改进在多套管井筒环境中对材料的方位角分布的检测的分辨率制造技术

提供了一种基于X射线的评估工具，其用于测量无套管、单套管、双套管和多套管井筒环境内和周围的材料体积的密度，该工具包括至少内部长度，该内部长度包括：探头部分，其中所述探头部分进一步包括X射线源；用于辐射测量检测器的辐射屏蔽件；以及多个依赖于探头的电子器件；其中该工具使用X射线来对围绕钻孔的地层进行照明，其中通过可移动的准直屏蔽套筒来选择几何形状、移动和多个输出源射束，并且使用多个检测器来直接测量水泥环空的密度以及内部密度中的任何变化。还提供了各种电磁辐射检测器、屏蔽件和实际的内部配置以及子系统及其使用方法。

Improve the resolution of material azimuthal distribution detection in multi casing wellbore environment

An evaluation tool based on X-ray is provided, which is used to measure the density of material volume in and around caseless, single cased, double cased and multi cased wellbore environment. The tool includes at least an internal length, which includes a probe section, wherein the probe head further comprises an X-ray source, a radiation shield for a radiation measurement detector, and a plurality of An electronic device depending on the probe; wherein the tool uses X-rays to illuminate the strata surrounding the borehole, where geometry, moving and multiple output source beams are selected through a movable collimating shield sleeve, and multiple detectors are used to directly measure the density of the cement annulus and any changes in the internal density. It also provides various electromagnetic radiation detectors, shielding parts and actual internal configuration as well as subsystems and their use methods.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进在多套管井筒环境中对材料的方位角分布的检测的分辨率
本专利技术一般涉及用于改进对材料的方位角分布的检测的分辨率的方法和装置，并且在特定但非限制性的实施例中，涉及用于改进在多套管井筒（wellbore）环境中对材料的方位角分布的检测的分辨率的方法和装置。
技术介绍
在油气工业中，通过多个套管量测水泥质量并确定环空（annuli）的状态至关重要。该行业当前采用各种方法来验证单个套管柱后的液压密封。通常，超声工具在井内运行以确定水泥（cement）是否粘合到套管的外部，从而指示套管与地层之间或套管与外套管之间的环空中的存在水泥。最终，泄漏压力测试确保区域隔离的实现。为了正确工作，超声工具取决于套管质量、套管与环空中的材料之间的粘合，以及环空中的材料的力学属性。此外，超声工具将环空中的材料视为单一的各向同性且均质的体积，并且与该理想情况的任何实际偏离都会导致测量不准确。当前的工具提供了有关最内套管的水泥粘结的信息，但是仍未能区分到水泥或环形材料中的各种深度。这导致在水泥自身内部或者套管与外套管之间的水泥地层边界处可能存在流体迁移路径，从而导致区域隔离的丧失。当前，没有可行的技术允许对环形区域内直至水泥地层边界的异常现象的方位角方位进行确定，以确保不存在使区域隔离和井完整性发生风险的任何流体路径。此外，没有可行的技术允许对位于不直接在内套管外部的环空内的异常现象的径向方位进行确定。现有技术教导了使用X射线或其他辐射能量来检查或获得关于水、油或气井的钻孔（borehole）内或周围的结构的信息的各种各样的技术，但是仍没有对用于在单柱或多柱套管井环境中准确地分析异常现象在井筒周围的环形材料中的方位角方位的方法的教导。此外，没有对利用包括与井套管同心的集中式（非填充）工具而不是需要源和检测器组装件接触所述套管的填充工具的装置来准确地分析异常现象的方位角方位的方法的教导。例如，授予Youmans的US3,564,251教导了使用方位角扫描准直X射线射束以在检测器处产生衰减信号，以产生紧密地围绕被有效体现为X射线卡尺的工具的套管或钻孔表面内部的螺旋形测井曲线（log）。然而，该参考文献未能教导通过单井或多井套管的钢壁实现这种目的的装置或方法，并且因此未能在所述套管与环形材料（诸如水泥）后面的信号之间进行区分。授予Teague等人的US7,675,029参考二维成像技术教导了一种从钻孔内部的任何水平表面测量X射线反向散射光子的设备。授予Wraight的US7,634,059提供了一种设备，该设备测量钻孔内部的内表面的二维X射线图像，而无需在径向方向上观察钻孔内部的技术可能性。然而，该参考文献未能教导用以通过单井或多井套管的钢壁来实现这些图像的装置或方法，并且因此未能在所述套管与环形材料（诸如水泥）后面的信号之间进行区分。授予Teague的US8,481,919教导了一种不使用放射性同位素在钻孔中产生康普顿光谱辐射的方法，并且进一步描述了在被安装在设备内部的固定源周围的旋转准直仪，但是不具有带有准直仪的固态检测器。它进一步教导了使用圆锥形和径向对称的阳极布置以准许全景X射线辐射产生。然而，该参考文献未能教导通过单井或多井套管的钢壁实现这种目的的装置或方法，并且因此未能在所述套管与环形材料（诸如水泥）后面的信号之间进行区分。该参考文献也未能教导在单柱或多柱套管孔环境中的非填充（即，同心）工具技术。Smaardyk的US2013/0,009,049提供了一种允许测量来自钻孔的内层的反向散射X射线的设备。然而，该参考文献未能教导通过单井或多井套管的钢壁实现这种目的的装置或方法，并且因此未能在所述套管与环形材料（诸如水泥）后面的信号之间进行区分。授予Shedlock的US8,138,471提供了一种基于X射线源、可旋转X射线射束准直仪和固态辐射检测器的扫描射束设备，其使得能够仅对钻孔套管和管道的内表面进行成像。然而，该参考文献未能教导通过单井或多井套管的钢壁实现这种目的的装置或方法，并且因此未能在所述套管与环形材料（诸如水泥）后面的信号之间进行区分。授予Bayless的US5,326,970提供了一种工具，该工具利用基于线性加速器的X射线源来测量来自钻孔套管的内表面的反向散射X射线。然而，该参考文献未能教导测量通过单井或多井套管的钢壁的散射的装置或方法，并且因此未能在所述套管与环形材料（诸如水泥）后面的信号之间进行区分。授予Teague的US7,705,294提供了一种设备，该设备在所选径向方向上测量来自钻孔内层的反向散射X射线，其中缺少的分割数据经由该设备通过钻孔的移动来填充。该设备准许用于井或钻孔的二维重建的数据生成。然而，该参考文献仅教导了用于确定反向散射光子所源自的深度的照明x射线射束的方向，该方向与所需几何形状相反。授予Hornby的US5,081,611教导了一种反投影的方法，该方法使用单个超声换能器，以及沿工具的主轴分布的多个接收器来沿钻孔纵向地确定地球地层（formation）的声学物理参数。授予Hillis的US6,725,161教导了一种方法，该方法将发射器放置在钻孔中并且将接收器放置在地球表面上，或者将接收器放置在钻孔中并且将发射器放置在地球表面上，其目的是确定关于发射器与接收器之间的地质材料的结构信息。授予Siddiqui的US6,876,721教导了一种将取自岩心样本的信息与来自钻孔密度测井曲线的信息进行关联的方法。岩心样本信息源自岩心样本的CT扫描，因此X射线源和检测器位于样本的外部，并且因此被配置为从外部往里看的布置。将来自CT扫描的各种种类的信息（诸如其体密度）与测井曲线信息进行比较并且与其关联。授予Flaum的US4,464,569要求保护一种方法，该方法通过以下操作来确定围绕井钻孔的地球地层的元素组成：在由中子光谱测井工具对地球地层进行中子辐照之后，处理从地球地层发出的检测到的中子俘获伽马辐射。授予Seeman的US4,433,240呈现了一种钻孔测井工具，其检测来自地层岩石的自然辐射，并且将所述信息记入日志以用于以强度对比深度图的格式进行表示。授予Turcotte的US3,976,879描述了一种钻孔测井工具，其使用脉冲电磁能量或光子源来检测和记录来自钻孔周围地层的反向散射辐射，并且以强度对比深度图的格式来表示该特征信息。授予Wilson等人的US9,012,836描述了用于在测井电缆（wireline）环境中创建方位角中子孔隙度图像的方法和装置。类似于US8,664,587，该参考文献讨论了在测井电缆工具中实现的方位角静态检测器的布置，该方法通过将中子检测器细分为在调节器内屏蔽的多个方位角布置的检测器以推断入射中子和伽马的方向性，从而帮助操作者解释压裂后测井曲线。授予Manente等人的US4,883,956提供了用于使用适合于通过钻孔移动的设备来勘查地下地球地层的方法。取决于待测量的一个或多个地层特性，该设备包括自然或人工辐射源，以用于利用诸如伽马射线、X射线或中子之类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于X射线的评估工具，其用于测量无套管、单套管、双套管和多套管井筒环境内和周围的材料体积的密度，其中所述工具包括：/n内部长度，其包括探头部分，其中所述探头部分进一步包括X射线源；用于辐射测量检测器的辐射屏蔽件；多个依赖于探头的电子器件；/n其中所述工具使用X射线来对围绕钻孔的地层进行照明，其中通过可移动的准直屏蔽套筒来选择几何形状、移动和多个输出源射束，并且使用多个检测器来直接测量水泥环空的密度以及内部密度中的任何变化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170224 US 62/4634121.一种基于X射线的评估工具，其用于测量无套管、单套管、双套管和多套管井筒环境内和周围的材料体积的密度，其中所述工具包括：
内部长度，其包括探头部分，其中所述探头部分进一步包括X射线源；用于辐射测量检测器的辐射屏蔽件；多个依赖于探头的电子器件；
其中所述工具使用X射线来对围绕钻孔的地层进行照明，其中通过可移动的准直屏蔽套筒来选择几何形状、移动和多个输出源射束，并且使用多个检测器来直接测量水泥环空的密度以及内部密度中的任何变化。


2.根据权利要求1所述的工具，进一步包括：检测器，其被用来测量套管平衡，使得可以针对工具平衡和集中来补偿其他检测器响应。


3.根据权利要求1所述的工具，其中所述屏蔽件进一步包括钨。


4.根据权利要求1所述的工具，其中所述工具被配置成以便准许贯通式布线。


5.根据权利要求1所述的工具，其中多个参考检测器被用来检测所述X射线源的输出。


6.根据权利要求1所述的工具，其中最短轴向偏移检测器被配置成将入射光子分布到能量分类中，使得可以进行光电测量。


7.根据权利要求1所述的工具，其中，可以通过源屏蔽件中的准直射束路径的致动选择来修改X射线源准直角度，以修改最佳检测器轴向偏移，从而帮助创建响应灵敏度功能。


8.根据权利要求1所述的工具，其中所述工具将可以与诸如中子孔隙度、自然伽马和/或阵列感应工具之类的其他测量工具组合。


9.根据权利要求1所述的工具，其中可以将按方位角分割的声学测量结果集成到所述工具中。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·蒂格，亚历克斯·斯图尔特，
申请(专利权)人：菲利普·蒂格，亚历克斯·斯图尔特，
类型：发明
国别省市：美国;US