[發(fā)明專利]具有集成的樣本定向工具的巖心筒頭組件及使用該組件的系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580021107.7
• 申請(qǐng)日: 2015-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107109899B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·L·德倫斯;G·斯圖爾特;K·海萊赫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)年TM公司;環(huán)科集團(tuán)私人有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B10/02
• 分類(lèi)號(hào): E21B10/02;E21B49/02
• 代理公司: 隆天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 張?jiān)≡?石海霞

本發(fā)明提供了一種巖心筒頭組件，所述巖心筒頭組件具有被配置成獲取定向數(shù)據(jù)的至少一個(gè)電子儀器；電源；和通信裝置，所述通信裝置用于接收和/或發(fā)送定向數(shù)據(jù)，以便在巖心樣本井下勘測(cè)和/或樣本定向系統(tǒng)中使用，所述通信裝置被配置成提供巖心樣本相對(duì)于巖心被從中提取的材料主體的定向指示，并且本發(fā)明還提供一種識(shí)別巖心樣本定向的方法。

相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求提交于2014年4月21日的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/982,052的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)專利申請(qǐng)全文以引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在鉆井操作中井下勘測(cè)。更具體地講，本發(fā)明涉及具有至少一個(gè)電子儀器和樣本定向系統(tǒng)的巖心筒組件，所述至少一個(gè)電子儀器被配置用于巖心樣本井下勘測(cè)。在一個(gè)示例中，所述至少一個(gè)電子儀器被配置用于提供巖心樣本相對(duì)于巖心已被提取的材料主體的定向指示，并且還被配置成用于巖心樣本定向識(shí)別的方法。

背景技術(shù)

以往，通過(guò)使用包括外管組件和內(nèi)管組件的巖心鉆探系統(tǒng)獲得巖心樣本。在操作中，切削頭連接到外管組件，使得施加到外管組件的旋轉(zhuǎn)扭矩可被傳遞至切削頭。在鉆井操作期間形成巖心，隨著鉆井進(jìn)行，巖心沿內(nèi)管組件的細(xì)長(zhǎng)軸逐步延伸。通常，當(dāng)采集巖心樣本時(shí)，內(nèi)管組件內(nèi)的巖心是碎裂的，然后通常利用下降到鉆孔的收回電纜從鉆孔內(nèi)收回內(nèi)管組件和包含于其內(nèi)的碎裂巖心樣本。一旦將內(nèi)管組件收回到地表，可以取出巖心樣本并進(jìn)行所需分析。

出于分析的目的，期望有巖心樣本相對(duì)于其被提取出的地面的定向指示。這很復(fù)雜，因?yàn)殂@探通常是以相對(duì)于垂直方向的角度進(jìn)行的。為了提高礦物學(xué)記錄的效率和準(zhǔn)確性，期望在每個(gè)巖心被鉆出并提取之前確定其在地下的取向和勘測(cè)位置。利用這些取向和勘測(cè)位置有利于接下來(lái)獲得地下礦物/巖石含量的三維地圖。

獲取巖心樣本定向指示的一種常見(jiàn)方式是通過(guò)使用定向矛，該定向矛包括從薄鋼柄的一端突出的標(biāo)記工具(諸如蠟筆)，該薄鋼柄的另一端連接到電纜上。在引入內(nèi)管組件之前，將定向矛下降到鉆孔中。定向矛上的標(biāo)記工具撞擊將從中形成巖心的材料的正面，在其上留下標(biāo)記。由于重力的關(guān)系，標(biāo)記位于鉆孔的下側(cè)。然后將內(nèi)管組件引入到鉆孔中的外管組件之內(nèi)。隨著鉆探進(jìn)行，內(nèi)管組件內(nèi)會(huì)形成巖心樣本。這樣形成的巖心樣本帶有之前留下的標(biāo)記。一旦完成巖心鉆探進(jìn)程并收回巖心樣本后，標(biāo)記將提供巖心樣本在地層中的定向指示。

其他常規(guī)技術(shù)使用連接到巖心內(nèi)管的定向單元和后端組件，以在鉆探過(guò)程中經(jīng)過(guò)優(yōu)選的預(yù)定鉆探距離間隔之后確定鉆出巖心樣本的正確定向。這些巖心定向單元通常在提取前測(cè)量巖心樣本的旋轉(zhuǎn)方向。在鉆孔地表收回巖心材料時(shí)，可以通過(guò)電子裝置和巖心材料的上側(cè)或下側(cè)來(lái)確定旋轉(zhuǎn)方向，所述上側(cè)或下側(cè)被物理“標(biāo)記”以便之后被地質(zhì)學(xué)家識(shí)別。

通常將勘測(cè)儀器與巖心定向系統(tǒng)連接起來(lái)使用。在該技術(shù)中，將勘測(cè)儀器以周期性的深度下降至鉆孔中以確定方位角(相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)或方向的角度度量)、傾斜角(或傾斜度)以及任何其他所需勘測(cè)參數(shù)。使用這些周期性深度勘測(cè)讀數(shù)估計(jì)不同深度的鉆探路徑。這樣，可確定三維地下材料含量地圖以及(從巖心定向設(shè)備)所提取巖心的旋轉(zhuǎn)位置。

據(jù)發(fā)現(xiàn)，期望提供具有集成的樣本定向子組件的改進(jìn)巖心筒組件及其使用方法，該改進(jìn)巖心筒組件被配置用于巖心樣本井下勘測(cè)和樣本定向，可減少對(duì)于增添額外鉆柱元件的需求，從而提高鉆探的效率和速度。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種巖心筒頭組件，該巖心筒頭組件具有細(xì)長(zhǎng)管主體，該細(xì)長(zhǎng)管主體限定選擇性密封的內(nèi)部空腔。巖心筒頭組件可具有至少一個(gè)電子儀器和電源，所述至少一個(gè)電子儀器被定位在內(nèi)部空腔中并被配置用于獲得巖心樣本的巖心定向數(shù)據(jù)，所述電源被定位在內(nèi)部空腔中并與所述至少一個(gè)電子儀器電連通。巖心筒頭組件還可具有通信裝置，該通信裝置被配置成能夠接收和/或發(fā)送定向數(shù)據(jù)，以用于巖心樣本井下勘測(cè)和/或樣本定向系統(tǒng)。得到的巖心定向數(shù)據(jù)提供了巖心樣本相對(duì)于從中提取巖心的材料主體的定向指示，還可用于利用該數(shù)據(jù)的方法。