用于自主井下工具的自动控制和定位的方法技术

用于对在井筒中的井下工具进行致动的方法和装置，其包括：从该井筒获取CCL数据集或测井记录，这个CCL数据集或测井记录使已记录的磁信号与测量过的深度相关联；并且选择在该井筒中用于对井筒装置进行致动的位置。然后将该CCL测井记录下载到自主工具中。该工具被编程为作为时间的函数感测接箍，由此提供第二CCL测井记录。该自主工具还使已感测的接箍与来自该第一CCL测井记录的物理签名相匹配，并且基于该第一和第二测井记录的相关性在选定位置使该井筒装置自致动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自主井下工具的自动控制和定位的方法相关申请本申请要求于2010年12月17日提交的美国临时申请61/424,285的权益。本申请涉及于2010年5月26日提交的、未决的美国临时专利申请号61/348,578。该申请标题为“AssemblyAndMethodForMulti-ZoneFractureStimulationofAReservoirUsingAutonomousTubularUnits（使用自主管状单元的用于油气藏的多层压裂增产的组件和方法）”且在此通过引用整体地结合于本文中。本节旨在引入本领域中可与本披露的示例性实施例相关联的不同方面。相信本讨论能够帮助提供一个框架以促进更好地理解本专利技术的具体方面。因此，应当理解的是本节内容应当从这个角度去阅读，而不必作为对现有技术的承认。
本专利技术总体上涉及对地下地层进行射孔和处理以使能够从那产出油和气的领域。更确切的说，本专利技术提供了一种用于远程致动自主井下工具的方法以帮助射孔、隔离或者处理一个层段或顺序地多个层段。
技术介绍
在钻凿油井和气井中，使用在钻柱下端处向下驱动的钻头来形成井筒。在钻凿到一个预定深度后，移除钻柱和钻头，并且对该井筒衬以一个套管柱。因此在该套管柱与周围的地层之间形成一个环形区域。典型的是进行注水泥作业以便使用水泥填充或“挤注”该环形区域。这样用于形成一个水泥护层。这种水泥和套管的组合加强了该井筒并且有利于对在该套管后面的这些地层进行隔离。将具有逐渐变小的外直径的几个套管柱放置在该井筒中是常见的。因此，钻凿并且然后对逐渐变小的多个套管柱注水泥的过程被重复进行几次或者甚至多次直到该井达到总长度。最后的套管柱（被称为生产套管）被水泥灌注就位。在一些实例中，最后的套管柱是衬套，即不会接到地表上而是挂在前一个套管柱下端的一个套管柱。作为完井过程的一部分，该生产套管在一个希望水平成被射孔。这意味着穿过该套管以及其周围的水泥护层射出了多个横向孔。这样提供了在该井筒与周围的地表下地质层段之间的流体连通，并且允许烃流体流入该井筒中。此后，地层通常被压裂。液压压裂包括将粘性流体以能使储集岩断裂并形成裂纹网络的高压和速率注入地表下地质层段中。压裂流体典型的是剪切稀释的非牛顿凝胶或乳液。压裂流体典型地与粒状支撑剂材料（如砂、陶瓷珠或其他颗粒材料）混合。支撑剂起到在液压被释放后使裂纹保持开放的作用。这种裂纹和注入的支撑剂的组合使处理过的油气藏的产能增大。为进一步激励地层并且对井下的靠近井筒的区域进行清理，操作者可以选择对地层进行“酸化”。这通过沿井筒向下并通过射孔注入酸性溶液来实现。当地层包括碳酸盐岩时使用酸化溶液是特别有利的。在作业过程中，钻井公司将浓缩的甲酸、乙酸或者其他酸性成分注入到井筒中并且引导流体进入选定的感兴趣区。酸有助于溶解碳酸盐材料，由此打通了多孔通道，通过这些通道烃流体可以流动入井筒中。此外，酸有助于溶解可侵入靠近井筒区域的钻井泥浆。如以上描述的液压压裂和酸性溶液的应用在应用于多个单独目标区时是石油工业作业中的日常工作的一部分。这样的目标区可代表总竖直厚度高达大约60米（200英尺）的地下地层。当存在有待被液压压裂的多个油气藏或层状油气藏或者存在一个非常厚的含烃地层（如超过大约40米（135英尺））时，则需要更复杂的处理技术来实现对整个目标地层的处理。在此方面，作业公司必须对各区进行隔离以确保每个单独的区不但被射孔并且被适度地压裂和处理。以此方式，操作者能够引导压裂流体和激励剂穿过每组射孔并进入每个感兴趣层内以便有效地增大沿所有区的产能。对用于预生产处理的各区进行隔离需要分级处理这些层段。这样进而涉及使用所谓的转向方法。在石油工业术语中，“转向”是指注入的流体从进入一组射孔转向以使该流体主要只进入一个选定感兴趣区。在多个感兴趣区有待被射孔的情况下，需要实施多级转向。为了对多个选定的感兴趣区进行隔离，在井筒中可以采用各种转向技术。已知的转向技术包括使用以下各项：-机械装置，如桥塞、封隔器、井下阀、滑动套筒以及挡板/塞组合；-封堵球；-颗粒，如砂、陶瓷材料、支撑剂、盐，蜡、树脂或其它化合物；以及-化学系统，如增粘流体、凝胶状流体、泡沫或其他化学配方的流体。用于对流体进入或流出给定一组射孔的流动进行暂时封堵的方法在美国专利号6,394,184中被更充分地描述，其标题为“MethodandApparatusforStimulationofMultipleFormationIntervals（用于多地层层段增产的方法和装置）”，于2002年授权。本申请涉及这篇‘184专利并且在此引用了该专利的全部内容。这篇‘184专利还披露了用于将井底组件（“BHA”）下入井筒中并且然后创建在井筒与各感兴趣区之间的流体连通的新型技术。在大部分实施例中，BHA包括具有相关联装料的各种射孔枪。BHA进一步包括线缆，该线缆从地表延伸并且到达该组件以用于对这些射孔枪提供电信号。这些电信号允许操作者引爆充料，由此形成射孔。BHA还包括一组机械致动的、可重新设定的轴向位置锁定装置或卡瓦。这些说明性的卡瓦由一个“连续J形”机构通过使得轴向负荷在压缩与拉伸之间循环而被致动。BHA进一步包括可膨胀封隔器或其他密封机构。通过在卡瓦被设定在套管中之后施加轻微的压缩负荷来致动封隔器。封隔器是可重新设定的，以便BHA可沿该井筒移动到不同的深度或位置以便对选定射孔进行隔离。BHA还包括套管接箍定位器。该套管接箍定位器允许操作者监测该组件的深度或位置以用于适当地引爆充料。在充料被引爆从而套管被穿透以与周围的感兴趣区流体连通之后，移动BHA以使封隔器可被设定在一个新深度。套管接箍定位器允许操作者将BHA相对于新形成的射孔移动到一个适当深度，并且然后对这些射孔进行隔离以用于液压压裂和化学处理。这篇‘184专利中披露的BHA的各种实施例中的每个都包括用于将该组件部署到井筒中并且然后沿该井筒向上和向下平移该组件的装置。这样的平移装置包括一卷连续油管、常规接合管、线缆、电线或井下牵引器。在任何实例中，井底组件的目的是要允许操作者沿各个感兴趣区对套管进行射孔，并且然后顺序地对相应感兴趣区进行隔离以使压裂流体可以在同一行程中被注入感兴趣区。如‘184专利中所描述过程的完井过程需要使用地表设备。图1呈现了一个井场100的一个侧视图，其中正在钻凿一口井。井场100正使用已知的地表设备50来将井筒工具（未示出）支撑在井筒10之上和之中。井筒工具可以是例如射孔枪或压裂塞。地表设备50首先包括润滑器52。润滑器52限定了细长管状装置，该管状装置被配置成接收井筒工具（或一串井筒工具）并且将它们引导至井筒10中。一般而言，润滑器52必须具有与射孔枪组件（或其他工具柱）的长度相比更长的长度以便允许该射孔枪组件在压力下被安全地部署在井筒100中。润滑器52以使得控制并维持井筒10中的压力的方式来传递该工具柱。通过使用可容易获得的现有设备，从地球地表105到润滑器52的顶部的高度可近似100英尺。根据总长度需求，也可使用其他润滑器悬挂系统（定制的完井/修井机）。可替代地，为降低总地表高度需求，可以使用与在于2000年5月2日授权的美国专利号6,056,055中的类似的井下润滑器系统来作为地表设备50和完井作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.17 US 61/424,2851.一种对在井筒中的井下工具进行致动的方法，该井筒具有套管接箍，这些套管接箍形成该井筒的物理签名，该方法包括：从该井筒获取CCL数据集，该CCL数据集使已记录的磁信号与测量的深度相关联，由此形成用于该井筒的第一CCL测井记录；选择在该井筒中用于对井筒装置进行致动的位置；将该第一CCL测井记录下载到被机载在该井下工具上的处理器中；将该井下工具部署到该井筒中以使该井下工具穿行套管接箍，该井下工具包括该处理器、套管接箍定位器以及可致动的井筒装置；其中该处理器被编程为：随着该井下工具穿行所述套管接箍，连续地记录磁信号，从而形成第二CCL测井记录；通过应用移动窗口式统计分析而对该第二CCL测井记录的已记录的磁信号进行变换,其中应用移动窗口式统计分析包括(i)限定用于成组磁信号值的模式窗口大小W’并且(ii)随时间t对所述磁信号值的移动平均值m(t+1)进行计算；在部署该井下工具的过程中递增地比较变换后的第二CCL测井记录与该第一CCL测井记录以便关联表示套管接箍位置的值；对在该井筒中的选择的位置进行识别；并且在该处理器已经识别出所述选择的位置时向所述可致动的井筒装置发送致动信号；以及发送该致动信号以对该井下工具进行致动。2.根据权利要求1所述的方法，其中：该方法进一步包括通过应用移动窗口式统计分析而对该第一CCL测井记录的该CCL数据集进行变换；将该第一CCL测井记录下载到处理器中包括将变换后的第一CCL测井记录下载到被机载在该井下工具上的所述处理器中；并且该处理器递增地比较所述变换后的第二CCL测井记录与所述变换后的第一CCL测井记录以便关联表示套管接箍位置的值。3.根据权利要求1所述的方法，其中：该第一CCL测井记录表示深度序列；该第二CCL测井记录表示时间序列；并且递增地比较所述变换后的第二CCL测井记录与所述第一CCL测井记录使用接箍匹配模式算法来比较并且关联表示套管接箍位置的多个单个峰值。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述接箍匹配模式算法包括：从该第一CCL测井记录针对深度以及从所述变换后的第二CCL测井记录针对时间建立基准参考；估算该自主工具的初始速度v1；从最后确认的接箍匹配更新接箍匹配索引，关于深度被索引为dk，并且关于时间被索引为tl；使用收敛的迭代过程来确定套管接箍的下一匹配；基于最佳计算的匹配来更新该接箍匹配索引；并且重复所述迭代过程。5.根据权利要求4所述的方法，其中，估算该自主工具的初始速度v1包括：假定第一深度d1与第一时间t1相匹配；假定第二深度d2与第二时间t2相匹配；并且使用以下等式来计算所估算的初始速度：6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述收敛的迭代过程包括以下步骤：(1)如果满足(1–e)u<v<(1+e)u的话，使dk+1与tl+1相匹配；(2)否则，如果(dk+1–dk)<v(tl+1–tl)的话，从该索引中删除dk+1并且将所有后面的索引减1以使顺序地下一深度数是dk+1，并且返回到步骤(1)；(3)否则，如果(dk+1–dk)>v(tl+1–tl)的话，从该索引中删除dl+1并且将所有后面的索引减1以使顺序地下一时间数是tl+1，并且返回到步骤(1)；其中u表示最后确认的速度估算值；并且e表示误差幅度。7.根据权利要求6所述的方法，其中，该误差幅度e不大于百分之十。8.根据权利要求1所述的方法，其中：该移动平均值m(t+1)是向量形式的并且代表一个模式窗口W的磁信号值的平均值；并且应用移动窗口式统计分析进一步包括：限定用于该移动窗口式统计分析的存储器参数μ；并且随时间对所述磁信号值的移动协方差矩阵Σ(t+1)进行计算。9.根据权利要求8所述的方法，其中：该移动平均值m(t+1)是一个模式窗口W的磁信号值的指数加权的移动平均；并且对所述磁信号值的移动平均值m(t+1)进行计算是根据以下等式来实现的：m(t+1)＝μy(t+1)+(1-μ)m(t)其中y(t+1)是在一个最近的模式窗口(W+1)中的多个磁信号值的集合，并且m(t)是用于前一模式窗口W的多个磁信号值的平均值。10.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述磁信号值的移动协方差矩阵Σ(t+1)进行计算包括：对在一个最近的模式窗口(W+1)中的所述磁信号值的指数加权的移动二阶矩A(t+1)进行计算；并且基于所述指数加权的移动二阶矩A(t+1)对所述移动协方差矩阵Σ(t+1)进行计算。11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：当部署该井下工具时限定m(W)＝y(W)，其中m(W)是用于第一模式窗口W的平均值m(t)，并且y(W)是m(W)的转置；并且当部署该井下工具时限定y(W)＝[x(1),x(2),...x(W)]T，其中x(1)，x(2),...x(W)代表在一个模式窗口W中的多个磁信号值。12.根据权利要求10所述的方法，其中：对指数加权的移动二阶矩A(t+1)进行计算是根据以下等式来实现的：A(t+1)＝μy(t+1)×[y(t+1)T+(1-μ)A(t)]并且对该移动协方差矩阵Σ(t+1)进行计算是根据以下等式来实现的：Σ(t+1)＝A(t+1)–m(t+1)×[m(t+1)]T。13.根据权利要求12所述的方法，其中，应用移动窗口式统计分析进一步包括：当部署该井下工具时，计算初始留数R(t)；随时间计算移动留数R(t+1)；并且基于该移动留数R(t+1)计算移动阈值T(t+1)。14.根据权利要求13所述的方法，其中：只有在t>2×W’的情况下对所述初始留数R(t)进行计算其中t表示已经累积获得的磁信号的数目，并且W’表示每个模式窗口W的样本数目或窗口大小；并且对该初始留数R(t)进行计算是根据以下等式来实现的：R(t)＝[y(t)–m(t–1)]T×[Σ(t–1)-1×[y(t)–m(t–1)]]其中R(t)是一个单个的无量纲的数y(t)是代表用于当前模式窗口W的多个磁信号值的集合的向量，并且m(t–1)是代表前一模式窗口W的多个磁信号值的集合的平均值的向量。15.根据权利要求14所述的方法，其中，对移动阈值T(t+1)进行计算包括：限定用于阈值计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·库马兰，N·A·苏博瑞曼雅，P·B·昂切夫，R·C·托尔曼，R·M·安杰利斯博萨，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：
国别省市：