本發(fā)明涉及確定套管井孔中的精確深度位置,以生產(chǎn)石油和天然氣工業(yè)中的碳?xì)浠衔铩⑸a(chǎn)水、監(jiān)測(cè)地下條件以用于采礦、地質(zhì)技術(shù)目的以及用于工程等。更具體地,本發(fā)明涉及準(zhǔn)確地在連接管段以形成套管的套管接箍之間的位置處建立井下位置。更進(jìn)一步地,本發(fā)明涉及在相同井下位置處重復(fù)地執(zhí)行井下功能如重力勘探,盡管在執(zhí)行井下功能之間過(guò)去大量時(shí)間以及盡管使用不同的設(shè)備來(lái)測(cè)量井下位置。
背景技術(shù):
通常通過(guò)測(cè)量附接至已經(jīng)降入井孔中的工具的懸掛線纜的長(zhǎng)度來(lái)確定井下工具在井孔中的深度。該深度測(cè)量通過(guò)編碼器或里程表來(lái)進(jìn)行,該編碼器或里程表測(cè)量已經(jīng)從絞盤放出到井孔中的線纜量。遺憾的是,里程表測(cè)量未準(zhǔn)確地反映工具的井下位置或者工具實(shí)際是否在井孔內(nèi)移動(dòng)。里程表測(cè)量包含由絞盤與井下工具之間的線纜的拉伸而導(dǎo)致的誤差。線纜的拉伸受許多因素的影響,包括用于懸掛工具的線纜的類型、工具重量、線纜的張力、線纜摩擦、孔粗糙度、孔的偏差、井中的溫度、線纜的移動(dòng)速度和速度改變、由線纜與套管之間的摩擦和工具與套管之間的摩擦引起的線纜張力變化以及其他因素??梢詫?duì)這些因素中的一些因素進(jìn)行補(bǔ)償,但并非對(duì)所有這些因素進(jìn)行補(bǔ)償。作為結(jié)果,來(lái)自里程表的測(cè)量不是工具在井孔內(nèi)的深度的可靠指示。
增強(qiáng)里程表測(cè)量的傳統(tǒng)技術(shù)是使用從由井下工具攜帶的套管接箍定位器得到的套管接箍位置信息。套管接箍定位器磁性地感測(cè)套管接箍的位置,在套管接箍的位置處,連接的管段被螺紋連接在一起以形成套管。套管接箍是一個(gè)管段的擴(kuò)大直徑端部,其中該擴(kuò)大直徑端部具有內(nèi)螺紋并且在相鄰連接管段的端部處接收外部螺紋。套管接箍的較大直徑和連接管段的相鄰端部之間的微小間隙的可能性造成每個(gè)接箍處的金屬(通常鋼)套管的磁導(dǎo)率的明顯變化。當(dāng)井下工具移動(dòng)經(jīng)過(guò)套管接箍時(shí),通過(guò)來(lái)自套管定位器的信號(hào)來(lái)檢測(cè)磁導(dǎo)率的變化。套管接箍信號(hào)被傳送至地面并且與里程表信息配合以形成套管接箍位置的里程表測(cè)量深度的日志或記錄。
由于套管接箍信號(hào)可靠地識(shí)別每個(gè)套管接箍的位置并且因?yàn)樘坠艿拿總€(gè)管段具有一定長(zhǎng)度——通常為30或40英尺,所以盡管里程表測(cè)量不準(zhǔn)確,但通過(guò)套管接箍信號(hào)以30或40英尺的間隔建立了井下工具的深度的相當(dāng)可靠指示。由于將套管粘結(jié)至鉆入地層的鉆孔中,所以套管接箍的位置相對(duì)于周圍地層是固定的。
井的深度信息的主要記錄被稱為“基本套管井日志(base cased hole log)”。所有井下功能相對(duì)于基本套管井日志上所示的深度參考來(lái)執(zhí)行。基本套管井日志包括從套管接箍信號(hào)得到的深度信息和從兩個(gè)自然伽瑪射線勘探得到的信息,其中一個(gè)自然伽瑪射線勘探在套管被插入之前在開(kāi)放鉆孔中進(jìn)行,另一個(gè)自然伽瑪射線勘探是在套管被粘結(jié)在適當(dāng)位置之后進(jìn)行。在不同深度處的鉆孔周圍的巖石和自然地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)出不同強(qiáng)度的自然輻射,并且井下工具的伽瑪射線探測(cè)器檢測(cè)伽瑪射線輻射相對(duì)于里程表測(cè)量深度的變化。伽瑪射線勘探的分辨率在0.5英尺至1.0英尺附近。開(kāi)放鉆孔自然伽瑪射線勘探有時(shí)伴隨有記錄其他構(gòu)造參數(shù)的其他類型的勘探。通過(guò)將自然伽瑪射線勘探強(qiáng)度信息、套管接箍位置信息、形成套管的管段的數(shù)量和長(zhǎng)度以及任何其他類型的開(kāi)放鉆孔勘探信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)來(lái)創(chuàng)建基本套管井日志?;咎坠芫罩驹诖撕笥米骶闹魃疃葏⒖既罩净蚧娟P(guān)系日志。
基本套管井日志的深度信息可能不是精確地準(zhǔn)確,但這些信息仍然被用作在井孔中的所有后續(xù)深度測(cè)量的控制參考。用于井孔中的專門目的的某些井下工具能夠提供高的深度分辨率。然而,這樣的專門井下工具的使用是不尋常的事件并且來(lái)自這樣的工具的深度信息通常不用于創(chuàng)建基本套管井日志或不用在后續(xù)井下功能或活動(dòng)中。
在預(yù)定深度處的后續(xù)井下功能或活動(dòng)需要被關(guān)聯(lián)或綁定至基本套管井日志的深度信息的、來(lái)自里程表的深度信息。將當(dāng)前獲取的里程表深度信息關(guān)聯(lián)至基本套管井日志上所示的深度信息的最可靠間隔深度信息是套管接箍位置信息。為了得到套管接箍位置信息以實(shí)現(xiàn)這樣關(guān)聯(lián),用于執(zhí)行后續(xù)井下功能的井下工具包括套管接箍定位器。當(dāng)井下工具移動(dòng)穿過(guò)套管接箍時(shí),套管接箍定位器向地表面發(fā)送套管接箍信號(hào),在該地表面處,這些信號(hào)被關(guān)聯(lián)至里程表測(cè)量深度和基本套管井日志。
如果需要在套管接箍位置之間進(jìn)行定位,則必須依賴?yán)锍瘫韥?lái)確定這些中間位置。然而,依賴?yán)锍瘫硪子诔霈F(xiàn)誤差,即使在短到30英尺或40英尺的間隔中也是如此,特別是當(dāng)井下工具必須停止或啟動(dòng)其在井孔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)。例如,本發(fā)明人知道以下情形:里程表指示已經(jīng)從12000英尺的深井孔中收回約15英尺的懸掛線纜,由此推測(cè)使井下工具移動(dòng)了15英尺,但實(shí)際上由于線纜拉伸和其他異常而使井下工具尚未從其原始位置移動(dòng)。這些類型的誤差在需要井下工具在套管接箍位置之間的確切布置的井孔勘探中是顯著的。
例如,準(zhǔn)確的重力勘探需要將井下工具內(nèi)的重力測(cè)量?jī)x器定位在下述位置處:假設(shè)重力的先前讀數(shù)被在該相同位置處測(cè)量出時(shí),該位置與重力測(cè)量?jī)x器的位置的差異不超過(guò)約1cm或2cm。目前,可用的最緊密分辨率是在約3英寸或約4英寸內(nèi)。重力勘測(cè)通常用于確定從地下儲(chǔ)層提取碳?xì)浠衔锂a(chǎn)品的程度。當(dāng)儲(chǔ)層被生成時(shí),所提取的氣體或油被水取代。因?yàn)檩^重密度的水已經(jīng)取代了從井孔中生產(chǎn)的較輕密度的碳?xì)浠衔锂a(chǎn)品,所以儲(chǔ)層的密度發(fā)生變化。密度的變化引起重力的變化。測(cè)量重力的變化需要兩次時(shí)間移位或時(shí)間推移的重力勘探。先前重力測(cè)量和后期重力測(cè)量的不同描述了碳?xì)浠衔锂a(chǎn)品的程度。先前重力勘探和后期重力勘探可以相隔數(shù)月或數(shù)年。然而,重要的是在井孔內(nèi)的相同深度位置處進(jìn)行勘探以獲得可靠的重力信息。
目前使用套管接箍信號(hào)在可重復(fù)和時(shí)間推移的基礎(chǔ)上建立在套管接箍之間的位置處如此精確的深度幾乎是不可能的。在后期深度測(cè)量中使用不同類型的懸掛線纜和里程表帶來(lái)不確定性。在套管接箍之間的位置處啟動(dòng)和停止勘探工具極大地增加了該不確定性。因此,由于實(shí)際無(wú)法可靠地和精確地測(cè)量相鄰套管接箍之間的深度或距離而使包括井孔勘探和重力勘探的許多下井功能不像期望的那樣被準(zhǔn)確地執(zhí)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明涉及使用形成井孔的套管的管段的固有持久不變的磁性或特征屬性來(lái)建立套管接箍位置之間的距離的可靠連續(xù)標(biāo)記。對(duì)固有磁性或特征屬性進(jìn)行感測(cè)產(chǎn)生沿套管接箍之間的每個(gè)管段的長(zhǎng)度的唯一位置相關(guān)中間特征信號(hào)。通過(guò)記錄相鄰套管接箍位置之間的每個(gè)管段的中間特征信號(hào)并且使這些中間特征信號(hào)與每個(gè)管段的長(zhǎng)度配合,獲得了沿相鄰套管接箍位置之間的每個(gè)管段的距離的連續(xù)測(cè)量標(biāo)記。中間特征信號(hào)通常具有足夠的分辨率以使得井下位置能夠在期望位置的1cm至2cm的公差內(nèi)可靠地和精確地建立。
此外,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生中間特征信號(hào)的管段的固有磁性或特征屬性在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)持久存在。同一特征屬性在大量時(shí)間例如數(shù)月或數(shù)年過(guò)去之后被可靠地感測(cè)并且被用作井下深度測(cè)量標(biāo)記,從而使得在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)去之后井下工具能夠被定位在先前執(zhí)行井下功能的精確相同的井下位置處。盡管典型的環(huán)境影響如鐵銹和磨損可能會(huì)使管段的特征屬性稍微劣化,但這些性質(zhì)能夠保持得足夠持久以產(chǎn)生用于在大量時(shí)間過(guò)去之后準(zhǔn)確地建立相同精確的井下位置的可靠中間特征信號(hào)。因此,鐵銹和磨損特征不能改變感測(cè)的特征屬性,套管中的任何有意或自然引起的物理改變以如此。
本發(fā)明的主要應(yīng)用例如是在更準(zhǔn)確和可重復(fù)的深度處進(jìn)行井下功能,例如是在進(jìn)行井孔的重力勘探時(shí)必需的。因?yàn)槎ㄎ痪鹿ぞ咭詧?zhí)行井下功能的時(shí)間減少,所以執(zhí)行這種井下功能的成本通常會(huì)降低。例如,為了試圖得出定位誤差的平均值,重力勘探通常需要間隔數(shù)天在相同嘗試位置處進(jìn)行多次測(cè)量。由于從感測(cè)管段的特征屬性可得到更準(zhǔn)確的定位,所以從本發(fā)明可得到的準(zhǔn)確度和定位降低了所需的重復(fù)測(cè)量的次數(shù)或完全消除了重復(fù)測(cè)量,由此降低了進(jìn)行井下功能的時(shí)間。在執(zhí)行井下功能時(shí)井暫停生產(chǎn)的時(shí)間減小導(dǎo)致成本顯著降低。
根據(jù)這些考慮,本發(fā)明的一個(gè)基本方面涉及通過(guò)以下方式得到井孔中的套管的至少一個(gè)管段的套管接箍之間的連續(xù)測(cè)量標(biāo)記的方法:根據(jù)沿套管接箍之間的一個(gè)管段的長(zhǎng)度對(duì)該一個(gè)管段的固有持久不變的特征屬性進(jìn)行感測(cè)來(lái)沿套管接箍之間的管段長(zhǎng)度連續(xù)獲取中間特征信號(hào);以及使用該中間特征信號(hào)作為測(cè)量標(biāo)記。本發(fā)明的另一基本方面涉及使用中間特征信號(hào)作為測(cè)量標(biāo)記以將井下工具定位在井孔中的期望位置處。本發(fā)明的另一基本方面涉及使用中間特征信號(hào)作為測(cè)量標(biāo)記來(lái)在期望位置處執(zhí)行井下功能。
此外,本發(fā)明的附屬方面還涉及:選擇中間特征信號(hào)的與期望深度位置對(duì)應(yīng)的預(yù)定方面以及通過(guò)參考所選擇的預(yù)定方面來(lái)使井下工具移動(dòng)并且執(zhí)行井下功能;使井下工具移動(dòng)同時(shí)感測(cè)特征屬性以獲取包括下述預(yù)定方面的中間特征信號(hào):通過(guò)該預(yù)定方面參考移動(dòng)井下工具的位置;將該預(yù)定方面關(guān)聯(lián)至井孔的基本套管井日志或預(yù)先存在的井孔日志中所描述的期望位置;根據(jù)中間特征信號(hào)來(lái)創(chuàng)建連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志;將連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志的深度位置關(guān)聯(lián)至基本套管井日志的深度位置;使用計(jì)算機(jī)執(zhí)行軟件指令來(lái)將先前日志的深度位置和當(dāng)前日志的深度位置自動(dòng)關(guān)聯(lián);從在相同位置處執(zhí)行先前井下功能起一定時(shí)間過(guò)去之后,通過(guò)使用中間特征信號(hào)的預(yù)定方面來(lái)在相同預(yù)定位置處執(zhí)行井下功能;以及在不同間隔開(kāi)的相同位置處執(zhí)行多次重力測(cè)量作為第一井下功能和第二井下功能中的每一個(gè)。
在所附權(quán)利要求中更具體地描述了本發(fā)明的方面和特征??梢酝ㄟ^(guò)參考以下詳細(xì)描述的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施方式和下面簡(jiǎn)要總結(jié)的附圖來(lái)獲取對(duì)本發(fā)明及其范圍的更透徹的理解以及本發(fā)明得到改進(jìn)和其他益處的方式。
附圖說(shuō)明
圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有穿透地質(zhì)地層的套管的井孔的示意圖,包括用于獲取井孔內(nèi)的精確深度位置并且執(zhí)行井下功能的設(shè)備的示意圖。
圖2是圖1所示的井孔的套管的局部的放大圖。
圖3是由套管接箍信號(hào)以及對(duì)形成圖2所示的套管的管段的特征屬性進(jìn)行感測(cè)而得到的中間特征信號(hào)形成的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志的示意圖。圖3所示的信號(hào)對(duì)應(yīng)于圖2所示的套管管段的長(zhǎng)度或深度位置。
圖4是圖3所示的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志的一部分的放大圖,其示出了對(duì)圖3所示的套管的一個(gè)完整管段的特征屬性進(jìn)行感測(cè)而得到的中間特征信號(hào),并且進(jìn)一步示出了根據(jù)本發(fā)明的將中間特征信號(hào)作為深度測(cè)量標(biāo)記。
圖5是獲取沿圖1和圖2所示的井孔的套管的每個(gè)套管接箍之間的每個(gè)管段的精確測(cè)量標(biāo)記的處理流程以及使用圖4所示的中間特征信號(hào)作為精確井下位置的標(biāo)記的處理流程的流程圖,其中在所述井下位置處使用井下工具在圖1所示的井孔中執(zhí)行井下功能。
圖6是將圖3和圖4所示的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志關(guān)聯(lián)或結(jié)合至預(yù)先存在的基本套管井日志的處理流程以及在通過(guò)已經(jīng)結(jié)合或關(guān)聯(lián)至基本套管井日志的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志的中間特征信號(hào)建立的期望井下位置處執(zhí)行井下功能的處理流程的流程圖。
圖7是通過(guò)獲取和使用圖3和圖4所示的已經(jīng)與基本套管井日志結(jié)合之后的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志來(lái)在由基本套管井日志識(shí)別的期望井下位置處執(zhí)行井下功能的處理流程的流程圖。
圖8是通過(guò)使用當(dāng)前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志的中間特征信號(hào)并且將這些中間特征信號(hào)與先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志的中間特征信號(hào)進(jìn)行比較來(lái)在期望井下位置處執(zhí)行井下功能的處理流程的流程圖,其中兩個(gè)連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志由圖3和圖4所示的一個(gè)來(lái)表示。
圖9是用于通過(guò)將先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志結(jié)合或關(guān)聯(lián)至先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志以建立用于執(zhí)行井下功能的位置來(lái)在大量時(shí)間過(guò)去之后在期望井下位置處執(zhí)行井下功能的處理流程的流程圖,其中兩個(gè)連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志示出在圖3和圖4中。
圖10是用于相對(duì)于先前獲取的井孔日志的深度位置來(lái)調(diào)整當(dāng)前獲取的井孔日志的深度位置從而將先前深度測(cè)量日志和當(dāng)前深度測(cè)量日志進(jìn)行結(jié)合或關(guān)聯(lián)的處理流程的流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及在圖1大體示出的井孔20中建立連續(xù)的、可靠的、可重復(fù)的、精確的且高辨率的標(biāo)記深度。本發(fā)明涉及生成由對(duì)沿管段22的長(zhǎng)度的固有持久不變的磁性或其他特征屬性進(jìn)行感測(cè)而得到的連續(xù)中間特征信號(hào)(圖3和圖4中的70),其中管段22在套管接箍24處連接在一起以形成井孔20的內(nèi)襯或套管26。當(dāng)與指示套管接箍24的位置的常規(guī)套管接箍信號(hào)(圖3和圖4的58)耦合時(shí),在相鄰套管接箍24之間的以定距離間隔獲得的中間特征信號(hào)構(gòu)成井孔20內(nèi)的每個(gè)管段22的長(zhǎng)度進(jìn)而深度的連續(xù)高分辨率標(biāo)記。
高分辨率深度標(biāo)記用于將井下工具28準(zhǔn)確地定位在井孔20內(nèi)套管接箍24之間的一個(gè)或更多個(gè)精確位置處,以便能夠在每個(gè)精確位置處進(jìn)行井下功能或活動(dòng)。重力勘探是這樣的井下功能的一個(gè)示例。此外,套管接箍24之間的高分辨率深度標(biāo)記使得在大量時(shí)間過(guò)去之后井下工具能夠被定位在井孔20中的精確相同深度處并且使得井下功能能夠在該深度處被執(zhí)行。在一定時(shí)間過(guò)去之后實(shí)現(xiàn)相同可重復(fù)定位是準(zhǔn)確執(zhí)行許多井下功能如準(zhǔn)確重力勘探所必需的。
在圖1和圖2中結(jié)合本發(fā)明的細(xì)節(jié)來(lái)描述形成井孔套管26的管段22的固有持久不變特征以及用于實(shí)踐本發(fā)明的設(shè)備。
如圖2所示,通過(guò)在套管接箍24處以端對(duì)端的方式連接多個(gè)管段22來(lái)形成套管26。在每個(gè)管段22的一端上形成一個(gè)套管接箍24。套管接箍24具有內(nèi)部連接器以例如通過(guò)將相鄰管段的端部穿入到內(nèi)螺紋套管接箍24中來(lái)附接相鄰管段22的端部。為了容納這樣的連接,每個(gè)套管接箍24與每個(gè)管段22的剩余部分相比通常具有擴(kuò)大的直徑。
如根據(jù)圖1和圖2所理解的,井孔套管26通過(guò)以下方式來(lái)形成:在前一管段22的套管接箍24處連接每個(gè)管段22并且在每個(gè)管段22被連接時(shí)將依次連接的管段22降低到鉆入到土地的地質(zhì)地層32中的鉆孔30中。井孔30從地的表面34延伸到地質(zhì)地層32中。一旦降低到期望位置,則套管26被粘結(jié)到鉆孔30相對(duì)于地質(zhì)地層32的靜止位置。
通常,井孔20和套管26延伸到碳?xì)浠衔锂a(chǎn)品如石油或天然氣的儲(chǔ)層36中。通過(guò)套管26提取碳?xì)浠衔铩H欢?,?duì)于本發(fā)明的其他應(yīng)用,井孔20可以延伸到地質(zhì)地層32的地下結(jié)構(gòu)38附近,其中關(guān)于該地下結(jié)構(gòu)38來(lái)進(jìn)行勘探或其他井下功能。
通過(guò)將井下工具28降低至井孔20的期望深度來(lái)進(jìn)行井孔勘探或其他井下功能。井下工具28從線纜40——通常稱為“鋼絲纜繩”——懸掛在井孔20中。鋼絲纜繩40由機(jī)械承重線纜和其他信號(hào)傳送導(dǎo)體(均未具體示出)構(gòu)成。承重線纜具有足夠的強(qiáng)度以支撐井下工具28的重量。信號(hào)傳送導(dǎo)體向井下工具28的部件提供電力并且在井下工具28的傳感器和其他部件與位于表面34處的控制和數(shù)據(jù)記錄裝置42之間傳送控制和信息信號(hào)。
來(lái)自控制裝置42的信號(hào)建立井下工具28的部件的期望功能。井下工具28的傳感器獲取包含從井孔20內(nèi)檢測(cè)到的信息的信號(hào)。來(lái)自傳感器的信號(hào)通過(guò)鋼絲纜繩40的信號(hào)傳送導(dǎo)體傳導(dǎo)至記錄裝置42,在該記錄裝置42處記錄該信息。在井下工具28與控制和數(shù)據(jù)記錄裝置42之間通過(guò)鋼絲纜繩40傳導(dǎo)的信號(hào)通常被稱為“遙測(cè)”。
鋼絲纜繩40的上部繞電動(dòng)絞盤或卷軸44纏繞。井下工具28連接至鋼絲纜繩40的下端。電動(dòng)卷軸44通常位于卡車46內(nèi)。卷軸44在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)以將鋼絲纜繩40放出或延伸到井孔20中并且在另一方向上旋轉(zhuǎn)以從井口20卷起或收回鋼絲纜繩40,并且因此分別在井孔20中降低和抬高井下工具28。鋼絲纜繩40從卡車46延伸出并且繞對(duì)準(zhǔn)滑輪(alignment pulley)48彎曲。對(duì)準(zhǔn)滑輪48將鋼絲纜繩40從卷軸44導(dǎo)向至井孔20的上端中。對(duì)準(zhǔn)滑輪48從支撐物或塔50懸吊下來(lái)。假定不存在線纜拉伸或者井下工具28的移動(dòng)不受井孔20中的指示或限制的阻礙,則井下工具28相對(duì)于電動(dòng)卷軸44的旋轉(zhuǎn)在井孔40中移動(dòng)。
編碼器或里程表52被定位成在地面34處與鋼絲纜繩40接觸并且指示從地面34延伸到井下工具28的鋼絲纜繩40的長(zhǎng)度。在建立里程表52的修正(tare)時(shí),考慮里程表52與地表面34之間的短距離以及從鋼絲纜繩40的下端連接至井下工具28的點(diǎn)到井下工具28內(nèi)的特定傳感器和功能部件的距離。因此,由里程表52指示的深度測(cè)量是放出到井孔20中的鋼絲纜繩40的長(zhǎng)度、量或距離。來(lái)自里程表52的表示該指示的線纜長(zhǎng)度測(cè)量的信號(hào)被傳送至數(shù)據(jù)記錄裝置42。
盡管井下工具28的深度通常由里程表52所測(cè)量的延伸到井孔中的線纜的長(zhǎng)度來(lái)指示,但這樣的測(cè)量受里程表52與井下工具28之間的線纜拉伸所引起的誤差的影響。線纜拉伸量是取決于前面提到的因素等的復(fù)雜函數(shù)。由于這些誤差誘導(dǎo)因素,無(wú)法依賴?yán)锍瘫?2所測(cè)量的工具深度來(lái)進(jìn)行精確定位。因此,需要精確定位的這些類型的井下工具28包括常規(guī)套管接箍定位器54,該常規(guī)套管接箍定位器54用于獲取每個(gè)套管接箍24的位置處的套管接箍信號(hào)。
當(dāng)井下工具28在套管26內(nèi)移動(dòng)時(shí),套管接箍定位器54發(fā)出磁通,該磁通流過(guò)與套管接箍定位器54相鄰的套管26。套管接箍定位器54的傳感器感測(cè)通過(guò)套管26傳導(dǎo)的磁場(chǎng)的強(qiáng)度并且提供具有與所感測(cè)到的磁場(chǎng)的強(qiáng)度相關(guān)的幅度的輸出信號(hào)56。如從圖2至圖4所理解的,由數(shù)據(jù)記錄裝置42相對(duì)于里程表52所指示的深度測(cè)量來(lái)繪制或記錄輸出信號(hào)56。
來(lái)自套管接箍定位器54的輸出信號(hào)56的幅度或強(qiáng)度直接關(guān)系到傳導(dǎo)磁通的每個(gè)管段22的材料——通常是鋼——的磁導(dǎo)率。如圖3所示,在相鄰管段22的螺紋端連接至內(nèi)螺紋套管接箍24的情況下,套管接箍位置處的材料的厚度大于管段22的相鄰部分的壁厚度。材料的這種較大厚度產(chǎn)生較大的磁導(dǎo)率,并且當(dāng)套管接箍定位器54移動(dòng)經(jīng)過(guò)套管接箍24時(shí),這種增加的磁導(dǎo)率造成輸出信號(hào)56的幅度的顯著變化。此外,可能會(huì)存在相鄰管段22的端部未完全鄰接套管接箍24的內(nèi)凸緣的微小間隙。這個(gè)間隙如果存在的話也帶來(lái)磁導(dǎo)率的變化,當(dāng)套管接箍定位器54移動(dòng)經(jīng)過(guò)套管接箍24時(shí),該磁導(dǎo)率的變化也影響輸出信號(hào)56的幅度。
如從圖2至圖4理解的,當(dāng)套管接箍定位器56移動(dòng)經(jīng)過(guò)套管接箍24時(shí),在套管接箍24處的增加的磁導(dǎo)率引起輸出信號(hào)56的幅度的顯著且瞬時(shí)的變化。輸出信號(hào)56的幅度的變化構(gòu)成套管接箍信號(hào)58。在通常情況下,當(dāng)套管接箍定位器54移動(dòng)經(jīng)過(guò)每個(gè)套管接箍24時(shí),輸出信號(hào)56的幅度經(jīng)歷兩個(gè)顯著的變化;幅度的一個(gè)顯著變化在套管接箍定位器54首次遇到套管接箍24的增加厚度的邊緣時(shí)發(fā)生,并且幅度的另一顯著變化在套管接箍定位器54移動(dòng)經(jīng)過(guò)套管接箍的另一邊緣時(shí)發(fā)生,在該另一邊緣處厚度減小至管段22的正常壁厚度。幅度的這些變化使套管接箍信號(hào)58清楚地識(shí)別在由里程表52(圖1)指示的深度處的套管接箍24的位置。
相對(duì)于由里程表52提供的深度測(cè)量的指示間隔60來(lái)關(guān)聯(lián)和繪制套管接箍信號(hào)58的幅度。相對(duì)于里程表指示的深度測(cè)量間隔60在曲線圖上繪制的套管接箍信號(hào)58的圖標(biāo)通常被稱為套管接箍位置日志。在套管被粘結(jié)到井孔30中之后,通過(guò)以下方式獲得套管接箍位置日志:沿套管的長(zhǎng)度移動(dòng)包含套管接箍定位器54(圖1)的井下工具,并且相對(duì)于里程表指示的深度來(lái)記錄套管接箍信號(hào)58。
通過(guò)使用套管接箍日志并且已知每個(gè)管段的長(zhǎng)度以及通過(guò)使用在套管26被安裝在井孔30中前后傳導(dǎo)的自然伽瑪射線日志來(lái)創(chuàng)建基本套管井日志?;咎坠芫罩臼境隽颂坠芙庸?4的深度位置。在井孔20中的選擇的深度處進(jìn)行的所有后續(xù)井下功能和活動(dòng)由基本套管井日志來(lái)管理。每個(gè)后續(xù)深度測(cè)量必須關(guān)聯(lián)或“結(jié)合”至該基本套管井日志的深度測(cè)量指示。
除了圖1所示的套管接箍定位器54,井下工具28還包括用于獲得期望井下信息的適當(dāng)類型的常規(guī)感測(cè)裝置和/或用于執(zhí)行期望井下功能的常規(guī)功能工具。例如,為了對(duì)井孔20進(jìn)行重力勘探,勘探工具28包括適當(dāng)?shù)闹亓y(cè)量?jī)x器62,如測(cè)量井孔20內(nèi)的預(yù)定位置處的重力的幅度的重力儀和用于測(cè)量井孔20內(nèi)的預(yù)定位置處的重力差的重力梯度儀。
井下工具28可以任選地包括例如用于獲得從地質(zhì)地層32發(fā)出的自然伽馬射線日志信息的伽瑪射線探測(cè)器64。自然伽瑪射線日志通過(guò)以下方式獲得:沿套管的長(zhǎng)度移動(dòng)包含伽瑪射線探測(cè)器64的井下工具并且相對(duì)于里程表指示的深度來(lái)記錄自然輻射信號(hào)的強(qiáng)度。來(lái)自伽瑪射線日志的自然輻射信息還有助于相對(duì)于基本套管井日志中包含的伽瑪射線來(lái)關(guān)聯(lián)每個(gè)后續(xù)測(cè)量的深度位置。
本發(fā)明涉及獲取如以示例性形式示出圖4中的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68。連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68包括如在常規(guī)套管接箍位置日志中那樣的、相對(duì)于由里程表58提供的測(cè)量深度間隔60而繪制的套管接箍信號(hào)58。然而,本發(fā)明另外還涉及獲得并且使用在套管接箍信號(hào)58之間的、包含在套管接箍定位器54(圖1)的輸出信號(hào)56中的中間特征信號(hào)70。傳統(tǒng)上,中間特征信號(hào)70被視為無(wú)用并且因此通常未被記錄為常規(guī)套管接箍位置日志的一部分,或者如果中間特征信號(hào)70被記錄,則它們作為噪聲被忽略。
當(dāng)然,被記錄并且被用于定位和識(shí)別在套管接箍24之間的管段22中有意引入的物理更改的、套管接箍之間的信號(hào)造成輸出信號(hào)56的幅度的顯著變化,有點(diǎn)類似于套管接箍信號(hào)58。來(lái)自這些有意物理更改的信號(hào)是基本套管井日志的重要的并且被識(shí)別的部分。例如,來(lái)自對(duì)套管26的有意物理更改的信號(hào)識(shí)別穿透套管26與周圍儲(chǔ)層中的石油或天然氣連通的孔的位置或者識(shí)別在套管26中可能無(wú)意形成的缺陷。這樣的有意引入的物理更改容易通過(guò)管段的磁導(dǎo)率的改變而被識(shí)別并且能夠容易基于基本套管井日志而被識(shí)別。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn),套管接箍位置接箍信號(hào)58之間的中間特征信號(hào)70表示每個(gè)管段的特征屬性的磁導(dǎo)率的唯一變化,并且由沿每個(gè)管段22的長(zhǎng)度的中間特征信號(hào)70所感測(cè)到的磁導(dǎo)率的這些變化的縱向分布能夠被用作建立沿套管接箍24(圖1)之間的每個(gè)管段22的精確位置的高分辨率測(cè)量標(biāo)記。替代被限制于僅在套管接箍位置處的精確深度參考,就像利用基本套管井日志或先前套管接箍位置日志的情況,本發(fā)明提供了沿每個(gè)管段22的整個(gè)長(zhǎng)度的長(zhǎng)度和深度參考的連續(xù)標(biāo)記。當(dāng)與單獨(dú)識(shí)別套管26(圖1)的每個(gè)管段22的套管接箍位置結(jié)合時(shí),中間特征信號(hào)70構(gòu)成沿井孔套管26的整個(gè)長(zhǎng)度的連續(xù)高分辨率測(cè)量標(biāo)記。中間特征信號(hào)70通常提供具有1cm至2cm分辨率的精確測(cè)量位置信息。
已進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生中間特征信號(hào)70的管段22的特征屬性隨著時(shí)間的推移而持久存在。管段22的屬性包括沿其長(zhǎng)度的磁導(dǎo)率的唯一變化,并且磁導(dǎo)率的這些唯一變化持久存在并且隨著時(shí)間的推移不發(fā)生顯著變化。即使由于地質(zhì)地層32中的水的腐蝕或套管26內(nèi)移動(dòng)的對(duì)象的磨損而引起的管段的正常劣化也不會(huì)使每個(gè)管段的唯一特征屬性被抹掉或顯著改變至以下程度:在從早期獲得唯一中間特征信號(hào)70的相同唯一圖案起經(jīng)過(guò)大量時(shí)間之后,妨礙獲取中間特征信號(hào)70。中間特征信號(hào)70的圖案定義了高分辨率測(cè)量標(biāo)記,該高分辨率測(cè)量標(biāo)記使得井下功能能夠在先前位置的1cm至2cm內(nèi)的精確相同位置處被執(zhí)行,并且還使得這樣的井下功能能夠在相當(dāng)長(zhǎng)且大量時(shí)間過(guò)去之后在精確相同的位置處被執(zhí)行,同時(shí)仍然實(shí)現(xiàn)從設(shè)立相同的井下深度位置得到的準(zhǔn)確性。
在圖4中示出了使用中間特征信號(hào)70作為高分辨率井下測(cè)量標(biāo)記。中間特征信號(hào)70具有由管段沿其長(zhǎng)度的唯一、固有持久不變的磁導(dǎo)率變化引起的在點(diǎn)72處的特有幅度變化。管段的固有持久不變的磁導(dǎo)率變化將中間特征信號(hào)70與由套管接箍24之間的管段22的有意引入物理更改而引起的信號(hào)區(qū)分開(kāi)。
中間特征信號(hào)70的每個(gè)幅度變化點(diǎn)72在沿每個(gè)管段的不同長(zhǎng)度位置處出現(xiàn)。盡管沿每個(gè)管段的長(zhǎng)度通常出現(xiàn)的幅度變化點(diǎn)72足于獲得在深度或長(zhǎng)度測(cè)量方面的1cm或2cm的分辨率,但幅度變化點(diǎn)72沿管段22的長(zhǎng)度的間隙通常不均勻。中間特征信號(hào)70作為整體來(lái)表示每個(gè)管段的準(zhǔn)確標(biāo)記深度或長(zhǎng)度測(cè)量。
通過(guò)以下方式來(lái)獲得精確的井下定位:識(shí)別套管接箍信號(hào)58之間的特定幅度變化點(diǎn)72;并且利用和相對(duì)于所選擇的幅度變化點(diǎn)72來(lái)定位井下工具28(圖1)。實(shí)時(shí)精確定位可從井下工具28的套管接箍定位器54實(shí)時(shí)提供的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)以下方式來(lái)獲得沿每個(gè)管段22長(zhǎng)度的精確測(cè)量標(biāo)記和間隔:沿連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68上的深度測(cè)量信息的間隔60將每個(gè)管段26的長(zhǎng)度(如30英尺或40英尺)劃分成均等分段(82份,圖4)。套管接箍的位置由接箍信號(hào)58可靠地建立。利用以這種方式建立的均等分段,將與期望深度間隔最接近對(duì)準(zhǔn)的幅度變化點(diǎn)72選擇為移動(dòng)井下工具28的點(diǎn)。
為了獲得具有可檢測(cè)的幅度變化點(diǎn)72的中間特征信號(hào)70,套管接箍定位器54必須足夠敏感以感測(cè)由管段22的特別小、固有持久不變的磁導(dǎo)率變化引起的變化。套管接箍定位器54還應(yīng)當(dāng)以比正常速率高的速率例如以5mm至1cm間隔對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)采樣速率,沿井孔20(圖1)的套管26移動(dòng)套管接箍定位器54的速度通常會(huì)稍微慢于正常速度。必須以高幅度分辨率來(lái)執(zhí)行采樣以便獲得具有可檢測(cè)的幅度變化點(diǎn)72的信號(hào)。對(duì)來(lái)自套管接箍定位器54的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波時(shí)必須足夠得短以不使中間特征信號(hào)70中的幅度變化點(diǎn)72模糊。
如參考圖1所理解的,為了建立與來(lái)自里程表50的所指示的深度測(cè)量具有最佳線性關(guān)系的中間特征信號(hào)70,當(dāng)采集和記錄中間特征信號(hào)70時(shí),必須避免或最小化與鋼絲纜繩40的線纜拉伸關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。避免或最小化與線纜拉伸關(guān)聯(lián)的異常的傳統(tǒng)方式涉及將井下工具28在井孔20中向下移動(dòng)至感興趣區(qū)域下方的至少50英尺或100英尺的位置。感興趣區(qū)域包括期望記錄中間特征信號(hào)70以供在執(zhí)行勘探或井下功能時(shí)使用的一個(gè)或更多個(gè)管段22。在達(dá)到感興趣區(qū)域下方的位置時(shí),以恒定速率從井孔20收回鋼絲纜繩40以使井下工具28以恒定速率以不間斷連續(xù)運(yùn)動(dòng)向上完全移動(dòng)通過(guò)感興趣區(qū)域。使井下工具28在到達(dá)感興趣區(qū)域之前向上移動(dòng)經(jīng)過(guò)初始的50英尺至100英尺的恒定速率使線纜拉伸異常中的大部分能夠被消散,以使得由里程表52記錄的深度信息變得更為可靠。
里程表52的大部分誤差深度測(cè)量產(chǎn)生于井下工具28在井孔20內(nèi)的移動(dòng)已經(jīng)停止然后重新啟動(dòng)移動(dòng)之后。停止和啟動(dòng)使線纜拉伸異常對(duì)里程表52的準(zhǔn)確深度測(cè)量具有最不利的影響。在不使井下工具28的移動(dòng)停止和啟動(dòng)的情況下,使井下工具28以恒定速率從感興趣區(qū)域下方的足夠距離向上移動(dòng)以使拉伸異常能夠消散,這避免了里程表52的許多深度測(cè)量誤差。優(yōu)選地在不使井下工具停止和啟動(dòng)的情況下獲得記錄在連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68上的深度信息,并且以這個(gè)方式,深度信息建立了感興趣區(qū)域內(nèi)中間特征信號(hào)70與實(shí)際深度的更好且更可靠的關(guān)聯(lián)。
盡管使井下工具28在實(shí)現(xiàn)足夠的移動(dòng)之后在遇到感興趣區(qū)域之前在不停止的情況下以恒定速率移動(dòng)經(jīng)過(guò)感興趣區(qū)域以消散線纜拉伸來(lái)消除許多顯著誤差并且消除某些其它異常,但不可能完全消除影響里程表52的深度測(cè)量的所有異常。增強(qiáng)的準(zhǔn)確性通過(guò)以下方式來(lái)獲得:獲得多個(gè)連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68;并且對(duì)從這些日志中的每個(gè)日志獲得的信息求平均成單個(gè)連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68。
對(duì)多個(gè)單獨(dú)的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68求平均以創(chuàng)建單個(gè)平均的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68具有以下作用:在獲得單個(gè)連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志的同時(shí)使可能已經(jīng)出現(xiàn)的單個(gè)誤差消除或最小化。這種平均還可以建立幅度變化點(diǎn)72相對(duì)于深度信息的更準(zhǔn)確的位置。當(dāng)然,套管接箍信號(hào)58也可用于基于逐個(gè)管段來(lái)輔助執(zhí)行這樣的平均。
在圖5中示出了用于通過(guò)使用連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖4)的中間特征信號(hào)70來(lái)獲得每個(gè)套管接箍之間的精確深度標(biāo)記的處理流程74。處理流程74僅應(yīng)用于單個(gè)管段22,然而可以針對(duì)感興趣區(qū)域內(nèi)或沿整個(gè)套管的每個(gè)管段22重復(fù)該處理流程74。
如在76處所示,處理流程74開(kāi)始于首先獲得連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖4)。如先前所描述地那樣獲得連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志。接下來(lái),如在78處所示,將連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68中的感興趣區(qū)域中的一個(gè)管段26的長(zhǎng)度識(shí)別為在相鄰套管接箍信號(hào)58之間延伸。然后在80處,將所識(shí)別的管段的長(zhǎng)度分成若干長(zhǎng)度或深度分段標(biāo)記82(圖4)。優(yōu)選地,分段標(biāo)記82在長(zhǎng)度上相等并且與深度測(cè)量60的較寬的間隔相比,以更精細(xì)的間隔來(lái)出現(xiàn)。每個(gè)分段標(biāo)記82表示沿所選擇的管段的長(zhǎng)度或深度的增量。由于已知管段的長(zhǎng)度例如30英尺或40英尺,所以如在84處所示,將分段標(biāo)記82線性關(guān)聯(lián)至管段的長(zhǎng)度,作為長(zhǎng)度測(cè)量標(biāo)記。
如在86處所示,通過(guò)選擇最緊密接近期望位置的分段標(biāo)記82來(lái)參考(reference)沿管段的長(zhǎng)度的期望位置。接下來(lái),如在88處所示,選擇中間特征信號(hào)70(圖4)的幅度變化點(diǎn)72,該幅度變化點(diǎn)72最緊密接近所選擇的分段標(biāo)記所參考的期望位置。此后,所選擇的幅度變化點(diǎn)72變成沿管段的長(zhǎng)度的期望位置的標(biāo)記。以這種方式,幅度變化點(diǎn)72用于參考沿管段(圖4)的長(zhǎng)度的分段標(biāo)記82,該分段標(biāo)記82轉(zhuǎn)而參考沿管段的長(zhǎng)度的期望位置。由此,圖5中的76至88處所示的動(dòng)作描述了以下處理:使用中間特征信號(hào)72(圖4)作為建立沿每個(gè)管段的精確長(zhǎng)度或深度位置的測(cè)量標(biāo)記。
圖5還示出了使用如在88處所示的被選擇的幅度變化點(diǎn)72(圖4)來(lái)執(zhí)行井下功能如重力勘探。如在90處所示,相對(duì)于所選擇的幅度變化點(diǎn)72(圖4)來(lái)移動(dòng)井下工具28(圖1)。由于來(lái)自套管接箍定位器54(圖1、圖3和圖4)的輸出信號(hào)56優(yōu)選地被實(shí)時(shí)提供以用于在地表面34上的控制和數(shù)據(jù)記錄裝置42處進(jìn)行顯示和使用,所以根據(jù)需要放出或收回鋼絲纜繩40以將井下工具28精確定位在由實(shí)時(shí)提供的中間特征信號(hào)的實(shí)時(shí)提供的選擇幅度變化點(diǎn)72(圖4)所識(shí)別的位置處。由于實(shí)時(shí)中間特征信號(hào)70包含如在88處所示的被選擇的幅度變化點(diǎn)而不是來(lái)自里程表52(圖1)的指示進(jìn)而變成移動(dòng)井下工具的參考,所以可以在不關(guān)心線纜拉伸異常的情況下做出對(duì)井下工具28的位置的調(diào)整。通過(guò)使用中間特征信號(hào)70和所選擇的幅度變化點(diǎn)72而不是來(lái)自里程表52的深度指示,井下工具被精確定位在期望位置處,通常在期望位置的1cm至2cm的準(zhǔn)確度的范圍內(nèi)。如在92處所示,在這個(gè)位置處執(zhí)行井下功能。
結(jié)合圖6至圖9來(lái)討論使用本發(fā)明在大量時(shí)間過(guò)去之后初始地或重復(fù)地在井孔20內(nèi)非常精確的位置處執(zhí)行不同類型的井下功能。本發(fā)明的一個(gè)特別應(yīng)用是執(zhí)行重力勘探,在重力勘探中,在井孔內(nèi)的相同預(yù)定位置處進(jìn)行重力測(cè)量是必需的。類似地,本發(fā)明還有益于執(zhí)行其他類型的井下功能,如在儲(chǔ)層36(圖1)的準(zhǔn)確期望位置處對(duì)套管26進(jìn)行穿孔以及在預(yù)定位置處執(zhí)行某些維護(hù)和其他井下功能以增強(qiáng)或維護(hù)來(lái)自井的產(chǎn)品。
在圖6中示出了用于將連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖4)關(guān)聯(lián)或“結(jié)合”至現(xiàn)有井孔的預(yù)先存在的基本套管井日志以便之后將連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68用于在由基本套管井日志所指示的位置處的精確井下定位的處理流程94。如在96處所示,處理流程94開(kāi)始于以先前所描述的方式獲得連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68。如在98處所示,連同獲得連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68一起,可選地獲取另一自然伽瑪射線日志。在98處獲得的隨后伽瑪射線日志用于(但可能并非在所有情況下都是必需的)將連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志的深度標(biāo)記關(guān)聯(lián)至預(yù)先存在的基本套管井日志的深度標(biāo)記。不使用伽瑪射線的深度信息而僅依賴套管接箍位置信號(hào)58進(jìn)行關(guān)聯(lián)可能是足夠的。然而,由于基本套管井日志還包括在套管26被安裝在井孔20(圖1)中之前和緊接之后獲得的自然伽瑪射線信息并且基本套管井日志部分地從該自然伽瑪射線信息得到,所以自然伽瑪射線信息可能有助于執(zhí)行這種關(guān)聯(lián)。
接下來(lái),如在100處所示,將連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68關(guān)聯(lián)或結(jié)合至基本套管井日志。通過(guò)以下方式來(lái)進(jìn)行結(jié)合:調(diào)整連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68的記錄深度位置直到連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志和基本套管井日志二者的套管接箍信號(hào)58彼此對(duì)準(zhǔn)。在98處獲取的自然伽瑪射線信息也可以用于建立這個(gè)對(duì)準(zhǔn)。下文結(jié)合圖10描述了與將當(dāng)前獲得的日志(如連續(xù)標(biāo)記測(cè)量日志)結(jié)合或關(guān)聯(lián)至預(yù)先存在的或先前獲得的日志(如基本套管井日志)的處理有關(guān)的更多細(xì)節(jié)。
如在100處所示地將日志結(jié)合在一起不一定獲得精確深度測(cè)量,但交叉參考了從連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68到基本套管井日志的更多精確深度信息。由于基本套管井日志是管理特定井孔中的所有井下活動(dòng)的位置的主文檔,所以繼續(xù)使用基本套管井日志作為用于所有未來(lái)井下活動(dòng)的相同參考是很重要的。當(dāng)然,關(guān)于新井,可以從存在套管井孔開(kāi)始將連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖3和圖4)用作基本套管井日志,但這種情況未在圖6中示出。
接下來(lái),如在102處所示,從基本套管井日志到連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志交叉參考要執(zhí)行特定井下功能的期望井下位置。如上所述,在連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志與基本套管井日志結(jié)合之后,任何先前井下活動(dòng)的位置以中間特征信號(hào)70(圖4)的被選擇的幅度變化點(diǎn)72作為參考。此后,如在104處所示,將井下工具在井孔中移動(dòng)至參考所選的最大幅度變化點(diǎn)72(圖4)的位置,并且如在106處所示,此后在該位置處執(zhí)行井下功能。
在圖7中示出了用于通過(guò)參考基本套管井日志來(lái)在從相同井下位置處執(zhí)行先前井下功能起經(jīng)過(guò)大量時(shí)間之后在期望井下位置處執(zhí)行井下功能的處理108。在110處示出了先前使用基本套管井日志在期望井下位置處執(zhí)行井下功能。在112處示出了從執(zhí)行首次井下功能之后直到期望執(zhí)行下一后續(xù)井下功能為止過(guò)去了大量時(shí)間。
如在114處所示,獲取連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖3和圖4)。如在116處所示,還可選地獲取自然伽瑪射線日志以與連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志一起使用。如在118處所示,將連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68結(jié)合或關(guān)聯(lián)至基本套管井日志。如在120處所示,從基本套管井日志到所結(jié)合的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖4)的中間特征信號(hào)70的被選擇的幅度變化點(diǎn)72來(lái)交叉參考先前執(zhí)行井下功能的井下位置。如在122處所示,將井下工具移動(dòng)至被選擇的幅度變化點(diǎn)72所參考的期望位置,并且如在124處所示,通過(guò)參考在120處所選擇的幅度變化點(diǎn)來(lái)在期望井下位置處執(zhí)行井下功能。除了圖6沒(méi)有具體涉及先前在相同位置處執(zhí)行的井下功能之外,上面結(jié)合圖7在114至124處所示的并且所描述的活動(dòng)與圖6中在96至106中所示的并且所描述的被執(zhí)行的那些活動(dòng)類似。
在圖8中示出了在參考先前獲取并使用的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖4)來(lái)執(zhí)行先前井下功能的情況下,從先前在期望井下位置處執(zhí)行井下功能起經(jīng)過(guò)大量時(shí)間之后在相同位置處執(zhí)行井下功能的處理126。由于在先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖4)的中間特征信號(hào)70的被選擇幅度變化點(diǎn)72所參考的期望位置處執(zhí)行先前井下功能,所以如128處所示,通過(guò)使用先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志來(lái)如圖8所示地執(zhí)行接下來(lái)的井下功能。
由于井孔20的套管26的管段22的固有不變特征持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)段,該時(shí)段通常長(zhǎng)于井孔20(圖1)的可用壽命。這些持久特征使中間特征信號(hào)70和幅度變化點(diǎn)72能夠再現(xiàn)并且與先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志的那些相同信號(hào)或點(diǎn)相似。因此,隨后獲取的中間特征信號(hào)70和幅度變化點(diǎn)72直接關(guān)聯(lián)至先前連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志的相似信號(hào)和點(diǎn)。由于相似信號(hào)的直接關(guān)聯(lián),所以不需要將隨后獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志結(jié)合或關(guān)聯(lián)至任何先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志。替代地,如在128處所示,先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志可以直接用于井下定位的目的。
如在130處所示,在使井下工具移動(dòng)以執(zhí)行隨后的井下功能時(shí)所獲取的中間特征信號(hào)72實(shí)時(shí)地產(chǎn)生并且直接關(guān)聯(lián)至先前獲取的套管接箍位置,由此使井下工具能夠移動(dòng)至與先前存在的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志所指示的期望位置。此后,如在132處所示,在期望位置處執(zhí)行井下功能。
處理流程126示出了當(dāng)用于井孔的先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志存在時(shí),將由管段的固有持久不變的特征產(chǎn)生的中間特征信號(hào)用于減小使井下工具定位在精確位置處所需的時(shí)間量的有利用途。來(lái)自套管接箍定位器54的連續(xù)實(shí)時(shí)輸出信號(hào)56(圖3和圖4)使井下工具28(圖1)能夠直接移動(dòng)至先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68所指示的期望位置,由此節(jié)省獲取當(dāng)前連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志所需的時(shí)間和精力。
在一些情況下,可能有必要或期望在執(zhí)行井下功能之前獲取用于井孔的第二連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖4),即使存在用于該井的先前連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志。這種情形由圖9所示的處理流程134示出。
一般來(lái)說(shuō),如在136處所示的,在參考先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志的期望位置處執(zhí)行了先前井下功能之后,處理流程134發(fā)生。如在138處所示,將在大量時(shí)間過(guò)去之后執(zhí)行后續(xù)的井下功能。在大量時(shí)間過(guò)去之后,如在140處所示,獲取第二連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志。如在142處所示,將后期獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68與先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68進(jìn)行結(jié)合。通??梢酝ㄟ^(guò)使用下面結(jié)合圖10所描述的技術(shù),參考套管接箍信號(hào)58和中間特征信號(hào)70(圖4)來(lái)完成在142處所示的結(jié)合或關(guān)聯(lián)。一般而言,由于先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志和后期獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志中包含的信息與自然伽瑪射線日志相比提供更高的分辨率,所以通常不需要收集自然伽瑪射線信息來(lái)完成該結(jié)合。然而,如果需要,則在進(jìn)行結(jié)合時(shí)也可以使用自然伽瑪射線日志信息。
通過(guò)先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志的幅度變化點(diǎn)72來(lái)識(shí)別要執(zhí)行井下功能的井下位置。然而,由于如在140處所示關(guān)于后期獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志來(lái)執(zhí)行后續(xù)的井下活動(dòng),所以如在144處所示,先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68的幅度變化點(diǎn)72被交叉參考后期獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68的相應(yīng)幅度變化點(diǎn)72。此后,如在146處所示,將井下工具移動(dòng)至由后期獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖4)的幅度變化點(diǎn)72所識(shí)別的期望位置,并且如在148處所示,執(zhí)行井下功能。由于先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志與后期獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志之間的關(guān)聯(lián)性,所以后續(xù)執(zhí)行井下功能的位置與先前執(zhí)行井下功能的位置相同。
通過(guò)圖10所示的處理流程150來(lái)示出用于將先前獲取的井孔日志(如基本套管井日志)與后續(xù)獲取的井孔日志或當(dāng)前獲取的井孔日志(如連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖4))進(jìn)行結(jié)合或關(guān)聯(lián)的技術(shù)。優(yōu)選地,通過(guò)使用計(jì)算機(jī)控制的顯示控制和設(shè)備42(圖1)來(lái)執(zhí)行處理流程150,并且處理流程150可能會(huì)在井現(xiàn)場(chǎng)處實(shí)時(shí)地發(fā)生。替選地,可以在井現(xiàn)場(chǎng)處獲取當(dāng)前獲取的信息或后續(xù)獲取的信息,并且此后在隨后時(shí)間處執(zhí)行處理流程150。
如在152處所示,處理150開(kāi)始于顯示先前獲取的井孔日志如基本套管井日志或先前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志。盡管可以利用打印日志物理地呈現(xiàn)顯示,但顯示優(yōu)選地在電子顯示裝置42(圖1)上發(fā)生。
如在154處所示,顯示當(dāng)前獲取的井孔日志。例如,當(dāng)前獲取的井孔日志可以是當(dāng)前獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68或者最近獲取的連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖4)。如在154處所示,當(dāng)前獲取的日志的顯示與如在152處所示的先前獲取的日志的顯示并排或并列地出現(xiàn)。在154處顯示的兩個(gè)日志應(yīng)當(dāng)具有相似的幅度并且具有相同的深度刻度參考。
接下來(lái),如在156處所示,相對(duì)于先前獲取的日志的深度位置來(lái)上下調(diào)整當(dāng)前獲取的日志的深度位置,直到套管接箍信號(hào)58和任何中間特征信號(hào)70(圖4)的圖案與來(lái)自先前獲取的日志的那些相同信號(hào)的圖案匹配為止。如果先前獲取的日志和當(dāng)前獲取的日志不包括任何中間特征信號(hào)70(圖4),或者如果先前獲取的日志或當(dāng)前獲取的日志中的僅一個(gè)包括中間特征信號(hào)70(圖4),則在156處所示的匹配通過(guò)主要集中在套管接箍信號(hào)58(圖3和圖4)上來(lái)發(fā)生。
一旦如在156處所示先前獲取的日志的信號(hào)和當(dāng)前獲取的日志的信號(hào)已經(jīng)匹配,則如在158處所示,將當(dāng)前獲取的日志的深度指示調(diào)整成與先前獲取的日志的深度指示對(duì)應(yīng)。深度指示的調(diào)整通過(guò)以下方式完成:操作者手動(dòng)地遞增當(dāng)前獲取的日志的深度指示偏移直到其與156處所示的先前獲取的日志的深度指示一致或相匹配為止。
深度指示偏移的調(diào)整還可以通過(guò)以下方式來(lái)自動(dòng)完成:控制和數(shù)據(jù)記錄裝置42(圖1)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所包含的自動(dòng)關(guān)聯(lián)功能。為了完成自動(dòng)關(guān)聯(lián),通過(guò)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的數(shù)值和/或圖形分析例程來(lái)執(zhí)行對(duì)先前獲取的日志的信號(hào)和當(dāng)前獲取的日志的信號(hào)的分析并且使用這樣的分析結(jié)果來(lái)自動(dòng)調(diào)整當(dāng)前獲取的日志的深度指示偏移,使得其與先前獲取的日志的深度指示盡可能接近地一致或匹配,如在158處所示。這樣的自動(dòng)關(guān)聯(lián)功能可從用于信號(hào)和波形關(guān)聯(lián)分析的常規(guī)軟件程序得到。
最后,如在160處所示,通過(guò)使用匹配的當(dāng)前獲取日志的關(guān)聯(lián)深度信息來(lái)選擇期望位置,以在與執(zhí)行先前井下功能相同的期望位置處執(zhí)行井下功能。如果先前獲取的日志或當(dāng)前獲取的日志中的僅一個(gè)是連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志,則優(yōu)選地通過(guò)參考連續(xù)標(biāo)記深度測(cè)量日志68(圖4)的中間特征信號(hào)70的幅度變化點(diǎn)72來(lái)識(shí)別期望井下位置。
本發(fā)明可以尤其有利地用于進(jìn)行井孔的重力勘探。井孔的有意義的重力勘探需要將井孔工具28(圖1)的重力測(cè)量?jī)x器62定位在深度位置中的每個(gè)深度位置的1cm或2cm內(nèi),在所述深度位置處進(jìn)行與井孔的先前重力勘探相同的重力測(cè)量。否則,重力勘探的準(zhǔn)確度可能會(huì)受損并且勘探可能會(huì)不可靠。本發(fā)明提供了用于將重力測(cè)量?jī)x器定位在先前位置的1cm或2cm內(nèi)的技術(shù)。據(jù)現(xiàn)在所知,其他已知的井下深度測(cè)量系統(tǒng)或技術(shù)不能夠這樣精確。本發(fā)明極大地提高了井下重力勘探的性能和可靠性。
此外,由于能夠?qū)⒕鹿ぞ吒焖俚囟ㄎ辉谙惹拔恢玫木o容差內(nèi)的期望位置處,所以執(zhí)行井下重力勘探的成本被顯著地降低。例如,在單次重力勘探中必須在井孔內(nèi)的多達(dá)50個(gè)不同位置中獲得重力測(cè)量的情形并不少見(jiàn)。在無(wú)需額外的時(shí)間以及不需要用于消除線纜拉伸的不利影響所必需的移動(dòng)和測(cè)量實(shí)踐的情況下,直接移動(dòng)至這些位置中的每個(gè)位置極大地降低了獲取這些重力測(cè)量所需的時(shí)間量。結(jié)果,需要相當(dāng)少的時(shí)間來(lái)執(zhí)行勘探本身。然而,更重要的是,必需使井在較短的時(shí)間量?jī)?nèi)停產(chǎn)。停產(chǎn)的時(shí)間減少使得能夠更快地恢復(fù)對(duì)來(lái)自井的碳?xì)浠衔锏挠a(chǎn)。在進(jìn)行其他類型的井孔勘探和井下功能的類似其他重要優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)也存在。
在使用管段的固有持久不變特征來(lái)形成井孔中的套管接箍位置之間的距離的高分辨率標(biāo)記以及在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)去之后將井下工具重復(fù)地定位在相同位置以執(zhí)行井下功能的能力方面存在許多其他優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)。盡管管段的提供唯一中間特征信號(hào)70(圖4)的固有特征在上面被描述為每個(gè)管段22的磁導(dǎo)率特征,但已證實(shí)將其他相似材料屬性或被感測(cè)的特征屬性用于建立構(gòu)造每個(gè)管段的長(zhǎng)度的高分辨率標(biāo)記的中間特征信號(hào)同樣令人滿意。
在充分理解本發(fā)明之后,上述改進(jìn)和優(yōu)點(diǎn)以及其他改進(jìn)和優(yōu)點(diǎn)的重要性將變得明顯。已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式及其許多改進(jìn)。具體實(shí)施方式部分是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)先示例。描述的細(xì)節(jié)不是旨在限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書來(lái)限定。