[發(fā)明專利]用于使得磁測距應(yīng)用中的井下井底鉆具組件絕緣的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180025314.1
• 申請日: 2011-05-20
• 公開（公告）號: CN103003720A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰·K·斯奈德;邁克爾·D·芬克
• 申請（專利權(quán)）人: 哈利伯頓能源服務(wù)公司
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 王偉;安翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及鉆井操作，更具體地，涉及鉆井操作期間使用的測距系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

在定向鉆井操作中，可能希望監(jiān)測井底鉆具組件（BHA）鉆過地層時該井底鉆具組件的方向、和/或物體、結(jié)構(gòu)的位置和/或本領(lǐng)域已知的其它地層屬性。在超深井眼的鉆進(jìn)、海上鉆井操作和/或本領(lǐng)域已知的各種其它鉆井操作中，尤其如此。過去，已經(jīng)提供了如下的測距系統(tǒng)，該測距系統(tǒng)使用了鋼纜（wireline）上的測距裝置。在一種常規(guī)測距方法中：先停止鉆井操作；將鋼纜引入到正在鉆進(jìn)的井眼中；啟動測距裝置；從該井眼中移走鋼纜；然后重新開始鉆井操作。這種常規(guī)方法非常耗時，因?yàn)槊慨?dāng)需要測距操作時，就需要停止鉆井操作。在另一個實(shí)例中，鋼纜可以位于第一井眼中，并在鉆第二井眼時使用上述測距裝置來引導(dǎo)BHA。然而，例如，在諸如超深鉆井操作的許多情形中，為鋼纜鉆出第一井眼可能是不切實(shí)際的。在其它情形中，鋼纜可能無法靠近第一井眼。

發(fā)明內(nèi)容

因此，需要一種用于鉆井操作的、改進(jìn)的測距系統(tǒng)和方法。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖來閱讀以下詳細(xì)描述時，將能最好地理解本發(fā)明的各個方面。要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)做法，本文的各種特征件沒有按比例繪制。事實(shí)上，為了便于清楚地討論，所述各種特征件的尺寸可以任意放大或縮小。

圖1a和圖1b是立體圖，示出了電磁信號穿過地層的傳播的實(shí)施例。

圖2a是流程圖，示出了用于提供鉆柱或井底鉆具組件（BHA）上的測距系統(tǒng)的方法的實(shí)施例。

圖3a是示出了鉆柱或BHA輪廓曲線（profile）的實(shí)施例的圖。

圖3b是側(cè)視圖，示出了利用圖3a中的鉆柱或BHA輪廓曲線而設(shè)計(jì)出的、BHA上的測距系統(tǒng)的實(shí)施例。

圖4a是側(cè)視圖，示出了BHA上的測距系統(tǒng)的實(shí)施例。

圖4b是一張表，示出了設(shè)計(jì)該圖4a中的BHA所用的數(shù)據(jù)的實(shí)施例。

圖4c是曲線圖，示出了圖4a中的BHA在60RPM下的“模態(tài)形狀（mode?shape）”的實(shí)施例。

圖5a是立體圖，示出了測距裝置接觸構(gòu)件的實(shí)施例。

圖5b是側(cè)視圖，示出了圖5a的測距裝置接觸構(gòu)件上的鋸齒狀分段的實(shí)施例。

圖5c是立體圖，示出了不具有鋸齒狀分段的、圖5a和圖5b中的測距裝置接觸構(gòu)件的實(shí)施例。

圖6是立體圖，示出了絕緣體構(gòu)件的實(shí)施例。

圖7是流程圖，示出了用于執(zhí)行測距操作的方法的實(shí)施例。

圖8是立體圖，示出了鉆柱的一部分，在該鉆柱上定位有多個測距裝置，所述多個測距裝置被多個絕緣體構(gòu)件分離或“隔離”，并將電磁信號傳播到地層中。

圖9是立體圖，示出了包括非導(dǎo)電套筒形式的絕緣體構(gòu)件的鉆柱，該絕緣體構(gòu)件位于所述鉆柱上，并允許電磁信號傳播到地層中以準(zhǔn)確執(zhí)行測距操作。

圖10是立體圖，示出了鉆柱，包括：具有細(xì)長非導(dǎo)電套筒形式的絕緣體構(gòu)件的鉆柱，該絕緣體構(gòu)件用于使從鉆柱突出的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)絕緣。

圖11是立體圖，示出了包括導(dǎo)電窗的鉆柱的實(shí)施例，該導(dǎo)電窗被絕緣體套筒構(gòu)件包圍，以將該導(dǎo)電窗構(gòu)件與導(dǎo)電環(huán)構(gòu)件隔離。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的測距系統(tǒng)旨在利用如下的測距系統(tǒng)來替換常規(guī)的鋼纜系統(tǒng)和方法，該測距系統(tǒng)設(shè)置在鉆柱或井底鉆具組件（BHA）上，從而可以在鉆井期間執(zhí)行測距操作，而不需要中斷鉆井過程，也不需要第二井眼。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，公開了一種測距系統(tǒng)，該測距系統(tǒng)構(gòu)成鉆柱的井底鉆具組件（BHA）的一部分。在鉆井操作期間，該測距系統(tǒng)利用如下的測距裝置：這些測距裝置可以包括發(fā)送器和/或接收器或兩者，它們使電磁信號穿過地層、在發(fā)送器和接收器之間傳播。為了使電磁信號穿過地層傳播，必須在測距裝置和地層之間建立電接觸。尤其是，每個測距裝置可操作成：例如，通過控制該電磁信號的強(qiáng)度、該信號的方向性以及本領(lǐng)域中已知的各種其它信號屬性來控制勘探深度。在一個實(shí)施例中，可通過相對于地面對天線進(jìn)行定位來控制該信號的方向及其強(qiáng)度。可以專門選擇所述多個測距裝置的間距以及它們沿著鉆柱的各個地層接觸點(diǎn)，以便還實(shí)現(xiàn)其它操作參數(shù)。換言之，這些導(dǎo)電接觸點(diǎn)可以影響磁測距操作的結(jié)果。