專利名稱：鉆井時通過展開的遙控傳感器檢測地層數(shù)據(jù)的制作方法
本申請要求臨時申請(provisional application)號為No.60/048254、申請日為1997年6月2日之申請的優(yōu)先權(quán)，這里將參考該臨時申請。
本發(fā)明主要涉及深井例如用于開采石油產(chǎn)品的深井的鉆進(jìn)，特別是涉及在進(jìn)行鉆進(jìn)時地下地層數(shù)據(jù)象地層壓力、地層滲透率和類似參數(shù)的采集。
在油井描述服務(wù)中，一部分標(biāo)準(zhǔn)地層評價參數(shù)主要涉及油藏壓力和油藏巖石的滲透率?，F(xiàn)在采集作業(yè)主要是利用“地層測試器”工具通過電纜測井或者通過鉆桿測試來獲得這些參數(shù)。這兩種類型的測量方法均可應(yīng)用于“裸眼井”或者“下套管井”，它們均需要一個輔助的“起下鉆作業(yè)”，例如從井眼中起出鉆柱，把一個地層測試器下入到井眼內(nèi)以采集數(shù)據(jù)，取出地層測試器后再把鉆柱下入到井眼內(nèi)，用于進(jìn)一步的鉆進(jìn)。因為以這種方式進(jìn)行起下鉆作業(yè)消耗大量的鉆時，通常只有在絕對地需要地層數(shù)據(jù)情況下才進(jìn)行起下鉆作業(yè)，或者只有當(dāng)換鉆頭或者其它原因時才進(jìn)行起下鉆作業(yè)。
在鉆井過程中，獲得的“實時”油藏地層數(shù)據(jù)是非常有價值的。鉆井時獲得的實時地層壓力將允許鉆井工程師或者鉆井工作者能更早地確定鉆井液比重、組成以及鉆進(jìn)參數(shù)，從而使鉆進(jìn)工作安全進(jìn)行。同樣也希望獲得實時地層數(shù)據(jù)，以便精確控制鉆頭鉆壓與地層壓力變化以及滲透率的變化之間的關(guān)系，從而使得鉆井作業(yè)可以在最高效率下進(jìn)行。
因此，希望提供這樣一種鉆井方法和設(shè)備，使得當(dāng)帶有鉆鋌、鉆頭和其它鉆井構(gòu)件的鉆柱仍保持在井眼內(nèi)時，也能夠從感興趣的地下區(qū)域采集地層參數(shù)，因此消除或者減少了只是為了確定這些地層參數(shù)而把地層測試器下入到井眼內(nèi)的起下鉆作業(yè)。也希望提供這樣一種鉆井方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備在鉆進(jìn)還在進(jìn)行時就能夠采集地層數(shù)據(jù)例如象壓力、溫度和滲透率等等，這種數(shù)據(jù)采集方法和設(shè)備可以與所有已知的井眼鉆進(jìn)方法一起使用。
為了滿足工業(yè)上長久以來的迫切需要，本發(fā)明的主要目的是提供一種采集地下地層數(shù)據(jù)的新的方法和設(shè)備，其中采集地下地層數(shù)據(jù)與井眼鉆進(jìn)作業(yè)一起進(jìn)行，而不需要在井眼中進(jìn)行起下鉆作業(yè)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在鉆井作業(yè)時采集地下地層數(shù)據(jù)的新的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種井眼的鉆進(jìn)在進(jìn)行時采集地下地層數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種采集地下地層數(shù)據(jù)的新的方法和設(shè)備，其中把一個遙控數(shù)據(jù)傳感器/發(fā)射器定位在井眼附近的地下地層，選擇性地激勵遙控數(shù)據(jù)傳感器用于對地層數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測、記錄和發(fā)射以及選擇性地接收由鉆桿系統(tǒng)發(fā)射來的地層數(shù)據(jù)，從而顯示給鉆井人員。
本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供一種新的方法和設(shè)備，其中利用一個或者多個遙控“智能”地層數(shù)據(jù)傳感器，該傳感器把基本上是實時的地層數(shù)據(jù)發(fā)射到鉆鋌或者探測棒內(nèi)的數(shù)據(jù)接收器，該鉆鋌或者探測棒是鉆柱的一個構(gòu)件，能夠把接收到的數(shù)據(jù)通過鉆柱發(fā)射到地面設(shè)備從而顯示給鉆井人員。
上述的目標(biāo)以及其它不同的目的和優(yōu)點通過一個方法和設(shè)備來實現(xiàn)，該方法中包括一個井眼的鉆進(jìn)，該井眼具有一個帶有鉆鋌的鉆柱，鉆鋌上連接有一個鉆頭。鉆鋌具有一個地層數(shù)據(jù)接收器和一個或者多個遙控數(shù)據(jù)傳感器，該遙控數(shù)據(jù)傳感器能夠檢測和記錄地層數(shù)據(jù)例如象溫度、壓力滲透率等等，以及用于發(fā)射代表所檢測的地層數(shù)據(jù)的信號。當(dāng)鉆鋌接近一個選定的地下地層例如象一個油藏地層時，激勵該鉆鋌設(shè)備從而把至少一個數(shù)據(jù)傳感器向外展開并越過井眼從而定位在地下地層內(nèi)，用于根據(jù)命令進(jìn)行檢測和發(fā)射地層數(shù)據(jù)。由數(shù)據(jù)傳感器發(fā)射的地層數(shù)據(jù)信號由裝置在鉆鋌上的接收器電路接收，進(jìn)一步通過鉆柱發(fā)射到地面設(shè)備例如象顯示地層數(shù)據(jù)的鉆井控制臺。通過檢測和顯示的地層數(shù)據(jù)的變化，鉆井人員能夠快速有效地調(diào)整井下工況例如象鉆井液比重和組成、鉆壓和其它變量，從而對鉆井作業(yè)的安全和效率進(jìn)行控制。
智能數(shù)據(jù)傳感器可以通過任何合適的手段定位在地層內(nèi)。例如，一個液壓動力柱塞利用足夠液壓力可以把傳感器從鉆鋌內(nèi)推進(jìn)到地層內(nèi)，從而穿過地層足夠的深度用于檢測地層數(shù)據(jù)。作為可以選擇的一種情況，通過一個傳感器激勵器，鉆鋌內(nèi)的設(shè)備可以展開向外或者向著側(cè)向鉆進(jìn)進(jìn)入地層，從而把傳感器定位在一個側(cè)向的鉆孔內(nèi)。作為另外一種可以選擇的情況是，一個裝置在鉆鋌上的推進(jìn)動力系統(tǒng)可以被激勵從而通過足夠的力發(fā)射傳感器從而側(cè)向穿過并越過井眼。無論地層定位方法是什么，該傳感器都被封裝以防止傳感器進(jìn)入地層內(nèi)時破壞傳感器。
為了實現(xiàn)地層數(shù)據(jù)的采集和發(fā)射，該傳感器包括一個電源系統(tǒng)，該電能系統(tǒng)可以是一個蓄電池系統(tǒng)或者是一個與裝置在鉆鋌上的一個動力筒耦合形成的感應(yīng)交流電系統(tǒng)。該傳感器內(nèi)的一個微集成電路片系統(tǒng)促使傳感器電路完成數(shù)據(jù)存儲、處理選定地層參數(shù)或者其它參數(shù)的測量過程、把記錄的數(shù)據(jù)發(fā)射到裝置在鉆鋌上的一個地層數(shù)據(jù)存儲器。在動力筒內(nèi)由地層數(shù)據(jù)電路對地層數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理變成可以通過鉆柱或者任何其它合適的數(shù)據(jù)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射到地面的形式，因此這些數(shù)據(jù)信號可以在鉆機的控制臺顯示給鉆井人員，并且通常由鉆井人員進(jìn)行控制。鉆井過程中能夠獲知實時的或者依據(jù)鉆井人員所選定頻率的井下數(shù)據(jù)的變化，因此促使鉆井操作能夠按照任意一點上的地層參數(shù)及時進(jìn)行修正。
上面述及的本發(fā)明的特征、優(yōu)點和目的可以按照下面方式獲得和詳細(xì)理解。簡述如上的本發(fā)明的說明書將通過參考如圖中的一個最佳實施例進(jìn)行描述，附圖是作為說明書的一部分。
然而，應(yīng)該能夠理解附圖只是說明本發(fā)明的一個典型的實施例，因此不能認(rèn)為是對其范圍的限制，本發(fā)明可以適用于其它同樣有效的實施例。


圖1表示位于井眼內(nèi)的一個鉆鋌的圖，該鉆鋌帶有一個依據(jù)本發(fā)明的一個數(shù)據(jù)傳感器/發(fā)射器探測棒部分。
圖2表示鉆鋌的數(shù)據(jù)傳感器/發(fā)射器示意圖，其中包括一個液壓動力系統(tǒng)用于把遙控數(shù)據(jù)傳感器/發(fā)射器從井眼內(nèi)插入到選定的地下地層。
圖3表示一個具有動力筒的鉆鋌的示意圖，其中包括一個用于接收來自遙控數(shù)據(jù)傳感器/發(fā)射器的地層數(shù)據(jù)信號的電子電路。
圖4示意地表示一個遙控傳感器電子線路示意方框圖，該傳感器從正在鉆進(jìn)井眼內(nèi)定位到所選定的地下地層，該傳感器檢測一個獲知多個地層數(shù)據(jù)例如象壓力、溫度和巖石滲透率，把數(shù)據(jù)存入內(nèi)存，在命令的控制下把存儲的數(shù)據(jù)發(fā)射到鉆鋌的動力筒的電路內(nèi)。
圖5示意地表示遙控數(shù)據(jù)傳感器/發(fā)射器的接收器線圈電路的電子電路的方框圖；以及圖6示意地表示脈沖波期調(diào)制的傳播時序圖。
參考附圖首先參考圖1～3，一個鉆鋌作為一個鉆進(jìn)井眼的鉆柱的一個構(gòu)件用標(biāo)記10表示，表示了本發(fā)明的最佳實施例。該鉆鋌包括一個探測棒12，該探測棒12具有一個動力筒14，該動力筒14包含著圖3中的發(fā)射器/接收器電路。鉆鋌10還包括一個壓力表16，該壓力表16具有一個壓力傳感器18，通過一個鉆鋌通道20與井眼壓力相通。該壓力表檢測一個選定地下地層深度處的圍壓，用于檢驗遙控傳感器的壓力校準(zhǔn)。代表井眼圍壓的電子信號通過壓力表1發(fā)射到動力筒14內(nèi)的電路，從而完成遙控傳感器的壓力校準(zhǔn)，遙控傳感器在該井深伸展開。鉆鋌10還包括一個或多個容納遙控傳感器24的遙控傳感器插孔22，用于把遙控傳感器24定位于一個選定的感興趣的地下地層，該地層由該井眼鉆穿。
遙控傳感器24是一個封裝的“智能”傳感器，該傳感器從鉆鋌進(jìn)入井眼周圍的地層內(nèi)的一個位置，用于檢測地層參數(shù)例如象壓力、溫度、巖石滲透率、孔隙度、導(dǎo)電特性和電容常數(shù)以及其它常數(shù)。該傳感器恰當(dāng)?shù)胤庋b在一個傳感器殼體內(nèi)，該殼體具有足夠的強度能夠抵抗住該傳感器從鉆鋌內(nèi)側(cè)向嵌入井眼周圍的地層時產(chǎn)生的破壞。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠理解，這樣的側(cè)向嵌入移動不一定垂直于井眼，而可以與以一定的入射角進(jìn)入所需要的地層層位。展開傳感器可以通過下式一種方式獲知幾種方式的結(jié)合來實現(xiàn)(1)鉆入井壁，然后把傳感器放置到地層內(nèi)；(2)通過液壓或者機械穿透裝置把封裝的傳感器刺入或者壓入到地層內(nèi)；或者(3)通過推進(jìn)炸彈把封裝的傳感器射入地層。
如圖2所示，一個液壓動力柱塞30用于展開傳感器24，從井眼向外把傳感器穿入地下地層內(nèi)到達(dá)一個位置，使得傳感器檢測地層參數(shù)。為了展開傳感器，鉆鋌帶有一個內(nèi)圓柱孔26，在該孔內(nèi)定位著一個活塞件28，該活塞件28具有一個柱塞30，設(shè)置該柱塞使得其與封裝的智能傳感器構(gòu)成驅(qū)動關(guān)系?；钊?8與液壓相連通，該液壓通過一個液壓供給通道36連接到液壓系統(tǒng)34的一個活塞室28。動力筒14選擇性地激勵液壓系統(tǒng)使得遙控傳感器可以由如上所述的該地層深度處的井眼圍壓來校正，遙控傳感器然后從插孔22越過井壁進(jìn)入到地層內(nèi)，因此地層壓力參數(shù)將不會受到井眼圍壓的影響。
參考圖3，鉆鋌10的動力筒14包括至少一個發(fā)射器/接收器線圈38，該線圈38具有一個發(fā)射器功率驅(qū)動裝置40，該裝置40為一個功率放大器，其頻率F由振蕩器42確定。鉆鋌探測棒部分包括一個調(diào)諧接收器放大器，設(shè)置該放大器在2F的頻率接收信號，其中該2F的頻率是由如上所述的“智慧炸彈”式的遙控傳感器24發(fā)射到鉆鋌探測棒部分的。
參考圖4，通過一個44的方框圖來表示遙控“智慧炸彈式傳感器”的電子電路，該電路至少包括一個發(fā)射器/接收器線圈46，或者頻率接收天線，該電路的接收器包括一個從探測器48到控制電路52的一個輸出電路50。該控制電路52的一個控制輸出電路54與壓力表56相連接因此壓力表的信號被導(dǎo)入一個模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(“ADC”)/內(nèi)存58，該內(nèi)存58通過導(dǎo)線62接收來自壓力表的信號通過導(dǎo)線64接收來自控制電路52的控制信號。一個電池66包括在遙控傳感器電路44內(nèi)，通過導(dǎo)線68、70和72與傳感器不同的電路相連接。ADC/內(nèi)存電路58的一個內(nèi)存輸出電路74連接到接收器線圈控制電路76。接收器線圈控制電路76的作用是作為一個驅(qū)動器電路，通過導(dǎo)線78由發(fā)射器/接收器線圈46把數(shù)據(jù)發(fā)射到探測棒12。
參考圖5，一個下限二極管80連接穿過Rx線圈控制電路76。在正常作業(yè)狀態(tài)下，特別是在休眠或者“睡覺”模式下，電子開關(guān)82斷開以減少能量消耗。當(dāng)接收器線圈控制電路76被鉆鋌發(fā)射的電磁場激勵時，接收器線圈控制電路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流和電壓。然而在該點上二極管80只是允許電流沿著一個方向流動。這種非線性關(guān)系把圖6中84所示的感應(yīng)電流的基頻F變成基頻2F，以及使得電磁波84的頻率加倍變成如圖6所示的電磁波。
在完成發(fā)射的整個過程中，如圖3所示發(fā)射器/接收器線圈38也用作一個接收器，并連接到一個接收器放大器43上，該放大器調(diào)諧在2F頻率。當(dāng)接收的信號的振幅最大時，遙控傳感器24位于最適于在鉆鋌和遙控傳感器之間進(jìn)行發(fā)射信號的最近似位置。
假設(shè)智能遙控傳感器或者也稱為“智慧炸彈”已經(jīng)被放置到被監(jiān)測地層的內(nèi)部，與鉆井作業(yè)相關(guān)的發(fā)射和采集電子功能的順序如下所述帶有采集傳感器的鉆鋌定位在最接近遙控傳感器24的位置上。從鉆鋌的發(fā)射器/接收器線圈38發(fā)射一個圖6中84所示的頻率F的電磁波從而打開遙控傳感器也就是目標(biāo)傳感器，控制該傳感器從而發(fā)回編碼的識別信號。該電磁波啟動遙控傳感器的電子電路進(jìn)入采集和發(fā)射模式，從而在遙控傳感器的深度上獲得壓力數(shù)據(jù)和其它所代表所選定地層參數(shù)的數(shù)據(jù)以及傳感器的識別碼。目標(biāo)傳感器的存在可以通過從該目標(biāo)傳感器散射回的反射波來探測到，該反射波的頻率為2F，如圖6中的86所示。同時采集壓力表數(shù)據(jù)(壓力、溫度)和其它選定的地層參數(shù)，遙控傳感器的電子電路把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個或者多個系列數(shù)字信號。該數(shù)字信號或者可能只是信號從遙控傳感器通過發(fā)射器/接收器線圈發(fā)射回鉆鋌。這通過把數(shù)據(jù)的每一個單獨的位同步和編碼成一個特別的時序，在該時序內(nèi)，頻率將在F和2F之間進(jìn)行切換。當(dāng)采集到穩(wěn)定的壓力和溫度讀數(shù)數(shù)據(jù)并發(fā)射到裝置在鉆鋌10上的電路后，數(shù)據(jù)采集和發(fā)射中止。
無論何時啟動上述時序，位于鉆鋌內(nèi)或者鉆鋌的探測棒內(nèi)的發(fā)射器/接收器線圈38由發(fā)射器功率驅(qū)動器或者放大器40提供能量。從鉆鋌發(fā)射一個頻率為F的電磁波，其頻率由振蕩器42決定，如圖6中的84所示。頻率F可以在100KHz到500KHz之間選擇。一旦目標(biāo)傳感器進(jìn)入了鉆鋌發(fā)射器的影響范圍，該智慧炸彈內(nèi)的接收器線圈46通過接收器線圈控制電路76和接收器發(fā)射器線圈輻射回對初始頻率加倍的電磁波。
與當(dāng)今的操作不同，本發(fā)明使得壓力數(shù)據(jù)和其它的地層參數(shù)在鉆進(jìn)的同時就可以得到。從而允許鉆井人員能夠及時確定鉆井液比重和組成以及其它參數(shù)，而不必只是為下入一個地層測試器儀器而對鉆柱進(jìn)行起下鉆作業(yè)。本發(fā)明只需很少的時間完成對地層的測量；一旦一個傳感器被展開，鉆進(jìn)時就可以獲得地層數(shù)據(jù)，這些特征對于已知的鉆井技術(shù)是不可能的。
鉆穿地層的井眼的實時壓力監(jiān)測也可以通過來自壓力傳感器18的壓力數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。該特征當(dāng)然取決于鉆鋌內(nèi)的動力筒和任何展開的智能遙控傳感器內(nèi)的發(fā)射器/接收器電路之間的連接關(guān)系。
遙控傳感器的輸出也可以在標(biāo)準(zhǔn)地層測試過程中通過電纜工具讀出。本發(fā)明的該特征允許除了采集實時地層數(shù)據(jù)外還可以通過測井工具的電子電路來采集狀態(tài)變化的地下地層數(shù)據(jù)，這些實時地層數(shù)據(jù)可以在鉆進(jìn)時用本發(fā)明的方法來獲得。
通過把智能遙控傳感器24定位在井眼環(huán)境的上方，至少在采集的初始階段井眼效應(yīng)不會對壓力測量產(chǎn)生影響。因為利用就地傳感器而不需要流體的流動，因此可以在非滲透的巖石內(nèi)測量地層壓力。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解，本發(fā)明同樣適用于幾個地層參數(shù)例如象滲透率、導(dǎo)電特性、電容常數(shù)、巖石強度和其它參數(shù)，不只限于地層壓力的測量。
而且，在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，遙控傳感器一旦被展開，在幾乎整個鉆井時間內(nèi)均可作為地層數(shù)據(jù)源。為此，每一個傳感器的位置必須被確定。因此，在一個實施例中，遙控傳感器將包括有放射性“示蹤”(pip-tags)劑，通過一個伽瑪射線檢測工具或者在測井工具管柱內(nèi)帶有陀螺儀的探測棒可識別該示蹤劑。
如前所述，很明顯本發(fā)明適于獲得上述的所有目標(biāo)和特點，以及公開的設(shè)備中固有的所有其它的目標(biāo)和特點。
對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，很顯然，本發(fā)明可以用其它特定的形式來實現(xiàn)而不偏離本發(fā)明的精神和實質(zhì)特點。本發(fā)明的實施例只是說明性的而不是限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書以及所有權(quán)利要求書包含的等同內(nèi)容或者等同含義的所有改變來確定，而不是由前述的說明書來確定。
權(quán)利要求
1．一種在鉆進(jìn)時采集地下地層數(shù)據(jù)的方法，包括(a)鉆進(jìn)一個井眼，該井眼具有一個帶有鉆鋌的鉆柱，鉆鋌上連接有一個鉆頭，鉆鋌具有一個數(shù)據(jù)傳感器，用于遙控定位在井眼所穿過的的選定的地下地層內(nèi)；(b)從鉆鋌內(nèi)把數(shù)據(jù)傳感器移動到選定的地下地層，用于檢測地層數(shù)據(jù)；(c)發(fā)射來自數(shù)據(jù)傳感器代表地層數(shù)據(jù)的信號；以及(d)接收發(fā)射的地層數(shù)據(jù)信號，從而確定不同的地層參數(shù)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在井眼鉆進(jìn)過程中發(fā)射的地層數(shù)據(jù)信號由放置在鉆鋌內(nèi)的一個數(shù)據(jù)接收器接收。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在測井作業(yè)中的油井起下鉆作業(yè)中發(fā)射的地層數(shù)據(jù)信號并由電纜測井工具接收。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，移動數(shù)據(jù)傳感器的步驟包括(a)鉆進(jìn)井壁形成一個傳感器插孔；以及(b)把數(shù)據(jù)傳感器放置到該傳感器插孔內(nèi)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，移動數(shù)據(jù)傳感器的步驟包括從鉆鋌給數(shù)據(jù)傳感器施加足夠的力從而使得數(shù)據(jù)傳感器穿入地下地層。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，施加力給數(shù)據(jù)傳感器的步驟中包括使用由鉆鋌提供的液壓力。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的所述的方法，其中，施加力給數(shù)據(jù)傳感器的步驟中包括把數(shù)據(jù)傳感器作為一個推進(jìn)激勵的炸彈從鉆鋌內(nèi)發(fā)射進(jìn)入地下地層，該炸彈使用鉆鋌內(nèi)點燃的推進(jìn)炸藥。
8．在鉆井過程中從地下地層基本上是連續(xù)地采集數(shù)據(jù)的方法，包括下列步驟(a)鉆進(jìn)一個井眼的，該井眼具有一個帶有鉆鋌的鉆柱，鉆鋌上連接有一個鉆頭，該鉆頭由鉆柱旋轉(zhuǎn)并與地層接觸，鉆鋌具有地層數(shù)據(jù)接收裝置和地層數(shù)據(jù)檢測裝置，該數(shù)據(jù)檢測裝置可以從鉆頭內(nèi)的一個回縮位置相對于鉆頭越過井壁移動到一個展開位置從而與地下地層結(jié)合，數(shù)據(jù)檢測裝置適于檢測地層數(shù)據(jù)并提供一個地層數(shù)據(jù)輸出，該輸出可以由地層數(shù)據(jù)接收裝置接收；(b)把數(shù)據(jù)檢測裝置從回縮位置越過井壁移動到地下地層內(nèi)的展開位置，與地下地層結(jié)合而檢測地層數(shù)據(jù)；(c)從數(shù)據(jù)檢測裝置發(fā)射代表地層數(shù)據(jù)的信號；以及(d)由地層數(shù)據(jù)接收裝置接收發(fā)射的地層數(shù)據(jù)信號，從而確定不同的地層參數(shù)。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，信號發(fā)射和接收步驟在鉆井作業(yè)中鉆鋌在井眼內(nèi)移動過程中進(jìn)行。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，信號發(fā)射和接收步驟在鉆井作業(yè)中鉆鋌在井眼內(nèi)轉(zhuǎn)動過程中進(jìn)行。
11．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，信號發(fā)射和接收步驟是在鉆鋌在所鉆井眼內(nèi)靜止時進(jìn)行。
12．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，通過垂直于井眼移動數(shù)據(jù)檢測裝置穿過地下地層來形成一個展開位置。
13．在鉆井過程中從地下地層基本上是連續(xù)地采集數(shù)據(jù)的方法，包括下列步驟(a)鉆進(jìn)一個井眼的，該井眼具有一個帶有鉆鋌的鉆柱，鉆鋌上連接有一個鉆頭，該鉆頭由鉆柱旋轉(zhuǎn)并與地層接觸，鉆鋌具有地層數(shù)據(jù)接收裝置和地層數(shù)據(jù)檢測裝置，該數(shù)據(jù)檢測裝置可以從鉆頭內(nèi)的一個回縮位置相對于鉆頭越過井壁移動到一個展開位置從而與地下地層結(jié)合，數(shù)據(jù)檢測裝置適于檢測地層數(shù)據(jù)并提供一個地層數(shù)據(jù)輸出，該輸出可以由地層數(shù)據(jù)接收裝置接收；(b)中斷井眼鉆進(jìn)作業(yè)；(c)把數(shù)據(jù)檢測裝置從回縮位置越過井壁移動到地下地層內(nèi)的展開位置，與地下地層結(jié)合而檢測地層數(shù)據(jù)；(d)繼續(xù)井眼鉆井作業(yè)；(e)從數(shù)據(jù)檢測裝置發(fā)射代表地層數(shù)據(jù)的信號；以及(f)移動鉆鋌從而把數(shù)據(jù)接收裝置定位在與數(shù)據(jù)檢測裝置最接近的位置上；(g)由地層數(shù)據(jù)接收裝置接收發(fā)射的地層數(shù)據(jù)信號，從而確定不同的地層參數(shù)。
14．在鉆井過程中基本上是連續(xù)地從地下地層采集數(shù)據(jù)的方法，包括下列步驟(a)鉆進(jìn)一個井眼的，該井眼具有一個帶有鉆鋌的鉆柱，鉆柱上連接有一個鉆頭，鉆鋌具有一個探測棒，該探測棒包括地層數(shù)據(jù)檢測裝置，該數(shù)據(jù)檢測裝置可以從鉆頭內(nèi)的一個回縮位置相對于鉆頭越過井壁移動到一個展開位置從而與地下地層結(jié)合，數(shù)據(jù)檢測裝置具有電子電路從而適于檢測地層數(shù)據(jù)并提供一個代表所檢測的地層參數(shù)的數(shù)據(jù)輸出，探測棒具有一個用于接收數(shù)據(jù)輸出信號的數(shù)據(jù)接收裝置；(b)把鉆鋌和探測棒放置到所感興趣的地層的目的位置，把數(shù)據(jù)檢測裝置從回縮位置向外越過井壁移動到地下地層內(nèi)的展開位置；(c)用電激勵檢測裝置的電子電路，導(dǎo)致檢測裝置檢測所選定的地層數(shù)據(jù)；(d)使得檢測裝置發(fā)射代表檢測的地層參數(shù)的數(shù)據(jù)輸出信號；以及(e)由地層數(shù)據(jù)接收裝置接收檢測裝置發(fā)射的數(shù)據(jù)輸出信號。
15．一種在鉆井作業(yè)過程中檢測地層數(shù)據(jù)的方法，包括下列步驟(a)把至少一個遙控數(shù)據(jù)傳感器定位在井眼穿過的地下地層內(nèi)用于檢測至少一個地層參數(shù)，以及發(fā)射代表該地層參數(shù)的數(shù)據(jù)信號；(b)發(fā)射一個激勵信號給遙控數(shù)據(jù)傳感器，控制該傳感器檢測一個地層參數(shù)，并發(fā)射至少一個代表該地層參數(shù)的數(shù)據(jù)信號；(c)在井眼鉆井作業(yè)中接收來自一個遙控數(shù)據(jù)傳感器的數(shù)據(jù)信號。
16．一種在井眼鉆進(jìn)過程中從該井眼穿過的地下地層中采集選定數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括(a)一個鉆鋌，連接在一個鉆柱上，在鉆柱下端具有一個鉆頭；(b)位于鉆鋌內(nèi)的一個探測棒，該探測棒具有一個發(fā)射和接收信號的電子電路，所說的探測棒具有一個傳感器插孔；(c)位于所說的探測棒的傳感器插孔內(nèi)的遙控智能傳感器，該傳感器具有用來檢測所選定數(shù)據(jù)的電子傳感器電路，具有接收所說的探測棒的發(fā)射和接收電路所發(fā)射的信號的電子電路，具有把地層數(shù)據(jù)信號發(fā)射到所說的探測棒的發(fā)射和接收電路的電子電路；以及(d)在所說的探測棒內(nèi)的裝置，用于把所說的遙控智能傳感器從傳感器插孔越過井壁側(cè)向展開進(jìn)入地下地層。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所說的設(shè)備，其中所說的智能傳感器的所說的側(cè)向展開裝置包括一個在所說的探測棒內(nèi)的液壓激勵器，該液壓激勵器具有一個液壓動力的展開柱塞，用于與所說的智能傳感器結(jié)合，該液壓激勵器系統(tǒng)選擇性地由所說的探測棒的發(fā)射電路和接收電路控制，從而通過液壓作用把所說的遙控智能傳感器從傳感器插孔移動到地下地層內(nèi)的嵌入位置，并進(jìn)入地層距離井眼足夠遠(yuǎn)以檢測所選定的地層數(shù)據(jù)。
18．根據(jù)權(quán)利要求16所說的設(shè)備，其中所說的探測棒包括一個壓力表和一個傳感器修正系統(tǒng)，相對于所說的遙控智能傳感器所展開的所選定的地下地層內(nèi)的深度處的圍壓對所說的遙控智能傳感器進(jìn)行修正。
19．根據(jù)權(quán)利要求16所說的設(shè)備，其中(a)所說的探測棒的發(fā)射和接收電路適于在頻率F發(fā)射命令信號和適于在頻率2F接收數(shù)據(jù)信號；以及(b)所說的遙控智能傳感器的接收和發(fā)射電路適于在頻率F接收命令信號和適于在頻率2F發(fā)射數(shù)據(jù)信號。
20．根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其中(a)所說的遙控智能傳感器包括一個電子內(nèi)存電路，用于在一定的時間內(nèi)采集地層數(shù)據(jù)；以及(b)所說的遙控智能傳感器的數(shù)據(jù)檢測電路包括向所說的電子內(nèi)存電路輸入地層數(shù)據(jù)的裝置以及一個線圈控制電路，該線圈控制電路接收所說的電子內(nèi)存電路用于激勵所說的遙控智能傳感器的接收和發(fā)射電路的輸出信號，從而把代表在所說的遙控智能傳感器展開位置上檢測的地層數(shù)據(jù)的信號發(fā)射到所說的探測棒的發(fā)射和接收帶路。
全文摘要
鉆進(jìn)時采集地層參數(shù)的方法和設(shè)備。用帶鉆鋌的鉆柱鉆進(jìn)一口井,鉆鋌裝在鉆頭上。鉆鋌包括探測棒,棒上有一發(fā)射器/接收器。鉆鋌適于將智能傳感器嵌入井壁中。傳感器具有由發(fā)射器/接收器控制的休眠和激勵狀態(tài)。在激勵狀態(tài),傳感器能采集和存儲選擇的地層數(shù)據(jù),將其發(fā)射給發(fā)射器/接收器,進(jìn)而發(fā)射給地面設(shè)備。鉆進(jìn)時,探測棒可定位在與遙控傳感器比較接近的位置,因而無須起下鉆柱就可采集和發(fā)射地層數(shù)據(jù),靠這些數(shù)據(jù)可使鉆進(jìn)作業(yè)更精確。
文檔編號E21B47/00GK1208809SQ98114898
公開日1999年2月24日 申請日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月2日
發(fā)明者R·斯格勒納克, J·R·塔巴諾, R·胡廷 申請人:安娜鉆機國際有限公司