[實用新型]用在形成于地下地層中的井孔中的側壁取芯工具

無效

• 申請號: 200820115636.0
• 申請日: 2008-11-26
• 公開（公告）號: CN201347759Y
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 內森·丘奇
• 申請（專利權）人: 普拉德研究及開發股份有限公司
• 主分類號: E21B49/06
• 分類號: E21B49/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 封新琴

技術領域

本公開總體上涉及油氣井鉆井和隨后對井周圍的地下地層的勘測。更具體地，本公開涉及從地下地層獲取側壁巖芯的裝置。

背景技術

通常將井鉆入地下或海床以便開采油氣的自然沉積物以及圈閉在地殼內地質巖層中的其它所需物質。通常利用附接到“鉆柱”下端的鉆頭進行鉆井。鉆井液或“泥漿”通常通過鉆柱被向下泵送到鉆頭。鉆井液對鉆頭進行潤滑和冷卻，并在鉆柱與井筒壁之間的環空中將鉆屑運回地面。

一旦到達目標巖層，司鉆常常通過使用井下地層評價工具對地層及其組分進行勘測。一些類型的地層評價工具構成了鉆柱的一部分并在鉆井過程中使用。這些被稱為例如“隨鉆測井”(“LWD”)工具或“隨鉆測量”(“MWD”)工具。MWD通常指的是測量鉆頭軌跡以及井眼溫度和壓力，而LWD指的是測量地層參數或性質，例如電阻率、孔隙度、滲透率和聲速等。實時數據(例如，地層壓力)允許鉆井公司在鉆井過程中確定鉆井泥漿重量和組分，并確定鉆速和鉆壓。雖然LWD和MWD對于本領域的普通技術人員來說具有不同的含義，但是它們的區別與本公開并無密切關系，因此本公開不區分這兩個術語。此外，在鉆頭正切削穿過地層時，沒有必要進行LWD和MWD。例如，LWD和MWD可出現在鉆井過程的中斷期間，例如當鉆頭暫停以進行測量時，之后繼續進行鉆井。在鉆井過程中的斷續間歇期間進行測量仍被認為是“隨鉆”，這是因為它們不需要從井眼中取出鉆柱，即“起鉆”。

其它地層評價工具有時會在完鉆之后使用。通常，利用用于電子通信和能量傳遞的電纜將這些工具下入到井中，因此這些工具一般被稱作“電纜”工具。一般來說，將電纜工具下入到井中，以便能夠在所期望的深度處測量地層性質。

一種類型的電纜工具被稱作“地層測試工具”。術語“地層測試工具”用于描述能夠將流體從地層吸入到井下工具中的地層評價工具。實際中，地層測試工具可具有許多地層評價功能，例如獲得測量值(即，流體壓力和溫度)、處理數據和/或獲取并存儲地層流體樣品。因此，在本公開中，術語“地層測試工具”包括將流體從地層吸入到井下工具中以進行評價的井下工具，而無論該工具是否存儲樣品。美國專利No.4,860,581和No.4,936,139示出并描述了地層測試工具的示例，這兩項專利都轉讓給本申請的受讓人。

在地層測試作業期間，通常將井下流體吸入到井下工具中，然后對其進行測量、分析、捕獲和/或釋放。在捕獲流體(常常是地層流體)的情況下(有時稱作“流體取樣”)，流體通常被吸入到樣品腔中并被輸送到地面，以進行進一步的分析(常常在實驗室中)。當流體被吸入到工具中時，通常會對井下流體進行各種測量，以確定地層性質和情況，例如地層中的流體壓力、地層滲透率和地層流體的泡點。滲透率指的是地層的流動勢。高滲透率對應于低的流體流動阻力。泡點指的是溶解氣從地層流體中溢出時的流體壓力。這些和其它性質在做井下決定時可能是重要的。

通常經由電纜布置到井眼中的另一種井下工具稱為“取芯工具”。與主要用于采集樣品流體的地層測試工具不同，取芯工具用于獲取地層巖石樣品。

一種典型的取芯工具包括空心鉆頭，稱為“取芯鉆頭”，使該取芯鉆頭進入到地層表面中，使得可以從地層中取出樣品(稱作“巖芯樣品”)。然后將巖芯樣品輸送到地面，在地面對巖芯樣品進行分析以進行評定，例如：油藏存儲能力(稱作孔隙度)和構成地層的物質的滲透率；包含在地層孔隙中的流體和礦物沉積物的化學和礦物組分；和/或地層物質的束縛水含量。對巖芯樣品進行分析所獲得的信息也可用于做出井下決定。

井下取芯作業一般分為兩類：軸向取芯和側壁取芯。“軸向取芯”或常規取芯包括施加軸向力以使取芯鉆頭前進至井底。通常，這在鉆柱已經從井眼(wellbore)中取出或“起鉆”之后進行，并且將鉆柱端部具有用于接收巖芯樣品的中空內部的旋轉取芯鉆頭下入到井中。軸向取芯工具的示例在轉讓給Baker?Hughes的美國專利No.6,006,844中進行了描述。