或優(yōu)化地層測(cè)試工具在給定井中進(jìn)行取樣過程期間的效率 (例如，井下流體成分分析允許減小和/或優(yōu)化捕獲并被帶到地面用于進(jìn)一步分析的樣 品的數(shù)量)。一些公知的井下流體分析工具(例如，實(shí)時(shí)流體分析器(LFA)和成分流體 分析器(CFA))可以在井下條件下測(cè)量地層流體的吸收光譜，這兩種流體分析器都可從 SchlumbergerTechnology公司買得到。這些公知流體分析器中的每一個(gè)都提供十個(gè)通道， 所述十個(gè)通道中的每一個(gè)都與不同的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，所述不同的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于從可見波長(zhǎng)到近 紅外波長(zhǎng)的范圍內(nèi)的測(cè)量光譜。每一個(gè)通道的輸出表示光密度(即，入射光強(qiáng)度與透射光 強(qiáng)度的比的對(duì)數(shù))，其中，0光密度(OD)對(duì)應(yīng)于100%的光透射，而IOD對(duì)應(yīng)于100%的光透 射。通道合并的光密度輸出提供可以用于確定地層流體的含水量與成分的光譜信息。為了確保流體分析器為地層流體提供合理準(zhǔn)確的含水量和成分信息，通常對(duì)流體 分析器進(jìn)行校準(zhǔn)過程，所述校準(zhǔn)過程評(píng)價(jià)流體分析器通道在多個(gè)溫度下的基線漂移或誤 差。通常在地面上(例如，在實(shí)驗(yàn)室中)實(shí)施校準(zhǔn)過程，并且在可以大致與井下工具溫度相 對(duì)應(yīng)的溫度下執(zhí)行所述校準(zhǔn)過程。另外，校準(zhǔn)過程可以包括使用空氣、具有已知光學(xué)特征的 油、和/或水。然而，上述公知的校準(zhǔn)過程可能不能對(duì)以下測(cè)量誤差進(jìn)行校正由執(zhí)行校準(zhǔn) 的條件(通常為有限數(shù)量的溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)和/或有限的溫度范圍)與實(shí)際井下條件之間的差 產(chǎn)生的測(cè)量誤差，或與由流體分析器通道的不可重復(fù)的溫度靈敏度(例如，對(duì)于不同溫度 周期的漂移遲滯)產(chǎn)生的流體分析器的漂移或不準(zhǔn)確性有關(guān)的測(cè)量誤差。

發(fā)明內(nèi)容
為在井下工具中使用的流體分析器生成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的示例性方法包括以下步驟將 包括流體分析器的井下工具下入到井眼內(nèi)的位置；當(dāng)流體分析器位于所述位置處時(shí)，通過 流體分析器測(cè)量校準(zhǔn)流體或真空的特征值；為在所述位置處的校準(zhǔn)流體或所述真空獲得預(yù) 期特征值；以及比較測(cè)量特征值與預(yù)期特征值，以為流體分析器生成校準(zhǔn)值。對(duì)在井下工具中使用的流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)的另一個(gè)示例性方法包括以下步驟 將包括流體分析器的井下工具下入到井眼內(nèi)；當(dāng)井下工具位于井眼內(nèi)時(shí)，通過流體分析器 測(cè)量校準(zhǔn)流體或真空的特征；以及使用校準(zhǔn)流體或真空的測(cè)量特征和預(yù)期特征，以對(duì)流體 分析器進(jìn)行校準(zhǔn)。為流體分析器生成校準(zhǔn)信息的又一個(gè)示例性方法包括以下步驟在井眼內(nèi)的位置 處測(cè)量流體分析器對(duì)校準(zhǔn)流體或真空的響應(yīng)；比較流體分析器的測(cè)量響應(yīng)與校準(zhǔn)流體或真 空的預(yù)期響應(yīng)；以及根據(jù)測(cè)量響應(yīng)與預(yù)期響應(yīng)的比較生成校準(zhǔn)信息。


圖1示出了這里所述的可以使用的示例性流體分析器校準(zhǔn)方法的井位系統(tǒng)；圖2示出了根據(jù)這里所述的示例性方法可以用于提取并分析地層流體樣品的示例性電纜測(cè)井儀；圖3示出了可以用于圖1的LWD測(cè)井儀和/或圖2的電纜測(cè)井儀的示例性地層流 體取樣工具；圖4是示出了公知的流體分析器校準(zhǔn)方法的流程圖；圖5是示出了在室溫下流體分析器響應(yīng)于空氣的基線輸出的圖表；圖6是示出了與圖5的圖表相關(guān)聯(lián)的流體分析器響應(yīng)于J26油和水的輸出的圖 表；圖7是示出了與圖5和圖6的圖表相關(guān)聯(lián)的流體分析器響應(yīng)于外界溫度的范圍的 輸出的圖表；圖8是示出了與圖5-7的圖表相關(guān)聯(lián)的流體分析器響應(yīng)于多個(gè)溫度周期的輸出的 圖表；圖9是示出了與圖5-8的圖表相關(guān)聯(lián)的流體分析器的一個(gè)通道在一定的溫度變化 范圍內(nèi)的輸出的圖表；圖10是示例性流體分析器校準(zhǔn)方法的流程圖；圖11是對(duì)于正在被校準(zhǔn)的流體分析器的二十個(gè)通道示出了期望的光譜信息和測(cè) 量的光譜信息的圖表；圖12是示出了圖11中所示的光譜信息與預(yù)期的光譜信息之間的差的圖表；以及圖13是可以用于和/或進(jìn)行編程以實(shí)施這里所述的所有示例性方法和設(shè)備中的 任一個(gè)的示例性處理器平臺(tái)的示意圖。
具體實(shí)施例方式在以上附圖和以下的詳細(xì)說明中示出了一些實(shí)施例。在所述的這些實(shí)施例中，類 似或相同的附圖標(biāo)記可以用于表示類似或相同的元件。附圖沒有必要按照比例畫出，并且 附圖中的一些特征和一些視圖可以按比例被放大示出或被示意性地示出，以便清楚和/或簡(jiǎn)潔。對(duì)地層流體樣品的準(zhǔn)確分析對(duì)于有效地開采地層是至關(guān)重要的。具體地，正確或 優(yōu)化開采工藝通常取決于流體分析的結(jié)果。因此，井下流體分析器的正確校準(zhǔn)對(duì)于確保流 體分析結(jié)果準(zhǔn)確并且最終使得以最有效和效率高地開采地層流體是至關(guān)重要的。許多公知的流體分析器校準(zhǔn)方法包括在地面條件下(例如，在實(shí)驗(yàn)室)和一個(gè)或 多個(gè)溫度下表征流體分析器對(duì)公知流體(例如，J26油)的響應(yīng)，所述條件和溫度可以類似 于或不同于實(shí)際井下溫度條件。與這些公知的方法相反，這里所述的示例性流體分析器校 準(zhǔn)方法通過將井下工具下入到井眼內(nèi)而為流體分析器產(chǎn)生校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述井下工具包括流 體分析器和大量?jī)?chǔ)存的校準(zhǔn)流體。在將井下工具下入到井眼內(nèi)之前，校準(zhǔn)流體可以儲(chǔ)存在 一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)管線和/或井下工具的樣品容器中。適當(dāng)?shù)男?zhǔn)流體包括但不局限于烷 烴、油、水、空氣、氮?dú)狻⒍蚧?、和二氧化碳。在一些示例中，所使用的校?zhǔn)流體可以與通過流體分析器要測(cè)量的地層流體的成分基本上不同。例如，諸如液壓油、水、空氣、氮?dú)?、?硫化碳和二氧化碳的校準(zhǔn)流體的成分與將要通過流體分析器測(cè)量的多種地層流體的成分 基本上不同。在井眼的一個(gè)或多個(gè)位置處，儲(chǔ)存在井下工具內(nèi)的校準(zhǔn)流體被泵送到流體分析器或者以別的方式設(shè)置在所述流體分析器內(nèi)或輸送到所述流體分析器。然后，流體分析器在 所述位置處測(cè)量校準(zhǔn)流體的特征值或值。例如，測(cè)量的特征值可以是通過流體分析器的一 個(gè)或多個(gè)通道獲得并且用于確定例如一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)下的一個(gè)或多個(gè)光密度值的光譜信 息。然后，比較測(cè)量的校準(zhǔn)流體的特征值與校準(zhǔn)流體在所述位置處預(yù)期的特征值，以為流體 分析器生成校準(zhǔn)值。預(yù)期的特征值可以基于在地面條件(例如，在實(shí)驗(yàn)室中)下得到的校 準(zhǔn)流體的測(cè)量值。具體地，為了得到預(yù)期的特征值，可以通過使用在井眼中的所述位置處的 密度測(cè)量值或在所述位置處估計(jì)的密度對(duì)在地面條件獲得的校準(zhǔn)流體的測(cè)量值對(duì)于在井 眼中的所述位置處的所述校準(zhǔn)流體的密度的變化進(jìn)行校正。校準(zhǔn)值中的每一個(gè)都可以與流 體分析器通道中的一個(gè)響應(yīng)于校準(zhǔn)流體的預(yù)期輸出與所述通道響應(yīng)于井眼中的位置處的 校準(zhǔn)流體的實(shí)際輸出之間的差相對(duì)應(yīng)。因此，校準(zhǔn)值可以用于對(duì)井眼內(nèi)的所述位置處的流 體分析器的每一個(gè)通道的測(cè)量輸出進(jìn)行校正(例如，生成校正的特征值)。當(dāng)井下工具在測(cè)定點(diǎn)處停止時(shí)，或者如果期望，當(dāng)工具正在被下入井中(即，正在 移動(dòng))時(shí)，可以在井眼內(nèi)的多個(gè)位置處執(zhí)行以下詳細(xì)說明的示例性校準(zhǔn)方法。此外，代替校 準(zhǔn)流體或除校準(zhǔn)流體之外，示例性校準(zhǔn)方法可以在流體分析器內(nèi)使用真空，以在井眼中的 一個(gè)或多個(gè)位置處為流體分析器生成校準(zhǔn)值。真空為在所有溫度下的所有流體分析器通道 (例如，波長(zhǎng))提供了零光密度，因此不管流體分析器在井眼內(nèi)的位置，預(yù)期的特征值全為 零。在井眼內(nèi)的位置處對(duì)地層流體進(jìn)行取樣之前或之后，在所述位置處執(zhí)行這里所述 的示例性流體分析器校準(zhǔn)方法。因此，對(duì)流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)以補(bǔ)償所述位置處的實(shí)際井 下條件(例如，溫度、壓力等)以及其流體分析器的其它不理想特征(例如，溫度周期中的 非可重復(fù)性、壓力周期等)。通過補(bǔ)償實(shí)際井下條件以及流體分析器的其它不理想特征，這 里所述的示例性校準(zhǔn)方法提供了一種比上述公知的校準(zhǔn)方法更加顯著精確的校準(zhǔn)，因?yàn)檫@ 種公知的方法在井口或地面條件下執(zhí)行校準(zhǔn)，所述井口或地面條件必然與井下條件不類似 或不相同，并且不能補(bǔ)償流體分析器其它不理想的特征(例如，在溫度周期中流體分析器 的非可重復(fù)性和類似特征)。雖然這里所述的示例性方法被稱為“隨鉆取樣"、“隨鉆測(cè)井”、和/或“隨鉆測(cè)量” 操作，但是示例性方法可以另外或可選地在電纜取樣操作期間使用。此外，當(dāng)進(jìn)行有效鉆井 時(shí)，這種隨鉆操作不要求所述取樣、測(cè)井和/或測(cè)量實(shí)際發(fā)生。例如，如通常在工業(yè)中所執(zhí) 行的，鉆柱的鉆頭鉆一段時(shí)間以后，暫停鉆井，通過鉆柱的一個(gè)或多個(gè)取樣、測(cè)量和/或測(cè) 井裝置獲得一個(gè)或多個(gè)地層測(cè)量值和/或地層流體樣品，然后再繼續(xù)鉆井。因?yàn)樗霾僮?不需要從井眼移除鉆柱以執(zhí)行地層測(cè)量和/或獲得地層流體樣品，因此這種活動(dòng)被稱為取 樣、測(cè)量、和/或隨鉆測(cè)井操作。圖1示出了可以在陸上和/或海上使用并且可以使用這里所述的示例性流體分析 器校準(zhǔn)方法的示例性井位鉆井系統(tǒng)。在圖1的示例性井位系統(tǒng)中，通過旋轉(zhuǎn)和/或定向鉆 井在一個(gè)或多個(gè)地下地層中形成井眼11。
如圖1中所示，鉆柱12懸掛在井眼11內(nèi)并且具有底部鉆具組合(BHA) 100，所述底 部鉆具組合在其下端具有鉆頭105。地面系統(tǒng)包括位于井眼11上方的平臺(tái)和井架組件10， 組件10包括轉(zhuǎn)盤16、方鉆桿17、大鉤18和轉(zhuǎn)環(huán)19。鉆柱12通過轉(zhuǎn)盤16旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)盤通 過未示出的裝置提供動(dòng)力，所述轉(zhuǎn)盤16在鉆柱12的上端處接合方鉆桿17，示例性鉆柱12 自大鉤18懸掛，所述大鉤連接到游動(dòng)滑車(未示出)，并且通過方鉆桿17和轉(zhuǎn)環(huán)19，所述 轉(zhuǎn)環(huán)這允許鉆柱12相對(duì)于大鉤18旋轉(zhuǎn)。另外或者可選地，可以使用頂部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

在圖1的示例中，地面系統(tǒng)還包括鉆井液或泥漿26，所述鉆井液或泥漿儲(chǔ)存在形 成在井位處的槽27內(nèi)。泵29通過轉(zhuǎn)換19的端口將鉆井液26輸送到鉆柱12的內(nèi)部，從而 使鉆井液由方向箭頭8所示向下流動(dòng)通過鉆柱12。鉆井液通過鉆頭105內(nèi)端口的離開鉆柱 12，然后如方向箭頭9所示向上周期通過鉆柱外部與井壁之間的環(huán)空區(qū)域。當(dāng)鉆井液返回 到槽27用于再循環(huán)時(shí)，鉆井液26潤(rùn)滑鉆頭105，將巖屑帶到地面，并且在井壁11上產(chǎn)生泥 餅層。其中，圖1的示例性BHA100包括任意數(shù)量和/或類型(一種或多種)的隨鉆測(cè)井 (LffD)模塊(所述隨鉆測(cè)井模塊中的兩個(gè)由附圖標(biāo)記120和120A表示)和/或隨鉆測(cè)量 (MWD)模塊(所述隨鉆測(cè)量模塊中的一個(gè)由附圖標(biāo)記130表示)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)、 和示例性鉆頭105。圖1的示例性LWD模塊120和120A每一個(gè)都容納在本領(lǐng)域所公知的專用鉆鋌中， 并且每一個(gè)都包括任意數(shù)量的測(cè)井儀和/或流體和分析裝置。示例性LWD模塊120和120A 包括用于測(cè)量、處理和/或存儲(chǔ)信息以及用于例如通過MWD模塊130與地面設(shè)備(例如，測(cè) 井和控制計(jì)算機(jī)160)進(jìn)行通信的能力。以下結(jié)合圖3說明對(duì)于LWD模塊120和120A來說執(zhí)行地層流體取樣模塊的示例性 方式，所述LWD模塊中的任一個(gè)或兩個(gè)都可以包括用于分析地層流體樣品的流體分析器。 另外，可以通過由測(cè)井和控制計(jì)算機(jī)160控制鉆柱12的操作(包括BHA的部件)來實(shí)施這 里所述的示例性校準(zhǔn)方法。例如，可以與測(cè)井和控制計(jì)算機(jī)160 —起來實(shí)施圖10的示例性 校準(zhǔn)過程，以控制一個(gè)或多個(gè)LWD模塊120和120A和/或MWD模塊130，從而測(cè)量與井眼 或井筒11內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)位置處的校準(zhǔn)流體和/或真空相關(guān)聯(lián)的光譜值(例如，OD值)， 并且在對(duì)地層流體進(jìn)行取樣(例如，通過一個(gè)或多個(gè)LWD模塊120和120A)之前或之后，使 用與校準(zhǔn)流體和/或真空相關(guān)聯(lián)的測(cè)量值生成校準(zhǔn)值或信息。依此方式，校準(zhǔn)值或信息可 以用于在實(shí)際井下條件下對(duì)可以在一個(gè)或多個(gè)LWD模塊120和120A中使用的流體分析器 (一個(gè)或多個(gè))進(jìn)行校準(zhǔn)，以消除例如由于地面校準(zhǔn)條件與實(shí)際井下條件(例如，溫度、壓力 等)以及流體分析器的其它不理想的特征(例如，溫度周期中的非可重復(fù)性等)之間的差 產(chǎn)生的校準(zhǔn)誤差。2006^10^ 3 HiItXWH^J"Apparatus and Method For AcquiringInformation While Drilling” 的美國(guó)專利 No7, 114，562 和 2006 年 10 月 24 日授權(quán)的題為 ‘‘Downhole Fluid Pumping Apparatus and Method，，的美國(guó)專利 No7, 124，819 中說明了 了實(shí)施 LWD 模 塊的其它示例性方法。美國(guó)專利No7，114，562和美國(guó)專利No7，124，819通過引用在此全文 并入。圖1的示例性MWD模塊130也容納在專用鉆鋌中，并且包括用于測(cè)量鉆柱12和/ 或鉆頭105的特征的一個(gè)或多個(gè)裝置。示例性MWD測(cè)井儀130還包括用于通過井下系統(tǒng)生成所使用的電力的設(shè)備(未示出)。用于生成電力的示例性裝置包括但不局限于由鉆井液 的流動(dòng)供給動(dòng)力的泥漿渦輪發(fā)電機(jī)、和電池系統(tǒng)。示例性測(cè)量裝置包括但不局限于鉆壓測(cè) 量裝置、扭矩測(cè)量裝置、振動(dòng)測(cè)量裝置、震動(dòng)測(cè)量裝置、粘滑測(cè)量裝置、方向測(cè)量裝置和傾角 測(cè)量裝置?；氐綀D2，可以用于提取和分析地層流體樣品的示例性電纜測(cè)井儀200從多芯電 纜204的下端懸掛在井筒或井眼202中，所述多芯電纜纏繞在地面上的絞車(未示出)上。 在地面上，電纜204能夠通信地耦合到電控制和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)206。測(cè)井儀200包括細(xì)長(zhǎng)主 體208，所述細(xì)長(zhǎng)主體包括具有測(cè)井儀管理系統(tǒng)212的鉆鋌210，所述測(cè)井儀管理系統(tǒng)被構(gòu) 造成控制從地層F進(jìn)行地層流體的提取和對(duì)所述提取的流體執(zhí)行的測(cè)量。電纜測(cè)井儀200還包括地層測(cè)試器214，所述地層測(cè)試器具有可選擇性地延伸的流體接納組件216和可選擇性地延伸的測(cè)井儀固定構(gòu)件218，所述可選擇性地延伸的流體 接納組件和所述可選擇性地延伸的測(cè)井儀固定構(gòu)件分別布置在主體208的相對(duì)側(cè)。流體接 納組件216被構(gòu)造成選擇性地密封或隔離所選擇的井眼202的壁的多個(gè)部分，以流體連接 相鄰地層F并且從地層吸入流體樣品。地層測(cè)試器214還包括流體分析模塊220，獲得的流 體樣品流動(dòng)通過所述流體分析模塊。此后，流體可以通過端口(未示出)排出，或者所述流 體可以被發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)流體收集室222和224，所述流體收集室可以接收并保持地層 流體，用于隨后在地面或試驗(yàn)設(shè)備處進(jìn)行試驗(yàn)。在圖示的示例中，電控制和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)206和/或井下控制系統(tǒng)212被構(gòu)造成 控制流體接納組件216以從地層F吸入流體樣品并且控制流體分析模塊以測(cè)量流體樣品。 在一些示例性實(shí)施例中，流體分析模塊220可以被構(gòu)造成分析如這里所述的流體樣品的測(cè) 量數(shù)據(jù)。在其它示例性實(shí)施例中，流體分析模塊220可以被構(gòu)造成生成并存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)并 且隨后將所述測(cè)量數(shù)據(jù)通信給地面，用于隨后在地面上進(jìn)行分析。雖然井下控制系統(tǒng)212 被示出為與地層測(cè)試器214分開實(shí)施，但是在一些示例性實(shí)施例中，井下控制系統(tǒng)212可以 在地層測(cè)試器214中實(shí)施。與圖1中所示的鉆柱示例一樣，圖2的電纜測(cè)井儀200的示例也可以與這里所述 的示例性流體分析器校準(zhǔn)方法一起使用。例如，地層測(cè)試器214可以由井下控制系統(tǒng)212 和電控制和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)206中的一個(gè)或所述井下控制系統(tǒng)和所述電控制和數(shù)據(jù)獲取系 統(tǒng)控制，以測(cè)量井眼202的位置處的校準(zhǔn)流體和/或真空的特征值，然后比較測(cè)量的特征值 和預(yù)期的特征值，以生成用于對(duì)通過地層測(cè)試器214從地層F得到流體的測(cè)量值進(jìn)行校正 的校準(zhǔn)信息或值。可以在井眼202內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)位置處執(zhí)行根據(jù)這里所述的示例性流體 分析器校準(zhǔn)方法得到的校準(zhǔn)測(cè)量，并且可以在電纜測(cè)井儀200位于測(cè)定點(diǎn)(例如，固定和/ 或臨時(shí)適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ诰?02內(nèi)的位置處)和/或當(dāng)電纜測(cè)井儀200正在下入井內(nèi)(即， 正在井眼202內(nèi)移動(dòng))時(shí)進(jìn)行所述校準(zhǔn)測(cè)量。圖3示出了可以用于實(shí)施圖2的地層測(cè)試器214和/或圖1的LWD模塊120和 120A的示例性地層取樣工具300。示例性地層取樣工具300包括用于接合井眼的表面以從 地層吸入流體的探頭組合件302。在其它示例性實(shí)施例中，雙封隔器(未示出)可以另外或 可選地用于接合和隔離井眼的表面的一部分以從地層吸入流體。地層取樣工具300設(shè)置有 可以用于將流體從地層吸入到工具300內(nèi)的泵304。地層取樣工具300還包括用于測(cè)量吸 入到工具300內(nèi)的地層流體的一個(gè)或多個(gè)流體傳感器。更具體地，在圖示的示例中，地層取樣工具300設(shè)置有用于測(cè)量地層流體、校準(zhǔn)流體和/或真空的一個(gè)或多個(gè)特征的流體分析 器306，下面會(huì)結(jié)合圖10更加詳細(xì)地說明。流體分析器306可以使用例如具有多個(gè)通道的 光吸收/熒光光譜儀來實(shí)施，所述多個(gè)通道中的每一個(gè)都可以與不同的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)。因此， 流體分析器306可以用于測(cè)量校準(zhǔn)流體、真空和/或地層流體的光譜信息。這種光譜信息 可以包括與每一個(gè)通道相關(guān)聯(lián)的例如光密度值的特征值。然而，雖然這里所述的具體示例 涉及光學(xué)流體分析器，但是這些示例的教導(dǎo)可以更普通地應(yīng)用于與其它類型的流體分析器 一起使用，所述其它類型的流體分析器例如包括流體粘度分析器、流體電阻率分析器、核磁 共振裝置等。工具300還設(shè)置有用于測(cè)量壓力、溫度、密度、粘度、和/或任何其它流體特性的 一個(gè)或多個(gè)傳感器308和309。工具300可以任選地包括一個(gè)或多個(gè)流體樣品容器或儲(chǔ)存 器310和311，且每一個(gè)都包括一個(gè)或多個(gè)流體樣品室，在取樣操作期間取得的儲(chǔ)層流體可 以儲(chǔ)存在所述一個(gè)或多個(gè)流體樣品室內(nèi)并且被帶到地面，用于進(jìn)一步分析和/或確認(rèn)井下 分析?？蛇x地或另外地，根據(jù)這里所述的示例性流體分析器校準(zhǔn)方法，流體樣品容器310和 /或容器311可以在地面上填充有諸如烷烴(例如，η-庚烷、η-辛烷、η-壬烷等)、油(例 如，諸如J26油的液壓油、合成油、諸如柴油的燃料油、具有色料的油(例如，具有染料的柴 油))、水、氮?dú)?、空氣、二硫化碳、二氧化碳、或任何其它適當(dāng)?shù)男?zhǔn)流體的校準(zhǔn)流體?？蛇x地或另外地，將流體樣品容器310和311、泵304、傳感器308和309、和流體分析器306流體連 接到探針302的流動(dòng)管線312可以在地面上填充有校準(zhǔn)流體。不管在下入到井眼之前校準(zhǔn)流體是如何儲(chǔ)存在工具300中的，這里所述的示例性 流體分析器校準(zhǔn)方法控制工具300內(nèi)的各種裝置，以將至少一些校準(zhǔn)流體輸送到流體分析 器306。在一個(gè)示例中，當(dāng)工具300在地面上時(shí)，大量校準(zhǔn)流體314可以儲(chǔ)存在樣品容器310 內(nèi)。然后，當(dāng)工具300下入到井眼內(nèi)到達(dá)將要執(zhí)行流體分析器306的校準(zhǔn)的位置時(shí)，閥316 閉合以堵塞探針302與流動(dòng)管線312之間的流體通路，而閥318和320打開。打開閥318 能夠使相對(duì)于校準(zhǔn)流體314被增壓的井內(nèi)流體(例如，鉆井液)進(jìn)入端口 322并且開始填 充室324，所述室通過活塞326與校準(zhǔn)流體314分開。當(dāng)被增壓的井內(nèi)流體324的體積增加 時(shí)，活塞326向上移動(dòng)以迫使至少一些校準(zhǔn)流體314通過閥320并且進(jìn)入到流動(dòng)管線312 內(nèi)。然后，校準(zhǔn)流體314可以通過流動(dòng)管線312流動(dòng)到流體分析器306，以能夠根據(jù)例如以 下結(jié)合圖10所述的方法對(duì)流體分析器306進(jìn)行校準(zhǔn)。在另一個(gè)示例中，校準(zhǔn)流體可以在地面上儲(chǔ)存在流動(dòng)管線312中。在流動(dòng)管線312 填充有校準(zhǔn)流體之后，閥316、318和320閉合。然后，工具位于井眼內(nèi)期望的位置處，并且 可以使用儲(chǔ)存在流動(dòng)管線中的流體執(zhí)行對(duì)流體分析器306的校準(zhǔn)。在又一個(gè)示例中，校準(zhǔn) 流體可以在地面上儲(chǔ)存在樣品容器311中內(nèi)，并且當(dāng)在井眼的位置處執(zhí)行流體分析器306 的校準(zhǔn)時(shí)，閥323閉合并且泵304沿著與取樣方向相反的方向運(yùn)轉(zhuǎn)，以從容器311將至少一 些校準(zhǔn)流體吸入到流體分析器306中。在另一個(gè)示例中，可以將流動(dòng)管線312和流體分析 器306抽空，以在所述流動(dòng)管線和所述流體分析器中產(chǎn)生真空，并且在將工具300下入到井 眼內(nèi)之前，可以閉合閥316、320、321、和323。在這種情況下，則在任何時(shí)候或深度處可以執(zhí) 行校準(zhǔn)(在真空條件下)。當(dāng)然，儲(chǔ)存校準(zhǔn)流體或真空并且將所述校準(zhǔn)流體或真空輸送到流 體分析器306以在井眼位置處執(zhí)行流體分析器306的校準(zhǔn)的上述方法可以分開使用或者以 任意期望的組合方式使用。
為了存儲(chǔ)、分析和/或處理測(cè)試和測(cè)量數(shù)據(jù)(或由地層取樣工具300獲得的任何 其它數(shù)據(jù))，工具300設(shè)置有處理系統(tǒng)327，所述處理系統(tǒng)可以大致如圖13中所述被實(shí)施。 在圖示的示例中，處理系統(tǒng)327可以包括用于控制工具300的操作并且實(shí)施測(cè)量程序(例 如，控制流體分析器306，以執(zhí)行校準(zhǔn)流體特征或真空的測(cè)量和測(cè)量地層流體的特征等)的 處理器(例如，諸如圖13中所示的CPU和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM)。為了存儲(chǔ)當(dāng)通過處理系統(tǒng) 327運(yùn)行時(shí)使處理系統(tǒng)327實(shí)施測(cè)量過程或任何其它過程的機(jī)器可讀指令(例如，代碼、軟 件等)，處理系統(tǒng)327可以設(shè)置有電可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)或任何其它類型的存儲(chǔ)器 (未示出)。在圖示的示例中，處理系統(tǒng)327被構(gòu)造成從設(shè)置在工具300內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)傳 感器(例如，流體分析器306和傳感器308和309)接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。為了分析與校準(zhǔn)流體或真空和/或地層流體相關(guān)聯(lián)并且從流體分析器306獲得的諸如光譜信息的測(cè)量數(shù)據(jù)，處理系統(tǒng)327被構(gòu)造成根據(jù)這里所述的示例性校準(zhǔn)方法(例如， 圖10的示例性方法)對(duì)流體分析器306進(jìn)行校準(zhǔn)。具體地，處理系統(tǒng)327可以由通過流體 分析器306得到的來自樣品容器310、樣品容器311、和/或流動(dòng)管線312的校準(zhǔn)流體的測(cè) 量值來計(jì)算特征值(例如，光密度值)。處理系統(tǒng)327還可以獲得校準(zhǔn)流體或真空的預(yù)期的 特征值，通過從存儲(chǔ)器(例如，圖13中的存儲(chǔ)器P115和P120中的一個(gè)或兩個(gè))重新獲得 預(yù)期的特征信息，并且通過將所述預(yù)期的特征信息與可以由傳感器308和309或其它傳感 器測(cè)量的實(shí)際井下條件結(jié)合，以生成所述預(yù)期的特征值。例如，處理系統(tǒng)327可以根據(jù)地面 壓力下的校準(zhǔn)流體的已知光密度為校準(zhǔn)流體計(jì)算或生成預(yù)期的光密度值，并且使用可以基 于密度估計(jì)方程或?qū)嶋H井下密度測(cè)量值的密度校正因子以生成在井下位置處的校準(zhǔn)流體 預(yù)期的光密度。然后，處理系統(tǒng)327可以比較測(cè)量的校準(zhǔn)流體的特征值和預(yù)期的特征值，以 生成校準(zhǔn)值或信息，所述校準(zhǔn)值或信息又可以被處理系統(tǒng)使用，以由如下更加詳細(xì)說明對(duì) 通過流體分析器306得到的地層流體的測(cè)量值進(jìn)行校正。當(dāng)工具300在井下時(shí)，為了通信 信息，處理系統(tǒng)327以通信的方式耦合到工具總線328，所述工具總線可以以通信的方式耦 合到地面系統(tǒng)(例如，測(cè)井和控制系統(tǒng)160、電控制和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)206等)。另外，工具300可以被構(gòu)造成當(dāng)在井下時(shí)執(zhí)行校準(zhǔn)之前能夠清洗流體分析器306 和/或傳感器308和309，以進(jìn)一步提高校準(zhǔn)的精度。例如，樣品容器310和311中的一個(gè) 或兩個(gè)樣品容器可以包括清洗液或流體，所述清洗液或流體可以注射到流動(dòng)管線312內(nèi)以 清洗流體分析器306和/或傳感器308和309。在一個(gè)示例中，清洗液可以儲(chǔ)存在容器311， 并且通過泵304被吸入通過流體分析器306和/或傳感器308和309?？蛇x地或另外地，樣 品室310開始可以填充有清洗液，并且將所述清洗液注射到流動(dòng)管線312內(nèi)以清洗流體分 析器306和/或傳感器308和309。可以在美國(guó)專利出版物No2008/0093078中找到關(guān)于包 括流動(dòng)管線、傳感器等的井下部件的清洗的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，所述專利出版物通過引用在此全 文并入。雖然圖3的部件被示出和在以上被描述為以通信的方式耦合和布置在具體的結(jié) 構(gòu)中，但是在不背離本公開的保護(hù)范圍的情況下，地層取樣工具300的部件可以以與圖3中 所示不同的方式以通信的方式耦合和/或布置。此外，這里所述的示例性校準(zhǔn)方法不局限 于具體輸送裝置，而是可以相反地結(jié)合例如包括撓性管、鋼絲、鋼絲鉆桿、和/或本領(lǐng)域公 知的其它輸送裝置不同類型的輸送裝置來實(shí)施。為了有助于更好地理解這里所述的示例性流體分析器校準(zhǔn)方法的操作和優(yōu)點(diǎn)，以下首先結(jié)合圖4-7給出公知的流體分析器校準(zhǔn)方法的簡(jiǎn)單說明。圖4是顯示用于校準(zhǔn)流體 分析器并且在校準(zhǔn)之后利用流體分析器執(zhí)行井下流體分析的公知方法400的流程圖。通 常，諸如示例性方法400的公知的流體分析器校準(zhǔn)方法主要用于對(duì)大約室溫與預(yù)期最高溫 度之間的流體分析器通道的基線漂移進(jìn)行校正，在所述預(yù)期最高溫度下，流體分析器將在 井下環(huán)境(例如，最大工具溫度)下使用。開始，執(zhí)行總干式校準(zhǔn)(master dry calibration)(方框402)。在室溫下執(zhí)行總干式校準(zhǔn)(方框402)，且在大氣壓力下的流體分析器內(nèi)具有空氣?？偢墒叫?zhǔn)(方框402) 為正在被校準(zhǔn)的流體分析器的每一個(gè)通道提供光密度值。例如，圖5對(duì)于公知流體分析器 的二十個(gè)通道示出了光密度值的圖表。明顯變化的這些光密度值可以存儲(chǔ)并且用于為流體 分析器通道中的每一個(gè)建立基線，以便隨后對(duì)其它流體(例如，地層流體)進(jìn)行測(cè)量。在總干式校準(zhǔn)(方框402)之后，公知的校準(zhǔn)方法400執(zhí)行總油/水校準(zhǔn)(方框 404)?？傆?水校準(zhǔn)(方框404)分開測(cè)量流體分析器對(duì)在室溫下和低壓力(例如，小于 100磅/平方英寸)下的水和液壓油(例如J26型)的響應(yīng)。圖6對(duì)于與圖5相關(guān)聯(lián)的公 知的流體分析器的相同的二十個(gè)通道示出了光密度值的圖表。圖6的光密度值可以用于表 征流體分析器對(duì)水和液壓油的響應(yīng)。具體地，可以比較測(cè)量值與預(yù)期值，并且可以由其生成 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(例如，類似于圖5中所示的校準(zhǔn)數(shù)據(jù))。然后，公知的校準(zhǔn)方法400執(zhí)行溫度校準(zhǔn)處理(方框406)，在所述溫度校準(zhǔn)處理期 間，對(duì)于從室溫到最大預(yù)期操作環(huán)境溫度的范圍內(nèi)的溫度，在大氣壓力下測(cè)量正在進(jìn)行校 準(zhǔn)的流體分析器對(duì)空氣的響應(yīng)。通常，從大約室溫(例如，25°C)到大約200°C范圍內(nèi)選擇 有限數(shù)量的溫度點(diǎn)，其中200°C表示地層取樣工具典型的最高操作溫度。圖7對(duì)于與以上圖 5和圖6相關(guān)聯(lián)的流體分析器相同的二十個(gè)通道來說示出了在不同溫度下的光密度值的圖 表。因此，圖7中所示的光密度值可以用于定量溫度對(duì)每一個(gè)通道的基線輸出的影響，以能 夠校正各種溫度下的地層流體測(cè)量值。具體地，可以比較測(cè)量值與預(yù)期值，并且可以由其生 成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(例如，類似于圖5中所示的校準(zhǔn)數(shù)據(jù))，以提供作為溫度的函數(shù)的基線值。在方框402、404和406處的流體分析器校準(zhǔn)操作之后，包括校準(zhǔn)流體分析器的 地層取樣工具被下入到井眼內(nèi)，并且從在井眼內(nèi)的位置處的地層對(duì)流體進(jìn)行取樣(方框 408)。然后分析取樣的流體(方框410)以例如為流體分析器的多個(gè)通道中的每一個(gè)確定 地層流體的光密度。使用在總干式校準(zhǔn)(方框404)、總油/水校準(zhǔn)(方框406)、和溫度校 準(zhǔn)(方框408)中的一個(gè)或多個(gè)期間獲得的值對(duì)流體分析器的原始輸出進(jìn)行校正。雖然圖4公知的校準(zhǔn)方法400對(duì)于消除通常發(fā)生在流體分析器中的一些類型的基 線誤差是有用的，但是這種公知的方法400不能對(duì)其它公共類型的誤差進(jìn)行校正。例如， 圖8是顯示流體分析器通道關(guān)于不同溫度周期的非可重復(fù)性的圖表。因?yàn)閺囊粋€(gè)周期到一 個(gè)周期的變化是不可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的，因此不能使用諸如圖4中所示的校準(zhǔn)方法對(duì)這種非可重 復(fù)性誤差進(jìn)行校正。作為另一個(gè)示例，圖9是顯示流體分析器通道關(guān)于溫度的基線變化的 圖表，其中，已經(jīng)執(zhí)行了具有空氣、油、和水的總校準(zhǔn)，并且使用所述總校準(zhǔn)達(dá)到圖9中所示 的OD值。實(shí)際上，流體分析器受到的井下溫度可能與溫度校準(zhǔn)(例如，圖4的方框406)相 關(guān)聯(lián)的溫度校準(zhǔn)點(diǎn)中的任一個(gè)不相匹配。因此，許多公知的流體分析器校準(zhǔn)方法使用線性 內(nèi)插以得到流體分析器受到的實(shí)際井下溫度周圍的溫度校準(zhǔn)點(diǎn)之間的基線值。然而，如可 從圖9中容易地看到，這種處理假設(shè)流體分析器通道的溫度響應(yīng)關(guān)于溫度是線性的或單調(diào)的，這通常是不正確的假設(shè)。上述類型的校準(zhǔn)誤差可以對(duì)流體樣品測(cè)量值具有顯著的負(fù)效 應(yīng)，所述負(fù)效應(yīng)又可以對(duì)使用不正確的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)或信息執(zhí)行的任何地層流體成分分析的精 度具有顯著的負(fù)效應(yīng)。圖10是顯示可以用于在實(shí)際井下條件下對(duì)流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)從而消除或基本上消除諸如這里所述的公知校準(zhǔn)技術(shù)所不能夠解決的上述誤差影響的誤差影響的示例性 流體分析器過程或方法1000?？梢允褂糜商幚砥鳌⒖刂破骱?或任何其它適當(dāng)?shù)奶幚硌b 置運(yùn)行的機(jī)器可讀指令(例如，軟件、代碼等)實(shí)施示例方法1000。例如，可以在存儲(chǔ)在 與處理器(例如，以下結(jié)合圖13所述的示例性處理器P105)相關(guān)聯(lián)的諸如閃速存儲(chǔ)器、只 讀存儲(chǔ)器(ROM)和/或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)的有形介質(zhì)上的編碼指令中實(shí)施圖10的方 法1000。可選地，可以使用線路(一個(gè)或多個(gè))、ASIC ( 一個(gè)或多個(gè))、PLD ( —個(gè)或多個(gè))、 FPLD(—個(gè)或多個(gè))、離散邏輯、硬件、固件等的任意組合(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施圖10的示例 性方法1000。此外，可以手動(dòng)實(shí)施圖10的示例性方法，或者將所述示例性方法實(shí)施為諸如 固件、軟件、離散邏輯和/或硬件的任意組合的上述技術(shù)中的任一個(gè)的任意組合。此外，雖 然已經(jīng)參照?qǐng)D10的流程圖說明了圖10的示例性操作，但是可以使用執(zhí)行圖10的操作的許 多其它方法。例如，可以改變運(yùn)行方框的順序，和/或可以改變、除去、分開或組合所述方框 中的一個(gè)或多個(gè)。另外，可以例如通過分離處理線程、處理器、裝置、離散邏輯、電路等順序 實(shí)施和/或并行實(shí)施圖10的示例性操作中的任一個(gè)或所有所述示例性操作。詳細(xì)回到圖10，執(zhí)行總干式校準(zhǔn)(方框1002)以獲得正在被校準(zhǔn)的流體分析器 (例如，圖3的流體分析器306)的所有光通道的基線，所述光通道中的每一個(gè)都與不同的波 長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)。在地面條件(例如，室溫和大氣壓力)下執(zhí)行總干式校準(zhǔn)(方框1002)。然后， 在地面條件下使用流體分析器測(cè)量校準(zhǔn)流體以進(jìn)行校準(zhǔn)(方框1004)。通常，用于在方框 1004處進(jìn)行校準(zhǔn)流體測(cè)量的地面條件是室溫和例如小于IOOpsig的相對(duì)較低的壓力。另 夕卜，校準(zhǔn)流體可以是J26油，或在可見光到近紅外線范圍或任何其它適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)范圍內(nèi)具 有適當(dāng)吸收作用的任何其它適當(dāng)?shù)牧黧w。示例性校準(zhǔn)流體包括烷烴、液壓油、合成油、燃料 油、具有色料的油、水、氮?dú)?、空氣、二硫化碳、和二氧化碳。可以選擇示例性方法1000中使 用的校準(zhǔn)流體以適應(yīng)具體應(yīng)用或預(yù)期地層流體樣品類型、井下條件等需要。更具體地，可以 選擇具體的校準(zhǔn)流體以強(qiáng)調(diào)對(duì)一些光通道或與具體波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍相對(duì)應(yīng)的光通道的特 定范圍的校準(zhǔn)。例如，烷烴和油在大多數(shù)碳?xì)浠衔镂瞻l(fā)生的波長(zhǎng)下具有吸收峰值。具 有染料的油提供在可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收作用，因此所述具有染料的油很好地適于表征 與儲(chǔ)層流體的顏色吸收范圍相對(duì)應(yīng)的光通道。氮?dú)?、空氣和二硫化碳在可見光和近紅外線 范圍內(nèi)基本上沒有吸收作用，因此，所述氮?dú)狻⒖諝?、和二硫化碳的吸收光譜是已知的，并且 與其密度沒有關(guān)系，因此，這些流體很好地適于表示基線漂移并且在可見光和近紅外線范 圍內(nèi)對(duì)流體分析器通道進(jìn)行校準(zhǔn)。然后，將校準(zhǔn)流體儲(chǔ)存在將流體分析器帶到井眼內(nèi)的井下工具中(方框1006)。例 如，校準(zhǔn)流體可以儲(chǔ)存在地層取樣工具300的樣品容器310、樣品容器311、和/或流動(dòng)管線 312中。然后，將包括流體分析器的井下工具以任意期望的方式下入到井眼中(方框1008)。 例如，井下工具可以是諸如圖1中所示的LWD測(cè)井儀、圖2中所示的電纜測(cè)井儀，或者可以 使用包括撓性管的任何其它適當(dāng)?shù)妮斔脱b置下入所述井下工具。下入操作(方框1008)可 以包括一個(gè)或多個(gè)測(cè)定點(diǎn)停止和/或可以是下入井內(nèi)操作，在所述下入井內(nèi)操作期間，下入基本上是連續(xù)的。不管下入操作(方框1008)是否包括測(cè)定點(diǎn)停止或下入井內(nèi)操作，流體分析器都 用于測(cè)量井眼內(nèi)位置處的校準(zhǔn)流體的特征(方框1010)。測(cè)量操作(方框1010)包括將至 少一些儲(chǔ)存的校準(zhǔn)流體設(shè)置在流體分析器中，并且在與井眼位置相關(guān)聯(lián)的井下條件下測(cè)量 校準(zhǔn)流體的吸收光譜。例如，在地層取樣工具300用于執(zhí)行測(cè)量操作(方框1010)的情況 下，當(dāng)工具300位于將要執(zhí)行流體分析器306的校準(zhǔn)的井眼位置處時(shí)，可以通過泵304將儲(chǔ) 存在流動(dòng)管線312和/或樣品容器311中的校準(zhǔn)流體輸送到流體分析器306?？蛇x地，可以 通過如以上結(jié)合圖3所述的活塞326的移動(dòng)將校準(zhǔn)流體從樣品容器310輸送到流體分析器 306。在校準(zhǔn)流體僅儲(chǔ)存在流動(dòng)管線312中的情況下，在將井下工具下入到井眼中期間，校 準(zhǔn)流體基本上可防止鉆井泥漿或其它流體或污染物進(jìn)入流動(dòng)管線312。然而，儲(chǔ)存在流動(dòng)管 線312中有限量的流體可能限制可以執(zhí)行的校準(zhǔn)的數(shù)量。此外，一旦取樣工具300已經(jīng)用 于對(duì)地層流體進(jìn)行取樣，流動(dòng)管線312將不再含有任何校準(zhǔn)流體，因此在地層取樣操作之 后不可能執(zhí)行校準(zhǔn)(一個(gè)或多個(gè))，除非設(shè)置了另一個(gè)校準(zhǔn)流體源(例如，樣品容器310)。 在校準(zhǔn)流體可選地或者另外地儲(chǔ)存在樣品容器310和/或樣品容器311的情況下，在地層 取樣操作之前和/或之后可以在多個(gè)位置或深度處執(zhí)行校準(zhǔn)。測(cè)量操作(方框1010)為校準(zhǔn)流體提供光譜信息。具體地，流體分析器(例如，流 體分析器306)輸出與多個(gè)通道相關(guān)聯(lián)的光學(xué)信息或數(shù)據(jù)，所述多個(gè)通道中的每一個(gè)都與 不同的波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)。光學(xué)信息可以是光密度值或與適于分析流體樣品的成分的任何其它光 學(xué)特征相關(guān)聯(lián)的信息或數(shù)據(jù)。然后，示例性過程或方法1000獲得所述位置處的校準(zhǔn)流體的預(yù)期特征(方框 1012)。例如，可以根據(jù)以下方程1使用Beer-Lambert定律通過對(duì)具體波長(zhǎng)或流體分析器 通道計(jì)算預(yù)期光密度來獲得校準(zhǔn)流體的預(yù)期光密度，其中OD表示光密度值，λ表示與正在 被校準(zhǔn)的流體分析器通道相關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)，而P表示(在井下和地面條件下)校準(zhǔn)流體的密度。方程1 OD預(yù)期，λ = OD地面，λ * P井下/ P地面使用標(biāo)準(zhǔn)密度估計(jì)方程可以確定在井下條件下校準(zhǔn)流體的密度P ，所述標(biāo)準(zhǔn) 密度估計(jì)方程可以使用例如通過井下工具中的傳感器(例如，圖3的傳感器308)獲得的井 下溫度和壓力的測(cè)量值?？蛇x地，可以在井下條件下通過井下工具中的傳感器直接測(cè)量而 不是計(jì)算校準(zhǔn)流體的密度?？蛇x地，可以通過在將井下工具下入到井眼內(nèi)之前根據(jù)地面的試驗(yàn)(例如，在實(shí) 驗(yàn)室中)確定預(yù)期的光密度ODffle, λ。在基于地面試驗(yàn)期間，可以在與當(dāng)流體分析器位于井 下的一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)位置處(即，在井眼中)時(shí)與所述流體分析器所受到的相同或基本上 相同的條件下，利用被井下工具下入的流體分析器或?qū)嶒?yàn)室光譜儀測(cè)量校準(zhǔn)流體。在將井 下工具下入到井眼之前不知道實(shí)際井下條件的情況下，校準(zhǔn)流體的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量值(例如， 光密度值或光譜信息)可以包括各種溫度和壓力，所述各種溫度和壓力提供在預(yù)期井下條 件下延伸的范圍。在井下測(cè)量操作期間，在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量的校準(zhǔn)流體的光密度可以與實(shí)際 井下溫度和壓力一起使用，以獲得(例如，通過內(nèi)插法推導(dǎo)或計(jì)算)井眼內(nèi)的正在被校準(zhǔn)的 流體分析器所處的位置(一個(gè)或多個(gè))處的預(yù)期特征(例如，光密度)。比較在方框1010處獲得的測(cè)量特征和在方框1012處獲得的預(yù)期特征，以生成校準(zhǔn)值(一個(gè)或多個(gè))(方框1014)。更具體地，在方框1014處確定與流體分析器對(duì)校準(zhǔn)流體 的響應(yīng)相關(guān)聯(lián)的測(cè)量的光譜信息(例如，對(duì)于流體分析器通道中的每一個(gè)來說響應(yīng)于校準(zhǔn) 流體的光密度)與在方框1012處獲得的預(yù)期光譜信息之間的差。圖11是對(duì)于流體分析器 的二十個(gè)通道來說示出了測(cè)量的光譜信息和預(yù)期的光譜信息(例如，響應(yīng)于校準(zhǔn)流體的光 密度值)的圖表。圖12是顯示測(cè)量的光譜信息與預(yù)期的光譜信息之間的差的圖表。所述 差可以用于根據(jù)以下方程2為每一個(gè)流體分析器通道生成校準(zhǔn)信息或值，其中，ODc b, λ是對(duì) 于流體分析器通道來說與波長(zhǎng)λ和井下條件相對(duì)應(yīng)的校正過的基線校準(zhǔn)值，ODsa, λ是在 方框1002處在總干式校準(zhǔn)期間獲得的同一通道的基線0D，而ODltt, λ是在方框1010處在 井下條件下測(cè)量的同一通道的0D。方程<formula>formula see original document page 15</formula>
然后可以執(zhí)行地層流體取樣操作(方框1016)(例如，地層流體取樣工具300和流 體分析器306可以用于測(cè)量與地層流體樣品相關(guān)聯(lián)的光譜信息(方框1018))。例如，可以獲 得在流體分析器306的所有通道上的地層流體的諸如光密度值的光譜信息。然后根據(jù)方程 2使用在方框1014處生成的校準(zhǔn)值確定地層流體的特征(例如，光密度值)。在方框1020 處確定地層流體特征之后，確定是否要在井眼中的另一個(gè)位置處執(zhí)行校準(zhǔn)和/或取樣。如 果要執(zhí)行另一個(gè)位置校準(zhǔn)和/或取樣，過程1000使控制返回到方框1010，否則過程1000結(jié) 束ο雖然示例性過程或方法1000示出了當(dāng)已經(jīng)通過操作1010、1012和1014在井眼位 置處對(duì)流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)之后當(dāng)在所述位置處執(zhí)行時(shí)在方框1016、1018和1020處的取 樣操作，但是流體分析器可以可選地在采集地層流體樣品之后通過操作1010、1012和1014 被校準(zhǔn)?？梢允褂锰幚硐到y(tǒng)327實(shí)施執(zhí)行與示例性過程或方法1000相關(guān)聯(lián)的操作所需的 一些處理或所有處理。例如，可以通過處理系統(tǒng)327或任何其它處理單元執(zhí)行與以上方程 1和2相關(guān)聯(lián)的計(jì)算。此外，例如，在使用對(duì)于各種溫度和壓力對(duì)地層流體所采集的實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù)計(jì)算預(yù)期特征(例如，預(yù)期光密度)的情況下，這種數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)327的 存儲(chǔ)器中。另外或可選地，可以使用諸如測(cè)井和控制系統(tǒng)160、電控制和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)206 等的地面處理裝置在井上執(zhí)行與示例性過程1000相關(guān)聯(lián)的一些處理或所有處理。可以以多種方式修改或改變示例性過程或方法1000。例如，可以使用真空而不是 校準(zhǔn)流體來對(duì)流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)。在這種情況下，泵(例如，泵304)可以用于在流體分 析器(例如，流體分析器306)中生成真空并且生成流體分析器對(duì)真空的響應(yīng)(例如，與流 體分析器通道中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的光密度)(例如，在方框1010處)。為了在流體分析器 306中生成真空，例如，通過打開閥316、閉合閥320、321和323，并且在與取樣方向相反的方 向上運(yùn)行泵304以在流體分析器306中產(chǎn)生真空而將在流動(dòng)管線312的將泵304流體連接 到樣品容器311的一部分內(nèi)的任何流體排放到井眼內(nèi)。在得到真空之后，閥316閉合，并且 泵304停止。在使用真空的情況下，在所有溫度下對(duì)于通道來說預(yù)期的光密度為零(例如，在 方框1012處)。對(duì)每一個(gè)通道來說校準(zhǔn)值的生成類似于以上結(jié)合方框1014所述的校準(zhǔn)值 的生成。在任何情況下，真空可以用于表示基線偏移，以便對(duì)可見波長(zhǎng)和近紅外波長(zhǎng)來說可 對(duì)流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)。另外或者可選地，可以修改示例性過程以消除總干式校準(zhǔn)(方框1002)，并且僅僅執(zhí)行流體分析器的井下校準(zhǔn)。此外，不同類型的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以合并以生成另外和/或不同的OD校正值或校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。例如，與總干式校準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(例如，如圖5中所示)和使用水、油、或任何其 它流體(一種或多種)的校準(zhǔn)(例如，如圖6中所示)可以合并，以為流體分析器(例如， 流體分析器306)確定在溫度和/或壓力上的靈敏度信息(作為波長(zhǎng)的函數(shù))。除了基線校 準(zhǔn)數(shù)據(jù)之外，可以使用這種靈敏度信息以進(jìn)一步提高流體分析器的校準(zhǔn)精度。一般來說，各 種類型的校準(zhǔn)信息(例如，基線、靈敏度等)可以合并以為與流體分析器相關(guān)聯(lián)的每一個(gè)通 道或波長(zhǎng)提供(例如，仿射的、多線性的等)變換函數(shù)。圖13是可以使用和/或編程以實(shí)施圖10的示例性操作中的任一個(gè)或所有示例性 操作的所有部分或一部分的示例性處理器平臺(tái)PlOO的示意圖。例如，可以通過一個(gè)或多個(gè) 通用處理器、處理器芯、微控制器等實(shí)施處理器平臺(tái)P100。示例性處理器平臺(tái)PlOO或類似 于所述示例性處理器平臺(tái)的平臺(tái)可以用于實(shí)施測(cè)井和控制系統(tǒng)160、電控制和數(shù)據(jù)獲取系 統(tǒng)206、和/或處理系統(tǒng)327。圖13的示例的處理器平臺(tái)PlOO包括至少一個(gè)通用可編程處理器P105。處理器 P105運(yùn)行存在于處理器P105的主存儲(chǔ)器中(例如，在RAM Pl 15和/或ROM P120中)的編 碼指令PllO和/或P112。處理器P105可以是任何類型的處理單元，例如，處理器核、處理 器和/或微控制器。其中，處理器P105可以運(yùn)行圖10的示例性過程和/或執(zhí)行這里所述 的示例性方法和設(shè)備。處理器P105通過總線P125與主存儲(chǔ)器(包括ROM P120和/或RAM Pl 15)通信。 RAM P115可以通過動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)、和/或 任何其它類型的RAM裝置來實(shí)施，而ROM可以通過閃速存儲(chǔ)器和/或任何其它期望類型的 存儲(chǔ)裝置來實(shí)施。可以由存儲(chǔ)控制器(未示出)來控制對(duì)存儲(chǔ)器P115和存儲(chǔ)器P120的存 取。處理器平臺(tái)PlOO還包括接口電路P130。接口電路P130可以由諸如外存儲(chǔ)接口、 串行端口、通用輸入/輸出等任何類型的接口標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施。一個(gè)或多個(gè)輸入裝置P135和一 個(gè)或多個(gè)輸出裝置P140連接到接口電路P130。這里所述的示例性流體分析器校準(zhǔn)方法能夠在實(shí)際井下條件在與將要對(duì)地層流 體進(jìn)行取樣并測(cè)量的位置相關(guān)聯(lián)的井眼位置處對(duì)流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)。因此，示例性校準(zhǔn) 方法通過減小或消除由于從相對(duì)較少的校準(zhǔn)溫度點(diǎn)推導(dǎo)基線校準(zhǔn)值而產(chǎn)生的誤差而顯著 地提高了流體分析器校準(zhǔn)的精度。例如，使用這里所述的示例性校準(zhǔn)方法可以基本上減小 或消除由于流體分析器通道的溫度靈敏度是溫度的單調(diào)或線性函數(shù)的不正確假設(shè)而產(chǎn)生 的誤差。此外，例如，可以基本上減小或消除由于整個(gè)溫度周期中的流體分析器基線的非可 重復(fù)性產(chǎn)生的誤差，從而進(jìn)一步有助于顯著地提高可以確定地層流體的成分的精度。更加 精確的地層流體成分確定可以顯著地提高從地層開采地層流體的效率以及流體提出物的 質(zhì)量。雖然這里已經(jīng)說明了一些示例性方法、制造的設(shè)備和物品，但是本專利所涵蓋的 保護(hù)范圍不限于此。相反，本專利涵蓋以文字形式直接落入所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍或等 效物的教導(dǎo)的所有方法、制造的設(shè)備和物品。
權(quán)利要求
一種為在井下工具中使用的流體分析器生成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的方法，包括以下步驟將包括流體分析器的井下工具下入到井眼內(nèi)的位置；當(dāng)所述流體分析器位于所述位置處時(shí)，通過所述流體分析器測(cè)量校準(zhǔn)流體或真空的特征值；為在所述位置處的所述校準(zhǔn)流體或所述真空獲得預(yù)期特征值；以及比較測(cè)量特征值與所述預(yù)期特征值，以為所述流體分析器生成校準(zhǔn)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)流體的成分與將要通過所述流體分析 器測(cè)量的地層流體的成分基本上不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，測(cè)量所述校準(zhǔn)流體或所述真空的特征值包括以 下步驟測(cè)量光譜信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述測(cè)量特征值和所述預(yù)期特征值是光密度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟當(dāng)所述流體分析器位于所述位置時(shí)對(duì)地層流體進(jìn)行取樣，以及在對(duì)所述地層流體進(jìn)行 取樣之前或?qū)λ龅貙恿黧w進(jìn)行取樣之后，使用所述校準(zhǔn)值以為所述地層流體生成校正后 的特征值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)流體是烷烴、油、水、空氣、氮?dú)?、二硫?碳或二氧化碳中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，測(cè)量所述校準(zhǔn)流體或所述真空的特征值包括以 下步驟測(cè)量多個(gè)波長(zhǎng)下的光密度值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟從所述井下工具的流動(dòng)管線或所述井下工具的樣品容器獲得所述校準(zhǔn)流體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括以下步驟在將所述井下工具下入到所述井眼內(nèi)之前，將所述校準(zhǔn)流體設(shè)置在所述流動(dòng)管線或所 述樣品容器內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，獲得所述預(yù)期特征值包括以下步驟將與所述校準(zhǔn)流體在地面條件下的特征相對(duì)應(yīng)的第一值乘以表示所述校準(zhǔn)流體相對(duì) 于所述地面條件下在所述位置處的密度變化的第二值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第一值是光密度值。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述第二值是表示所述校準(zhǔn)流體在所述位置 處的密度的值與表示所述校準(zhǔn)流體在所述地面條件下的密度的值的比。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，使用密度估計(jì)方程或由井下工具在所述位置 處得到的密度測(cè)量值獲得表示所述校準(zhǔn)流體在所述位置處的密度的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，獲得所述預(yù)期特征值包括以下步驟使用所述位置處的條件從在地面上得到的所述校準(zhǔn)流體的測(cè)量值得出所述預(yù)期特征值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在所述地面上測(cè)量所述校準(zhǔn)流體包括以下步驟在所述地面上測(cè)量所述校準(zhǔn)流體的光學(xué)特征。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，在預(yù)期井下條件下執(zhí)行在所述地面處進(jìn)行的 所述校準(zhǔn)流體的測(cè)量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述預(yù)期井下條件包括與所述位置相關(guān)聯(lián)的 壓力和溫度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟在將所述井下工具下入到所述井眼內(nèi)之前，在地面上執(zhí)行所述流體分析器的基線校準(zhǔn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述基線校準(zhǔn)包括在地面條件下測(cè)量所述流 體分析器對(duì)空氣的響應(yīng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，比較所述測(cè)量特征值與所述預(yù)期特征值以生成 所述校準(zhǔn)值包括以下步驟確定所述測(cè)量特征值與所述預(yù)期特征值之間的差。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，測(cè)量所述校準(zhǔn)流體或所述真空的特征值包括以 下步驟測(cè)量粘度、測(cè)量電阻率、或執(zhí)行核磁共振測(cè)量。
22.—種對(duì)在井下工具中使用的流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，包括以下步驟 將包括流體分析器的井下工具下入到井眼內(nèi)；當(dāng)所述井下工具位于所述井眼內(nèi)時(shí)，通過所述流體分析器測(cè)量校準(zhǔn)流體或真空的特 征；以及使用所述校準(zhǔn)流體或所述真空的測(cè)量特征和預(yù)期特征，以對(duì)所述流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)流體的成分與將要通過所述流體分 析器測(cè)量的地層流體的成分基本上不同。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，當(dāng)所述井下工具位于所述井眼內(nèi)時(shí)測(cè)量所述 校準(zhǔn)流體或所述真空的特征包括以下步驟當(dāng)所述井下工具正在下入井內(nèi)時(shí)，測(cè)量所述校準(zhǔn)流體的特征。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，測(cè)量所述校準(zhǔn)流體或所述真空的特征包括以 下步驟測(cè)量所述校準(zhǔn)流體或所述真空的光譜特征。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述光譜特征包括多個(gè)波長(zhǎng)下的光密度值。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，使用所述測(cè)量特征和所述預(yù)期特征以對(duì)所述 流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)包括以下步驟比較所述預(yù)期特征與所述測(cè)量特征，并且使用比較結(jié)果以對(duì)所述流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述預(yù)期特征基于所述校準(zhǔn)流體或所述真空 對(duì)井下條件的已知響應(yīng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，使用比較結(jié)果以對(duì)所述流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn) 包括以下步驟根據(jù)所述預(yù)期特征與所述測(cè)量特征特之間的差調(diào)節(jié)所述流體分析器的基線值。
30.一種為流體分析器生成校準(zhǔn)信息的方法，包括以下步驟 在井眼內(nèi)的位置處測(cè)量流體分析器對(duì)校準(zhǔn)流體或真空的響應(yīng)；比較所述流體分析器的測(cè)量響應(yīng)與所述校準(zhǔn)流體或所述真空的預(yù)期響應(yīng)；以及 根據(jù)所述測(cè)量響應(yīng)與所述預(yù)期響應(yīng)的比較結(jié)果生成校準(zhǔn)信息。.
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，對(duì)所述井眼內(nèi)的多個(gè)位置重復(fù)測(cè)量操作、比較操作 和生成校準(zhǔn)信息的操作。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括以下步驟從在井下工具內(nèi)與所述流體分析器相關(guān)聯(lián)的儲(chǔ)存位置獲得校準(zhǔn)流體。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，比較所述測(cè)量響應(yīng)與所述預(yù)期響應(yīng)包括以下 步驟比較光譜數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對(duì)在井眼中使用的流體分析器進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。為在井下工具中使用的流體分析器生成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的示例性方法包括以下步驟將包括流體分析器的井下工具下入到井眼內(nèi)的位置；當(dāng)流體分析器位于所述位置處時(shí)，通過流體分析器測(cè)量校準(zhǔn)流體或真空的特征值；為在所述位置處的校準(zhǔn)流體或所述真空獲得預(yù)期特征值；以及比較測(cè)量特征值與預(yù)期特征值，以為流體分析器生成校準(zhǔn)值。
文檔編號(hào)E21B49/08GK101802348SQ200880106424
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
發(fā)明者奧利弗·慕林斯, 斯蒂芬妮·凡努夫依勒, 理查多·瓦斯克斯, 理查德·杰克森, 皮特·S·亨格曼, 董成利, 藤澤剛, 邁克爾·奧克依弗, 阿瑪?shù)隆と銎绽?申請(qǐng)人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司