[发明专利]将数据检测装置送入地下岩层中的装置和方法

说明书

发明领域

广义上讲，本发明涉及对关心的地下地质岩层的监测，更具体地讲，本发明涉及将一弹射数据监测装置弹射到关心的地下地质岩层中以便能进行监测的弹射配置。

发明背景

钻井可以开采在地壳的地下地质岩层中的碳氢化合物和其它材料的自然沉积物。细长的井钻入地下并从地面或水面(例如海洋)的钻机指向地下目标位置。在普通的“旋转钻”操作中，钻机使钻杆柱旋转，该钻杆柱由连接在一起以形成钻杆柱的钢钻杆管接头构成。该钻杆柱用于使底部孔组件(BHA)和与钻杆柱底端相连的钻头旋转。在钻井操作过程中，利用泵输送通常称为钻井泥浆的钻井液，并在钻杆柱内部向下循环通过BHA、井下工具和钻头泵。该钻井泥浆从钻杆柱和有套筒或无套筒的井筒之间的环形空间流回地面。

在钻井过程中，应当仔细控制钻井泥浆的重量，以便保证钻机的安全和井的质量。钻井泥浆密度经常用增重剂进行调节，该增重剂用于使钻井泥浆的密度保持在某一有利范围内。在钻井过程中，泥浆密度的有利范围至少部分取决于岩层孔内的流体压力。泥浆的密度应当足够与岩层压力保持静压平衡，以便使该井稳定并防止岩层流体进入井筒。不过，过大的泥浆密度将导致钻井泥浆或井筒流体进入岩层中，从而可能破坏岩层并由于流体从井筒流失而引起井控问题。在钻井操作过程中，获得并分析岩层数据例如压力和温度是很有利的。

在油井进入开采阶段后，获得可靠的岩层数据也是很有利的。监测岩层压力和温度井将该岩层数据与被测产物和其它地面数据相组合，将使工程技术人员能更好地实现油流的优化生产，从而设计成能进行最大井下开采。工程技术人员还可以将从相邻的生产井和注入井采集的数据联系起来，从而分析和预测通过在关心的岩层中已形成的井而生产或流出的储存物的运动和损耗。

检测岩层的现有技术通常包括采用可回收的岩层检测工具。普通的岩层检测工具能够在测井电缆或钻杆柱上运转，以便通过将岩层检测器定位在井中关心的岩层附近并对有关条件进行监测而采集岩层数据。在无套筒井中的岩层条件可以用电缆岩层检测工具监测，该工具例如如美国专利No.3934468、4860581、4893505、4936139和5622223所述。这些方法将消耗大量的钻机时间，用于从井中取出钻杆柱，并将岩层检测工具伸入井筒中至关心的岩层处，以便获得岩层数据，然后将该岩层检测器从井中收回，为了进一步钻井或生产，钻杆柱或生产管必须再放入井中。而且，可用普通岩层检测工具获得的数据仅在可回收岩层检测器靠近关心的岩层时才能获得。

还有用于有套筒的井筒中的岩层检测工具和方法，例如美国专利No.5065619、5195588和5692565所述。用于有套筒的井中的岩层检测器的固有问题是：这些工具大部分需要补充或插上套筒射孔，以便能进行岩层流体压力的直接测量。

正如无套筒的井中工作的岩层检测器一样，用于有套筒的井筒的岩层检测器也是可回收的，并且该岩层检测器的运行需要进行昂贵的钻杆下钻，且岩层数据仅在岩层检测器位于关心的岩层附近时才能获得。

申请日为1999年4月16日的、序列号为No.09/293859的美国专利申请介绍了一种抗冲击且可配置的岩层数据检测装置，该装置可配置在选定岩层中，以便通过向数据接收器进行无线数据传输，从而提供间断或连续的岩层数据。该申请被本文引用作为参考。申请日为1999年12月10日的、序列号为No.09/458764的美国专利申请介绍了一种用于该配置的推进物，该申请被本文引用作为参考。本发明还涉及该数据检测装置在关心的岩层中的有效配置，以便通过向数据接收器进行RF、电磁波或遥测传输而间断或连续地采集和传送岩层数据。用于该目的的可配置数据检测装置还如美国专利No.6028534和6070662所述，这些文献的内容也被本文引用作为参考。

本发明的一个目的是提供一种将数据检测装置从井下工具中配置到所关心的地下地质岩层内的方法和工具，以便不管在井筒中有电缆还是钻杆，都能进行间断或连续的岩层数据监测，从而不需要仅为了使用岩层检测器而从井中起下钻具，或者使这种需要达到最小。

本发明的另一目的是提供一种用于通过电缆或钻杆而在井下配置数据检测装置的方法和装置。

本发明的另一目的是提供一种用于在关心的地下地质岩层中配置数据检测装置的方法和装置，以便进行间断或连续的岩层数据监测，并优化井下生产或注井操作，从而使监测岩层中的储存物的消耗最优化。