專利名稱：在套管井和執(zhí)行多側分路操作中用于探測標引系統(tǒng)的方法和裝置的制作方法
本申請要求以申請日為1997年4月14日的臨時申請60／043，818為優(yōu)先權，此處作為參考。
本申請涉及申請日為1997年9月24日的專利申請08／937，032。
本發(fā)明涉及通常用于從有關地下區(qū)域采集石油產(chǎn)品的油井的鉆探和用于從主要鉆井向主要鉆井的側向定位區(qū)域擴展的多側分路的鉆探活動。尤其是，在井筒的鉆具組中本發(fā)明可直接用于記錄定位裝置的位置和方向的調(diào)查方法和裝置，和辨識在特定的井深安裝在井筒鉆具組中的定位和定向裝置的匹配剖面類型，以使由主要鉆井簡單并有效地完成側向分路操作如井筒風檔磨削、側向分路鉆探、側向分路進入、填充和處理等操作。
為了在油井和氣井中鉆探側分路，一些側示蹤方法可使用設于在井筒中的永久定位和定向裝置。典型的標引耦合為井筒部分之間連接并定義為容許具有匹配內(nèi)著陸剖面圖的油井工具著陸以及閂住的一個內(nèi)著陸剖面圖。為達到標引的目的，標引耦合還可定義為具有已知方位的內(nèi)定向槽。具有在定向槽中的定向銷的側分路油井工具將隨內(nèi)定向槽的方位而被定向。這樣的永久標引耦合使得精確的定位和定向以及任何裝置始終都需要在油井內(nèi)裝置和／或完成側分路或引導其它方位的特定操作。本技術在申請日為1997年9月24日的美國專利申請08／937，032中公開，此處作為參考。
通常，井筒部分通過絲狀耦合連接以使相鄰井筒部分的相對移動位置有顯著變化。通過絲狀接頭，通常對于與相鄰井筒部分連接的標引耦合同樣也是真實的。對于很深的井，為在井筒鉆具組內(nèi)達到標引耦合的精確定位，根據(jù)通常的實際經(jīng)驗，必須精確測量相對于相鄰接頭的井筒鉆具組的每一接頭的位置和取向。
此外，當井筒在井身內(nèi)被定位和膠合時，必須仔細監(jiān)測和控制諸如控制井筒位置、井筒拉伸等參數(shù)，以使標引耦合在期望深度被精確定位以及標引耦合的標引槽在預選方位被精確定位。當井的許多井筒部分被連接時，大量的接頭的較小誤差被累積，因此使得任何特定標引耦合的定位槽在與期望的方位顯著不同的方位被定位。當井的許多井筒部分被連接時，由標引耦合的標引槽的參照物引導方位的特定地下操作將具有顯著誤差。可是，當井筒膠合操作完成時，井筒的位置是恒定的。因此，井筒位置的任何誤差將一直干擾側分路的操作。
顯然，在井筒安裝中要非常密切監(jiān)測和記錄以保證實際的標引耦合位置和取向精確地匹配井筒的安裝計劃，與井筒安裝中沒有這樣的監(jiān)測相比，井筒安裝監(jiān)測過程的費用顯著地增加，從而也增加了鉆探和填充過程的全部費用。因此最好提供用于安裝具有位于此的標引耦合井筒的過程，以使不需要精確方位控制相對于地球構造的標引耦合取向，就可安裝井筒。在井筒鉆具被推入井身并被膠合后，最好還提供用于有效地和精確地辨認井筒鉆具每一取向耦合的特定方位取向的過程。此特征將容許井具對應于精確測量的現(xiàn)有標引耦合定向槽的方位選定的取向著陸，以便通過錄井的精確測量和記錄的方位參考和耦合取向，使得期望的諸如操作、側分路鉆探、井填充活動、井加工、井筒風檔磨削、數(shù)字圖象等被執(zhí)行。
當安裝井筒時，此處又被稱為標引耦合的著陸和標引連接套在選定的深度的井筒鉆具內(nèi)被頻繁連結以使得井具通過井簡被運轉并且對于標引耦合的內(nèi)剖面圖被著陸和閂住。井筒鉆井幾個標引耦合的內(nèi)剖面圖經(jīng)常很不相同，因此只有具有匹配著陸剖面的井具可被著陸和閂住。此特征使得井具通過井筒鉆具和通過非匹配標引耦合運轉，直到達到具有匹配剖面的標引耦合。具有匹配剖面圖的著陸連接套將容許井具銷定爪安置在匹配剖面內(nèi)并且建立閂連結。
在遇到現(xiàn)有的具有標引耦合尤其是具有定向槽的標引耦合的井并且內(nèi)剖面和標引幾何和取向都未知的情況下，最好為系統(tǒng)提供在錄井上產(chǎn)生標引耦合內(nèi)幾何的圖象并且與局域偏差和轉動相參照的圖象，即井筒和標引耦合的傾角及轉角，由參考方位如磁北極測量。產(chǎn)生的圖象應當顯示標引耦合的位置和取向特征，即標引耦合和方位的精確內(nèi)剖面以及標引槽的尺度，以使方位給定側分路操作通過標引槽的參照可有效地被設定并執(zhí)行。
因此最好提供具有超聲掃描器的測井系統(tǒng)以提供產(chǎn)生精確辨識標引耦合內(nèi)兒何圖象的能力或其它定位或標引裝置。還最好提供具有在下井環(huán)境中根據(jù)局域參照校正選定的標引耦合內(nèi)幾何圖象的能力的測井系統(tǒng)。這使得不同的方位給定下井操作根據(jù)已知的內(nèi)幾何位置和選定的標引耦合的取向來設定。
本發(fā)明的主要目的是提供用于辨識內(nèi)剖面和井筒鉆具的選定的標引耦合的特定標引方位并且為簡單及有效執(zhí)行井筒風檔磨削、側分路鉆探、填充、和從初級套管井身進入之目的而在著陸和標引關系中選定的取向不同的多側分路井具的新方法和裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供探測和記錄永久安裝在套管井的井筒鉆具中以提供以方位給定側分路操作為參考執(zhí)行的井具定向裝置的取向和定位的新探查方法和裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供在井身中安裝井筒鉆具時不需要建立相互參考的井筒鉆具接頭的精確測量關系并且不需要建立相鄰于井簡部分定向耦合的精確測量的方位關系的新探查方法和裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供在鉆井參考記錄中具有提供周圍地形特征、井筒特征和標引耦合特征以使一系列方位給定的井操作如側分路鉆探、填充和服務等被有效設定和執(zhí)行的新探查方法和裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供采用來自位于井筒中的錄井聲納的超聲掃描，以產(chǎn)生一個辨識井筒鉆具選定的標引耦合的特定位置和著陸剖面的聲音圖象的新探查方法和裝置，由此得以選擇具有匹配著陸剖面的井具，其中井具用于著陸并且精確定向以執(zhí)行方位給定的下井操作如粉碎井筒風檔、準直側分路鉆探操作，其中上述操作對應于以前的粉碎井筒風檔、和準直側分路填充以及用于為易于側分路再進入的具有鉆探側分路的井服務操作。
本發(fā)明的另一個特征是提供采用用于膠合特征的另一目的的超聲掃描以決定完井整合的新探查方法和裝置。
本發(fā)明的另一個特征是提供辨識標記如井筒的內(nèi)部、嵌入、和外部磁性或放射性標記以及用于定位永久井筒結構如閥門、纜線、傳感器、預制井筒出口等等并且在錄井同樣顯示的新探查方法和裝置。
簡言之，為在初始井身中執(zhí)行側分路鉆探、填充和服務活動，本發(fā)明關心以探測和記錄在井中已安裝的與井筒永久連接的標引裝置的位置和取向的探查方法和裝置。本發(fā)明還提供用于辨識匹配內(nèi)剖面的類型和安裝在特定深度并根據(jù)其它具有井筒和／或包圍井筒地形的參數(shù)來校正這些著陸和標引特征的標引耦合之標引方位。
為探測井筒鉆具選定的標引耦合的位置，具有用于超聲波傳播和探測的超聲掃描器的錄井聲納由電纜、管鉆井、線圈管、或通過任何其它合適的方法被送進井筒鉆具。超聲掃描器在徑向截面可同時探測內(nèi)井筒和標引耦合幾何位置并且還可監(jiān)測包括井筒銹蝕以及在井筒和地形之間的水泥膠結等其它下井特征。通過超聲掃描器在井流體中傳播的超聲波由內(nèi)井簡介面被部分反射，由此提供一個回聲。對這個回聲隨轉動角度和隨深度的變化進行處理則產(chǎn)生一個在錄井聲納中被定位的特定定向耦合中已定義的定向和定位特征的聲音圖象。聲音圖象然后以電形式參考通過結合在錄井聲納中的井斜儀測量的垂直和相對方位角的局域井身偏差。在井實際上為垂直的并因此沒有偏差或只有很小的偏差的情況下，同時使用陀螺儀與超聲掃描器，以提供在合成的錄井上探測定向特征所需的方位參考。γ線錄井與超聲掃描可同時揭示包含在被套管井穿過的地形中的頁巖數(shù)量，并由此采用地質(zhì)標記幫助定義將來的側分路位置。
錄井裝置包括安裝或位于地表面并且與錄井電纜通過電相連的錄井探測系統(tǒng)。在井筒中用于物理定位以及用于電操作和控制的下井錄井工具或聲納通過機械和電方式與電纜相連。錄井聲納利用多個傳感器的結合同時測量下列參數(shù)(a)沿井測量的表觀深度；(b)三維加速度；(c)沿井筒測量的自然γ線能量；(d)通過錄井工具的高分辨超聲掃描器測量的聲音圖象；和(e)在井身偏差很小(區(qū)間為5°到10°或更小)的情況下通過陀螺儀測量的對應于地磁北極的錄井工具方位。除了井筒標引耦合的內(nèi)幾何辨識，本發(fā)明采用提供一些其它特征的屬性。本發(fā)明使得幾何井筒特征的探測和測量與安裝在井身內(nèi)部和井筒外部的永久傳感器、閥門、或電纜相聯(lián)系。本發(fā)明使得在安裝初始井筒之后提供用于分路井身鉆探的井的預制井筒出口的探測和測量。其它井筒的探測特征如磁異標記、放射性標記等可通過使用本發(fā)明的不同特征被有效地探測。
“方位”一詞的通常意思是角距離，在北半球順時針測量，采用磁北極作為參考。方位測量典型地意味著以水平為參考測量。應當理解在考慮對應于方位測量時，井身可為垂直取向、水平取向、或在垂直和水平之間以偏差傾斜取向。同樣，分路井身可由初始井身以選定的方位鉆探而不管初始井身的特殊取向或傾斜。因此，根據(jù)本發(fā)明觀點的“方位”術語意為對應于地球重力測量的測量角度方位和變換為所測量的特殊井身或分路井身的方向測量。利用精確已知的井筒鉆具的不同標引耦合的位置、取向方位和內(nèi)剖面，側分路井具如井筒風檔磨削工具、分路鉆探工具、和側分路填充以及服務工具等可通過井筒達到選定的標引耦合。此處定義裝有標引裝置的工具為在選定的標引耦合內(nèi)用于著陸的匹配剖面并定義為在標引耦合的定向槽內(nèi)接受的定向銷，由此對應于標引耦合的方位定向工具。為使得對應于與標引耦合的定向槽方位不同的方位給定的側分路操作，根據(jù)定向銷的參考轉動調(diào)整側分路工具的標引裝置。利用通過錄井聲納辨識的標引耦合定向槽的方位，根據(jù)在工具的標引裝置上的標引記號通過側分路工具的選擇轉動調(diào)整很容易建立側分路的方位。不管側分路工具是否為井筒風檔磨削工具、分路鉆探工具、分路填充工具、或任何其它井服務工具類型，當它的標引裝置在其中著陸并通過標引耦合標引時，工具將被精確取向并與井筒風檔和側分路井身準直，而不需經(jīng)常的時間消耗、和傳統(tǒng)做法的昂貴和困難的準直過程。
因為有了上述描述的特征，可容易理解本發(fā)明的詳細優(yōu)點和目的，本發(fā)明對上面所簡要描述的，更具體的描述，可通過參考附圖的實施例得到。
可是需要指出，附圖只是本發(fā)明的典型實施例，不能因此認為受本范圍的限制，因為本發(fā)明容許其它等效的實施例。


圖1是截面圖，表示井在地下采掘并與具有大量標引耦合的井筒成一線，以及表示探查器件被安裝在井筒中并獲得井筒標引耦合的一個聲音圖象，并進一步表示根據(jù)本發(fā)明技術從初始井身擴展的側分路；圖2是安裝在井筒上的標引耦合的前視圖；圖3是圖2標引耦合的側視圖；圖4是描述探查中用于根據(jù)本發(fā)明確定標引耦合位置的聯(lián)合錄井數(shù)據(jù)方法的塊流程圖；圖5是如圖2和3所示井筒的標引耦合橫向截面圖，表示安裝在井筒中的錄井聲納和探測標引耦合內(nèi)剖面及定向槽的操作；圖6是以速度校正深度為函數(shù)的第一回聲通過時間的圖形描述，表示通過超聲掃描辨識井筒標引耦合的特定著陸剖面；圖7是根據(jù)圖6圖形描述標引耦合形成因素的表格；圖8是表示辨識以速度校正深度和轉動掃描角為函數(shù)的井筒標引耦合的定向槽圖象的圖形描述；圖9是表示確定井筒標引耦合的局域參考取向的圖形；圖10是表示通過錄井聲納幫助連續(xù)精確定位的井筒或井身標記異常的局部截面視圖。
現(xiàn)在參考附圖，首先是圖1，描述了通常向地球掘進并與向預期深度擴展的井筒12成一線的位于10的初始井。井筒12提供有大量的位于容許與進一步操作如井填充和生產(chǎn)活動相聯(lián)系的選定的深度的標引耦合14、16和18，從如20和22所示的側分路鉆探的探測裝置可被控制。標引耦合用于安裝方位給定的側分路工具如井筒風檔磨削工具、分路鉆探工具、分路填充工具、或其它不同的用于鉆探、填充、和服務操作目的的井具。例如，軸分路井身24通過對應于標引耦合18的著陸和標引的分路井身鉆探工具而被鉆探，并且在被錄井之前可彎曲換言之偏離主要井身10以橫截特定但未辨識的地下區(qū)域。側分路20和22通過由標引耦合14、16或18等被著陸和標引的側分路工具而被鉆探和填充。這些側分路井身典型地為方位給定的，并且對應于各個標引耦合的已知方位可通過選定的定向的各個側分路工具而建立這些側分路井身。
現(xiàn)在參考圖2和3，代表性的標引耦合14，即定位和方位標引耦合，在井筒12中被連接。標引耦合界定為具有與著陸和定向的井服務工具的幾何形狀相匹配的幾何圓地表和溝槽。標引耦合14同樣界定為可為任何合適結構的定向槽28，但最好為通常的矩形截面結構以接受恰好適合的定向井具31的定向銷29，以便如申請日為1997年9月24日的美國專利申請08／937，032所描述類型的井具31，對應于深度和方位而被精確定位。通常的矩形定向槽28界定為根據(jù)已知技術提供井具31之定向銷29的各個平行側表面的精確定向的平行側表面30和32。井具31最好安裝具有與標引耦合14的內(nèi)著陸剖面26相匹配的剖面的凸輪爪33，以便當凸輪爪33與內(nèi)著陸剖面相遇時就被安置在那兒。為在標引耦合14中的閂封關系中保護井具31，可使井具31受到閂封活動。井具31在標引耦合14中保持閂封直到井具31通過閂封機械控制操作被解閂。標引耦合14同樣被界定為傾斜的內(nèi)彎曲引導對沖斷層表面34和36，該表面通過井具31的定向銷29被齒合并且以凸輪表面為函數(shù)轉動定向銷，因此井具在向下移動時被接觸。這些引導對沖斷層表面和定向槽28典型地定義為位于并固定在標引耦合14內(nèi)的“刮泥筒”裝置。當定向銷29開始接觸引導對沖斷層表面34和36時，使轉動力傳遞給定向銷29和井具31，由此定向銷被調(diào)整位置。當定向銷29被轉動到所需的方位時，定向銷將與定向槽28結合并因此在定向槽28內(nèi)向下移動直到它進一步的向下運動被標引耦合14的面向上的阻止面38所阻止。在標引耦合14中借助于井具31的向下運動凸輪爪33將移入標引耦合的內(nèi)著陸剖面26，通常采用彈簧力。井具31的閂封機械在此點將被驅動，造成凸輪爪33在徑向擴展位置被鎖定，因此在標引耦合14中閂封井具不再移動。
如圖1進一步所示，錄井聲納40通過有線錄井電纜42被送入井10的井筒12中，在井筒中并由居中元件44和46居中。纜線井電纜42通過一個或多個滑輪43導入并通過位于地表面S的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)的纜線絞車48拉緊。應記住錄井聲納40可通過連接管或線圈管或任何其它合適的方法被交替送進，而不背離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍。除了傳統(tǒng)的錄井系統(tǒng)外，錄井聲納40裝有超聲掃描器系統(tǒng)50，例如美國專利4，970，695所述，此處作為參考。超聲掃描器系統(tǒng)50通過井筒12中的流體傳播如所示的聲波52。超聲掃描器系統(tǒng)50包括一個轉動窄聲波的內(nèi)轉動元件，稱為“超聲束”，以便由標引耦合14內(nèi)剖面的第一回聲傳送時間被電子處理為精確建立標引耦合內(nèi)剖面的聲音圖象。通過井筒12內(nèi)表面或定位錄井聲納40的標引耦合14的聲波52的一部分被反射，以及聲波52的一部分通過井筒12傳播并可被用于探測井筒的集合以及井筒的集合和水泥填充在井筒和井身之間的環(huán)狀套筒的集合。超聲掃描器系統(tǒng)50包括一個探測和處理第一回聲到達的反射波或回聲波探測器，并提供標引耦合14精確位置的錄井信號，用以清晰辨識其內(nèi)著陸剖面，用以在標引耦合中精確定位定向槽的方位，并且對應于垂直、水平、和參考方位如磁北極以辨識取向耦合的取向。
現(xiàn)在參考圖4，其中塊流程圖表示三個基本分量特征包括在探查中結合錄井數(shù)據(jù)確定標引耦合的位置和取向。如圖4的上部斷線塊54所示，用于產(chǎn)生基本井參考錄井的數(shù)據(jù)表示周圍地形特征、井筒特征、和標引耦合特征。根據(jù)傳統(tǒng)的做法，自然γ線能量用于提供周圍地形特征的數(shù)據(jù)。這個數(shù)據(jù)實現(xiàn)井填充活動和同樣實現(xiàn)井的擁有者為達到在井的附近橫截地下但不能通過基本井身生產(chǎn)的目的而在其后由基本井身設計分路井身。根據(jù)圖4的井筒特征，由不同的源如三維加速度計和井筒套環(huán)探測等采用的數(shù)據(jù)，包括標引耦合探測。此外，在井身偏差角較低的時候，由陀螺調(diào)查和地球磁北極方位的數(shù)據(jù)還用作井筒特征，如圖4中的斷線塊56所示。斷線塊58以及圖4中的斷線塊56表示以聲音圖象形式的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通過超聲掃描并且包括井筒套環(huán)探測和并筒不同標引耦合的探測而獲取，以及表示每一個標引耦合的內(nèi)剖面的數(shù)據(jù)。通過要求方位取向的井具在操作被連續(xù)執(zhí)行時需要每一標引耦合的給定著陸剖面和標引耦合定向槽的方位取向。對于精確標引耦合的探測，其它數(shù)據(jù)輸入，如沿井筒測量的深度、井筒內(nèi)錄井聲納的加速度、和纜線或線圈管拉伸同樣需要數(shù)據(jù)輸入。反映聲納的校正錄井速度的數(shù)據(jù)與超聲掃描相聯(lián)同樣用在數(shù)據(jù)處理中，用以定義定向槽位置并達到數(shù)據(jù)表示的標引耦合特征。
裝有標引耦合并潛在裝有標記元件如內(nèi)部、外部、和嵌入的磁性或放射性標記元件以及裝有預制井筒出口等的井筒，低于開口洞并且被膠合。在此階段，每一標引耦合的定向槽的給定方位取向不必要控制。最好但不是絕對必要，對應于井深不同標引耦合的位置可很精確地受到控制。銷剖面類型和每一標引耦合的坐標，包括每一標引耦合的定向槽的方位取向，應當精確知道以便于定義未來側分路鉆探平面并適當調(diào)整側示蹤工具。某些標引耦合可用不同的匹配剖面以便驅動工具將通過非匹配標引耦合驅動并且被裝置在具有匹配內(nèi)剖面的唯一的給定標引耦合中。這些局域參考可通過采用如圖1所示的超聲掃描套管洞錄井來定義。
現(xiàn)在參考圖5，具有超聲掃描圖象能力的錄井聲納40表示在標引耦合14中被居中。錄井聲納40的超聲掃描器系統(tǒng)50裝有通過小范圍地轉動以聚焦超聲波或“超聲束”60的轉動機械而造成通過標引耦合14的內(nèi)表面超聲波被初始反射。通過電子測量由標引耦合14的內(nèi)著陸剖面的表面幾何定義的分量反射第一波到達的時間差異，內(nèi)著陸剖面和定向槽28的方位經(jīng)由電子處理以提供具有標引耦合14內(nèi)幾何的特定錄井特征的反射數(shù)據(jù)。通過錄井提供的數(shù)據(jù)，井具可被精確取向以便執(zhí)行一系列操作，如由主要的井身在給定方位的側分路井身鉆探。在選定的標引耦合中被著陸的井具可粉碎井筒風檔、提供井處理活動、執(zhí)行側分路鉆探、完成井填充、和執(zhí)行在側分路并鉆探和填充過程中所要求的許多其它操作。當內(nèi)剖面和定向槽未知時，還可采用這個方法以進入具有標引耦合的井，并且根據(jù)上述設定的過程快速并有效地賦予標引耦合以特征。
另外，本發(fā)明還可適用于井筒特征的探測。通過處理由井筒的超聲波反射或回聲，井筒的內(nèi)部和外部幾何表面變得明顯并且在任何給定的井深處井筒的厚度變得明顯。這些特征使得現(xiàn)有井的井筒能夠沿整個深度檢查以使內(nèi)部和外部銹蝕、洞、減弱區(qū)等等能被精確和有效地測量。
現(xiàn)在參考圖6和7，井簡標引耦合的內(nèi)著陸剖面的掃描響應如圖6中所示。A、B、C、T為沿井軸通過超聲掃描得到的實際著陸剖面圖象。以剖面基T規(guī)一化A、B、C，簡化基于時間的圖象為基于幾何的圖象。在沿井采用錄井聲納加速度的測量校正瞬時速度后，A／T、B／T和C／T分別給出α、β和δ。結果是，給定的計算值α1、β1和δ1系數(shù)的結合可確定一個給定的標引剖面的幾何形式因子。
圖8的圖形表示通過采用第一回聲傳遞時間的變化定義聲音圖象62以處理反射的超聲波的標引耦合之定向槽28的辨識，聲音圖象62提供了以速度校正深度和轉動掃描角為函數(shù)的定向槽28的圖象。美國專利4，685，092和4，970，695所描述類型的錄井工具，此處都作為參考，可用于提供產(chǎn)生這樣的聲音圖象的數(shù)據(jù)。
圖9的圖形表示確定標引耦合的局部參考取向。井洞的軸和井筒以斷線66表示，應用所示的標引耦合截面68，并與標引耦合中線相切的垂直參考69相比較。如在水平面上的定向槽方向的投影72所示。由定向槽28的方位，井洞偏差74的方位可對應低重力點來計算，根據(jù)偏差的選定的方位使得井具的定向銷特定設置以執(zhí)行方位給定的操作。因此，在標引耦合中方位給定側井身的鉆探可通過井具的設置來控制并且根據(jù)所需的方位應用特定設計的井具來引導井操作。
除了內(nèi)幾何的辨識和井筒標引耦合的特定測量，本發(fā)明采用提供大量其它特征的屬性。在超聲傳感和錄井聲納中不需要任何顯著的變化，本發(fā)明做到不同的內(nèi)部和外部井筒特征的探測和測量。例如，與位于井身內(nèi)和井筒外的永久傳感器、閥門、或電纜幾何井筒特征相聯(lián)系的幾何井筒特征被有效并精確地定位和測量。本發(fā)明還做到預制井筒出口的探測和測量，它被應用于在安裝主要井筒之后從井筒出口采用井作為分路井身鉆探。井筒的其它安裝特征，如磁異標記、放射性標記等等，可應用本發(fā)明的不同特征被有效和精確的確定。
如圖10所示，井10具有井筒12，該井筒通過位于在井筒12和井洞之間環(huán)形套筒中的水泥13被固定在井身中。為在安裝井筒12之后定位，井筒或它的井筒套環(huán)的一個或多個可安裝有內(nèi)暴露的或嵌入的標記裝置17、19或21，這些裝置以任何合適的方式可被固定到井筒或井筒周圍。標記裝置還可在井筒外安裝并可固定到井筒或安裝在水泥填充的環(huán)形套筒中。標記裝置可以磁裝置、放射性裝置、或簡單地以某種物體的形式，但要被錄井聲納40的機載傳感器儀器精確地探測。由永久井筒裝置如閥門、電纜、和用于側分路井身的預制井筒出口產(chǎn)生的井筒的下井異常，也可作為標記。這些井筒異常能通過錄井聲納被精確和有效定位和賦予特征，以便安裝有這樣裝置的錄井可預備并用于進一步的構造和填充活動。
由上述，很顯然采用本發(fā)明可以很好獲得上述提出的所有目的和特點以及此處在裝置中公開的其它目的和特點。
對于本領域的熟練技術人員而言，本發(fā)明容易以其它特定形式被制造而不背離其本質(zhì)或基本特征。本實施例僅作為解釋而不限定，本發(fā)明的范圍通過權利要求說明書指出而不是前面的描述所限定。
權利要求
1．一種用于由具有井筒的主要井身構造多側分路的方法，上述井筒與具有一個定向槽的一個或多個標引耦合裝置相連接，上述方法包括(a)在上述井筒中驅動錄井聲納并進入選定的標引耦合裝置；(b)通過井中流體傳播超聲波，上述流體位于上述井筒中并從上述選定的標引耦合裝置的內(nèi)表面反射，以及提供上述標引耦合裝置的上述內(nèi)表面的一個聲音圖象；(c)參考局域井身偏差和相對方位角來處理上述聲音圖象；(d)在上述選定的標引裝置中著陸側分路工具，上述側分路工具具有定義為定向件的可調(diào)整的定向裝置，該定向件用于在上述選定的標引耦合裝置的上述定向槽中齒合上述對應于上述側分路工具的以選定的方位角取向的定向件之聯(lián)接方位標引；和(e)應用上述側分路工具的上述定向裝置與上述標引耦合裝置的齒合來引導側分路操作。
2．根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于上述側分路工具為井筒風檔磨削工具以及上述執(zhí)行側分路操作的步驟包括在上述井筒中以方位角粉碎風檔，該方位角部分通過上述選定的標引耦合裝置的上述定向槽的方位角來確定以及部分通過上述風檔磨削工具的上述可調(diào)整定向裝置的上述定向件的方位可調(diào)整位置來確定。
3．根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于上述側分路工具為側分路鉆探工具以及上述執(zhí)行側分路操作的步驟包括應用上述以選定的方位角取向的側分路鉆探工具鉆探側分路井身，該選定的方位角部分通過上述選定的標引耦合裝置的上述定向槽的方位角來確定以及部分通過對應于上述側分路鉆探工具的上述定向件的方位可調(diào)整位置來確定。
4．根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于上述側分路工具為用于從上述主要的套管井身通過井筒風檔并進入側分路井身的引導井具側分路進入工具以及上述執(zhí)行側分路操作的步驟包括通過井筒驅動工具并引導與上述側分路進入工具的齒合，上述側分路進入工具引導上述工具由上述井筒進入選定的側分路。
5．根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括(f)記錄上述局域井身偏差和在錄井中參考聲音圖象的上述相對方位角。
6．根據(jù)權利要求說明5的方法，進一步包括(g)將上述聲音圖象與局域井身偏差和相對方位角相參照以提供具有方位參考的上述錄井。
7．根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于上述處理步驟包括上述聲音圖象由基于時間的圖象電轉換為基于幾何形狀的圖象。
8．根據(jù)權利要求說明1的方法，其特征在于上述傳播和成象步驟包括采用第一回聲傳遞時間的變化用于上述聲音圖象的產(chǎn)生。
9．根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于上述傳播和成象步驟包括(a)由上述錄井聲納中的超聲掃描器產(chǎn)生上述超聲波；(b)測量由上述選定的標引耦合裝置的上述內(nèi)表面到上述超聲掃描器的第一回聲傳遞時間的變化；和(c)記錄上述超聲掃描器的第一回聲傳遞時間的變化以產(chǎn)生上述圖象。
10．根據(jù)權利要求9所述的方法，進一步包括將上述聲音圖象與局域井身偏差和相對方位角相參照以提供具有方位參考的錄井。
11．一種用于在一個或多個固定的標引耦合的井筒中構造多側分路的方法，標引耦合具有一個內(nèi)剖面并定義一個定向槽，上述方法包括(a)在上述選定的標引耦合中驅動錄井聲納進入井筒到達一個位置，上述錄井聲納具有一個超聲掃描器；(b)由上述超聲掃描器通過鉆探流體傳播超聲波，上述流體位于上述井筒中，因此井筒超聲波從上述選定的標引耦合的內(nèi)表面反射并提供上述內(nèi)表面的一個聲音圖象；(c)將上述標引耦合的上述內(nèi)表面的上述聲音圖象與局域偏差和相對方位角相參照以提供辨識上述定向槽的方位角的方位參考；(d)處理上述聲音圖象并產(chǎn)生辨識上述選定的標引耦合的位置和取向的錄井，辨識上述標引耦合的上述內(nèi)表面并辨識上述定向槽的方位角；(e)在上述選定的標引耦合中驅動側分路工具通過上述井筒并進入著陸關系，具有可調(diào)整標引裝置的上述側分路工具定義為一個在上述標引耦合的上述定向槽中定向齒合的定向銷；和(f)由裝有上述側分路工具的上述井簡引導側分路操作，其中側分路工具部分指向上述標引耦合裝置的上述定向槽的上述方位角以及部分指向對應于上述側分路工具的上述可調(diào)整標引裝置的調(diào)整位置。
12．根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于將上述標引耦合的上述內(nèi)表面的上述聲音圖象與局域偏差和相對方位角相參照的步驟包括(a)處理上述聲音圖象-轉動角的關系；和(b)處理上述聲音圖象-深度的關系。
13．根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于提供上述方位參考的上述步驟包括(a)在上述選定的標引耦合處測量磁北極；(b)對應于磁北極測量上述定向槽的取向；和(c)在錄井中參考上述定向槽的上述測量的取向。
14．根據(jù)權利要求11所述的方法，進一步包括(g)采用上述超聲掃描器轉動一個波產(chǎn)生元件由此在上述選定的標引耦合中轉動一個超聲波束；(h)測量由上述標引耦合的內(nèi)表面反射的第一超聲波到達時間；和(i)處理上述第一超聲波反射到達時間-轉動角和到達時間-深度以建立上述標引耦合的上述內(nèi)表面的一個聲音圖象。
15．根據(jù)權利要求11所述的方法，進一步包括(g)操作包含在上述錄井中的陀螺儀與上述超聲掃描器的結合以提供在上述錄井上對于局域定向槽的方位參考。
16．根據(jù)權利要求11所述的方法，進一步包括(g)在上述錄井聲納中操作一個γ線系統(tǒng)與上述超聲掃描器的結合以賦予上述井筒的外部地形的特征，其中參考上述標引耦合上述井筒用于賦予上述地形特征。
17．根據(jù)權利要求說明11的方法，進一步包括(g)同時測量沿上述井筒內(nèi)井測量的表觀深度。
18．根據(jù)權利要求11所述的方法，進一步包括(g)同時測量上述錄井聲納的三維加速度。
19．根據(jù)權利要求11所述的方法，進一步包括(g)同時測量沿上述井筒的自然γ線能量。
20．根據(jù)權利要求11所述的方法，進一步包括(g)同時測量對應于地磁北極的上述錄井聲納的方位，當井洞偏差在5°到10°或更小的區(qū)間內(nèi)時上述錄井聲納中采用陀螺儀測量。
21．根據(jù)權利要求11所述的方法，進一步包括(g)同時測量上述錄井聲納的三維加速度；(h)同時測量沿上述井筒的自然γ線能量；和(i)同時測量對應于地磁北極的上述錄井聲納的方位，當井洞偏差在5°到10°或更小的區(qū)間內(nèi)時上述錄井聲納中采用陀螺儀測量。
22．一種用于辨識和描述井的井筒異常的方法，包括(a)在上述井筒中驅動一個錄井聲納，上述錄井聲納具有一個用于在上述井筒中的井流體中產(chǎn)生超聲波并接收超聲波反射的超聲波系統(tǒng)，其中超聲波反射是從上述井筒和從上述井筒位于向外的異常；(b)處理由上述井筒和上述異常反射的上述超聲波；和(c)使用上述處理的超聲波反射以發(fā)展錄井辨識、定位并描述上述井筒。
23．用于探測在井筒中的一個或多個標引裝置的位置和取向以及具有定位設備和定向設備的裝置，上述裝置包括(a)在上述井筒中驅動的錄井聲納；(b)用于在上述井筒中的井流體中產(chǎn)生超聲波并接收從上述井筒的內(nèi)表面和從上述標引裝置的內(nèi)表面反射超聲波的位于上述錄井聲納中的一個超聲波系統(tǒng)；和(c)用于處理上述超聲波反射并產(chǎn)生具有上述標引裝置的上述內(nèi)表面的一個聲音圖象的錄井的設備并將上述聲音圖象與局域偏差和相對方位角相參照，其中標引裝置包括上述定位設備和上述定向設備。
24．根據(jù)權利要求23所述的裝置，其特征在于上述超聲系統(tǒng)包括(a)一個轉動件；(b)通過產(chǎn)生一個狹窄角結構超聲波的上述轉動件來定向的設備并且超聲波被側向投射并隨上述井筒的上述內(nèi)表面轉動，上述標引裝置由此形成由上述內(nèi)表面的小區(qū)間反射超聲波；以及上述處理設備對應于轉動角和對應于位于上述錄井上的深度完成上述反射的處理。
25．根據(jù)權利要求23所述的裝置，進一步包括(d)在上述錄井聲納內(nèi)結合的一個γ線系統(tǒng)與上述超聲掃描系統(tǒng)聯(lián)合操作以了解被上述井穿入的地下地形特征，由此考慮上述定向設備的位置和取向以及包圍上述井的上述地形的特征并提供一系列井服務活動。
26．根據(jù)權利要求23所述的裝置，進一步包括(d)在上述錄井聲納內(nèi)結合的一個陀螺儀與上述超聲掃描系統(tǒng)聯(lián)合操作以通過在上述錄井上用以定位上述聲音圖象的方位參考。
27．根據(jù)權利要求23所述的裝置，其特征在于上述錄井聲納支持組合傳感器聯(lián)合的同時測量(a)上述錄井聲納的表觀深度，沿上述井筒測量；(b)上述錄井聲納的三維加速度；(c)沿上述井筒測量的自然γ線能量；(d)通過高分辨超聲掃描的上述標引裝置的內(nèi)幾何；和(e)對應地磁北極的上述錄井聲納的方位；和(f)將上述聲音圖象與局地偏差和相對方位角相參照。
全文摘要
一種在具有一個標引耦合以容許執(zhí)行選定的井服務操作的井筒中用于定位和精確定向井服務裝置的方法和裝置。包括一個超聲掃描系統(tǒng)的錄井聲納被送進井筒中,除了執(zhí)行通常的井探查外,還提供標引耦合內(nèi)幾何的精確測量以及產(chǎn)生一個特定辨識內(nèi)部特征的超聲圖象,其中內(nèi)部特征如著陸剖面和相對于地球結構參考如垂直、水平和地磁北極而定向的定向槽。本發(fā)明還提供用于井筒缺陷特征的定位,如內(nèi)部和外部銹蝕、以及井筒厚度的變化,并且還容許標記裝置如磁性和放射性標記的定位。超聲錄井聲納產(chǎn)生一個錄井特定的辨識每個標引耦合的定位和取向,由此使得一系列井操作如鉆探側分路等被設計和控制。
文檔編號E21B7/04GK1206778SQ9810883
公開日1999年2月3日 申請日期1998年4月9日 優(yōu)先權日1997年4月14日
發(fā)明者H·傲梅 申請人:安娜鉆機國際有限公司