[发明专利]非垂直井中电磁遥测的优化

说明书

技术领域

本公开整体涉及电磁遥测，并且更具体地涉及用于优化非垂直井中的电磁遥测的系统和方法。

背景技术

自然资源，诸如烃类和水，通常从可能位于陆上也可能位于海上的地下地层获得。地下作业的发展以及移除自然资源所涉及的过程通常涉及多个不同的步骤，例如：在期望井场处钻取钻孔；处理钻孔以优化自然资源的生产；以及执行生产和处理地下地层中的自然资源所必要的步骤。

当执行地下作业时，可能希望从井筒内向定位在井筒外部的系统例如定位在井表面处或附近的井操作系统传送信息。在井筒外传送信息的一种方法是电磁遥测。

附图简述

结合附图参考以下描述可获得对本公开的各种实施方案和其优点的更完整和全面的理解，在附图中相同的参考数字指示相同的特征，并且其中：

图1是与井系统相关联的示例性电磁遥测系统的正视图；

图2A是包括由具有两个接收器的电磁遥测系统所接收的示例性信号的曲线图的图；

图2B是包括电磁遥测系统的示例性组合信号的曲线图的图；以及

图3是具有与井系统相关联的接收器阵列的示例性电磁遥测系统的等轴视图。

具体实施方式

本公开描述了用于优化非垂直井中的电磁遥测的系统和方法。在地下操作期间，井下部件可测量和/或收集井筒内的信息。例如，在钻井期间，钻柱的端部之处或附近的测井工具可在通常称为随钻测井(LWD)或随钻测量(MWD)的过程中评估和/或监测钻井设备、井下条件和/或周围地层。井下部件可使用电磁遥测来向井表面传送信息。具体地讲，井筒内的发射器可沿井筒内的导电构件(诸如延伸到井表面的钻柱、套管柱或生产管)以交流电流的形式产生信号。井表面处或附近的接收器可检测当电流传播到井表面时由交流电流产生的电磁波。耦接到接收器的接收器处理系统可处理和/或存储电磁波以确定所发射的信息。

将一个或多个另外的接收器布置在井筒的非垂直部分上方的井表面处可改进电磁遥测系统的接收，因为附加的接收器可检测消散到围绕井筒的地层中的电磁波的部分。将由接收器所接收的电磁波组合起来可导致更高的组合信号接收。另外，在将来自不同接收器的信号组合起来时，信号的噪声部分可以是异相的或频率不同的，使得一些噪声可能相互抵消。因此，将接收器添加到电磁遥测系统可以改善遥测系统的整体信号发射，并有助于确保来自定位在井筒内的各种井下部件的可靠通信。附加的接收器可以具有额外的好处，即允许电磁遥测系统基于不同接收器处的信号的相关强度和/或到达时间来跟踪发射器的位置。通过参考图1至图3可以理解本公开的实施方案和其优点，各图中相同编号用于指示相同和对应部分。

图1示出了例示性井筒环境中使用的电磁遥测系统的示例实施方案的正视图。井系统100可包括井表面或井场106。诸如旋转台、钻井液泵或产液泵、钻井液罐(未明确示出)的各种类型的设备以及其他钻井或生产设备可定位在井表面或井场106处。例如，井表面106可包括钻机102，该钻机具有与陆地钻机相关联的各种特性和特征。尽管井系统100示为陆基系统，但结合有本公开的教导的电磁遥测系统可令人满意地用于定位在海上平台、钻井船、半潜式装置和钻井驳船(未明确示出)的海上生产系统。

井系统100可包括延伸到地层130中的井筒114。井筒114可包括大体垂直井筒114a或大体水平井筒114b或它们的任何组合。可使用各种定向钻井技术来形成井筒114的大体非垂直部分。术语定向钻井可用于描述钻取井筒或井筒的相对于垂直线以一个或多个期望角度延伸的部分。期望角度可大于与垂直井筒相关联的正常变化。定向钻井还可描述为钻取偏离垂直线的井筒。术语“水平钻井”可用于包括在离垂直大约九十度(90°)或更大的方向上钻井。

井筒114可部分地由套管柱110限定，该套管柱可从井表面106延伸至所选井下位置。井下可用于指沿井筒114的长度离井表面106更远的井筒114的一部分，并且井上可用于指较靠近井表面106的井筒114的一部分。如图1所示的不包括套管柱110的井筒114的部分可描述为裸眼井。各种类型的钻井液可通过钻柱103从井表面106泵送至附接的钻头101。可引导这样的钻井液从钻柱103流至钻头101中所包含的相应喷嘴(未明确示出)。钻井液可通过部分地由钻柱103的外径112与井筒114a的内径118限定的环空108循环返回到井表面106。内径118可被称为井筒114a的侧壁。环空108也可由钻柱103的外径112与套管柱110的内径118限定。