[發明專利]用于監視隔離系統完整性的無線傳感器的設備和方法

有效

• 申請號: 201080010864.1
• 申請日: 2010-02-17
• 公開（公告）號: CN102341562A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 沃爾特·克羅;凱文·多茲;沃爾特·C·里澤;切斯特·利特爾
• 申請（專利權）人: BP北美公司
• 主分類號: E21B41/00
• 分類號: E21B41/00;E21B47/12
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張煥生;謝麗娜

技術領域

本發明涉及用于監視隔離系統完整性的無線傳感器的設備和方法，該隔離系統例如是溫室氣體封存過程中使用或采用的系統。

背景技術

近來關于環境和全球變暖的關注正引起對可持續能源方案同時降低排放的期望和需要。全球變暖與溫室氣體有關。溫室氣體大致包括大氣中吸收和發射在熱紅外范圍內的輻射的氣體，例如二氧化碳、甲烷、硫化氫、氧化亞氮、臭氧、含氯氟烴(CFC)和/或類似物。發電廠和其他能源轉換設備往往是排放到大氣中的溫室氣體的主要來源。

已經提出或開發了若干可能的解決方案和替代方案以減緩或扭轉全球變暖。碳捕獲和儲存或封存旨在降低排放，例如通過將二氧化碳或其他溫室氣體放置進地質巖系構造中。合適的地質巖系構造通常具有低滲透性的覆蓋巖層，其可捕獲溫室氣體并防止其轉移到地下飲用水源、地表和/或大氣中。精心設計的封存系統即使在注入停止后也能保持工程鉆孔以及相鄰天然覆蓋巖層密封的密封完整性。

將廢液注入合適的地質巖系構造已經施行多年，例如用深井注入設備處置有害廢物。將廢液深井注入進不透水巖石或粘土下的巖層中。

Ciglenec等人的美國專利6,766,854公開了一種井眼傳感器設備和方法，其中該設備包括裝載至少一個傳感器插頭的井下工具，用以設置進井眼的側壁中。該設備還與地面控制單元和用于可操作地將傳感器插頭連接至地面控制單元的通信線路一起使用。傳感器插頭收集井眼數據，例如碳氫化合物產物形成的壓力或溫度，并通過諸如井下工具或天線這樣的通信線路向井上傳送數據。Ciglenec等人沒有教導或提出用于監視溫室氣體封存系統的傳感器。通過引用將Ciglenec等人的美國專利6,766,854的全部內容并入本文。

Schultz等人的美國專利6,408,943公開了用于設置和查詢井下傳感器的方法和設備，從而被動地監視碳氫化合物產生區間中在井眼內的水泥完整性。通過在井套管被粘結時將傳感器放入水泥漿的懸浮液中而將傳感器“抽吸”到位。傳感器可以是用電池供電或外部激勵電源供電并操作的類型，其將發送傳輸所需信息的信號。隨后利用單件的井眼配置設備為傳感器通電并對其查詢以隨時監視水泥狀況。Schultz等人并未教導或提出用于監視溫室氣體封存系統的傳感器。通過引用將Schultz等人的美國專利6,408,943的全部內容并入本文。

Negaley等人的美國專利6,434,372公開了一種采用調制反射器技術的遠距離通信設備。該設備包括能量發射基站以及遠程單元，該遠程單元不發射輻射以便與基站通信，因為采用調制反射器技術，由此，信息附著于被遠程單元反射回基站的從基站產生的RF載波。因為遠程單元不發射輻射，所以僅需低功率電源用于其操作。來自基站的信息分別利用發射器和接收器被傳送到遠程單元。這種通信系統的通信范圍由調制反射器半雙工鏈路的性質決定。通過引用將Negaley等人的美國專利6,434,372的全部內容并入本文。

Vinegar等人的國際專利申請公開WO?01/65066公開了一種具有延伸進地質構造中的鉆孔的石油井。鉆孔中設置有管線結構，且井下管線結構周圍設置感應扼流圈。沿井表面和感應扼流圈之間的管線結構提供通信系統。井下模塊設置在管線結構的外表面上且其被設置為測量地質構造的特性。將諸如壓力和電阻率這樣的地質構造特性沿管線結構傳送至井面。通過引用將Vinegar等人的國際專利申請公開WO01/65066的全部內容并入本文。

期望并需要監視溫室氣體封存系統和/或其他系統或井的隔離系統完整性。還期望并需要位于鉆孔套管外的傳感器，以檢測周圍環境的變化并與套管中的裝置通信。還期望并需要長時間或持續時間段監視與溫室氣體封存相關的隔離系統完整性的傳感器。還期望并需要可檢測或測量配置在套管外的其他無線傳感器不能獲取的特性的傳感器，所述特性例如是pH值、孔隙率、導電率、電阻率、二氧化碳、碳氫化合物液體、碳氫化合物氣體是否存在或是否轉移、其他地球化學條件和/或類似特性。還期望并需要在鉆井過程中或在已有井中簡易安裝且成本有效的傳感器。

發明內容