用于海底測試的設(shè)備和方法
【專利摘要】提供一種用于芯樣本的海底測試的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括鉆孔并從海床獲得樣本的海床鉆探裝備、安裝在海床鉆探裝備上并在樣本獲得之后分析樣本的一部分的傳感器。傳感器優(yōu)選地包括x射線熒光傳感器、中子活化分析傳感器和/或磁化率傳感器，并實時或至少接近實時地發(fā)送有關(guān)芯樣本的數(shù)據(jù)到表面船舶或平臺。
【專利說明】用于海底測試的設(shè)備和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海底測試的設(shè)備和方法。特別是，本發(fā)明涉及(但不局限于)使用安裝在海床鉆探裝備上的傳感器、優(yōu)選為光譜傳感器，例如X射線熒光(XRF)和/或中子活化分析(NAA)和/或磁化率傳感器來測試通常為芯樣本的海床樣本的設(shè)備和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]參照這里的【背景技術(shù)】不認(rèn)為承認(rèn)這些技術(shù)構(gòu)成澳大利亞或其他地方的公知常識。
[0003]特別是在相對深的水體(例如海平面以下1000m-3000m+)中的海床鉆探是相對復(fù)雜、費時和昂貴的操作。通常通過‘臍帶’線連接到表面支持船舶或平臺并具有海床鉆探裝備的遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)已知用于這種鉆探操作。海床鉆探裝備通常包括為例如鉆頭支承結(jié)構(gòu)的多種部件提供支承的框架，鉆頭支承結(jié)構(gòu)會通常包括能夠在海床內(nèi)鉆孔的鉆具。
[0004]被認(rèn)為特別繁瑣的海床鉆探的一個方面在于獲得和分析芯樣本。通常，鉆具的端部上的芯筒用來獲得芯樣本。一旦芯筒被填充，來自芯筒的芯樣本必須接著被取回。通常芯筒被首先取回到鉆具并隨后接著拿到表面船舶或平臺以便芯樣本取出和分析。
[0005]此方法的主要問題通常在于直到芯材料取回和分析才知道海床材料的成分。這種時間延遲會是顯著的，并導(dǎo)致鉆孔的特性理解的顯著低效。時間延遲的一個結(jié)果在于在鉆探操作期間鉆孔通常被鉆過最佳孔端(EOH)深度。這造成鉆探時間和資源的浪費。
[0006]一種在芯樣本在表面分析之前試圖趨近最佳EOH深度的方法是具有定位在鉆探裝備上的攝像機，攝像機隨著芯樣本從鉆具移除來捕捉和傳輸芯樣本的圖像。圖像接著通過適當(dāng)合格操作者檢查，操作者試圖在視覺上評價芯樣本是否看來被鉆過最佳EOH深度?？捎^地，這種方法只在攝像機圖像清晰且視覺區(qū)別能夠通過操作者識別的情況下起作用。另外，該方法會具有人為錯誤，在芯樣本取回以便分析之前視覺檢查芯樣本中，會削弱生產(chǎn)力優(yōu)勢。該方法也不能從這種視覺分析確定含礦等級測量數(shù)據(jù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種用于海底測試的設(shè)備和方法，其克服或消除以上描述的一個或多個缺陷或問題，或至少提供有用的替代。
[0008]本發(fā)明的其他優(yōu)選目的將從以下說明中變得清楚。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于來自海床的芯樣本的海底測試的設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0010]海床鉆探裝備，其能夠鉆孔并從海床獲得樣本；以及
[0011]傳感器，其安裝在海床鉆探裝備上，并在樣本獲得之后分析樣本的至少一部分。
[0012]優(yōu)選地，傳感器包括光譜傳感器，例如X射線熒光傳感器和/或中子活化分析傳感器，和/或磁化率傳感器。
[0013]優(yōu)選地，樣本是芯樣本。優(yōu)選地，該設(shè)備還包括樣本操縱系統(tǒng)，其接收樣本并使其運動到指定儲存區(qū)域。優(yōu)選地，指定儲存區(qū)域是海床鉆探裝備的指定儲存區(qū)域。優(yōu)選地，傳感器定位在海床鉆探裝備上以便分析芯樣本的至少下部。在優(yōu)選形式中，傳感器分析芯樣本的底端。
[0014]樣本操縱系統(tǒng)優(yōu)選地進一步包括支架，支架從海床鉆探裝備的鉆具接收樣本。支架優(yōu)選地自動和/或遠(yuǎn)程操作。支架優(yōu)選地構(gòu)造成鄰近傳感器運動樣本。替代地，傳感器布置成在樣本定位在指定儲存區(qū)域時分析樣本。樣本操縱系統(tǒng)還可進一步包括在致動時使支架運動的臂或傳送帶。
[0015]傳感器優(yōu)選地分析樣本以確定樣本的礦物成分和礦物等級估計。優(yōu)選地，傳感器與表面支持船舶或平臺通信。優(yōu)選地，傳感器經(jīng)由連接在表面船舶或平臺和海床鉆探裝備之間的臍帶纜線與表面支持船舶通信。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種來自海床的芯樣本的海底測試的方法，該方法包括如下步驟:
[0017]操作海床鉆探裝備以便從海床獲得樣本；以及
[0018]通過安裝在海床鉆探裝備上的傳感器分析樣本的至少一部分。
[0019]優(yōu)選地，傳感器包括光譜傳感器，例如X射線熒光傳感器和/或中子活化分析傳感器，和/或磁化率傳感器。
[0020]優(yōu)選地，樣本是芯樣本，并且優(yōu)選地，海床鉆探設(shè)備使用附接到鉆具的芯筒從鉆孔獲得芯樣本。優(yōu)選地，該方法還包括操縱樣本到指定儲存區(qū)域的步驟。優(yōu)選地，操縱樣本到指定儲存區(qū)域的步驟包括將其芯筒內(nèi)的芯樣本運動到指定儲存區(qū)域。優(yōu)選地，指定儲存區(qū)域是海床鉆探裝備的指定儲存區(qū)域。優(yōu)選地，樣本保持在其芯筒內(nèi)，直到樣本取回到表面支持船舶或平臺。芯筒通常具有至少一個開口端，并且傳感器優(yōu)選地分析能夠經(jīng)由芯筒的開口端接近的樣本的端部。
[0021]優(yōu)選地，傳感器分析芯樣本的至少下部。在優(yōu)選形式中，傳感器分析芯樣本的底端。
[0022]操縱樣本(在芯筒內(nèi))到指定儲存區(qū)域的步驟優(yōu)選地包括通常經(jīng)由其芯筒將樣本與支架接合。支架優(yōu)選地自動和/或遠(yuǎn)程地操作。支架優(yōu)選地構(gòu)造成鄰近傳感器運動樣本。替代地，傳感器被布置成在樣本定位在指定儲存區(qū)域內(nèi)時分析樣本。樣本操縱系統(tǒng)可進一步包括在致動時運動支架的臂或傳送帶。
[0023]該方法優(yōu)選地進一步包括將來自傳感器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖砻娲盎蚱脚_。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)被實時或接近實時地傳輸。替代地，數(shù)據(jù)可隨后傳輸。該方法優(yōu)選地進一步包括確定樣本的礦物成分和礦物等級估計的步驟。
[0024]優(yōu)選地，該方法進一步包括鄰近待分析樣本定位傳感器的步驟。傳感器優(yōu)選地包括防水殼體，防水殼體對于使用深度進行壓力分級和壓力測試。防水殼體可具有傳輸窗口，例如X射線熒光和/或中子傳輸窗口。鄰近樣本定位傳感器的步驟優(yōu)選地包括朝著樣本定位傳輸窗口。
[0025]優(yōu)選地，海床鉆探裝備從表面船舶或平臺操作。海床鉆探裝備還可以是自動或部分自動的。
[0026]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將從以下詳細(xì)描述中變得清楚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]只通過例子，隨后將參考附圖更完整地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，附圖中:
[0028]圖1是包括在鉆孔中操作的海床鉆探裝備的海床操作的示意圖；
[0029]圖2是包括芯樣本儲存區(qū)域和傳感器的海床鉆探裝備的示意圖；以及
[0030]圖3是示出使用傳感器的海底測試方法的步驟的流程圖。

【具體實施方式】
[0031]圖1示出在海平面14以下的海床12上進行海床鉆探操作10的示意圖。海床鉆探操作10可定位在海平面14以下的多種深度處，但是通常海床12將在海平面14以下的100m以上處，并且在許多情況下，為海平面14以下的大約2000-3000m。
[0032]海床鉆探操作10具有通過‘臍帶’纜線20連接到表面支持船舶或平臺18的海床鉆探裝備16。臍帶纜線20為海床鉆探裝備16提供功率、控制和遙感勘測。通常，海床鉆探裝備16從表面支持船舶或平臺18經(jīng)由臍帶纜線20供能和遠(yuǎn)程操作。雖然表面支持船舶或平臺18示出為定位在海平面14的表面上，將理解到表面支持船舶或平臺也可定位在其他地方，例如陸地上。
[0033]海床鉆探裝備16具有連接到鉆孔26內(nèi)的鉆具24的鉆頭組件22。在鉆探操作期間，鉆頭組件22控制鉆具24以便鉆制鉆孔26。典型的鉆具24具有將鉆探流體輸送到鉆具24的遠(yuǎn)端24’處的底孔組件的鉆頭(未示出)的導(dǎo)管。芯筒(未示出)也可在鉆具24的遠(yuǎn)端24’處固定以便從鉆孔26獲得芯樣本。
[0034]圖2示出海床鉆探裝備16的示意圖，表示儲存多個芯樣本42 (容納在芯筒內(nèi))的芯樣本架40形式的指定芯樣本儲存區(qū)域。海床鉆探裝備16還具有樣本操縱系統(tǒng)44，其具有隨著芯樣本42’從鉆頭22運動到指定芯樣本儲存區(qū)域40來保持芯樣本42’ (經(jīng)由其芯筒)的支架46。
[0035]X射線熒光傳感器(XRF)、中子活化分析(NAA)和/或磁化率傳感器48形式的傳感器安裝在海床鉆探裝備16上。將理解到將提供XRF、NAA或磁化率傳感器形式的單個傳感器。替代地，可以提供XRF、NAA和/或磁化率傳感器的組合。雖然可以提供多個傳感器，出于便利，將通常參照單個傳感器48。
[0036]傳感器48被定位成使其分析能夠經(jīng)過其芯筒的開口端接近的芯樣本42’的底端，即芯樣本42’的位于鉆孔26最下部的端部。隨著芯樣本42從鉆孔26取回，傳感器48分析它們并提供有關(guān)芯樣本的信息。
[0037]雖然傳感器48的位置在圖2中示出為使其隨著芯樣本42’通過樣本操縱系統(tǒng)44操縱來分析芯樣本42’，將理解到傳感器48也可更靠近鉆頭22安裝，以便隨著芯樣本42’從鉆孔26移除來分析芯樣本42，或者替代地，鄰近芯樣本架40，使其在芯樣本42儲存時分析芯樣本42。傳感器48的后一定位的優(yōu)點在于一旦芯樣本儲存時可以在任何時刻分析芯樣本，允許待分析的芯樣本42在便利時刻分析，并還允許樣本便于進一步分析。
[0038]圖3是示出使用海床鉆探裝備16上的傳感器48進行芯樣本42’的海底測試的方法的步驟的流程圖。首先，海床鉆探裝備16被操作以便鉆制鉆孔，并從海床獲得樣本(步驟100)。樣本是容納在相應(yīng)芯筒內(nèi)的芯樣本42’。樣本操縱系統(tǒng)接收樣本(在其芯筒內(nèi))并使其運動到指定儲存區(qū)域(步驟110)。XRF、NAA和/或磁化率傳感器形式的傳感器48分析樣本的至少一部分(步驟120)，優(yōu)選在樣本操縱系統(tǒng)接收樣本之后并任選在樣本操縱系統(tǒng)將樣本運動到指定儲存區(qū)域之前。
[0039]來自XRF、NAA或磁化率分析的數(shù)據(jù)被實時或接近實時地傳輸?shù)奖砻娲盎蚱脚_18。有利地，本發(fā)明允許芯樣本42隨著它們從鉆孔26取回來進行測試。海床鉆探裝備16的XRF、NAA或磁化率傳感器48提供芯樣本42的成分和礦物等級估計，這可以用來改善鉆孔26的理解，特別是在達(dá)到最佳孔端(EOH)時。這改善了鉆探效率、特別是通過確定何時應(yīng)該停止鉆探，并且還防止錯誤地過早停止鉆探。
[0040]海床鉆探裝備16上的傳感器48容易用來提供有關(guān)芯樣本42的相對快速數(shù)據(jù)收集和分析，允許對于鉆探操作進行快速和準(zhǔn)確的評估，繼而允許以及時方式進行正確決定。芯樣本42’的成分和礦物等級估計可使用XRF、NAA或磁化率傳感器48數(shù)據(jù)確定或推斷，有利地提供有關(guān)鉆孔26的狀態(tài)的有價值的信息，并特別是允許海床鉆探操作集中于高價值區(qū)域。
[0041]將理解到也可使用不同傳感器進行其他感測和測量，通常安裝在鉆探裝備16上，并且這可有助于確定芯樣本42和/或環(huán)境的其他特性。
[0042]這里對于海床、水下、海底等參照只出于便利，并且同樣適用于其他水體，例如具有湖底的湖泊等。
[0043]在此說明書中，例如第一和第二、左和右、頂部和底部等形容詞可以只用來使一個元件或動作與另一元件或動作區(qū)分，而不必須要求或暗示任何實際的這種關(guān)系或順序。在上下文允許的情況下，對于整體或部件或步驟(或類似術(shù)語)的參照不解釋為局限于所述整體、部件或步驟中的唯一一個，而是可以是所述整體、部件或步驟等中的一個或多個。
[0044]本發(fā)明的多種實施方式的以上描述出于描述的目的提供給相關(guān)領(lǐng)域的一個普通技術(shù)人員。不意圖將本發(fā)明排他或局限于單個公開的實施方式。如上所述，以上教導(dǎo)的領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將明白本發(fā)明的多種替代和變型。因此，雖然具體描述了一些替代實施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明白或相對容易地開發(fā)其他實施方式。本發(fā)明旨在包括這里描述的本發(fā)明的所有替代、改型和變型，以及落入以上描述的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的其他實施方式。
[0045]在此說明書中，術(shù)語“包括”、“具有”、“包含”或類似術(shù)語旨在非排他地包含，使得包括列舉元件的方法、系統(tǒng)或設(shè)備不僅包括那些元件，而且也包括未列舉的其他元件。
【權(quán)利要求】
1.一種用于來自海床的芯樣本的海底測試的設(shè)備，該設(shè)備包括: 海床鉆探裝備，其能夠鉆孔并從海床獲得樣本；以及 傳感器，其安裝在海床鉆探裝備上，并在樣本獲得之后分析樣本的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，傳感器包括光譜傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，光譜傳感器包括X射線熒光傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其中，光譜傳感器包括中子活化分析傳感器。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中，傳感器包括磁化率傳感器。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，還包括樣本操縱系統(tǒng)，其接收樣本，并使其運動到海床鉆探裝備的指定儲存區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，樣本操縱系統(tǒng)還包括支架，其從海床鉆探裝備的鉆具接收樣本。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，支架能夠鄰近傳感器運動樣本。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中的任一項所述的設(shè)備，其中，傳感器能夠在樣本定位在指定儲存區(qū)域時分析樣本。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中，傳感器定位在海床鉆探裝備上以分析樣本的底端。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中，傳感器分析樣本以確定樣本的礦物成分和/或礦物等級估計。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的設(shè)備，其中，傳感器與表面支持船舶或平臺通信。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，傳感器經(jīng)由臍帶纜線與表面支持船舶或平臺通信，臍帶纜線連接在表面船舶或平臺和海床鉆探裝備之間。
14.一種來自海床的芯樣本的海底測試的方法，該方法包括如下步驟: 操作海床鉆探裝備以便從海床獲得樣本；以及 通過安裝在海床鉆探裝備上的傳感器分析樣本的至少一部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，傳感器包括光譜傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，光譜傳感器包括X射線熒光傳感器。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其中，光譜傳感器包括中子活化分析傳感器。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-17中的任一項所述的方法，其中，傳感器包括磁化率傳感器。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-18中的任一項所述的方法，其中，該方法還包括操縱樣本到指定儲存區(qū)域的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，指定儲存區(qū)域是海床鉆探裝備的指定儲存區(qū)域。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或權(quán)利要求20所述的方法，其中，操縱樣本到指定儲存區(qū)域的步驟包括將芯筒內(nèi)的樣本運動到指定儲存區(qū)域。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，芯筒具有至少一個開口端，并且傳感器分析能夠經(jīng)過芯筒的開口端接近的樣本的端部。
23.根據(jù)權(quán)利要求14-22中的任一項所述的方法，其中，傳感器分析芯樣本的下部。
24.根據(jù)權(quán)利要求14-23中的任一項所述的方法，還包括將來自傳感器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖砻娲盎蚱脚_的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，數(shù)據(jù)實時或接近實時地從傳感器傳輸?shù)奖砻娲盎蚱脚_。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或權(quán)利要求25所述的方法，其中，數(shù)據(jù)經(jīng)由臍帶纜線傳輸。
27.—種產(chǎn)生有關(guān)來自海床的芯樣本的數(shù)據(jù)的方法，該方法包括如下步驟: 操作海床鉆探裝備以便從海床獲得樣本； 通過安裝在海床鉆探裝備上的傳感器分析樣本的至少一部分；以及 從分析樣本的傳感器產(chǎn)生有關(guān)芯樣本的數(shù)據(jù)。
【文檔編號】E21B49/06GK104508470SQ201380039748
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】G·史密斯 申請人:諾蒂勒斯礦物太平洋有限公司