專利名稱：用于將元件固定在鉆孔中的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將元件固定在形成于大地地層內(nèi)的鉆孔中的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
日益令人感興趣的是以永久性的或半永久性的安放方式將用于勘探大地地下的設(shè)備分別應(yīng)用在大地的地表處(在此旨在包含任何陸地地表或水體下方的表面，例如海床)，應(yīng)用在感興趣的大地地層(例如含烴流體(天然氣或石油)的儲(chǔ)層)上方。該設(shè)備被錨定在所述地表或海床上，并且可提供連續(xù)的測(cè)量數(shù)據(jù)流，該測(cè)量數(shù)據(jù)流例如可被用來監(jiān)控儲(chǔ)層如何衰竭以及井田的哪些部分需要特別關(guān)注，以便增加烴的總開采量。用于勘探地下的設(shè)備的一個(gè)實(shí)例是地震檢波器，該地震檢波器將從地下地層反射的地震波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。另一個(gè)實(shí)例是水聽器，該水聽器是一種用于將通過地下地質(zhì)反射的地震波和在水中產(chǎn)生的壓力變動(dòng)轉(zhuǎn)換成類似的電信號(hào)。雖然地震檢波器和水聽器用于放置在陸地地表處或放置在海床處，應(yīng)相信的是將地震檢波器和水聽器放置在大地地表下方(例如地表以下30米或更深)可使得所測(cè)量的地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量顯著提高。在地表處測(cè)量的地震數(shù)據(jù)的很差質(zhì)量可能是由地表噪音和在很差地聲音形成的頂部土壤的影響而引起的。該影響對(duì)于在大地地表下方充分測(cè)量的地震信號(hào)來說根本不存在或影響較少。地震檢波器通常包括一個(gè)或多個(gè)用于將一個(gè)或多個(gè)方向上的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電信號(hào)的變換器。該變換器被放置在殼體中，并且該變換器還包括支承裝置(比如基座、接地板和萬向支架的長(zhǎng)釘)，以用于將殼體相對(duì)于大地地表支承在操作位置中。然而，由于明顯的原因，很難將帶有這種支承裝置的地震檢波器適當(dāng)?shù)夭贾迷诖蟮氐乇硐路降囊晃恢锰帯?如果例如在地下形成水平鉆孔并且地震檢波器(或者水聽器)要被放置在該鉆孔中，則地震檢波器不能以通常方式固定至大地。人們能夠?qū)⒌卣饳z波器下放到鉆孔中，而將它們精確地布置在正確的位置處并且將它們固定至孔壁或者固定至設(shè)在鉆孔內(nèi)部的套管如果不是不可能的話也會(huì)變得很難。如果地震檢波器既不能適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉阢@孔中又不能牢固地固定至鉆孔，則這可能對(duì)該地震檢波器的信噪比產(chǎn)生不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于適當(dāng)?shù)貙⒅辽僖粋€(gè)元件布置在形成于大地地層內(nèi)的鉆孔中的方法和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于將至少一個(gè)元件固定在形成于大地地層內(nèi)的鉆孔中的方法，所述至少一個(gè)元件優(yōu)選是傳感器或閥，所述方法包括-將每個(gè)元件定位在鉆孔中；-將可溶脹主體定位在鉆孔中，所述可溶脹主體在與溶脹流體接觸時(shí)易于溶脹，其中所述可溶脹主體布置用于在可溶脹主體溶脹時(shí)將所述元件壓靠在鉆孔的壁上，以及-允許溶脹流體接觸可溶脹主體，從而引起可溶脹主體溶脹并且將所述元件壓靠在鉆孔的所述壁上。在溶脹流體(也就是地層流體和/或由操作者從地表引入鉆孔中的流體)的影響下，可溶脹主體以將元件固定在鉆孔內(nèi)部的方式膨脹。通過使用可溶脹主體，可相對(duì)容易地將元件適當(dāng)?shù)毓潭ㄖ零@孔(套管)的壁，以使得在操作過程中，元件可在沿著鉆孔的選定位置處保持固定不動(dòng)。而且，可溶脹主體可被構(gòu)造并被布置用于將元件牢固地壓靠在鉆孔的壁上或者壓靠在鉆孔的套管上。如果元件是傳感器，并且該傳感器被牢固地壓靠在地層 (即鉆孔壁或套管)上，則傳感器的信噪比可顯著提高。任何元件(工具、設(shè)備、傳感器、閥等)可使用根據(jù)本發(fā)明的方法在裸井或帶套管鉆孔中固定到位。不需要預(yù)先安裝的座或容座，帶有可溶脹主體的元件將耐受幾何(孔的尺寸)變動(dòng)。為了避免在元件被插入鉆孔中時(shí)可溶脹主體溶脹，以及為了便于將它們插入鉆孔中，優(yōu)選地，所述至少一個(gè)元件包括布置在筒體中的多個(gè)元件，其中每個(gè)元件通過將所述筒體定位在鉆孔中而定位在鉆孔中，所述方法還包括在從鉆孔取出筒體的同時(shí)從所述筒體中移出所述元件，以便將所述元件布置在鉆孔中的選定位置處。在插入操作期間，元件可容納在筒體中，而且元件僅僅在從鉆孔中取出筒體期間被移出。在元件容納在不透流體的筒體中的一個(gè)實(shí)施例中，可溶脹主體不暴露于鉆孔內(nèi)部的任何流體中，或者被封裝在非溶脹流體中，因此，在從筒體中移出元件之前，可溶脹主體沒有溶脹。適當(dāng)?shù)?，元件通過連接裝置互連以便形成所述元件的串，其中從筒體中移出元件的步驟包括從筒體移出所述元件中的第一元件，并且將第一元件錨定在鉆孔中，以及隨后通過從鉆孔取出筒體而從筒體中移出剩余的元件。在該實(shí)施例中，元件例如通過將元件以預(yù)定相互距離附接至電纜或類似物而布置成元件的串。在位于串的遠(yuǎn)端部處的第一元件從筒體中移出時(shí)，該第一元件應(yīng)該被固定至鉆孔的壁或鉆孔的套管。這可通過使可溶脹主體溶脹直到它將元件壓靠在鉆孔上來實(shí)現(xiàn)。 然而，在元件被充分牢固地壓靠在鉆孔上以便建立元件與地層的堅(jiān)牢錨定之前可能要花一點(diǎn)時(shí)間。第一元件因此借助于下文所描述的一個(gè)或多個(gè)錨定器錨定至鉆孔。將筒體定位在鉆孔中的步驟適當(dāng)?shù)匕▽⑼搀w附接至管子以及將所述管子下入鉆孔中，所述管子優(yōu)選是鉆桿或盤管。這能夠使用易于獲得的裝備將筒體容易地下入鉆孔中和從鉆孔中拉出。與筒體附接的管子可以是鉆桿或盤管。盤管對(duì)于下入鉆孔和從鉆孔中起出來說需要付出較少的勞動(dòng)，同時(shí)盤管可容易地下入鉆孔和從鉆孔中拉出，而鉆桿必須是在下入和起出鉆桿時(shí)通過接頭進(jìn)行組裝和拆卸連接件。然而，鉆桿可更深地下入水平鉆孔中。有利地，取出筒體的步驟包括將管子從鉆孔中拉出，以及將元件釋放在鉆孔中的預(yù)定相互距離處。元件被釋放，然后元件通過使元件的可溶脹主體溶脹而被固定在合適的相互距離處。在一些情況下，需要或者至少優(yōu)選的是將元件布置在鉆孔內(nèi)部的預(yù)定方位中。例如，對(duì)于地震檢波器或水聽器來說，為了振動(dòng)傳感器的良好運(yùn)行，傳感器部件之一(例如傳感器殼體側(cè)部之一)應(yīng)該被放置在相對(duì)于地層的預(yù)定方位中并且壓靠在鉆孔上。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的一種優(yōu)選方式是通過為每個(gè)元件提供浮動(dòng)構(gòu)件，該浮動(dòng)構(gòu)件布置用于引起元件運(yùn)動(dòng)到在鉆孔中存在的液體中的選定方位，由此該元件在所述液體上浮動(dòng)以將元件運(yùn)動(dòng)到所述選定方位。存在于鉆孔 中的液體可以是源自圍繞鉆孔的地層的地層流體?？商娲鼗蛄硗獾?，操作者可將流體泵送到鉆孔中。重要的是元件能夠在鉆孔內(nèi)的流體上浮動(dòng)，以使得元件在重力的影響下進(jìn)入選定方位。面向下的側(cè)面可以是壓靠在鉆孔(例如在淺鉆孔的水平部段中)的壁上的側(cè)面。然而，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，元件的其它側(cè)面可壓靠在鉆孔的壁上。其中可溶脹主體適于在與消溶脹流體接觸時(shí)消溶脹，而且其中所述方法還包括將消溶脹流體引入鉆孔中以便引起可溶脹主體的消溶脹，以及從鉆孔中移出元件。如果需要取出例如傳感器或閥的元件，例如用于維修或檢查，元件可通過使元件的可溶脹主體消溶脹而移除。假設(shè)是地層水引起溶脹的，消溶脹流體(例如鹽度高的鹽水) 可被泵送到鉆孔中，而且可溶脹主體應(yīng)該被浸泡幾天或幾周。這將導(dǎo)致在彈性體中滲透結(jié)合的水釋放，將發(fā)生消溶脹。可替代地，主體可以是油溶脹類型的并且油可用作溶脹流體。 在溶脹之后，如果需要的話，油可被(地層)水取代，或者這當(dāng)然可能發(fā)生。這將對(duì)主體的溶脹沒有相關(guān)影響。為了使主體消溶脹，主體應(yīng)該被浸泡在重油中，這將使得較輕的油從主體釋放并且發(fā)生消溶脹。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可溶脹元件是彈性體元件，其中該彈性體是在其與一種或多種特定流體接觸時(shí)膨脹的類型的。在另一個(gè)實(shí)施例中，該彈性體是在其與第一(溶脹) 流體(例如輕油)接觸時(shí)膨脹而在其與第二(消溶脹)流體(例如重油)接觸時(shí)收縮的類型的。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于將至少一個(gè)元件固定在形成于地層內(nèi)的鉆孔中的系統(tǒng)，所述至少一個(gè)元件優(yōu)選是傳感器或閥，所述系統(tǒng)包括-用于將每個(gè)元件定位在鉆孔中的裝置；-用于將可溶脹主體定位在鉆孔中的裝置，該可溶脹主體在與溶脹流體接觸時(shí)易于溶脹，其中可溶脹主體布置用于在可溶脹主體溶脹時(shí)使元件運(yùn)動(dòng)抵靠在鉆孔的壁上，以及-用于允許溶脹流體接觸可溶脹主體從而引起可溶脹主體溶脹并且使元件運(yùn)動(dòng)抵靠在鉆孔的所述壁上的裝置。如前所述的，適當(dāng)?shù)?，所述至少一個(gè)元件包括布置在定位于鉆孔內(nèi)的筒體中的多個(gè)元件，所述元件通過從鉆孔中取出筒體而能夠從筒體中移出，以便將元件布置在鉆孔中的選定位置處。例如，所述元件通過連接裝置互連以便形成所述元件的串，所述系統(tǒng)還包括用于將所述元件中的第一元件錨定在鉆孔中的錨定裝置，其中所述筒體被構(gòu)造用于在從鉆孔取出筒體的同時(shí)從筒體釋放所述元件，以便以相互距離將元件布置在鉆孔中。如果筒體附接至管子(優(yōu)選是鉆桿或盤管)，則筒體可易于插入鉆孔中，所述管子適于被下入鉆孔中。為了使每個(gè)元件在鉆孔中適當(dāng)?shù)囟ǚ轿?，適當(dāng)?shù)氖?，該元件設(shè)有浮動(dòng)構(gòu)件，所述浮動(dòng)構(gòu)件布置用于引起所述元件運(yùn)動(dòng)到在鉆孔中存在的液體中的選定方位，由此元件在所述液體上浮動(dòng)以將元件運(yùn)動(dòng)到所述選定方位。
如果需要從鉆孔中取 出元件，則可溶脹主體可適于在與消溶脹流體接觸時(shí)消溶脹，而且所述系統(tǒng)還可包括用于將消溶脹流體引入鉆孔中的裝置，以便引起可溶脹主體的消溶脹，以及允許從鉆孔中移出所述元件。


根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的下述說明，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)將變得顯而易見。在說明時(shí)，參照附圖進(jìn)行說明，附圖中圖1顯示出用于在地下鉆出水平鉆孔的鉆井布置的示意性水平部段，所述布置設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)；圖2顯示出設(shè)置有多個(gè)傳感器的筒體的一個(gè)實(shí)施例的更詳細(xì)的縱向部段，其中第一傳感器從筒體中釋放出；圖3顯示出圖2的該部段，此時(shí)幾個(gè)另外的傳感器已從筒體中釋放出；圖4顯示出圖2和3的部段，此時(shí)所有的傳感器已從筒體中釋放出；圖5顯示出根據(jù)圖2-4中任一個(gè)的部段，其中傳感器主動(dòng)勘探鉆孔下方的地層的地質(zhì)成分；以及圖6顯示出根據(jù)本發(fā)明的傳感器的一個(gè)實(shí)施例的橫截面。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明用來說明本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例，而不用于代表可實(shí)施本發(fā)明的僅有形式。應(yīng)理解的是相同或等同功能可通過旨在包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)的不同實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)。圖1-5顯示出形成于地下5中的小角度鉆孔6的一個(gè)實(shí)例，該地下包括含鹽地層水的大地地層。顯示出地面鉆井系統(tǒng)1，該地面鉆井系統(tǒng)1利用鉆機(jī)在大地中提供鉆孔。應(yīng)意識(shí)到的是海上鉆井系統(tǒng)同樣可利用本發(fā)明。鉆井系統(tǒng)1包括鉆機(jī)2，該鉆機(jī)用于維持鉆井操作。為了易于說明，鉆井操作所需要的很多部件未顯示出。如圖1所示，鉆孔6已經(jīng)部分鉆出，鉆井操作通過轉(zhuǎn)盤或頂部驅(qū)動(dòng)裝置3進(jìn)行，該轉(zhuǎn)盤或頂部驅(qū)動(dòng)裝置3引起很多連續(xù)管段8的轉(zhuǎn)動(dòng)(方向4)和平移(方向10)，該很多連續(xù)管段在其遠(yuǎn)端部處設(shè)有鉆頭9。管段的轉(zhuǎn)動(dòng)引起鉆頭9轉(zhuǎn)動(dòng)。代替或者除了通過在地表使用轉(zhuǎn)盤或頂部驅(qū)動(dòng)裝置3而使鉆頭9 轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆頭可通過井下驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(未顯示)而被轉(zhuǎn)動(dòng)，該井下驅(qū)動(dòng)馬達(dá)由從地面通過鉆柱泵送的鉆井流體的運(yùn)動(dòng)來提供動(dòng)力。此后，管段8與鉆頭9的組合被稱為鉆柱11。還應(yīng)意識(shí)到的是，代替使用很多管段8 (該很多管段必須在將其下入鉆孔中和從鉆孔中起出時(shí)進(jìn)行組裝和拆卸)的是，可利用盤管。盤管涉及纏繞在大的鼓狀物上的長(zhǎng)金屬管道。使用盤管的優(yōu)點(diǎn)在于管道可通過轉(zhuǎn)動(dòng)鼓狀物而容易地下入鉆孔和從鉆孔中起出， 而不必組裝或拆卸管道的部件。應(yīng)理解的是其它水平鉆井系統(tǒng)在特定情形中可以是合適的，或者鉆孔通過其它技術(shù)形成，該其它技術(shù)諸如是頂管技術(shù)、水平定向鉆進(jìn)(HDD)或任何其它用于大地中鉆孔的非開挖安裝技術(shù)。應(yīng)意識(shí)到的是在本發(fā)明中可利用所有這些和其它技術(shù)。如在此所使用的，術(shù)語“鉆孔”可以是形成于大地地層中的任何孔，而且可包括但不限于為了烴生產(chǎn)的目的而鉆出的井眼。鉆孔可以是裸井或者帶套管井，不需要預(yù)先安裝的座或容座(但是它們?nèi)匀豢梢源嬖?。在所示的實(shí)施例中，水平定向鉆進(jìn)進(jìn)行到在大地地表35以下特定深度(d)處的變平。深度d可根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況或孔的目的而改變。在地震傳感器的情況下，鉆孔的水平部分定位在具有受地表情況影響的地震特征的大地層(例如地下的風(fēng)化層)下方。在鉆井系統(tǒng)1已經(jīng)將鉆孔6鉆入地下之后，鉆柱11從鉆孔中取出。在取出鉆柱11 之后，鉆頭9被根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的筒體32替代。該筒體包括具有內(nèi)部空間33的殼體，其中多個(gè)元件12可放置在該內(nèi)部空間中。筒體的直徑尺寸選擇成使得在筒體與鉆孔壁之間保留足夠的空間以用于流體流動(dòng)。盡管在下述說明中，元件12是傳感器，更具體的是水聽器，該傳感器測(cè)量由一個(gè)或多個(gè)地震源在地下引起的壓力和/或剪切波，在本發(fā)明中， 可利用任何其它類型的元件。在所示的實(shí)施例中，筒體32容納六個(gè)傳感器12。應(yīng)意識(shí)到的是傳 感器的實(shí)際數(shù)量可根據(jù)情況而改變。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器12布置成排。在另一個(gè)實(shí)施例中，傳感器可布置成串，該串包括多個(gè)通過連接元件連接的多個(gè)傳感器。在圖2所示的實(shí)施例中，傳感器12通過一根或多根電纜13互連，該一根或多根電纜延伸到地表并且承載一根或多個(gè)通信線，該一根或多個(gè)通信線形成井下傳感器中的每一個(gè)與位于地表的裝備之間的通信路徑。筒體32通過鉆柱11在鉆孔6中被引導(dǎo)并且被平移到鉆孔的水平部分。如圖2所示，一旦筒體32已經(jīng)到達(dá)要放置傳感器12的區(qū)域，筒體32被往回拉，同時(shí)傳感器12從筒體32中釋放出。在將筒體運(yùn)動(dòng)到鉆孔中時(shí)，可保護(hù)在筒體的內(nèi)部空間33內(nèi)的傳感器12免受存在于鉆孔6內(nèi)部的任何流體的侵蝕。然而，在第一傳感器12’已經(jīng)被釋放在鉆孔中時(shí)， 它可以與存在于鉆孔6內(nèi)部的流體接觸。傳感器12包括傳感器殼體21 (參見圖6)，該傳感器殼體具有設(shè)置有主體22的外表面，該主體用于將殼體固定至鉆孔6的壁。主體22附接至外表面的一部分，并且被構(gòu)造用于在它與特定流體接觸時(shí)膨脹(溶脹)。通過將可溶脹主體22放置在殼體的適當(dāng)部分處，主體膨脹(圖6的方向23)的結(jié)果是，殼體21被壓靠在鉆孔6的壁26上?？扇苊浿黧w 22因此能夠在預(yù)定位置處將傳感器固定至鉆孔的壁。若干種材料可適用于將傳感器固定至周圍地層的目的?？扇苊浿黧w在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中包括設(shè)置有可溶解于流體(例如地層水)中的復(fù)合物的基體材料，其中基體材料防止或限制復(fù)合物通過滲透從可溶脹主體移動(dòng)出，以便在該流體移動(dòng)到可溶脹主體中時(shí)引起可溶脹主體的溶脹。合適的基體材料的一個(gè)實(shí)例是聚合體基體材料，例如熱固性彈性體基體材料或熱塑性彈性體基體材料。合適材料的其它實(shí)例在EP 1 649 136 Al中公開， 該文獻(xiàn)通過引用結(jié)合于本文。由于可溶脹主體22充分溶脹以將傳感器12牢固地壓靠在鉆孔的壁26上花費(fèi)時(shí)間，遠(yuǎn)端的傳感器12’設(shè)有彈簧加載的端部錨定器15。該錨定器包括一系列彈簧加載臂，并且形成容納傳感器的筒體32的端蓋。彈簧加載臂通過筒體的殼體保持在縮回位置中。當(dāng)殼體到達(dá)用于釋放錨定器的目標(biāo)深度時(shí)，從地表施加壓力脈沖，使得錨定器從殼體中運(yùn)動(dòng)出， 由此臂接觸鉆孔壁并且致動(dòng)錨定器。錨定器15通過線14連接至遠(yuǎn)端傳感器12’，并且包括通過樞軸17聯(lián)接的兩條腿 14。在與樞軸17相對(duì)的自由端部處，腿16設(shè)有銳利的鉤18。彈簧將錨定器15從圖2所示的備用位置推壓到圖3所示的錨定位置中。當(dāng)筒體被取出(在圖2中由箭頭19表示的方向)時(shí)，遠(yuǎn)端傳感器12’和通過電纜13互連的后續(xù)傳感器12被從筒體中拉出并且定位在鉆孔中的預(yù)定位置處。該情形在圖3和4中示出。傳感器12的位置取決于將傳感器互連的電纜13的各部分的長(zhǎng)度。在附圖中，傳感器被放置在等距的位置處，但是在其它實(shí)施例(未顯示)中，傳感器的相互布置是能夠想到的。如圖5所示，在筒體10被進(jìn)一步取出時(shí)，它可以從鉆孔中完全移出。通信線可連接至所配備的接收站30，從而從傳感器12收集測(cè)量數(shù)據(jù)。在圖6所示的情形中，傳感器12中的每一個(gè)被堅(jiān)牢地壓靠在鉆孔壁26的下部部分上。在圖1所示的情形中，鉆孔壁是套管7，但是在圖2-5所示的情形中，傳感器被壓靠在圍繞鉆孔6的地層壁上。而且，鉆孔已經(jīng)被顯示成具有恒定直徑的圓柱形孔，然而，在實(shí)踐中，鉆孔的形狀和尺寸可顯著地改變。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可溶脹主體的最大膨脹大于鉆孔直徑的變化，以使得傳感器12可固定在鉆孔內(nèi)部的任何位置處，而與鉆孔的局部直徑無關(guān)。傳感器12中的每一個(gè)設(shè)有轉(zhuǎn)換器24(在圖2-6中僅示意性顯示)，該轉(zhuǎn)換器用于將地層中的變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。對(duì)于轉(zhuǎn)換器而言，為了精確地感測(cè)地層中的變化，轉(zhuǎn)換器24設(shè)有接觸區(qū)25，該接觸區(qū)將被緊緊地壓到鉆孔的壁26上?？扇苊浿黧w22布置在傳感器12的殼體21的相對(duì)側(cè)上。重要的是確保接觸區(qū)25總是面向下，以使得它被牢固地壓靠在鉆孔的底部部分上。傳感器12的適當(dāng)方位由嵌在傳感器殼體12內(nèi)部的浮動(dòng)元件31 引起。浮動(dòng)元件31布置在殼體21的上部部分上。殼體在存在于鉆孔內(nèi)部的流體30 (圖6) 上按照使接觸區(qū)25面向下并且可溶脹主體22面向上的方式浮動(dòng)。在可溶脹主體22在鉆孔內(nèi)部流體的影響下膨脹時(shí)，將促使傳感器(在這種情況下是水聽器)朝向鉆孔6的下側(cè)， 而且傳感器總是在接觸區(qū)25處接觸鉆孔的壁。如果傳感器12需要從鉆孔6中取出，例如用于檢查或維修操作，則串(包括傳感器12和電纜13)可通過使相應(yīng)的可溶脹主體22消溶脹而取出。假設(shè)是地層水引起可溶脹主體的溶脹，高鹽度的鹽水可被泵送到鉆孔6中，而且可溶脹主體可被浸泡預(yù)定時(shí)間間隔，例如幾天或幾周，但是這將導(dǎo)致在可溶脹主體中滲透結(jié)合的水釋放出，并且主體將收縮 (將發(fā)生消溶脹)。在可溶脹主體在尺寸上已經(jīng)充分減小時(shí)，傳感器12不再固定至鉆孔的壁，而且可容易地從鉆孔中移出。在另一個(gè)實(shí)施例中，可溶脹主體22被構(gòu)造成在輕油的作用下溶脹。該輕油可以是來自附近地層的油，但是也可以是從大地地表被泵送到鉆孔中的油。在溶脹之后，如果需要的話，當(dāng)然可能發(fā)生油可通過從鉆孔泵送油被其它流體(例如地層水)替代或者移出油。在該實(shí)施例中，(地層)流體的存在對(duì)主體22的溶脹沒有顯著影響，因此傳感器22保持固定至地層。為了使可溶脹主體22消溶脹，它可被浸泡在重油中，這使得輕油 從主體中釋放出， 因此引起主體22的消溶脹。在其中使用錨定裝置15的實(shí)施例中，其它裝置可用來從鉆孔的壁移除錨定裝置。 例如，錨定裝置可配備有剪切裝置，該剪切裝置在位于錨定裝置和遠(yuǎn)端的水聽器12之間的線或電纜14中提供弱點(diǎn)。在將足夠的張力施加給線時(shí)，弱點(diǎn)將斷開，水聽器12可從鉆孔中移除。在所示的根據(jù)本發(fā)明的水聽器的實(shí)例中，主體22的可溶脹(可能消溶脹)材料布置在傳感器的殼體的一側(cè)，而轉(zhuǎn)換器靠近殼體的相對(duì)側(cè)布置，以使得要被壓靠在地層上的接觸區(qū)也定位成與可溶脹主體22相對(duì)。盡管本發(fā)明已經(jīng)參照本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行了描述，然而應(yīng)意識(shí)到的是本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，在不偏離本發(fā)明的情況下，可對(duì)在此所述的系統(tǒng)和方法進(jìn)行改變和修改。 代替使用具有如圖1所示的轉(zhuǎn)盤的傾斜方位的鉆機(jī)的是，可使用具有轉(zhuǎn)盤或頂部驅(qū)動(dòng)裝置的豎直方位的傳統(tǒng)鉆機(jī)。而且，要在其中布置元件的鉆孔可以是已有的觀測(cè)鉆孔或生產(chǎn)鉆孔的水平的或傾斜的側(cè)線鉆孔部段。
權(quán)利要求
1.一種用于將至少一個(gè)元件固定在形成于大地地層內(nèi)的鉆孔中的方法，所述至少一個(gè)元件優(yōu)選是傳感器或閥，所述方法包括-將每個(gè)元件定位在鉆孔中；-將可溶脹主體定位在鉆孔中，所述可溶脹主體在與溶脹流體接觸時(shí)易于溶脹，其中所述可溶脹主體布置用于在可溶脹主體溶脹時(shí)將所述元件壓靠在鉆孔的壁上，以及-允許溶脹流體接觸可溶脹主體，從而引起可溶脹主體溶脹并且將所述元件壓靠在鉆孔的所述壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個(gè)元件包括布置在筒體中的多個(gè)元件，每個(gè)元件通過將所述筒體定位在鉆孔中而定位在鉆孔中，所述方法還包括在從鉆孔取出筒體的同時(shí)從所述筒體中移出所述元件，以便將所述元件布置在鉆孔中的選定位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述元件通過連接裝置互連以便形成所述元件的串，從所述筒體中移出所述元件的步驟包括從所述筒體移出所述元件中的第一元件，并且將所述第一元件錨定在鉆孔中，以及隨后通過從鉆孔取出筒體而從所述筒體中移出剩余的元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中將所述筒體定位在鉆孔中步驟包括將所述筒體附接至管子以及將所述管子下入鉆孔中，所述管子優(yōu)選是鉆桿或盤管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，取出所述筒體包括將管子從鉆孔中拉出，以及將元件釋放在鉆孔中的預(yù)定相互距離處。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，每個(gè)元件設(shè)有浮動(dòng)構(gòu)件，所述浮動(dòng)構(gòu)件布置用于引起所述元件運(yùn)動(dòng)到在鉆孔中存在的液體中的選定方位，由此所述元件在所述液體上浮動(dòng)以將所述元件運(yùn)動(dòng)到所述選定方位。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述可溶脹主體適于在與消溶脹流體接觸時(shí)消溶脹，所述方法還包括將所述消溶脹流體引入鉆孔中以便引起所述可溶脹主體的消溶脹，以及從鉆孔中移出所述元件。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述可溶脹主體是彈性體主體。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述溶脹流體包括地層流體。
10.一種用于將至少一個(gè)元件固定在形成于地層內(nèi)的鉆孔中的系統(tǒng)，所述至少一個(gè)元件優(yōu)選是傳感器或閥，所述系統(tǒng)包括-用于將每個(gè)元件定位在鉆孔中的裝置；_用于將可溶脹主體定位在鉆孔中的裝置，所述可溶脹主體在與溶脹流體接觸時(shí)易于溶脹，其中所述可溶脹主體布置用于在該可溶脹主體溶脹時(shí)使元件運(yùn)動(dòng)抵靠在鉆孔壁上， 以及_用于允許溶脹流體接觸可溶脹主體從而引起可溶脹主體溶脹并且使所述元件運(yùn)動(dòng)抵靠在鉆孔的所述壁上的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)元件包括布置在定位于鉆孔內(nèi)的筒體中的多個(gè)元件，所述各個(gè)元件通過從鉆孔取出筒體而能夠從所述筒體中移出，以便將所述元件布置在鉆孔中的選定位置處。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述元件通過連接裝置互連以便形成所述元件的串，所述系統(tǒng)還包括用于將所述元件中的第一元件錨定在鉆孔中的錨定裝置，其中所述筒體被構(gòu)造用于在從鉆孔取出所述筒體的同時(shí)從所述筒體釋放所述元件，從而將元件布置在鉆孔中的相互距離處。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的系統(tǒng)，其中所述筒體附接至管子，所述管子優(yōu)選是鉆桿或盤管，所述管子適于被下入鉆孔中。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)元件設(shè)有浮動(dòng)構(gòu)件，所述浮動(dòng)構(gòu)件布置用于引起所述元件運(yùn)動(dòng)到在鉆孔中存在的液體中的選定方位，由此所述元件在所述液體中浮動(dòng)以將所述元件運(yùn)動(dòng)到所述選定方位。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述可溶脹主體適于在與消溶脹流體接觸時(shí)消溶脹，所述系統(tǒng)還包括用于將所述消溶脹流體引入鉆孔中的裝置，以便引起所述可溶脹主體的消溶脹以及允許從鉆孔中移出所述元件。
16.參照附圖基本上如前所述的方法。
17.參照附圖基本上如前所述的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將至少一個(gè)元件固定在形成于地層內(nèi)的鉆孔中的方法，該至少一個(gè)元件優(yōu)選是傳感器或閥。該方法包括將每個(gè)元件定位在鉆孔中；將可溶脹主體定位在鉆孔中，該可溶脹主體在與溶脹流體接觸時(shí)易于溶脹，其中可溶脹主體布置用于在該可溶脹主體溶脹時(shí)將所述元件壓靠在鉆孔的壁上，以及使溶脹流體接觸可溶脹主體，從而引起可溶脹主體溶脹并且將所述元件壓靠在鉆孔的所述壁上。
文檔編號(hào)E21B47/01GK102224319SQ200980146671
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者D·H·澤斯林, P·D·希爾特 申請(qǐng)人:國際殼牌研究有限公司