[发明专利]井眼测量工具装置

说明书

技术领域

本发明涉及井眼测量作业。特别涉及井眼测量作业中的岩心取样。

背景技术

下面对背景技术的描述的目的仅仅是为了便于理解本发明，并不是承认提到的材料是或者曾经是本申请的优先权日以前的公知常识。

在井眼测量作业中需要进行岩心取样。

岩心样品通过岩心钻取操作获得。岩心钻取通常采用岩心钻机进行，该岩心钻包括外管总成和内管总成。内管总成包括一岩心内管。切割头连接在外管总成上，使得施加在外管总成上的旋转力矩能够传递到该切割头。岩心在钻井操作过程中产生，岩心在钻孔前进过程中逐渐沿岩心内管延伸。当需要岩心样本时，岩心内管内的岩心被折断。然后，从钻孔中取出内管总成和其中的折断后的岩心样本，通常通过下降到钻孔的取出钢索(retrieval cable)(通常被称为绳索)。一旦管总成被带到地面上，就能够将从岩心内管中去除并进行必要的分析。

内管总成还包括后端总成，该后端总成包括一矛尖(spearhead point)，该矛头与固定在绳索的一端的打捞筒(overshot)可拆卸接合。采用该结构，内管总成能够被下放并从外管总成和与外管总成连接的钻柱中取出。

在井眼钻井作业过程中，需要测量井眼的路径，以确定该轨迹被保持在可接受的限度内。测量井眼通常采用测量工具来实现，该测量工具沿着井眼移动，以获得需要的信息或者获得至少能够从中确定需要的信息的数据。与井眼的路径相关的信息通常包括斜度、方位角和深度。

测量工具通常包括传感器装置，用于测量局部重力场的方向和大小、地球磁场和/或地球的旋转速度。这些测量数据与测量工具在井眼中的位置和方向对应。位置、斜度和/或方位角能够从这些测量结果中计算出。

传感器装置可以包括用于测量局部重力场的方向和大小的加速计、用于测量地球磁场的磁力计和/或用于测量地球的转速的陀螺仪，据此可以计算出方位角。

典型地，岩心钻取操作与垂直方向呈角度进行，为了便于分析，最好是知道岩心样品相对于其被提取出的地下环境的方向，因此，在岩心样品被带到地面上之前，识别岩心样品在地下环境中的方向的手段是十分重要的。

岩心定位装置被用来指示岩心样品的方向。

申请人的国际专利申请PCT/AU2011/000628公开了一种用于井眼的方向测量的井下测量系统。井下测量系统被配置为一个工具，该工具包括本体，本体的大小和形状适于在井下测量应用中沿井眼移动。该本体内设有包括陀螺仪和加速计的传感器装置。

井下测量操作和岩心取出通常是以独立的操作进行的。尤其是习惯先在取出岩心样品的过程中将内管总成从钻管/杆中移出，然后进行测量操作。这涉及到采用固定在绳索的一端的打捞筒取出内管总成，然后将井下测量仪器下放到井眼中进行测量操作。然后测量仪器被提升并从井眼中移出，然后内管总成回到该位置，用于下一次岩心取样操作。

因此，井下测量操作和岩心获取都存在停工期。

如果井下测量和岩心取出操作至少存在一些合作，因此在程序进行时能够减少停工时间，这将是有利的。

同样，在有角度/倾斜钻孔应用中，底部钻具组合和更近的岩心样品的定向通过使用基于重力的传感器(即加速计)实现。这些系统已经能够通过将底部钻具组合的工具面定位到由基于重力的传感器确定的已知的上止点位置，来将具有测量仪器的底部钻具组合的预定工具面朝向井眼。

在垂直钻孔应用中，底部钻具组合的倾斜度在垂直面5度以内，不可能使用重力传感器作为具有可接受的精度的上止点的基准。在该应用中，磁力传感器(比如磁力计)能够用来将底部钻具组合的工具面定位到磁北，但是会受到磁源，比如被钻的地岩层(formation)和底部钻具组合本身的影响。采用非磁性材料制造底部钻具组合能够克服底部钻具组合的磁影响，但是仍然会受到地岩层的影响，这会使得这种系统不准确。

发明内容

本发明的一个目的是解决或至少改进前述现有技术的一个或多个缺点，或者为用户提供一种有用或有经济效用的选择。

本发明的其他目的和优点将结合附图在下文中描述，其中，通过图示和例子描述了本发明的一个优选实施例。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种用于在井下测量中与岩心取样结合使用的装置，所述装置包括用于容纳井下测量仪器的本体，从而所述井下测量仪器能够随所述装置沿井眼输送并在所述井眼中工作。

所述井下测量仪器可以包括井下测量工具或其部件。