[发明专利]井下传感器系统

说明书

本发明涉及一种井下传感器系统，其包括形成网状网络的多个传感器单元，其即使在至少一些传感器单元在于地面平面处或海底平面处提供的数据采集的范围之外的情况下也能提供可靠的数据路径，其中，每个所述传感器单元均位于形成在套管与井孔壁部之间的被注水泥的环空中，并且至少一个所述传感器单元设置有用于检测环空中的水泥的水泥特性的检测器。此外，本发明涉及一种用于提供井下传感器系统的方法以及一种用于确定水泥特性的方法。

技术领域

本发明涉及一种井下传感器系统，其包括形成网状网络的多个传感器单元。此外，本发明涉及一种用于提供井下传感器系统的方法以及一种用于确定水泥特性的方法。

背景技术

井通常被提供有套管。呈刚性管形式的套管被组装并被插入到钻设出的井孔中。典型地执行套管的注水泥以密封地层从而防止井喷。在这样的注水泥作业中，一般地借助水泥鞋将未凝固的水泥向下推进通过套管。当到达套管的底端时，水泥将开始从套管的底部流出并进入在套管的外壁与被钻设的井孔之间的径向空间或环空中。通过继续向下推进水泥，套管内部存在的水泥最后将全部在套管的外部上向上流动直至水泥鞋到达套管的底部。一旦水泥凝固，套管将被固定布置在井孔内部，并且如果不阻止水泥自由流动以围绕套管，则水泥将提供适当的密封以抵挡井喷，并且可执行进一步钻井。因此，可针对插入的每个套管/衬管重复这种过程直至到达井孔的期望深度。

为了评估注水泥操作的完整度并因此检测任何间隙或未注水泥区域，采用了固井测井。包含注水泥分析的固井测井通过沉下声波工具并沿套管的长度发送和接收声呐脉冲来提供。通过优选地在振幅方面分析反射的信号，能够确定任何完整度问题，因为接收的信号将表示围绕声波工具的区域的声阻抗。

尽管这种方法被广泛使用，但将会有利的是提供一种更快的用于确定水泥完整度的方法。

发明内容

本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术中的上述缺点和不足。更特别地，一个目的是提供一种改进的、用于尤其在无需将单独的工具下沉到套管中的情况下、快速且自动检测水泥完整度的任何欠缺的方法和系统。

从下面的描述中将变得显而易见的上述目的以及众多的其它目的、优点和特征由根据本发明的方案来实现，即通过井下传感器系统来实现，该井下传感器系统包括：

-形成网状网络的多个传感器单元，其即使在至少一些传感器单元在于地面处或海底平面处提供的数据采集的范围之外的情况下也能提供可靠的数据路径，其中，每个所述传感器单元均位于形成在套管与井孔壁部之间的被注水泥的环空中，并且至少一个所述传感器单元设置有用于检测环空中的水泥的水泥特性的检测器。

此外，所述传感器单元中的至少40％可设置用于检测环空中的水泥的水泥特性的检测器，优选地，所述传感器单元中的至少50％设置有用于检测环空中的水泥的水泥特性的检测器。

通过使多个传感器单元分布在正固化/凝固的水泥中，可通过所述多个传感器单元而形成网状网络，并且测量周围水泥的水泥特性的每个传感器单元均能将这种消息发射至相邻的传感器单元，所述相邻的传感器单元又将自己的水泥测量值连同从下方传感器单元接收的信息一起发送。重复进行直至信息到达地面。如果传感器单元检测一直在其周围的水泥，则传感器单元可仅发射“好”信号至相邻传感器单元，并且如果传感器单元检测到没有水泥的区域，则该传感器单元可仅发射“不好”信号以简化待发射至地面的数据。当具有传感器单元发射“不好”信号的位置时，可仅对着该区域浸入工具。在另一实施例中，得自传感器单元的所有的水泥特性的测量值均被发射至地面并被分析，从而无需进行进一步的水泥测井。

水泥特性可包括声阻抗，并且该检测器可包括测量反射的信号以确定声阻抗的感测器/换能器。

此外，每个所述传感器单元均可随机地位于被注水泥的环空中。

此外，至少一个所述传感器单元还可包括传感器模块，所述传感器模块包括另外的传感器。