專利名稱：用于鉆孔感測的方法及設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及聲學傳感器構(gòu)造及用于有效記錄地下地震數(shù)據(jù)的方法的發(fā)展，并且更加特別地涉及用于記錄鉆孔地震數(shù)據(jù)的聲學傳感器的利用。
背景技術(shù)：
鉆孔地震數(shù)據(jù)可以用于在鉆取生產(chǎn)井眼前細化地面地震數(shù)據(jù)。還可以在連續(xù)或循環(huán)的基礎上集中鉆孔地震數(shù)據(jù)，從而在井的生產(chǎn)期間監(jiān)控地下巖層和油層。在連續(xù)的基礎上集中數(shù)據(jù)將對優(yōu)化氣或油沉積物的抽取提供幫助。
鉆孔地震測量通過在鉆孔內(nèi)設置接收器并操作表面處的震源產(chǎn)生聲波來進行。通常，接收器設置在梭子(shuttle)內(nèi)，并且在測量期間部署在井下，隨后移除。鉆孔地震測量可以獲得的信息量可通過在井下部署梭子的安排來限制。
已知，將聲學傳感器或接收器永久布置于井下從而在井的生產(chǎn)期間連續(xù)監(jiān)控地震數(shù)據(jù)。傳感器通常配置有監(jiān)控工具，該監(jiān)控工具延伸于井下并一體地連接于鉆孔套管。連接裝置通常為機械表面力夾鉗裝置，而傳感器通常通過生產(chǎn)管道安置于與傳感器支架或從主流路橫向設置的生產(chǎn)管道相連的側(cè)過道或橫向延伸部分中。例如，見于2001年7月3日授予Reimers等人的美國專利No.6,253,848。諸如Reimers等人教導的永久設置監(jiān)控工具通常無法在不破壞井眼導致工具或傳感器無法用于未來的鉆孔地震操作的情況下取回或移除。
用于在井下永久性部署地震傳感器陣列的多種監(jiān)控工具為單級監(jiān)控工具。然而，由于復雜的地下巖層和地層以及多生產(chǎn)區(qū)和油層，還需要多級監(jiān)控工具用于同時監(jiān)控各個層面。部署傳感器陣列的監(jiān)控工具通常包括多個傳感器支架或梭子，每個梭子容納至少一個傳感器。雖然期望使用多個梭子，但過多的梭子數(shù)量可以導致非常龐大且難以部署的過分復雜的工具。梭子的總數(shù)量通常最終由井下傳感器、遙測裝置和夾鉗系統(tǒng)的的綜合功耗需求來限定。通常，在試圖增加梭子的數(shù)量時，上述基于一般工具體系的工具會迅速變得龐大且復雜，產(chǎn)生昂貴且難以部署的系統(tǒng)。由于系統(tǒng)的成本和較高的井內(nèi)損失風險，將這種系統(tǒng)永久部署在井內(nèi)是不實際的。梭子的數(shù)量也由于功耗要求、成本和部署的難易程度而受到限制。已知設計用于永久性部署傳感器陣列的鉆孔工具，包括利用光纖傳感器的工具在內(nèi)，通常包括用于將傳感器陣列連接至鉆孔套管的表面力夾鉗連接裝置。這種類型的連接裝置在不同位置產(chǎn)生了無法收回或再利用監(jiān)控工具。不易在鉆孔中可移動地部署且無法收回并在其它鉆孔中再利用的鉆孔傳感設備是問題的所在。
類似于鉆孔測井的領域，發(fā)送器和接收器的數(shù)量以及發(fā)送器與接收器之間的距離也已經(jīng)增加，從而改善探測更加遠離鉆孔的未受干擾的巖層中的巖層特性的能力。獲得更深穿透程度的一種方法是增加源與接收器之間的距離，使得接收器可以探測從鉆孔中更遠距離返回的信號。增大源與接收器之間距離的問題在于增大的工具尺寸可以導致部署困難程度的增大、用于測井的時間周期更長、井的停機時間更長、以及成本更高。因此，存在對于不增大工具尺寸而擴展聲源與接收器之間的距離、或利用額外的接收器的需要。
使用磁體夾鉗裝置作為連接方法也可以選作用于連接傳感器。然而，在井下或在井口磁性地夾持或松開傳感器的能力無法解決所有的回收問題，因為大多數(shù)時間，工具，特別是重物或主電子設備盒粘在井下。磁體夾鉗將無法單獨解決被粘住的工具的問題。
因此，本發(fā)明可用于克服上述問題中的一種或多種。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例為可移動地部署傳感器陣列的設備及方法，包括將盤繞管或諸如纜線、金屬線或滑線的其它適用的輸送裝置深入測量鉆孔中的步驟，其中盤繞管或其它適用的輸送裝置包括多個連接于其上的梭子，且其中梭子包括地震傳感器系統(tǒng)和處于非磁性夾持狀態(tài)的磁體夾鉗，隨后將多個梭子磁性夾在鉆孔套管上。該方法還可包括磁性松脫該多個梭子并從鉆孔中收回移動梭子的部署機構(gòu)的步驟。該方法還可包括磁性松脫該多個梭子、在鉆孔中重新定位梭子、以及再次夾住梭子的步驟。部署、夾持、再定位、再夾持中的任何步驟可在地面控制執(zhí)行。
另外，如上所述，磁體夾鉗可用于將梭子連接至鉆孔套管。磁體夾鉗與工業(yè)中應用的典型機械表面力夾持裝置相比更加緊湊，因為其不包括暴露在梭子外的機械部件的嚙合和移動。另外，磁體夾鉗不必位于離開油井的主流道的側(cè)流道中，且其使用消除了對機械錨定臂的需要，由此進一步減小了尺寸。磁體夾鉗的一個實施例包括地面液壓啟動控制系統(tǒng)，用于液壓控制井下作動器，該作動器用于定位磁體從而結(jié)合或釋放梭子。也可以使用電子啟動控制系統(tǒng)。磁體夾鉗為對于典型機械表面力夾持的明顯改善，因為可以回收地震傳感器系統(tǒng)并在不同的鉆孔中使用。然而，上述磁體夾鉗未解決工具被粘住的問題。
另一實施例可包括具有其中連接有各種傳感器的傳感器部分的輸送裝置和小外徑傳感器部分下的輸送裝置中的弱點，其中較大外徑的主電子設備盒、重量或其它較大部件在弱點下連接于輸送裝置。此實施例便于打撈被粘住的工具，且如果需要可以在弱點處斷開輸送裝置的上部分。
本發(fā)明的另一實施例將弓形彈簧結(jié)合于梭子，從而便于結(jié)合和斷開傳感器。弓形彈簧可用于將梭子從輸送裝置朝向鉆孔套管伸出，以及相對于輸送裝置收回梭子。
一個實施例利用了液壓力取代電力控制磁體夾鉗的位置。在此實施例中，來自地面的液壓定位了控制磁體位置的作動器，從而進行夾持和松脫。絞車的金屬線和多個梭子可在松脫狀態(tài)或夾持狀態(tài)下向井下放開。在永久監(jiān)控應用中，可激勵磁體夾鉗，因為在這種條件下，液壓啟動或關(guān)閉將不再需要。對于永久監(jiān)控應用，磁體可以在啟動狀態(tài)下下放，并在形成井眼的同時直接部署于井中。
本發(fā)明的一個實施例為一種設備及方法，其利用了光纖通訊和與沿盤繞管或纜線、金屬線、滑線或其它適合的井下部署手段連接的多個梭子裝置結(jié)合的傳感器系統(tǒng)。梭子提供了用于傳感器的支架，每個梭子具有磁性結(jié)合夾鉗，其使得本發(fā)明能夠在井下有效且可移動地部署地震傳感器陣列或?qū)⒌牡卣饌鞲衅麝嚵蟹懦鲋翜y量鉆孔中，用于記錄多級三維鉆孔地震數(shù)據(jù)。鉆孔監(jiān)視或部署工具包括盤繞管、纜線、金屬線、滑線或其它適合的輸送裝置，用于將多個梭子裝置伸出，該梭子裝置包括光纖地震傳感器，其中梭子裝置具有磁性結(jié)合夾鉗，可以將梭子固定地結(jié)合至鉆孔套管，并使其聲學耦接。磁體夾鉗還可將梭子從鉆孔套管上松脫和斷開。
當本發(fā)明利用光纖傳感器系統(tǒng)時，其受益于光纖系統(tǒng)提供的多個優(yōu)點。例如，光纖系統(tǒng)可以無源工作，由此無需井下電子設備和用于操作井下電子設備的來自地面的電源。消除井下電子設備的能力改善了井下傳感器系統(tǒng)的可靠性，特別是在較高的溫度環(huán)境下。操作傳感器陣列所必需的電子設備可位于地面處，由于地面電子設備可以相對較貴，因此可以由其它油井所共享，為多個井下光纖傳感器系統(tǒng)所利用。另外，光纖技術(shù)允許外形更小且重量更輕的系統(tǒng)。另外，所有這些能力對于需要高數(shù)據(jù)傳輸能力的大傳感器陣列的聲學或地震成像應用十分有利。就此方面，光纖傳感器還可以支持通過光纖線路進行多功能測量。此特性在金屬線或纜線應用、以及生產(chǎn)和巖層監(jiān)視傳感器系統(tǒng)中具有很大的優(yōu)點。
本發(fā)明的另一實施例包括校準鉆孔傳感器系統(tǒng)的方法，包括在輸送系統(tǒng)上設置光纖傳感器部分，該輸送系統(tǒng)包括光纖通訊纖維，其中該傳感器與換能器可通訊地連接并與其聲學耦接，輸送系統(tǒng)包括至少一根光纖通訊纖維；將纖維可通訊地連接至光電轉(zhuǎn)換器，并將所述光電轉(zhuǎn)換器可通訊地連接至所述換能器，將光信號引入通訊光纖，通過利用所述光纖傳感器探測光信號啟動所述換能器，通過換能器的啟動激發(fā)所述光纖傳感器，測量傳感器的響應，確定基于輸入光信號的傳感器的期望響應；以及比較所述光纖傳感器的側(cè)得響應與期望響應。
本發(fā)明的上述特性及其它特性及優(yōu)點將通過以下對附圖的詳細介紹而說明，并將由本領域技術(shù)人員所接受和理解。


參照附圖將使本發(fā)明得到更好的理解，附圖中圖1為描述典型油井場所的圖示，示出了鉆孔延伸于其中的地下巖層的截面；圖2為由鉆孔的一部分切下的放大圖示，示出了通過鉆孔延伸的纜線和連接于其上的梭子；圖3為梭子的截面圖，示出了鉆孔傳感器和磁體夾鉗；圖4A為磁體夾鉗的截面圖，示出了處于夾緊位置的液壓作動器和磁體元件；圖4B為磁體夾鉗的截面圖，示出了處于松開位置的液壓作動器和磁體元件；
圖5為井下布置的典型示意圖，示出了纖維光學傳感器的使用；圖6為鉆孔地震傳感系統(tǒng)的操作圖；圖7、7a和7b為利用弓形彈簧將工具輸送至梭子接口的管道；圖8和8a示出了弓形彈簧梭子和金屬線輸送裝置；圖9和9a示出了利用弓形彈簧嵌在金屬線中至傳感器總成界面的梭子；以及圖10為金屬線系統(tǒng)視圖，示出了打撈頭。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種設備及方法，用于在鉆孔下或在井下可移動地布置用于有效記錄地下地震數(shù)據(jù)的地震傳感器陣列。該設備設計為使得多個地震傳感器或地震傳感器陣列可以通過將連接于金屬線(纜線)、滑線(slickline)、盤繞管(coiled tubing)或其它適合的部署機構(gòu)的多個地震傳感器下放而布置于井下。為本公開的目的，在使用術(shù)語金屬線、纜線、滑線、盤繞管或輸送裝置(conveyance)時，應理解，可以在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的基礎上使用任何上述部署裝置或任何其它等效裝置。該設備的一個實施例設計有多個梭子箱或單個梭子，每個梭子包括有傳感器陣列，梭子沿著金屬線、盤繞管或其它部署機構(gòu)連接。采用該設備從而將絞車上的金屬線向鉆孔下降下或放下，隨后啟動與梭子一體的磁體夾鉗從而磁性地夾住傳感器，并使其與鉆孔套管聲學耦接。該設備還用于停止磁體夾鉗，由此從鉆孔套管上松開梭子和傳感器。該設備還用于收回金屬線和與其連接的多個梭子及傳感器。金屬線或纜線的延伸或收回通過絞車機構(gòu)來完成。
本發(fā)明的一個實施例使具有傳感器陣列的多個梭子裝置在井下部署在井壁中，隨后啟動磁體夾鉗，或簡單地將梭子磁性夾在鉆孔套管上并與其聲學耦接。
本發(fā)明的一個實施例包括一種傳感器總成，其包括作為一個一體單元或傳感器總成的鉆孔傳感器和磁體夾鉗。利用此實施例，夾持的結(jié)果使得傳感器總成背靠梭子壁夾住，且整個梭子隨后背靠鉆孔套管夾住。這使得傳感器總成、梭子和鉆孔套管之間產(chǎn)生聲學耦接。然而，應注意，本發(fā)明的一個實施例可包括設計為已于與梭子聲學耦接而未磁性夾住的傳感器總成，因此磁體夾鉗僅需將梭子夾在鉆孔套管或任何其它鄰近的結(jié)構(gòu)。該實施例未在附圖中示出，但應為本領域技術(shù)人員所明晰，且確實在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在收集了鉆孔數(shù)據(jù)后，操作該設備使得磁體夾鉗可以停止，由此可以進行傳感器的收回。
輸送工具的又一實施例包括作為輸送方法的盤繞管和通過弓形彈簧連接于其上的梭子。在部署盤繞管時，弓形彈簧可以靠向盤繞管壓縮，使得連接于其上的梭子保持在靠住盤繞管的外表面。連接于盤繞管外表面并與磁體夾鉗對齊的磁體設計為便于保持梭子靠住盤繞管。在將盤繞管工具部署于合適的深度和位置的時候，弓形彈簧可以釋放開，從而從盤繞管向外朝向鉆孔套管延伸梭子。這種構(gòu)造還用于便于梭子與鉆孔套管的結(jié)合。
具有磁體夾鉗裝置的梭子的另一實施例包括具有與其連接的兩部分梭子的金屬線傳輸裝置。該兩部分梭子包括外支架梭子部分和通過弓形彈簧與其連接的主傳感器梭子部分。主傳感器梭子部分包括與圖2至4所述的梭子類似的傳感裝置。當弓形彈簧壓縮在外支架梭子部分中時，主傳感器梭子部分支撐于其中。當弓形彈簧的張力釋放時，主傳感器梭子從外支架梭子部分向外伸展。此實施例還可便于梭子與鉆孔套管的結(jié)合。
用于本發(fā)明的輸送工具的另一實施例包括嵌于金屬線輸送裝置中的梭子。該梭子設計為嵌于金屬線中，使得梭子的外直徑近似與金屬線輸送裝置的直徑相同。梭子仍為兩部分裝置，包括外支架梭子部分和通過弓形彈簧與其連接的主傳感器梭子部分。如上所述，弓形彈簧的連接設計為收回和伸出該主傳感器梭子部分。
另一實施例包括一種具有脫離系統(tǒng)的鉆孔傳感系統(tǒng)。該脫離系統(tǒng)設計為使得輸送裝置具有傳感器與其連接的傳感器段和在傳感器段的基部具有最弱點的輸送裝置，使得該輸送裝置可以在該最弱點折斷，從而回收該工具包括傳感器段在內(nèi)的上部分，同時為后面的回收保留該工具脫離點以下的下部分。另一實施例提供了一種張力感應裝置，從而感應輸送裝置中的張力。這種脫離系統(tǒng)可與上述任何一個實施例相結(jié)合。
另一實施例包括一種用于獲得有關(guān)的地下巖層的地球物理學信息的方法，包括部署具有在鉆孔中用于感測數(shù)據(jù)的傳感器總成的梭子，其中該傳感器總成具有用于選擇性地磁性將梭子夾在與輸送裝置連接的鄰近結(jié)構(gòu)上的磁體夾鉗；選擇性地將所述梭子利用與傳感器總成、梭子和鄰近結(jié)構(gòu)聲學耦接在一起的所述磁體夾鉗夾在鄰近結(jié)構(gòu)上；在鉆孔中部署聲源；在鉆孔中產(chǎn)生聲學信號；以及利用傳感器總成感測鉆孔數(shù)據(jù)。特定的實施例包括在鉆孔中部署設置于聲波工具中的聲源。
參照圖1，其中示出了鉆孔延伸于其中的地下巖層的截面的示意表示的典型油井場所的圖示。圖示100示出地面的油井設備102，包括所有相關(guān)儀器和監(jiān)控系統(tǒng)。表面處還示出了示為振動車輛的地面源104。多條線106用于表示通過地下巖層行進產(chǎn)生可以由井下傳感器陣列感測的地震數(shù)據(jù)的刺激或地震震動。本發(fā)明可以用于記錄地震數(shù)據(jù)從而進行地下巖層108的地震勘測。本發(fā)明還可用于在生產(chǎn)期間通過監(jiān)控來自各種地下巖層、區(qū)域、及地帶的地震數(shù)據(jù)控制并監(jiān)視工作情況。就監(jiān)控能力而言，本發(fā)明可用于優(yōu)化油井的生產(chǎn)。井孔110的設置可策略地基于可以預先獲得的已知地震勘測的數(shù)據(jù)定位。期望井孔優(yōu)化設置，使得可以獲得對于所關(guān)心的地下巖層的地震數(shù)據(jù)的優(yōu)化記錄。
建立井孔后，可以將金屬線(纜線)112、盤繞管或其它輸送裝置從線軸放出從而通過井孔向下延伸，而多個傳感器陣列沿著金屬線112設置。另外，需注意，其上連接有地震傳感器的金屬線可以隨著井孔的形成而向下延伸。本發(fā)明可以為連續(xù)生產(chǎn)油井監(jiān)控而永久性的部署，或者可以為進行地下地震勘測而暫時性的部署并隨后收回。若暫時性地部署本發(fā)明，則在收回后可以重新用在隨后的井孔操作中。這種特性提供了勝于現(xiàn)有其它系統(tǒng)的優(yōu)點。若永久性地部署本發(fā)明，其可以連續(xù)監(jiān)測生產(chǎn)油井的工作情況。布置了金屬線和多個傳感器陣列后，就可以開始收集地震數(shù)據(jù)。若油井生產(chǎn)停止或由于其它原因不再需要地震監(jiān)控，可以收回該系統(tǒng)并在其它地方再利用。注意，此處示出用于說明本發(fā)明的圖示用于說明目的并方便理解本發(fā)明的設備及方法。所示并在此處介紹的圖示并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。
參照圖2，其示出了由鉆孔套管的一部分切開的圖示，通過鉆孔延伸的纜線其上連接有梭子。在此圖中，示出了鉆孔套管202的一部分，截面圖示出金屬線112和連接于其上的梭子架202?？梢詫⒔g車的其上連接有梭子的金屬線放出，使其如箭頭206所指地通過鉆孔向下延伸。梭子204裝有鉆孔傳感器陣列和用于將梭子和傳感器與鉆孔套管聲學耦接的磁體夾鉗裝置。金屬線112可以包括至少一根通訊線，并且可以包括至少一根液壓線。通訊線的一個實施例可以是光纖，從而與光纖聲學傳感器裝置接駁用于往井上傳送地震數(shù)據(jù)。液壓線可以是任何適合的致動線、電子的或其它用于啟動磁體夾鉗的設備。
參照圖3，示出了展示鉆孔傳感器和磁體夾鉗的梭子截面圖。梭子架204連接于金屬線112。梭子殼內(nèi)為作為使傳感器總成308與梭子204聲學隔離的聲學隔離體304的一部分的細金屬線懸掛302。梭子和傳感器總成設計為機械可靠且聲學耐久的，從而使傳感器總成與金屬線或纜線112的運動隔離，并用于確保在每個梭子和傳感器總成處進行獨立的地震記錄。聲學隔離系統(tǒng)包括與聲學隔離體一體并在載體(梭子)與傳感器總成308之間起高阻尼系數(shù)的懸簧作用的細金屬線懸掛302。在一個實施例中，聲學隔離體304可以為與細金屬線懸掛連接、一同起懸簧作用的三個密封圈。細金屬線懸掛的一個實例為細金屬索。然而，聲學隔離體可以是任何適合的懸簧型機構(gòu)。聲學隔離系統(tǒng)設計為使得每個傳感器總成的運動變得獨立，且免受通過金屬線112傳來的噪音的影響。這使得可以不受梭子架204和金屬線112任何運動的干擾而獲得地震信號。另外，通過將梭子的較重部分與傳感器部分分開，夾持力與活動質(zhì)量之間的比例增大。這樣提供了傳感器總成和梭子的組合與套管之間較好的耦合條件。另外，在向上拖拽金屬線和梭子時，細金屬線懸掛向上拉住傳感器總成。通過啟動磁體夾鉗306，細金屬線懸掛允許傳感器總成與鉆孔套管對齊，并同時于其充分接觸，由此在拖拽操作期間形成良好的耦合條件?？梢栽诎l(fā)生不需要的搖動時利用拖拽操作。搖動發(fā)生在傳感器總成未形成良好接觸時。這種條件下的傳感器總成將開始擺動。解決此問題的方法為進行向上拖拽操作，從而形成穩(wěn)定的接觸。盡管一般情況下優(yōu)選使用上述聲學隔離系統(tǒng)，也應認識并預見到，傳感器總成可以通過各種其它手段與梭子聲學耦接，包括在部署于井下前永久性地固定于梭子的內(nèi)部。
本發(fā)明的一個實施例利用光纖地震檢波器作為用于將本地震波轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢酝ㄟ^光纖通訊線傳送的光電信號的鉆孔傳感器。對于本發(fā)明的此實施例，將在纜線內(nèi)采用光線通訊線，用于向井上傳送地震數(shù)據(jù)。
可以對圖2至4所示的非弓形彈簧構(gòu)造和下述圖7至9所示的弓形彈簧構(gòu)造使用相同的傳感器總成裝置。另外，本發(fā)明的一個實施例可以設計為使得傳感器提供空間性或三維性，由此使得每個梭子包括與傳感器總成的幾何形狀相對固定的至少三個相互正交的地震檢波器的傳感器陣列。在另一實施例中，每個梭子包括水中聽音器。沿著金屬線安裝的每個梭子和傳感器總成將在其各自的深度監(jiān)控并記錄地震活動。
參照圖4A和4B，示出夾鉗的示意圖，包括圖4A所示的其啟動夾鉗開啟位置和圖4B所示的其關(guān)閉夾鉗停止位置。圖4A和4B還示出了傳感器414的示意圖。另外還示出了用于定位永久磁體的作動器裝置410。梭子架204中的磁體夾鉗和傳感器總成包括沿徑向極化的圓柱形永久磁體402。永久磁體可往復地安裝于磁極片406中，使得其可以關(guān)于其圓柱軸線往復旋轉(zhuǎn)。圖4A所示的磁體位置為磁體夾鉗啟動位置或箭頭408所示的聲學夾持位置的表示。圖4B示出反映磁體夾鉗停止位置或箭頭409所示的松脫位置的磁體位置。磁體夾鉗在作動器從圖4B所示的位置起旋轉(zhuǎn)永久磁體90度時啟動。在磁體夾鉗處于圖4B所示的釋放位置時，磁力線404方向改變而閉合或包容在磁極片406之中，從而防止磁力線泄漏。當磁體夾鉗處于圖4A所示的夾持位置時，磁力線403方向改變，從而到達磁極片之外，使得磁力線跑出兩磁極片，并通過套管返回至另一磁極片，產(chǎn)生強大的夾持力。夾持力垂直于套管，如箭頭408所示。與傳感器總成308一體的磁體夾鉗重量很輕，使得有效夾持質(zhì)量較小。用于旋轉(zhuǎn)圓柱磁體90度的作動器示為液壓作動器410。液壓線412允許遠程控制用于旋轉(zhuǎn)圓柱磁體90度的液壓作動器410的啟動。作動器410可通過任何其它適合的作動器裝置啟動，例如電作動器或電-機械作動器，并使用適合的相應信號線取代液壓線。相同的上述磁性傳感器裝置可用于圖7至9中介紹的弓形彈簧梭子。
圖4A和4B還示出了地震傳感器414。該地震傳感器為用于感測地震波并將其轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娦盘柕难b置。地震傳感器的示例包括水中聽音器、地震檢波器、三軸地震傳感器、或地震檢波器加速計。
參照圖5，示出了具有井下校準能力的井下光纖傳感器的示意圖。圖5示出了與光電轉(zhuǎn)換器504可通訊連接的光纖通訊纖維502，光電轉(zhuǎn)換器504還與用于校準的光纖地震傳感器506和換能器508可通訊連接。變頻器的類型包括壓電換能器和電磁換能器。一個特殊的實施例提供了壓電換能器。校準技術(shù)的一個實施例示出為可以在無井下電源或其它復雜的井下電子設備的情況下進行校準。井下校準有利于量化傳感器響應。光電轉(zhuǎn)換器504和換能器508的組合使得可以利用最小限度的井下電子設備在原處執(zhí)行光纖地震檢波器的井下校準。一種方法是通過光纖提供光源。光纖地震檢波器的光探測器將產(chǎn)生調(diào)制光流，該調(diào)制光流將激勵壓電換能器。換能器與光纖地震檢波器聲學耦接，并作為振動器刺激地震檢波器。由于已知的輸入信號和預期的響應使得可以進行校準。測量和校準信號可以共享相同的光纖通訊線。另一實施例包括設置與換能器508連通的電容，從而提供用于激勵換能器508的能力。在電容器內(nèi)存儲能量的一種方法為提供與電容器連接的光電轉(zhuǎn)換器，并利用提供至光纖的光為電容器充電。
參照圖6，示出了鉆孔傳感設備600的一個實施例的操作圖。設備600沿纜線112包括具有傳感器和夾鉗總成的多個梭子204。另一傳感器602也可以沿著金屬線連接，如圖6所示的壓力/溫度(P/T)傳感器。金屬線112可以用于承載各種通訊線，包括用于光纖系統(tǒng)的光纖傳感器陣列通訊線。金屬線1 12還可用于承載啟動磁體夾鉗的液壓線或電線作動器控制。圖6還示出可以用于支持各種能量需要的井下電池640。各種監(jiān)視和控制系統(tǒng)可位于地面，諸如可操作用來控制磁體夾鉗啟動的作動器控制系統(tǒng)606。鉆孔傳感器系統(tǒng)608可以監(jiān)視、存儲、及解釋由傳感器輸出的數(shù)據(jù)。另外，P/T傳感器系統(tǒng)610可以位于地面，并與井下傳感器可通訊連接，從而監(jiān)視井下的壓強和溫度。另外，示出分布式溫度傳感器616，其可通訊連接于分布式溫度傳感器(DTS)系統(tǒng)612，用于提供連續(xù)的溫度剖面。另外，可使用如地面所示的諸如光時域反射計(OTDR)的線纜長度測量系統(tǒng)614。電子設備盒618示與傳感器段下的輸送裝置上。在另一實施例中，鉆孔傳感器為地震傳感器。
參照圖7、7a和7b，示出了作為可選實施例的通過弓形彈簧與梭子接駁的管道輸送工具。管道工具700示為包括其上通過弓形彈簧裝置706連接有梭子的盤繞管702。梭子可類似于圖2、3和4中所述的梭子構(gòu)造，包括磁體夾鉗和傳感器總成。圖7示出了弓形彈簧706的張力釋放時、以及當梭子向外伸展時和離開管道時梭子的位置。弓形彈簧706和梭子704可以保持為靠住管道。圖7、7a和7b示出了如何利用連接于梭子的弓形彈簧機構(gòu)將梭子用于盤繞管。在部署盤繞管時，弓形彈簧可以靠向管道壓縮?？梢栽O置比梭子704大的保護襯、蓋或其它這種裝置，從而在部署期間保持弓形彈簧706靠住管道，保護梭子704在部署期間免受損傷。連接于盤繞管外的磁體708和梭子可構(gòu)造為彼此磁性相吸，從而進一步保持梭子靠住管道。達到期望的深度后，傳感器總成上的磁體可以經(jīng)作動器控制線712啟動，從而反轉(zhuǎn)其極性，通過結(jié)合相對的磁性力并釋放弓形彈簧上的張力使得梭子移動離開盤繞管?；蛘?，連接于輸送裝置的磁體708可以經(jīng)作動器控制線啟動，從而反轉(zhuǎn)其極性。為收回梭子，磁體可再次反轉(zhuǎn)。磁體的力比壓縮弓形彈簧所必需的力大。圖7a示出弓形彈簧位于其壓縮位置，使得梭子704靠近磁體708壓縮。圖7b示出弓形彈簧的張力釋放，由此使梭子向外伸展并離開管道，從而與鉆孔套管710連接。弓形彈簧構(gòu)造便于梭子與鉆孔套管的連接，使得耦接關(guān)系的形成不完全依賴于磁體夾鉗。
參照圖8和8a，示出了用于輸送裝置的弓形彈簧兩部分梭子。兩部分梭子800包括外支架梭子部分802和通過弓形彈簧機構(gòu)806與其連接的主傳感器梭子部分804。圖8示出了弓形彈簧壓縮在外支架梭子部分內(nèi)的兩部分梭子，使得主傳感器梭子部分架在外支架梭子部分內(nèi)。弓形彈簧的壓縮將主傳感器梭子部分推向內(nèi)部，通過主傳感器梭子部分804的磁體夾鉗808與連接于外支架梭子部分802內(nèi)部的磁體810之間的吸引磁性力進一步便于這一點。導向裝置812和滑塊814機構(gòu)可進一步便于弓形彈簧的壓縮。外支架梭子部分可連接于金屬線，而主傳感器梭子部分可通過弓形彈簧結(jié)合磁體夾鉗808與磁體810的磁性力伸展或收回。主傳感器梭子部分從外支架梭子部分向外的伸展，如圖8a所示，進一步便于梭子與鉆孔套管的接合，類似于圖7所示的梭子構(gòu)造。弓形彈簧仍然有利于梭子與鉆孔套管的接合。
參照圖9和9a，示出了具有弓形彈簧接口、嵌在金屬線中的梭子。圖9和9a中所示的兩部分梭子設計具有與圖8和8a所示的梭子類似的功能。然而，對于本實施例，梭子嵌入在金屬線輸送裝置中。梭子通過模塑部分902嵌入并固定在輸送裝置中。梭子還通過應力芯904和型鋼906固定并嵌入在線纜內(nèi)。線纜外殼908具有近似與梭子裝置相同的外徑。梭子包括其中具有磁體912的外支架梭子部分910。梭子的主傳感器梭子部分914通過弓形彈簧機構(gòu)916連接于外支架梭子部分910。圖9示出弓形彈簧位于其壓縮位置，使得梭子的傳感器總成部分914壓縮并架在外支架梭子部分910內(nèi)。通過磁體912與主傳感器總成部分914內(nèi)容納的磁體夾鉗之間的引力幫助弓形彈簧916的壓縮。圖9a示出傳感器總成部分從梭子的支架部分向外伸出，從而形成梭子與鉆孔套管920之間的耦合結(jié)合。
本發(fā)明的鉆孔感測設備的一個實施例，作為金屬線系統(tǒng)在圖10中示出。圖10為金屬線系統(tǒng)的視圖，示出了用于回收被粘住的工具的打撈頭(fishinghead)。金屬線系統(tǒng)工具1000示為包括主線纜或輸送裝置1002、傳感器部分1004、活動打撈頭1006和主電子設備及重量部分1008。該工具的傳感器部分具有比活動打撈頭小的外徑，使得打撈頭的突起能夠通過傳感器部分。具有傳感器總成的梭子沿著輸送工具的傳感器部分連接。主電子設備和重量部分1008可以具有比該突起更大的總直徑。重量部分1008還可具有突出的端部，以配合至該突起中。突起端部還可以磁性吸引該突起?；顒哟驌祁^可以選擇性地具有傳感器，從而探測該突起的閉塞，以確定工具被粘住的位置?；蛘撸T如張力計的傳感器可以安裝在打撈頭中，或者可選的，可以在輸送裝置的傳感器部分中安裝分布式張力測量線，用于感測指示被粘住的的工具、諸如電子和重量部分1008下部的輸送裝置中的張力。可以設置通訊線，用于將此張力感應數(shù)據(jù)傳送至地面。該金屬線系統(tǒng)工具可以設計為使得傳感器部分底部的輸送裝置部分具有弱點，使得其可以切斷并收回傳感器部分，并且然后在其后打撈主電子設備和質(zhì)量。此金屬線系統(tǒng)工具設計提高了回收用于再利用的工具的能力。若工具被粘住，輸送裝置的較大部件易于成為被粘住的部件。配置輸送工具使得較大的電子設備和質(zhì)量部分位于傳感器部分下面，使得輸送裝置中的弱點位于其間，便于在較大的部件被粘住時通過施加張力切斷輸送裝置。切斷輸送裝置后，傳感器部分可以收回，而保留被粘住的部件在井下以后打撈。
另一實施例包括在地面的輸送裝置上設置至少一個張力感應裝置。在弱點處確定的輸送裝置中的張力可以與地面處確定的輸送裝置中的張力比較。這種比較可以指示出設備被粘在弱點之上或之下，并且可以用于確定諸如打撈或折斷輸送裝置的動作。
工業(yè)應用本發(fā)明可應用于為計劃井眼鉆取和生產(chǎn)執(zhí)行鉆孔測量，以及在實際油井生產(chǎn)期間監(jiān)控鉆孔數(shù)據(jù)。這種鉆孔測量包括鉆孔地震測量，而這種鉆孔數(shù)據(jù)監(jiān)控包括暫時或永久性的監(jiān)控。本發(fā)明的一個實施例包括多個梭子，該些梭子包括沿纜線連接并盤繞至鉆孔下用于永久性或暫時監(jiān)控地震數(shù)據(jù)的鉆孔傳感器。沿金屬線連接的本發(fā)明的多個鉆孔傳感器陣列使得系統(tǒng)能夠同時記錄多級獲取的地震數(shù)據(jù)。本發(fā)明的一個實施例采用了多個這些地震傳感器陣列，每個傳感器陣列裝載于具有聲學隔離和磁性夾持能力的多個梭子內(nèi)。本發(fā)明的一個實施例采用光纖地震檢波器技術(shù)。光纖技術(shù)具有以很高的數(shù)據(jù)速度復合多個通道的能力，由此滿足對于需要高數(shù)據(jù)傳輸能力的較大傳感器陣列的聲學和地震成像應用的要求。在本發(fā)明實施例中光纖技術(shù)的使用還允許了更大數(shù)量的梭子，因為外形更小、重量更輕，并允許無需井下電子設備或來自地面的電源。
本發(fā)明的一個實施例可以在井下將具有沿線纜隔開的多個梭子傳感器總成的金屬線或盤繞管輸送裝置放出。梭子可以選擇性地嵌入圖7至9所示的輸送裝置中。傳感器可以選擇性地全部連接于輸送裝置傳感器部分中，如圖10所示。較大部件可以位于傳感器部分以下，諸如電子單元、電池單元和質(zhì)量部分。將較大部件設置在較小直徑的傳感器部分之下，有利于如10所示的傳感器部分的打撈。如上所述，輸送裝置中的弱點可以位于傳感器部分與較大部件之間，使得若較大的部件在回收工具期間被粘住，則絞車機構(gòu)可以向輸送裝置施加足夠大的張力，使得輸送裝置在弱點處切斷，保留較大部件在井下以后打撈。
本領域技術(shù)人員可理解，本發(fā)明的方法在鉆孔布置領域同樣有吸引力，因為可以使用本發(fā)明的鉆孔感測設備和方法，結(jié)合井下源(諸如設置在發(fā)聲工具中的聲源)，來探測比利用裝載在源內(nèi)的工具中的接收器所能獲得或?qū)崿F(xiàn)的更加遠離源處的響應信號?？梢岳斫猓怯镁哂兄T如本發(fā)明的接收器陣列的發(fā)生工具可以擴展聲學數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的能力，而沒有擴大發(fā)生工具本身的困難和所蘊含的成本。
以上已經(jīng)介紹并示出了根據(jù)本發(fā)明的用于井下地震數(shù)據(jù)記錄的裝置和設備的各種實施例。雖然已介紹了本發(fā)明的特定實施例，但不應由此而對本發(fā)明構(gòu)成限制。因此，本領域技術(shù)人員應明晰，可以在不脫離所附權(quán)利要求的實質(zhì)和范圍的基礎上對所介紹的本發(fā)明進行各種改動和調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種鉆孔地震感測設備，包括輸送系統(tǒng)工具，具有傳感器部分，并且在該輸送裝置中、在所述傳感器部分下具有弱點，該弱點用于在回收期間若工具在該弱點以下被粘住則脫開；以及梭子，沿所述傳感器部分連接于所述輸送裝置，用于布置在鉆孔中從而感測地震數(shù)據(jù)，所述梭子其中具有地震傳感器總成，所述傳感器總成具有可以選擇性地將該梭子磁性夾持在相鄰結(jié)構(gòu)用于將該梭子與該相鄰結(jié)構(gòu)聲學耦接在一起的磁體夾鉗。
2.如權(quán)利要求1所述的鉆孔地震傳感設備，還包括張力傳感裝置，可用于感應弱點處輸送裝置中的張力。
3.如權(quán)利要求1所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述輸送裝置可用于將梭子放入井下至鉆孔中用于感測地下地震，而所述輸送裝置包括與傳感器總成可通訊地連接的通訊線，用于將地震數(shù)據(jù)傳達至地面。
4.如權(quán)利要求1所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述磁體夾鉗還可用于將傳感器總成磁性夾于梭子，用于將傳感器總成、梭子和相鄰結(jié)構(gòu)聲學耦接在一起。
5.如權(quán)利要求1所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述輸送裝置為管道輸送裝置，而所述梭子通過弓形彈簧連接至所述管道輸送裝置外部，該弓形彈簧用于選擇性地將所述梭子從所述管道輸送裝置伸出和相對于所述管道輸送裝置收回。
6.如權(quán)利要求1所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述梭子嵌入該輸送裝置中，并且所述梭子還包括通過弓形彈簧連接至主傳感器梭子的外支架部分，使得該弓形彈簧的壓縮將該主傳感器梭子收回支架中，而弓形彈簧張力的釋放將梭子從輸送裝置和支架向外伸出。
7.如權(quán)利要求1所述的鉆孔地震傳感設備，其中該梭子還包括通過弓形彈簧連接至主傳感器梭子的外支架部分，使得該弓形彈簧的壓縮將該主傳感器梭子收回支架中，而弓形彈簧張力的釋放將主傳感器梭子從輸送裝置和支架向外伸出。
8.如權(quán)利要求1所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述梭子中的所述傳感器總成由聲學隔離系統(tǒng)懸掛，該聲學隔離系統(tǒng)懸掛設置在所述梭子與所述傳感器總成之間，并且可用于將通過梭子和輸送裝置傳播的聲波從所述傳感器總成隔開。
9.如權(quán)利要求8所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述聲學隔離體包括細金屬線懸掛和懸簧。
10.如權(quán)利要求1所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述傳感器總成還包括地震傳感器陣列，該地震傳感器陣列由從水中聽音器、地震檢波器、三軸地震傳感器、光纖地震傳感器或地震檢波器加速計中選取的地震傳感器構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1所述的鉆孔地震傳感設備，其中該傳感器陣列為光纖地震檢波器陣列。
12.如權(quán)利要求11所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述光纖三軸地震檢波器地震傳感器陣列還包括與其聲學耦接的換能器，而所述換能器可用于響應調(diào)制光流作為振動器激勵所述地震檢波器，用于進行井下校準。
13.如權(quán)利要求1所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述磁體夾鉗包括永久磁體，往復地安裝在所述傳感器總成中；以及作動器，可用于往復地使所述永久磁體重新取向，其中所述往復地重新取向相往復地夾持和松開梭子。
14.如權(quán)利要求13所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述作動器為液壓作動器，而所述磁體為沿徑向極化并可旋轉(zhuǎn)地安裝在磁極片之間的圓柱形磁體，所述液壓作動器可用于關(guān)于其圓柱的軸往復地旋轉(zhuǎn)圓柱形磁體，用于選擇性地磁性將所述梭子靠近鄰近結(jié)構(gòu)夾住和用于選擇性地松脫。
15.如權(quán)利要求13所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述作動器為電子作動器，而所述磁體為沿徑向極化并可旋轉(zhuǎn)地安裝在磁極片之間的圓柱形磁體，所述電子作動器可用于關(guān)于其圓柱的軸往復地旋轉(zhuǎn)圓柱形磁體，用于選擇性地磁性將所述梭子靠近鄰近結(jié)構(gòu)夾住和用于選擇性地松脫。
16.如權(quán)利要求1所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述梭子連接于可操作地連接于線軸機構(gòu)的輸送裝置，所述線軸機構(gòu)可用于選擇性地向井下降低所述輸送裝置和連接于其上的梭子至鉆孔中，并且還可用于選擇性地收回所述輸送裝置。
17.如權(quán)利要求13所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述輸送裝置包括傳感器陣列通訊線，可通訊地連接于所述傳感器總成與地震檢波器傳感器系統(tǒng)之間，用于載運通過傳感器總成感測的地震數(shù)據(jù)并向井上傳送至地震檢波器傳感器系統(tǒng)；以及作動器控制線，可通訊地連接于所述作動器與用于控制作動器的作動器控制系統(tǒng)之間，用于控制夾持和松脫。
18.如權(quán)利要求16所述的鉆孔地震傳感設備，其中所述輸送裝置還包括壓力/溫度傳感器，連接于其上并通過所述輸送裝置可通訊地連接至壓力/溫度監(jiān)控系統(tǒng)；分布式溫度傳感器，連接于其上并通過所述輸送裝置可通訊地連接至分布式溫度傳感器系統(tǒng)；以及井下電池，連接于其上，用于提供井下電源。
19.一種用于感測鉆孔地震數(shù)據(jù)的方法，包括步驟提供輸送系統(tǒng)，具有傳感器部分，并且在該輸送裝置中、在所述傳感器部分下具有弱點，該弱點用于在回收被粘住的工具期間脫開；在鉆孔中向井下輸送其中具有地震傳感器總成的梭子，用于感測地震數(shù)據(jù)，其中所述梭子連接至輸送裝置，而其中所述地震傳感器總成具有可用于選擇性地將梭子磁性夾在鄰近結(jié)構(gòu)上的磁體夾鉗；利用所述磁體夾鉗選擇性地將所述梭子夾在鄰近結(jié)構(gòu)上，將傳感器總成、梭子、以及鄰近結(jié)構(gòu)聲學耦接在一起；以及利用所述傳感器總成感測地震數(shù)據(jù)。
20.如權(quán)利要求19所述的用于感測鉆孔地震數(shù)據(jù)的方法，還包括步驟在所述輸送裝置中設置傳感器通訊線；將傳感器數(shù)據(jù)從所述地震傳感器總成通過所述傳感器通訊線向井上傳送；利用張力感應裝置感應弱點處輸送裝置中的張力；以及在完成地下地震數(shù)據(jù)感測時選擇性地利用所述輸送裝置收回所述梭子。
21.如權(quán)利要求19所述的用于感測鉆孔地震數(shù)據(jù)的方法，還包括步驟若被粘住，則打撈輸送系統(tǒng)工具。
22.如權(quán)利要求19所述的用于感測鉆孔地震數(shù)據(jù)的方法，還包括步驟若輸送系統(tǒng)工具在傳感器部分以下的部分被粘住，則在弱點處斷開該輸送裝置。
23.如權(quán)利要求19所述的用于感測鉆孔地震數(shù)據(jù)的方法，其中在鉆孔中設置其中具有地震傳感器總成的步驟還包括步驟通過在梭子與傳感器總成之間設置聲學隔離體將通過梭子和輸送裝置傳播的聲波從所述傳感器總成隔開。
24.如權(quán)利要求23所述的用于感測鉆孔地震數(shù)據(jù)的方法，其中所述聲學隔離系統(tǒng)包括細金屬線懸掛和懸簧。
25.如權(quán)利要求19所述的用于感測鉆孔地震數(shù)據(jù)的方法，其中所述傳感器總成包括地震傳感器陣列，該地震傳感器陣列由從水中聽音器、地震檢波器、三軸地震傳感器、光纖地震傳感器或地震檢波器加速計中選取的地震傳感器構(gòu)成。
26.如權(quán)利要求19所述的用于感測鉆孔地震數(shù)據(jù)的方法，其中所述地震傳感器總成為光纖地震檢波器地震傳感器陣列。
27.如權(quán)利要求19所述的用于感測鉆孔地震數(shù)據(jù)的方法，其中所述磁體夾鉗包括永久磁體，并且還包括步驟選擇性地啟動作動器，用于往復地使永久磁體重新取向并使永久磁體的磁力線改變方向，從而將梭子夾在鄰近結(jié)構(gòu)上，用于感測地震數(shù)據(jù)，以及選擇性地關(guān)閉所述作動器， 往復地使永久磁體重新取向并使永久磁體的磁力線改變方向，從而在地震感測完畢后從鄰近結(jié)構(gòu)上松開梭子。
28.如權(quán)利要求27所述的用于感測鉆孔地震數(shù)據(jù)的方法，還包括步驟利用絞車機構(gòu)向井下選擇性地將其上連接有所述梭子的所述輸送裝置下放，其中所述輸送裝置連接于所述絞車機構(gòu)；以及利用連接于所述絞車機構(gòu)的所述輸送裝置向井上選擇性地收回所述梭子。
29.如權(quán)利要求27所述的用于感測鉆孔地震數(shù)據(jù)的方法，還包括步驟通過可通訊地連接在所述傳感器總成與鉆孔傳感器系統(tǒng)之間的傳感器通訊線向井上將通過傳感器總成感測到的地震數(shù)據(jù)傳送至鉆孔傳感器系統(tǒng)；以及通過可通訊地連接在所述作動器與作動器控制系統(tǒng)之間的作動控制線控制所述作動器。
30.一種用于獲得地下地震數(shù)據(jù)的鉆孔地震傳感系統(tǒng)，包括輸送裝置，具有傳感器部分，并且在該輸送裝置中、在所述傳感器部分下具有弱點，所述輸送裝置包括傳感器通訊線；張力感應裝置，可用于在該輸送裝置處于傳感器部分以下的部分被粘住時感應弱點處輸送裝置中的張力；至少一個梭子，沿所述傳感器部分連接于所述輸送裝置，每個梭子包括至少一個地震傳感器總成，所述傳感器總成可通訊地連接至所述至少一根傳感器通訊線，用于向井上傳送地震數(shù)據(jù)，所述至少一個傳感器總成每個具有磁體夾鉗，該磁體夾鉗可用于將所述至少一個梭子磁性夾在鄰近結(jié)構(gòu)上和將其松脫；以及絞車機構(gòu)，連接于所述輸送裝置并可用于向井下將所述輸送裝置放下，并且還可用于向井上收回所述輸送裝置。
31.如權(quán)利要求30所述的用于獲得地下地震數(shù)據(jù)的鉆孔地震傳感系統(tǒng)，其中所述磁體夾鉗包括永久磁體和有效連接于所述永久磁體的作動器，所述作動器可用于往復地使所述永久磁體重新取向，用于夾住和松脫所述至少一個梭子。
32.如權(quán)利要求31所述的用于獲得地下地震數(shù)據(jù)的鉆孔地震傳感系統(tǒng)，其中所述至少一根傳感器通訊線可通訊地連接于所述至少一個傳感器總成與地震檢波器傳感器系統(tǒng)之間，用于傳送由所述至少一個傳感器總成感測的地震數(shù)據(jù)，并將其從所述至少一個傳感器總成向井上傳送至用于監(jiān)視和控制的地震檢波器傳感器系統(tǒng)，而作動器控制線與所述纜線一體并可通訊地連接于所述作動器與用于控制所述作動器啟動的作動器控制系統(tǒng)之間，用于控制夾持和松脫。
33.如權(quán)利要求30所述的用于獲得地下地震數(shù)據(jù)的鉆孔地震傳感系統(tǒng)，還包括聲學隔離體，可連接在所述至少一個傳感器總成與所述至少一個梭子之間，所述至少一個傳感器總成由所述聲學隔離體懸掛，用于將通過梭子和線纜傳播的聲波從所述至少一個傳感器總成隔開。
34.如權(quán)利要求30所述的用于獲得地下地震數(shù)據(jù)的鉆孔地震傳感系統(tǒng)，其中所述至少一個傳感器總成包括地震傳感器陣列，該地震傳感器陣列由從水中聽音器、地震檢波器、三軸地震傳感器、光纖地震傳感器或地震檢波器加速計中選取的地震傳感器構(gòu)成。
35.如權(quán)利要求30所述的用于獲得地下地震數(shù)據(jù)的鉆孔地震傳感系統(tǒng)，其中所述傳感器總成還包括光纖地震檢波器陣列，該光纖地震檢波器陣列具有與其聲學耦接的換能器，所述換能器可用于響應井下校準信號作為振動器激勵所述傳感器陣列。
36.一種鉆孔感測設備，包括梭子，連接于輸送裝置，用于布置在鉆孔中從而感測鉆孔數(shù)據(jù)，所述梭子其中具有地震傳感器總成，所述傳感器總成具有可以選擇性地將該梭子磁性夾持在相鄰結(jié)構(gòu)和選擇性地將該梭子從所述鄰近結(jié)構(gòu)松脫的磁體夾鉗，其中所述輸送裝置可用于向井下將梭子絞放入鉆孔中。
37.如權(quán)利要求36所述的鉆孔感測設備，其中所述輸送裝置包括可通訊地連接至傳感器總成的通訊線，用于將鉆孔數(shù)據(jù)傳送至地面。
38.一種如權(quán)利要求36所述的鉆孔感測設備，其中所述磁體夾鉗還可用于將傳感器總成磁性夾在梭子上，用于將傳感器總成、梭子和鄰近結(jié)構(gòu)聲學耦接在一起。
39.如權(quán)利要求36所述的鉆孔感測設備，其中所述輸送裝置為管道輸送裝置，而所述梭子通過弓形彈簧連接至所述管道輸送裝置外部，該弓形彈簧用于選擇性地將所述梭子從所述管道輸送裝置伸出和相對于所述管道輸送裝置收回。
40.如權(quán)利要求36所述的鉆孔感測設備，其中該梭子還包括通過弓形彈簧連接至主傳感器梭子的外支架部分，使得該弓形彈簧的壓縮將該主傳感器梭子收回支架中，而弓形彈簧張力的釋放將該傳感器梭子從輸送裝置和支架向外伸出。
41.如權(quán)利要求36所述的鉆孔感測設備，其中所述梭子中的所述傳感器總成由聲學隔離系統(tǒng)懸掛，該聲學隔離系統(tǒng)懸掛設置在所述梭子與所述傳感器總成之間，并且可用于將通過梭子和輸送裝置傳播的聲波從所述傳感器總成隔開。
42.如權(quán)利要求36所述的鉆孔感測設備，其中所述磁體夾鉗包括永久磁體，往復地安裝在所述傳感器總成中；以及作動器，可用于往復地使所述永久磁體重新取向，其中所述往復的重新取向往復地夾持和松開梭子。
43.如權(quán)利要求36所述的鉆孔感測設備，其中所述梭子連接于可用于連接于絞車機構(gòu)的輸送裝置，所述絞車機構(gòu)可用于選擇性地向井下降低所述輸送裝置和連接于其上的梭子至鉆孔中，并且還可用于選擇性地收回所述輸送裝置。
44.如權(quán)利要求42所述的鉆孔感測設備，其中所述輸送裝置包括傳感器陣列通訊線，可通訊地連接于所述傳感器總成與鉆孔傳感器系統(tǒng)之間，用于載運通過傳感器總成感測的鉆孔數(shù)據(jù)并向井上傳送至鉆孔傳感器系統(tǒng)；以及作動器控制線，可通訊地連接于所述作動器與用于控制作動器的作動器控制系統(tǒng)之間，用于控制夾持和松脫。
45.一種鉆孔感測設備，如權(quán)利要求42所述，包括輸送系統(tǒng)工具，具有傳感器部分，并且在該輸送裝置中、在所述傳感器部分下具有弱點，該弱點用于在回收期間若工具在該弱點以下被粘住則脫開。
46.如權(quán)利要求45所述的鉆孔感測設備，還包括張力感應裝置，可用于感應弱點處輸送裝置中的張力。
47.如權(quán)利要求42所述的鉆孔感測設備，其中所述傳感器部分包括至少一個梭子，且其中所述至少一個梭子連接于輸送裝置，還包括在所述傳感器部分下連接于輸送裝置的活動打撈頭。
48.如權(quán)利要求47所述的鉆孔感測設備，其中該活動打撈頭還包括磁體。
49.如權(quán)利要求47所述的鉆孔感測設備，其中該活動打撈頭還包括傳感器，用于探測突起的閉鎖。
50.一種用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，包括步驟向井下輸送其中具有傳感器總成的梭子，用于感測數(shù)據(jù)，其中所述梭子連接至可用于將梭子絞放至鉆孔中的輸送裝置，而其中所述傳感器總成具有可用于選擇性地將梭子磁性夾在鄰近結(jié)構(gòu)上的磁體夾鉗；利用所述磁體夾鉗選擇性地將所述梭子夾在鄰近結(jié)構(gòu)上，將傳感器總成、梭子、以及鄰近結(jié)構(gòu)聲學耦接在一起；以及利用所述傳感器總成感測數(shù)據(jù)。
51.如權(quán)利要求50所述的用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，還包括步驟在所述輸送裝置中設置傳感器通訊線；將傳感器數(shù)據(jù)從所述傳感器總成通過所述傳感器通訊線向井上傳送；以及在完成感測鉆孔數(shù)據(jù)時選擇性地利用所述輸送裝置收回所述梭子。
52.如權(quán)利要求50所述的用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，其中在鉆孔中放置其中具有傳感器總成的步驟還包括步驟通過在梭子與傳感器總成之間設置聲學隔離體系統(tǒng)將梭子和輸送裝置中傳播的聲波從所述傳感器總成隔開。
53.如權(quán)利要求50所述的用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，其中所述磁體夾鉗包括永久磁體，并且還包括步驟選擇性地啟動作動器，用于往復地使永久磁體重新取向并使永久磁體的磁力線改變方向，從而將梭子夾在鄰近結(jié)構(gòu)上，用于感測數(shù)據(jù)，以及選擇性地關(guān)閉所述作動器，往復地使永久磁體重新取向并使永久磁體的磁力線改變方向，從而在感測完畢后從鄰近結(jié)構(gòu)上松開梭子。
54.如權(quán)利要求53所述的用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，還包括步驟利用絞車機構(gòu)向井下選擇性地部署其上連接有所述梭子的所述輸送裝置，其中所述輸送裝置連接于所述絞車機構(gòu)；以及利用連接于所述絞車機構(gòu)的所述輸送裝置向井上選擇性地收回所述梭子。
55.一種用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，包括步驟設置連接于輸送裝置具有傳感器總成的至少一個梭子，其中輸送裝置為絞放；將傳送裝置絞放入鉆孔中；利用傳感器總成感測；以及通過絞動輸送裝置從井下收回所述至少一個具有傳感器總成的梭子。
56.一種用于收回井下感測設備的方法，包括步驟設置連接于輸送裝置的傳感器部分；在輸送裝置中傳感器部分以下設置弱點；從鄰近的鉆孔結(jié)構(gòu)上松脫傳感器部分；在被粘住時向輸送裝置施加張力；在所述弱點處斷開輸送裝置；以及通過絞動所述輸送裝置從井下回收傳感器部分。
57.一種鉆孔感測設備，包括梭子，連接于輸送裝置，所述梭子其中具有傳感器總成，其中所述梭子嵌入該輸送裝置中；以及所述梭子還包括通過弓形彈簧連接至主傳感器梭子的外支架部分，使得該弓形彈簧的壓縮將該主傳感器梭子收回支架中，而弓形彈簧張力的釋放將梭子從輸送裝置和支架向外伸出。
58.如權(quán)利要求57所述的鉆孔感測設備，其中所述外支架包括磁體且所述梭子包括磁體，其中可以活動至少一個磁體從而使梭子從輸送裝置伸出和反向?qū)⑺笞踊厥罩林Ъ苤小?br> 59.如權(quán)利要求57所述的鉆孔感測設備，其中所述梭子中的所述傳感器總成由聲學隔離系統(tǒng)懸掛，該聲學隔離系統(tǒng)懸掛設置在所述梭子與所述傳感器總成之間，并且可用于將通過梭子和輸送裝置傳播的聲波從所述傳感器總成隔開。
60.如權(quán)利要求59所述的鉆孔感測設備，其中所述聲學隔離體包括細金屬線懸掛和懸簧。
61.如權(quán)利要求57所述的鉆孔感測設備，其中所述傳感器總成還包括地震傳感器陣列，該地震傳感器陣列由從水中聽音器、地震檢波器、三軸地震傳感器、光纖地震傳感器或地震檢波器加速計中選取的地震傳感器構(gòu)成。
62.如權(quán)利要求57所述的鉆孔感測設備，其中所述地震傳感器陣列包括至少一個光纖地震檢波器，并且還包括與其聲學耦接的換能器，所述換能器可用于響應調(diào)制光流作為振動器激勵所述至少一個地震檢波器，用于進行井下校準。
63.如權(quán)利要求57所述的鉆孔感測設備，其中所述磁體夾鉗包括永久磁體，往復地安裝在所述傳感器總成中；以及作動器，可用于往復地使所述永久磁體重新取向，其中所述往復地重新取向往復地夾持和松開梭子。
64.如權(quán)利要求63所述的鉆孔感測設備，其中所述梭子連接于可用于連接于絞車機構(gòu)的輸送裝置，所述絞車機構(gòu)可用于選擇性地向井下降低所述輸送裝置和連接于其上的梭子至鉆孔中，并且還可用于選擇性地收回所述輸送裝置。
65.如權(quán)利要求64所述的鉆孔感測設備，其中所述輸送裝置包括傳感器陣列通訊線，可通訊地連接于所述傳感器總成與鉆孔傳感器系統(tǒng)之間，用于傳送通過傳感器總成感測的地震數(shù)據(jù)并向井上傳送至鉆孔傳感器系統(tǒng)；以及作動器控制線，可通訊地連接于所述作動器與用于控制作動器的作動器控制系統(tǒng)之間，用于控制夾持和松脫。
66.如權(quán)利要求64所述的鉆孔感測設備，其中所述輸送裝置為盤繞管。
67.如權(quán)利要求64所述的鉆孔感測設備，其中所述輸送裝置為金屬線。
68.一種用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，包括以下步驟在鉆孔中輸送裝置上部署梭子，所述梭子包括可通訊地連接至用于向井上傳送鉆孔數(shù)據(jù)的至少一根傳感器通訊線的至少一個傳感器總成，所述至少一個傳感器總成具有可以將所述至少一個傳感器總成磁性夾在鄰近結(jié)構(gòu)上的磁體夾鉗；在輸送裝置中所述傳感器部分之下設置弱點；選擇性地向井下將連接于所述輸送裝置的所述梭子絞放下，其中所述輸送裝置連接于絞車機構(gòu)；以及使用連接于所述絞車機構(gòu)的所述輸送裝置選擇性地向井上收回所述梭子。
69.如權(quán)利要求68所述的用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，還包括利用張力感應裝置在弱點處感應輸送裝置中的張力，其中張力感應裝置可通訊地連接至至少一根用于向井上輸送張力感應數(shù)據(jù)的通訊線。
70.如權(quán)利要求68所述的用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，其中所述磁體夾鉗包括永久磁體和有效連接于所述永久磁體的作動器，并且操作所述作動器，從而往復地使所述永久磁體重新取向，用于夾住和松脫所述至少一個梭子。
71.如權(quán)利要求70所述的用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，還包括設置作動器控制線，與所述輸送裝置一體并且可通訊地連接所述作動器和用于控制所述作動器的啟動的作動器控制系統(tǒng)從而控制夾持和松脫；以及還包括可以在所述至少一個傳感器總成與所述至少一個梭子之間連接聲學隔離體。
72.一種校準鉆孔傳感系統(tǒng)的方法，包括在輸送系統(tǒng)上設置傳感器部分，所述傳感器部分包括光纖傳感器，其中所述光線傳感器可通訊地連接于換能器并與其聲學耦接；設置至少一根光纖通訊纖維；將所述至少一根光纖通訊纖維可通訊地連接至光電轉(zhuǎn)換器；再將所述光電轉(zhuǎn)換器可通訊地連接至所述換能器；通過激發(fā)所述換能器激勵所述光纖傳感器；測量所述光纖傳感器的響應；確定期望的所述光纖傳感器的響應；以及比較所述光纖傳感器的測得響應與期望響應。
73.如權(quán)利要求72所述的校準鉆孔傳感系統(tǒng)的方法，其中所述光纖傳感器為地震檢波器。
74.如權(quán)利要求72所述的校準鉆孔傳感系統(tǒng)的方法，還包括將光信號引入所述至少一根光纖通訊纖維，由此通過利用所述光纖傳感器撿測所述光信號激勵所述換能器。
75.如權(quán)利要求72所述的校準鉆孔傳感系統(tǒng)的方法，還包括至少一個用于所述換能器激發(fā)的電容器。
76.如權(quán)利要求75所述的校準鉆孔傳感系統(tǒng)的方法，還包括與所述至少一個電容器連通并通過將光信號引入所述至少一根光纖通訊纖維為所述電容器充電的光電轉(zhuǎn)換器。
77.一種用于獲得地下巖層的地球物理信息的方法，包括在鉆孔中部署其中具有傳感器總成的梭子，用于感測數(shù)據(jù)，其中所述梭子連接至輸送裝置，而其中所述傳感器總成具有可用于選擇性地將梭子磁性夾在鄰近結(jié)構(gòu)上的磁體夾鉗；利用所述磁體夾鉗選擇性地將所述梭子夾在鄰近結(jié)構(gòu)上，將傳感器總成、梭子、以及鄰近結(jié)構(gòu)聲學耦接在一起；向鉆孔內(nèi)部署源；使用所述源在鉆孔中產(chǎn)生信號；以及利用所述傳感器總成感測鉆孔數(shù)據(jù)。
78.如權(quán)利要求77所述的獲得地球物理信息的方法，還包括步驟在所述輸送裝置中設置傳感器通訊線；將傳感器數(shù)據(jù)通過所述傳感器通訊線從所述傳感器總成向井上傳送至鉆孔傳感器系統(tǒng)；收回鉆孔工具，包括用于產(chǎn)生所述信號的所述源；以及在完成感測鉆孔數(shù)據(jù)時利用所述輸送裝置選擇性地收回所述梭子。
79.如權(quán)利要求77所述的獲得地球物理信息的方法，其中在鉆孔中設置其中具有傳感器總成的梭子的步驟還包括步驟通過利用設置在梭子與傳感器總成之間的聲學絕緣系統(tǒng)懸掛傳感器總成，從而將通過梭子和輸送裝置傳播的聲波從所述傳感器總成隔離開。
80.如權(quán)利要求79所述的獲得地球物理信息的方法，其中所述聲學隔離系統(tǒng)包括細金屬線懸掛和懸簧。
81.如權(quán)利要求77所述的獲得地球物理信息的方法，其中所述傳感器總成包括地震傳感器陣列。
82.如權(quán)利要求81所述的獲得地球物理信息的方法，其中所述地震傳感器陣列由從水中聽音器、地震檢波器、三軸地震傳感器、光纖地震傳感器或地震檢波器加速計中選取的地震傳感器構(gòu)成。
83.如權(quán)利要求77所述的獲得地球物理信息的方法，其中所述磁體夾鉗包括永久磁體，并且還包括步驟選擇性地啟動作動器，用于往復地使永久磁體重新取向并使永久磁體的磁力線改變方向，從而將梭子夾在鄰近結(jié)構(gòu)上，用于感測地震數(shù)據(jù)，以及選擇性地關(guān)閉所述作動器，往復地使永久磁體重新取向并使永久磁體的磁力線改變方向，從而在鉆孔感測完畢時從鄰近結(jié)構(gòu)上松開梭子。
84.如權(quán)利要求77所述的獲得地球物理信息的方法，還包括步驟利用絞車機構(gòu)向井下選擇性地絞放下其上連接有所述梭子的所述輸送裝置，其中所述輸送裝置連接于所述絞車機構(gòu)；以及利用連接于所述絞車機構(gòu)的所述輸送裝置向井上選擇性地收回所述梭子。
85.一種用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，包括步驟在鉆孔中輸送裝置上部署梭子，所述梭子包括可通訊地連接至用于向井上傳送鉆孔數(shù)據(jù)的至少一根傳感器通訊線的至少一個傳感器總成；在輸送裝置中所述傳感器部分之下設置弱點；選擇性地向井下將連接于所述輸送裝置的所述梭子絞放下，其中所述輸送裝置連接于絞車機構(gòu)；使用張力感應裝置在弱點處確定輸送裝置中的張力；將確定的張力向井上傳送；以及使用連接于所述絞車機構(gòu)的所述輸送裝置選擇性地向井上收回所述梭子。
86.如權(quán)利要求85所述的用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，還包括在地面設置張力感應裝置并確定地面處張力感應裝置所在位置的輸送裝置中的張力；以及比較弱點處輸送裝置的張力與地面處輸送裝置中的張力。
87.如權(quán)利要求85所述的用于感測鉆孔數(shù)據(jù)的方法，還包括比較弱點處輸送裝置的張力與地面處輸送裝置中的張力。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于感測地下數(shù)據(jù)的設備及方法。本發(fā)明的一個實施例包括連接于輸送裝置(112)的梭子(204)，其中輸送裝置和梭子用于向井下絞放入用于感測地震數(shù)據(jù)的鉆孔中。梭子包括傳感器總成(308)，其優(yōu)選與梭子聲學隔離。傳感器總成包括傳感器陣列和磁體夾鉗(306)。傳感器部分可包括幾個梭子，每個梭子包括至少一個傳感器。在一個實施例中，傳感器可以是光纖傳感器。磁體夾鉗可用于控制夾持，并且將傳感器總成、梭子和作為典型鉆孔套管的鄰近結(jié)構(gòu)聲學耦接在一起。磁體夾鉗適于從鄰近結(jié)構(gòu)上松脫并斷開梭子，從而向井上收回而用于后續(xù)使用。
文檔編號G01V1/40GK1643401SQ03806710
公開日2005年7月20日 申請日期2003年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月22日
發(fā)明者萊斯·努特, 山手勉, 鐮田正博 申請人:施藍姆伯格海外股份有限公司