專利名稱：生產測井的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生產測井的裝置和方法。本發(fā)明在油田工業(yè)領域有特 殊的應用。
背景技術：
"生產測井"是一種常見的、形成已久的技術，用于判斷在油氣井中 各種生產深度的產層對地面觀測到的總流量和流體組分的貢獻。許多不同 類型的傳感器和工具結構都被用來做該技術需要的測試。在一個油藏壓力 足以使流體從地層流到井眼的自產井中，將測井工具下入井中是較為簡單 的，所述測井工具包括位于線纜或細鋼絲繩上的這種生產測井傳感器。在一個油藏壓力不足以使流體從地層GF流到井眼WB的油氣井，需要 利用一個如圖1所示的能將流體提升到地面ST的泵裝置PA (常縮寫為 ESP:電潛泵)。流體流入到泵裝置下方的井眼中。在所述泵的上方，流 體一般在生產油管PT里流動，該生產油管PT即為所述泵裝置將流體輸出 到地面的通道。顯然，在任一情況下，獲得泵裝置下方的生產測井的數據 是必要的，也就是流體流入井眼處的測井數據。然而，這樣一種泵裝置PA 卻成為將測井工具TL下入到井眼WB內的一個機械障礙。第一種已知的能在泵裝置下方進行測井的技術是在油管上安裝一個分 支，即為所知的"Y形工具"YT。所述泵裝置PA被安置在Y形工具YT的 一個分支里。通過移走Y形工具YT的另外一個分支里的堵塞器后，所述 測井工具能被下入到泵裝置PA的下方。但是，這項技術要求在測井前移 走堵塞器，并且在測井完成后將堵塞器放回去。還有，當采用這項技術進 行生產測井數據采集時，必須要將線纜LN的四周密封。此外，所述泵裝 置需要被機械地繞過，這限制了所述泵裝置和測井工具的尺寸。第二種已知的能在泵裝置下方進行測井的技術在美國專利 US6，120,261中進行了描述。該文件描述了適于串裝在油管上的組合電動 機和電潛泵裝置。該泵裝置包括空心驅動軸，該空心驅動軸具有固定到電
動機轉子上的下游端，該下游端在旋轉時油管軸線軸向對齊。泵的葉輪安 裝在空心驅動軸的上游端。空心驅動軸也包括進液口和出液口以及安裝在 驅動軸內部的單向閥，當泵工作時，單向閥關閉。當單向閥在打開位置 時，線纜工具能通過空心驅動軸到達泵裝置下方的位置。但是，這項技術 需要對泵裝置的結構做較大的調整。此外，該項技術比普通泵裝置貴很 多。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提出一種開采油氣井時測井的方法和裝置，該方法和 裝置能克服現(xiàn)有測井方法和裝置的至少一個缺陷。根據一個方面，本發(fā)明設計一種生產測井裝置，該生產測井裝置包括連接模塊，它為設置在井眼內的泵裝置下方的生產測井裝置提供機械支承、并允許流體流入泵裝置；電子模塊，它包括絞車控制器、動力模塊和遙測模塊； 微型絞車；系泊裝置，它包括閉鎖機構以確保微型測井工具的有效接合；以及 微型測井工具，它包括至少一個傳感器、并且通過線纜與微型絞車連接。微型絞車為電動齒輪鼓(motor-gear-drum)裝置。微型絞車有自動巻繞能力，并且包括深度測量裝置和張力測量裝置。系泊裝置還可包括給微型生產測井工具傳送動力和指令、并且在微型生產測井工具閉鎖在系泊裝置時從微型生產測井工具重新獲得測量數據的感應耦合鏈接。微型生產測井工具還可包括電池和存儲器，并且所述微型生產測井工 具還可通過細鋼絲繩與微型絞車相連接?？梢赃x擇地是，微型生產測井工具可以通過導電線纜連接到微型絞 車。有利地是，所述導電線纜可以從系泊裝置向所述測井工具傳送電力、 并且在測井工具與系泊裝置之間實現(xiàn)實時通訊。有利地是，生產測井裝置可以通過線纜連接到地面單元，所述線纜將 泵裝置連接到地面設備上。
根據另外一個方面，本發(fā)明涉及一種生產測井方法，其包括以下步驟在泵裝置下方連接根據本發(fā)明的生產測井裝置，所述生產測井裝置包括連接模塊、電子模塊、微型絞車、系泊裝置和微型生產測井工具，所述微型生產測井工具閉鎖在系泊裝置內；將泵裝置和生產測井裝置一起定位在井眼內；以及指令微型絞車，以將微型生產測井工具布置在泵裝置下方的井眼內，并且對深度層段進行測井。所述生產測井方法還可以進一步包括將實時測量數據從微型測井工具發(fā)送到電子模塊?？梢赃x擇地是，所述生產測井方法還可以進一步包括-將測量數據存儲在微型生產測井工具內、并將所述數據傳送給電子模塊；使微型測井工具回到系泊裝置內；以及 重新獲得從微型測井工具傳送到電子模塊的數據。所述生產測井方法還包括通過線纜驅動生產測井裝置并給它提供動 力，所述線纜將泵裝置連接到地面設備。因此，本發(fā)明能在生產井內的泵裝置下方進行測井，而不使用任何特 殊的Y形工具。在本發(fā)明的裝置能夠在井下被安置長時間的情況下，本發(fā) 明有很多優(yōu)點，包括能夠以規(guī)則的時間間隔執(zhí)行多次生產測井數據獲取， 而不需要重復布設線纜。簡化的微型絞車設計和小型化的生產測井工具能使任何生產測井傳感 器在泵裝置下方運行而不用考慮井眼直徑的大小。本發(fā)明的生產測井裝置可以被設計成接近實時的結構或者實時結構。 當設計成接近實時結構時，只要測井結束并且微型生產測井工具已經回到 它的系泊裝置時，就可從工具存儲器中獲得測量數據。當設計成實時結構 時，在進行測井操作的期間，測量數據就能被傳遞到地面。上述兩種結構 都不需要將測井工具回到地面就能解釋測井數據，因此，也就沒有時間延 誤。本發(fā)明的這些和其它方面將通過下面的具體實施例加以詳細闡明。


本發(fā)明通過示例來說明，但不局限于附圖，圖中類似的標號表示類似 的元件。圖1示意性地顯示了典型的陸上油氣井區(qū)域、以及根據現(xiàn)有技術的泵 裝置和測井工具；圖2示意性地顯示了典型的陸上油氣井區(qū)域、以及根據本發(fā)明的泵裝 置和測井工具；圖3和4是分別示意性地顯示根據第一實施例和第二實施例的本發(fā)明 泵裝置和生產測井裝置的詳細示意圖。
具體實施方式
圖2示意性地示出了井眼WB鉆井作業(yè)已經完成、套管柱已經被下入 并且固井作業(yè)已經被完成之后典型的陸上油氣井位置和油氣地層上方的地 面設備。套管CA已經被射孔PF，以使油氣地層的選擇部分與井眼連通。 此外，生產油管PT和泵裝置PA已插入井眼WB中。泵裝置PA將油氣流出 物HE舉升到地面。油氣流出物HE通過泵裝置下方的射孔PF進入井眼 WB，并且在生產油管PT內流向地面處理設備ST。雖然在附圖中并未示 出，但是當沒有生產油管時，流體也可以簡單地在其中安裝有泵裝置的套 管內流動。根據本發(fā)明，當油氣井生產時進行測井的生產測井裝置1連接到泵裝 置PA，并優(yōu)選設置在泵裝置PA下方。在這個示例中，地面設備SE包括鉆機、地面處理設備ST和地面單元 SU。地面單元可以是通過線纜CB連接到生產測井裝置的車輛。生產測井 裝置1收集的測量數據可以通過一些已知的技術傳遞到地面單元SU，或者 也可以保存在生產測井裝置的存儲器里，以便當將存儲器收回到地面時進 行隨后的處理。地面單元SU包括合適的電子裝置和軟件裝置PR，以便對 生產測井裝置1所提供的測量數據進行處理、分析和保存。可以利用已經在位以便向泵裝置輸送電力的電纜來實現(xiàn)從地面的電力 輸送、以及井下設備與地面單元之間的通訊。這種通訊方式在執(zhí)行用于表 征泵裝置性能的測量并將測量數據輸送回地面方面在油田應用領域已經非 常普遍了。在這樣的實施方式下，由于沒有額外線纜需要布置，獨立的地面單元su的需求將只限制到提供相對簡單的計算機和用于處理這些遙測信號的電子裝置。另外，這種實施方式會消除或至少減少對生產測井常常 所需的很多地面硬件的需求(填料盒、壓力控制設備、復雜的井口設備 等)。圖3和圖4是分別示意性地顯示根據第一實施例和第二實施例的本發(fā) 明泵裝置和生產測井裝置的詳細示意圖。泵裝置PA裝配到井眼WB內并且例如通過堵塞器9固定到套管CA 上。泵裝置的輸出口與生產油管PT相連。泵裝置PA為標準的電潛泵。有 益地是，對其進行改進以便允許電力和遙測連接件能夠連接到安裝在下方 的生產測井裝置1上。生產測井裝置1包括連接模塊2、電子模塊3、微型絞車4、系泊裝置 5 (docking station)、線纜7A， 7B和微型生產測井工具6。連接模塊2將生產測井裝置1連接到泵裝置PA上。其為在泵裝置下 方的生產測井裝置1提供機械支承，同時允許流體進入泵裝置。連接模塊 2包括流入口和流出口。流入口可以設置在連接模塊2的四周。流出口與 泵裝置的流入口對應。這些設置能使流入到泵裝置的流動最大。連接模塊 2還允許從泵裝置1到電子模塊3和微型絞車4的電連接和可能的光學連 接。通常，生產測井裝置1通過連接模塊連接到泵裝置，泵裝置PA和生 產測井裝置1位于井眼內所需深度處。電子模塊3為電子元件預裝件，包括絞車控制器31、向微型生產測井 工具6供應動力的動力模塊32和遙測模塊33。電子模塊還可包括用于整 個生產測井裝置1的常用動力裝置。絞車控制器31控制微型絞車4的運 行。例如，動力模塊32可以包括感應耦合連接，以便在微型生產測井工 具6鎖定在系泊裝置5上時向微型生產測井工具6提供動力。遙測模塊33 例如通過線纜CB提供遙測數據給地面設備并從地面設備接收遙測數據。 可以選擇地是，可以使用在遙測模塊和地面設備之間互換指令或數據的其 它方式，比如泥漿脈沖技術。有利地是，線纜CB還可向電子模塊3和微 型絞車4提供動力。微型絞車4可以是小型電動齒輪鼓裝置。該裝置能將微型生產測井工 具6布置在泵裝置下方的所需深度。有利的是，微型絞車具有自動巻繞的 能力，并且具有深度測量裝置41和張力測量裝置42。深度測量裝置測定
微型生產測井工具6相對于地面水平的深度位置。有利地是，微型絞車是 緊湊的并且具有有限的能力，因為相對于油氣井總深度(即相對于地面) 來說，在泵裝置PA下方的測量長度距離一般都較小。微型絞車4通過電 子模塊3由地面進行電力供給和控制。當生產測井裝置1下入到井眼內或從井眼中取出時、或當微型生產測 井工具6在井下不運行時，系泊裝置5提供圍繞微型生產測井工具6的保 護套52。有利地是，系泊裝置5包括閉鎖機構，以保證微型生產測井工具 6在除了正在進行測量時之外的任何時候有效接合。這能有效防止在線纜 或工具頭部產生過大的應力。系泊裝置5還可包括感應耦合鏈接51。這能 傳遞動力給微型生產測井工具6、能設計下一個測量程序、并且當微型測 井工具以將在下文中詳細描述的存儲模式運行時重新獲取儲存在微型測井 工具6內的之前測得的數據。微型測井工具6包括至少一個傳感器63。該傳感器可以是各種類型的 傳感器，并且可以提供關于油氣地層和/或關于包含在地層內或流入井眼 內的油氣流出物的的各種測量數據。例如，傳感器可以進行壓力、溫度、 流速、滯留率(即，特定深度處井眼內水、油和氣的比例)、傳導率、電 阻系數等的測量數據。 一旦由于微型絞車在絞車控制器31的指令下開始 運行而使微型測井工具6位于所需深度處，地層的選擇區(qū)域的特征參數或 者微型測井工具附近的流體的特征參數都可被測量。這種測量可以在其他 方位和其他深度重復實施。由于絞車和微型生產測井工具受到的井下壓力 是一樣的，沒有必要在它們之間設置壓力控制裝置，因而也沒必要用很大 的重量來使測井工具下降到井眼內。此外，在探測中測試層位所需測井線 纜的長度通常遠遠小于井的深度，因此，測井線纜的長度和重量跟普通的 從地面下入井內進行的生產測井作業(yè)相比，可以有很大程度的減少。因 而，線纜和微型纜車所支承的總重量要比下入傳統(tǒng)生產測井工具小。生產 測井工具能以自動方式運行，在工具安裝好后能有規(guī)律的進行例行的生產 測井并持續(xù)很長時間。例如，為了監(jiān)控井特征的變化，生產測井工具可每 天運行。這為井評價打開了潛在的新市場。圖3示意性地示出了第一實施例的本發(fā)明的生產測井裝置1。在第一 實施例中，微型測井工具6在記憶模式下運行，即所需的數據被儲存在微 型生產測井工具里。根據第一實施例的微型生產測井工具6包括電池61、
存儲器62、至少一個傳感器63,所述微型生產測井工具6通過細鋼絲繩 7A與微型絞車5相連接。細鋼絲繩7A不是電纜，通常也不包括任何可以 實現(xiàn)與微型生產測井工具6的實時遙測的部件。當微型生產測井工具在記 憶模式下工作時，測量數據被獲得并儲存在存儲器62。當微型生產測井工 具6裝在系泊裝置5內時，如當其完成獲取后，感應耦合鏈接51能給電 池61充電、能設計下一個所需的獲取順序、并且重新獲取存儲在存儲器 62內的數據。圖4示意性地示出了第二實施例的本發(fā)明的生產測井裝置1。在第二 實施例中，微型生產測井工具6以"實時"模式運行，即測量數據被實時 傳輸到電子模塊3。根據第二實施例的微型生產測井工具6只包括至少一 個傳感器63，并且通過線纜7B和微型絞車5相連。線纜7B通常為電纜或 光纜，其能經過微型絞車5在微型生產測井工具6與電子模塊3之間實現(xiàn) 動力和/或遙測連接。線纜7B能向微型測井工具6傳送充足動力，并且還 能控制它的運行并實時獲得其測量數據。此外，電池和/或存儲器都變得 不必要。作為未示出的替代實施例，生產測井工具1還可以包括牽引裝置，該 牽引裝置能進入泵裝置下方的井眼高度傾斜的部位。盡管己經與分析裝置在陸上油氣井領域特殊的應用相關地描述了本發(fā) 明，但是本發(fā)明也可以應用到海上油氣井領域。此外，本領域技術專家可 以意識到本發(fā)明可以應用在任何需要在井下泵裝置的下方進行測量的其它 場合，如水井里，因此，本發(fā)明也并不僅限于應用在油田領域。上文中的附圖及文字描述僅僅是舉例說明，而不是限制本發(fā)明。任何在權利要求中提及的附圖標記都不應該用來解釋成對權利要求的 限制。詞語"包括"并不排除其他并未在權利要求中提及的部件的存在。 前文提到的"一"或者"一個"并未排除多個類似元件的存在。
權利要求
1. 一種生產測井裝置(1)，包括連接模塊(2)，它為設置在井眼(WB)內的泵裝置(PA)下方的生產測井裝置(1)提供機械支承、并允許流體流入泵裝置(PA)；電子模塊(3)，它包括絞車控制器(31)、動力模塊(32)和遙測模塊(33)；微型絞車(4)；系泊裝置(5)，它包括閉鎖機構以確保微型測井工具(6)的有效接合；以及微型測井工具(6)，它包括至少一個傳感器(63)、并且通過線纜(7)與微型絞車(4)連接。
2. 如權利要求1所述的生產測井裝置(1)，其特征在于，所述微型 絞車(4)是電動齒輪鼓裝置。
3. 如權利要求2所述的生產測井裝置(1)，其特征在于，所述微型 絞車(4)具有自動巻繞能力，并且包括深度測量裝置(41)和張力測量 裝置(42)。
4. 如上述任一權利要求所述的生產測井裝置(1),其特征在于，所 述系泊裝置(5)還包括給微型生產測井工具(6)傳送動力和指令、并且 在微型生產測井工具(6)閉鎖在系泊裝置(5)時從微型生產測井工具(6)重新獲得測量數據的感應耦合鏈接(51)。
5. 如上述任一權利要求所述的生產測井裝置(1)，其特征在于，所 述微型生產測井工具(6)還包括電池(61)和存儲器(62)，并且所述 微型生產測井工具(6)通過細鋼絲繩(7A)與微型絞車(5)相連。
6. 如上述任一權利要求所述的生產測井裝置(1)，其特征在于，所 述微型生產測井工具(6)通過線纜(7B)與微型絞車(5)相連。
7. 如上述任一權利要求所述的生產測井裝置(1)，其特征在于，所 述生產測井裝置(1)通過線纜(CB)連接到地面單元(SU)，所述線纜(CB)將泵裝置(PA)連接到地面設備(SE)。
8. —種生產測井的方法，包括以下步驟 在泵裝置(PA)下方連接如權利要求1-7任一權利要求所述的生產測 井裝置(1)，所述生產測井裝置(1)包括連接模塊(2)、電子模塊 (3)、微型絞車(4)、系泊裝置(5)和微型生產測井工具(6)，所述 微型生產測井工具(6)閉鎖在系泊裝置(5)內；將泵裝置(PA)和生產測井裝置(1) 一起定位在井眼(WB)內；以及指令微型絞車(4)，以將微型生產測井工具(6)布置在泵裝置 (PA)下方的井眼(WB)內，并且對深度層段進行測井。
9. 如權利要求8所述的生產測井的方法，其特征在于，所述方法還 包括將實時測量數據從微型測井工具(6)發(fā)送到電子模塊(3)。
10. 如權利要求8所述的生產測井的方法，其特征在于，所述方法還 包括將測量數據存儲在微型生產測井工具(6)內、并將所述數據傳送給 電子模塊(3);使微型測井工具(6)回到系泊裝置(5)內；以及 重新獲得從微型測井工具(6)傳送到電子模塊(3)的數據。
11. 如權利要求8所述的生產測井的方法，其特征在于，所述方法還 包括通過線纜(CB)驅動生產測井裝置(1)并給它提供動力，所述線 纜(CB)將泵裝置(PA)連接到地面設備(SE)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產測井的裝置和方法。生產測井裝置(1)包括連接模塊(2)，它為設置在井眼(WB)內的泵裝置(PA)下方的生產測井裝置(1)提供機械支承、并允許流體流入泵裝置(PA)；電子模塊(3)，它包括絞車控制器(31)、動力模塊(32)和遙測模塊(33)；微型絞車(4)；系泊裝置(5)，它包括閉鎖機構以確保微型測井工具(6)的有效接合；以及微型測井工具(6)，它包括至少一個傳感器(63)、并且通過線纜(7)與微型絞車(4)連接。
文檔編號E21B47/00GK101397901SQ20081016191
公開日2009年4月1日 申請日期2008年9月27日 優(yōu)先權日2007年9月28日
發(fā)明者P·菲茨杰拉德 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司