[發明專利]傳感器輸送裝置和引導裝置

在審

• 申請號: 201380059792.3
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN104919132A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: S·P·麥克可米克
• 申請（專利權）人: 派特馬克IP有限公司
• 主分類號: E21B23/14
• 分類號: E21B23/14;E21B47/00;F16L55/00;F16L55/18
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 朱立鳴

技術領域

本發明涉及用于輸送傳感器裝置的設備和方法，且具體涉及用于電纜測井應用場合中的設備和方法。

背景技術

烴類的勘探和開發活動依賴于從各傳感器獲得的信息，各傳感器捕獲關于勘探區域地質特性的數據。用于獲取該數據的一種方法是通過電纜測井。電纜測井通常直接在鉆完新的井部分之后在井眼內進行。這些井眼鉆至覆蓋所關注區域的目標深度，通常在1000-5000米深之間。然后將也稱為“測井工具”或“工具管柱”的傳感器成套設備下降到井眼內并在重力下降低到井眼井的目標深度。將測井工具在電纜上下降，電纜是套在連接到測井工具的鋼纜內的電通信線的集合。一旦測井工具達到目標深度，則以受控的上升速率將其穿過井眼向上拉回，測井工具內的傳感器操作以產生和捕獲地質數據。

有設計成測量巖石和包含在巖石內流體的各種物理特性的廣泛的測井工具。測井工具包括感測器和傳感器以測量諸如電阻、伽馬射線密度、聲速等的性能。各單個測井工具通常可組合且通常連接在一起以形成測井工具管柱。這些儀器是相對專業的傳感器，相對專業的傳感器在某些情況下需要與金屬物體電絕緣或相對于金屬物體遠程定位，金屬物體是所產生數據中的噪聲源。某些傳感器設計成在數據獲取期間與井孔壁形成緊密接觸，而其它傳感器則理想地對中在井筒內以獲得最佳效果。這些要求需要與附連到工具管柱的任何裝置相容。

井的鉆取和電纜測井操作是昂貴的任務。這主要是由于鉆井設備的資金成本和纜索測井系統的特殊性質。重要的是這些活動盡可能迅速地進行和完成以使這些成本最低。盡可能地避免部署纜索測井工具時的延遲。

這些延遲的一個原因是將電纜測井工具下降到井眼的目標深度的困難。當測井工具僅通過重力由纜索下降到井眼時，井頂的操作者對于測井工具的下降具有非常少的控制。測井工具會被擋在在形成于井內的巖石壁架上，巖石壁架通常在相鄰巖石層破碎的硬巖石層的邊界處發現。操作者可能不會立即識別出測井工具已經卡在壁架上，且可能還花費大量時間將纜繩和工具管柱卷回并試圖將其移動通過由壁架形成的障礙。

電纜測井工具卡住或受阻的幾率也隨著斜井而顯著增加。斜井并非豎直向下直線延伸而是成角度地向下延伸。通常從單個表面位置鉆出多個斜井以允許開采所關注的大面積。隨著電纜測井工具用纜繩在重力作用下在井眼內向下延伸，工具管柱將橫越井眼壁的下側和底部且在其向下行進到目標深度時立即遇到井眼壁上的任何障礙物。

此外，斜井中鉆屑有可能聚集在井眼的下側上。當井眼是斜井時更難去除巖屑。測井工具必須行進經過或穿過這些鉆屑，這些鉆屑會阻礙其進程并還聚集在測井工具前方。在某些情況下，測井工具可能不能犁過碎屑而到達井眼底部。

此外，隨著井眼斜度增加，滑動摩擦會防止測井工具下降。該實踐上的極限是相對于豎直方向為約50-60°，且在這些高角度井中，可降低摩擦的任何裝置都是非常有價值的。在工具管柱的設計中還需要考慮工具管柱在井眼的下側表面上的行進，且具體是對其敏感傳感器和感測器的容納和包含。

已經嘗試在電纜測井工具的部署中解決這些問題，如美國專利7866384、7395881和美國專利申請20120061098中所描述的。這些專利說明書描述了整合到測井工具管柱內的多種不同形式的內嵌式輥輪裝置。這些裝置旨在降低當工具管柱沿斜井眼的下側坡延伸時工具管柱所經受的摩擦。

當有可能會泄漏而需要的附加O形環連接時，輥輪裝置的該嵌入式定位增加對測井工具造成損壞的可能性。此外，有在組成測井工具管柱的各個測井工具之間需要形成的多個附加電連接。附加的部件和工具管柱長度意味著花費更久來連接和脫開工具管柱，這減慢電纜測井操作且因此增加井成本。此外，由于嵌入式輥輪裝置僅可放置在各測井工具之間，所以該方法本身缺少靈活性，且由于這些工具中的一些相當長，嵌入式輥輪可能無法將整個工具體保持離開井眼壁。

這些形式的現有技術裝置中所采用的輥輪還具有相對小的輪子，具有最小間隙。在斜井眼井中，鉆屑將聚集在井的下側上，且這些小輥輪組會困難地向前穿過碎屑堆。在遇到大量碎屑的情況下，這些小輥輪會完全沒有幫助，且僅增加已經夠笨重的工具的長度和重量。

McNay的專利US?8011429和Schumberger的專利申請US2013248208描述了套在測井工具上滑動的輥輪組件，且該輥輪組件安裝成使得它們繞工具的縱向軸線自由轉動。這些裝置具有不能在粗糙表面上容易地轉動的相對小的輪子。此外，通常是輪子的中部與側部而不是周向或徑向極邊緣與井眼壁接觸。這意味著各輪子通常是滑動而非轉動。這些裝置都沒有可防止污染物進入和阻塞軸承的有效潤滑系統。