地层评价系统和方法技术方案

一种用于由井孔穿透的地下岩层的地层评价系统。该地层评价系统配备有井下工具和传感器。井下工具可被置于井孔中。井下工具具有用于与地面电磁单元通信的井下电磁单元。该传感器根据该电磁信号确定至少一个井场参数。井下工具和地面电磁单元适于在其间传递电磁信号。该电磁信号穿过地下岩层，由此传感器根据电磁信号确定至少一个井场参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对由井孔穿透的地下岩层的评价。更特别地，本专利技术涉及用于从由位于井孔中的井下工具产生的信号中获得至少一个地层参数的技术。
技术介绍
对碳氢化合物的勘探包括将井下工具置于井孔中以执行各种井下操作。存在许多种用于井下操作的井下工具。典型地，钻孔工具被悬挂在石油钻塔(oil-rig)下面，并且向前进入大地中以形成井孔。该钻孔工具可以是随钻测量(MWD)或随钻测井(LWD)工具，其适于在钻井过程中执行井下操作，例如进行测量。这种测量一般由安装在钻头上方的钻铤内的仪器进行，并且可以获得诸如钻头的位置、钻井过程的性质、油/汽成分/质量、温度和其它井底条件之类的信息。在一些情况下，可能期望的是在钻井完成之后从井孔中获得附加数据。在这种情况下，井下钻孔工具可以配备有适于收集井下信息的井下评价系统。可选择地，井下钻孔工具可以被除去，并且诸如测井电缆(wireline)、滑线、钻杆试验或挠性管工具之类的独立井下评价工具可以被降入到井孔中以执行附加的测试、采样和/或测量。井下评价工具可以配备有通信系统，该通信系统适于在容纳于井下工具中的井下单元与地面单元之间发送信号，例如命令、功率和信息。钻孔工具中的通信系统可以包括例如泥浆脉冲系统，该泥浆脉冲系统操纵钻探泥浆流过井下钻孔工具以产生压力脉冲。一种这样的泥浆脉冲系统被公开在美国专利No.5,517,464中，并且被转让给本专利技术的受让人。也可以提供其它通信系统，例如有线钻杆、电磁、声学或其它遥测系统。井下测井电缆工具典型地通过用作测井电缆工具的传送带的铠装有线电缆进行通信。在一些情况下，例如当通信系统是无法使用的、停用的或已拆卸的时，比如在存储模式记录(logging)期间，数据被采集并被存储在井下工具内的存储器单元中以用于以后的检索。作为例子，在地面系统和井下工具之间没有测井电缆连接的情况下，一些测井电缆工具被部署到井孔中。测井电缆的使用可能太有风险以至于不能使用，或者成本太高以至于证明是昂贵的。测井电缆可以被拆卸，还有使用自主电源(通常为电池)和数据存储单元(从传感器传送数据的数据存储器和电路)工作的测井工具。这种工具在地面上被置于工作中，然后通过传送带被降入井孔中，或者下降或泵入井孔下。该工具可被移动通过多个井深间隔，或者它可被搁置在井中的单个深度处。无论如何，该工具将记录井中数据并将该数据存储在存储器中，以用于在某一未来时间由操作者收集，例如当该工具返回到地面时。在这种“存储模式”记录期间，操作者通常不与该工具通信，以确保该工具在整个操作过程中正确工作，关闭和打开该工具，改变由该工具收集的数据类型，或者改变收集数据的频率。通过在井下工具和地面之间建立(或者重新建立)有线或泥浆脉冲通信链路，或者通过将工具收回到地面并从存储器单元中下载信息，在存储模式记录期间收集的数据通常被检索。无线通信技术，例如电磁(或emag)遥测系统，已经在井下钻孔工具中被采用。这种系统包括井下电磁通信单元，该单元产生能够将信号发送至远程地面电磁通信单元的电磁场。井下电磁通信单元的例子被披露在美国专利No.5,642,051和5,396,232中，这两个专利均被转让给本专利技术的受让人。当前井下电磁通信单元已经被用于常规MWD型钻井操作中。诸如中继器和间隙(gap)的使用之类的进步已经在现有井下工具中被实施，以改善井下应用中电磁系统的可操作性。间隙或非传导插入物被置于钻杆的邻接段之间，以放大电磁场并提供改进的信号。在井下电磁通信单元中使用的间隙的例子在转让给本专利技术的受让人的美国专利No.5,396,232和转让给Silverman的美国专利No 2,400,170中进行了描述。通信系统通常被置于井下工具中，并且被用于将由井下工具收集的信息传送至地面单元以进行分析。井下工具经常被用来执行地层评价以收集关于地下岩层的信息。井下工具配备有能够测量地层参数的部件，所述地层参数例如是压力、温度、渗透性、孔隙度、密度、粘性、电阻率和更多。使用通信系统，该收集的信息被传送至地面。地层电阻率是在井下地层评价期间收集的一种这样的地层参数。电阻率对于理解和增加储层产量来说是重要的参数。这主要是因为水导电而碳氢化合物不导电的规律。如果地层电阻率及其孔隙度是已知的，则可以估计孔隙空间中的流体。在美国专利No.6,188,222中提供了描述电阻率测量的技术的例子。尽管在通信和地层评价方面的进步，但是对于现有技术仍存在提供低成本且高效的替代物的需要。期望的是，这种技术消除使用双重设备和/或操作来执行遥测和地层评价操作的需要。另外期望的是，这种技术降低与现有电阻率测量和电磁遥测工具相关的成本及复杂度。因此，期望的是提供下述技术，该技术提供在使用电磁遥测系统使电磁信号通过地层时测量至少一个地下岩层的参数的能力。
技术实现思路
在至少一个方面中，本专利技术涉及一种用于由井孔穿透的地下岩层的地层评价系统。该地层评价系统配备有井下工具和传感器。该井下工具可位于井孔中。该井下工具具有用于与地面电磁单元通信的井下电磁单元。该传感器根据该电磁信号确定至少一个井场参数。该井下工具和地面电磁单元适于在其间传递电磁信号。该电磁信号穿过地下岩层，由此传感器根据电磁信号确定至少一个井场参数。在一个方案(version)中，地层评价系统的井下电磁单元配备有天线、控制电路和处理器。控制电路被可操作地连接到该天线，以用于将信号引导至该天线，由此产生电磁场并进行调制，以用于将电磁信号传送到地面电磁单元。处理器被可操作地连接至该控制电路。在另一个方案中，地层评价系统的传感器确定表示至少一个参数的数据信号，以及其中处理器使该数据信号被引导至控制电路以用于传送到地面电磁单元。天线可以以若干不同的方式被构造，典型地使用产生电磁信号的电压电位。例如在一个方案中，天线包含至少两个传导元件以及使该两个传导元件电隔离的绝缘元件。控制电路被可操作地连接至至少一个传导元件，以用于将信号引导至该至少一个传导元件。在另一个方案中，天线包含用于经由电感耦合产生电磁信号的线圈。在另一个方案中，由控制电路引导至天线的信号包含具有相对较低频率的载波，该载波可由地面电磁单元接收。在又一个方案中，传感器是井下传感器，以及测量信号被叠加在载波信号上，以使井下传感器在有载波信号的情况下可检测到测量信号。这可以以各种方式来执行。例如，测量信号可以处于比载波信号高的频率。在另一方案中，通过测量两个信号之间的差来进行测量信号的检测；其中第一信号是叠加在载波信号上的测量信号；以及其中所述第二信号是所述载波信号的近似。在又一个方案中，处理器周期性地将信号引导至控制电路以用于传送到该天线。传感器收集数据以在一个周期中产生数据信号，并且将该数据信号传送到处理器，以用于在随后的周期中传送到控制电路。传感器可以以各种方式确定地层的参数。例如在一个方案中，传感器监测电磁信号的特性，以根据该电磁信号确定地下岩层的至少一个参数。在另一个方案中，传感器监测控制电路的特性，以根据该电磁信号确定地下岩层的至少一个参数。该传感器可集成至控制逻辑或与该控制逻辑分离。该传感器可位于井下或在地面上。当传感器在井下时，传感器可与井下电磁单元相关联并位于井下电磁单元附近，或者与井下电磁单元分离并远离井下电磁单元而定位。在另一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于由井孔穿透的地下岩层的地层评价系统，包括：　　　　可置于井孔中的井下工具，该井下工具具有用于与地面电磁单元通信的井下电磁单元；以及　　　　传感器，用于根据电磁信号确定至少一个井场参数；　　　　其中该井下工具和地面电磁单元适于在其间传递电磁信号，该电磁信号穿过地下岩层，由此传感器根据该电磁信号确定至少一个井场参数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JR洛弗尔，CC博加特，SJ普林尼茨，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]