使用隨取芯測井獲得井下巖芯樣本測量值的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開大體上涉及井下鉆井的取芯操作，并且更具體來說，涉及用于使用隨取芯測井獲得井下巖芯樣本測量值的鉆井工具和方法。
[0002]背景
[0003]如繩索和隨鉆測井(LWD)的常規(guī)測井技術(shù)采用了使用專用傳感器從井眼的周圍地層收集數(shù)據(jù)的工具。發(fā)射器與接收器之間的信號傳遞通過非常復(fù)雜的開放環(huán)境，所述環(huán)境易受噪音、多路徑傳播、沖蝕、泥餅和侵入問題的影響。這些鉆孔條件極大地增加工具的成本和復(fù)雜性，并且影響它的讀數(shù)準確度。這將連同工具的固有幾何布局一起限制可使用的測量/傳感器的類別、數(shù)據(jù)獲取分辨率和測量的方向
[0004]用于從井眼的端部處的鉆頭面獲得巖芯的常規(guī)工具使用了專用取芯鉆頭來收集圓柱形巖芯樣本。隨后，取決于要收集的信息類型，在地表處通過各種設(shè)備和技術(shù)來檢驗和分析巖芯樣本。舉例來說，巖芯樣本可提供對地層性質(zhì)的指示，所述地層性質(zhì)如井下地層的孔隙率、滲透性和其它物理或巖石物理性質(zhì)。
[0005]在典型的操作中，取芯鉆頭可用于在鉆井操作期間收集鉆頭面處的連續(xù)巖芯樣本?？删o靠取芯鉆頭收集和存放多個巖芯樣本。在收集到所需數(shù)目的樣本之后，將巖芯樣本提升到地表以測量樣本的性質(zhì)。大多數(shù)實驗室只是從巖芯樣本提取小塞塊(plug)，并提供跨越整個井的相對小數(shù)目的數(shù)據(jù)點。
[0006]然而，在將巖芯樣本提升到地表的過程中，巖芯樣本會受到破壞或折損。因此，常規(guī)系統(tǒng)典型地包括在將巖芯樣本提升到地表時支撐并保護巖芯樣本的部件。鉆井流體與巖芯樣本之間的接觸可能折損稍后對巖芯樣本做出的測量。此外，巖芯樣本的移除和提升期間的機械力可致使巖芯樣本破裂，這可能使得從巖芯樣本搜集信息的能力變復(fù)雜。在巖芯樣本被運送到實驗室或以其它方式搬運到研宄點時，所述巖芯樣本會進一步降級。來自巖芯樣本的不正確或不一致的值可能對井眼鉆井操作具有嚴重的影響。
[0007]附圖簡述
[0008]為了更完全地理解本公開和其特征與優(yōu)點，現(xiàn)結(jié)合附圖來參閱以下描述，附圖中:
[0009]圖1示出根據(jù)本公開的一些實施方案的在井眼中用于隨鉆測井或取芯工具的鉆井設(shè)備的示意圖；
[0010]圖2示出根據(jù)本公開的一些實施方案的取芯鉆頭組件的透視圖；
[0011]圖3示出根據(jù)本公開的一些實施方案的與取芯鉆頭組件相關(guān)聯(lián)的取芯鉆頭電子器件的透視圖，所述取芯鉆頭電子器件用于執(zhí)行橫跨巖芯樣本的測量；
[0012]圖4示出根據(jù)本公開的一些實施方案的圖3的取芯鉆頭組件中的取芯鉆頭電子器件的橫截面圖，所述取芯鉆頭電子器用于執(zhí)行橫跨巖芯樣本的測量；
[0013]圖5示出根據(jù)本公開的一些實施方案的取芯鉆頭組件中的取芯鉆頭電子器件的橫截面圖，所述取芯鉆頭電子器用于執(zhí)行測量以檢測跨巖芯樣本的各向異性性質(zhì)；
[0014]圖6示出根據(jù)本公開的一些實施方案的取芯鉆頭組件中的取芯鉆頭電子器件的透視圖，所述取芯鉆頭電子器件用于執(zhí)行橫跨和縱跨巖芯樣本的測量；以及
[0015]圖7示出根據(jù)本公開的一些實施方案的在LWC操作期間利用取芯鉆頭電子器件來對巖芯樣本執(zhí)行測量的示例性方法的流程圖。
[0016]詳細描述
[0017]通過參考圖1-7最好地理解本公開的實施方案和其優(yōu)點，各圖中相同編號用于指不相同和對應(yīng)部分。
[0018]圖1示出根據(jù)本公開的一些實施方案的在井眼106中用于隨鉆測井或取芯工具的鉆井設(shè)備100的示意圖。鉆井工具116可通過鉆管104懸置在由側(cè)壁108界定的井眼106中。
[0019]鉆管104可包括一個或多個電導(dǎo)體和多股線纜。鉆管104可包括鎧裝式測井線纜，并可包封線纜和導(dǎo)體。在一些實施方案中，鉆管104可包括鉆井工具116并可延伸到井眼106 中。
[0020]在一些實施方案中，鉆井工具116可包括適用于鉆井井眼106和/或從井眼106提取巖芯樣本的任何裝置或裝置的組合。鉆井工具116可通過對鉆管104的操作旋轉(zhuǎn)，以提取巖芯樣本或鉆入井眼106中。
[0021]在一些實施方案中，隨鉆測井(LWD)可包括鉆入地殼中并記錄來自傳感器120的信息，所述傳感器120可位于成緊靠鉆井工具116的外部、處于鉆頭或取芯鉆頭102上方，從而產(chǎn)生對各種地層參數(shù)的記錄。在這類配置中，鉆井工具116可包括取芯鉆頭組件126、鉆鋌118、傳感器120、其它機載電子器件、遙測系統(tǒng)、壓力補償器、液壓流體系統(tǒng)和/或任何其它適合裝置。鉆鋌118和傳感器120可相對于鉆管104位于取芯鉆頭102上方。鉆鋌118可包括電子器件，所述電子器件測量傳感器120輸出并隨時間將其儲存或?qū)⑵鋫鬏數(shù)降乇砜刂茊卧?或任何其它適合計算裝置。傳感器120可提供對井下參數(shù)的連續(xù)測量，所述參數(shù)如孔隙率、電阻率、地層壓力和/或任何其它適合測量值。傳感器120可位于鉆井工具116的外部上，并可被配置來在鉆井工具116下降和/或鉆入井眼106中時檢測井下參數(shù)。然而，由于傳感器120的位置，例如，參照鉆管104來說在取芯鉆頭102上方，傳感器120可提供對正被鉆井的當前地層的間接測量，并可受井下環(huán)境的影響。舉例來說，傳感器120可在泥漿流過鉆井工具116時暴露于泥漿。傳感器120的準確度可另外受鉆井工具116與側(cè)壁108之間的偏離間隙(standoff)影響。此外，傳感器120相對于側(cè)壁108的方向可被定向來使得所述方向也可影響測量的準確度。
[0022]在一些實施方案中，鉆井設(shè)備100的替代配置可被布置來用于隨取芯測井(LWC)操作。LffC可包括提取巖芯樣本并檢測和/或記錄來自傳感器的信息，所述傳感器可位于緊靠鉆井工具116的內(nèi)部。在這類實施方案中，LWC可包括在巖芯樣本通過鉆井工具116時進行對巖芯樣本的測量(例如，測井)。在LWC操作中，取芯鉆頭組件126(在圖2中進一步詳細地示出)可包括取芯鉆頭102，并可操作來從井眼106提取巖芯樣本。在一些實施方案中，取芯鉆頭組件126也可包括傳感器、井徑儀、電子器件、發(fā)射器、接收器，和用于執(zhí)行巖芯樣本的原位測量的其它元件。如以下所討論，測量值可被傳輸?shù)降乇砜刂茊卧?、鉆鋌118和/或其它適合裝置以供進一步分析。傳感器可連續(xù)地收集在井的關(guān)鍵點中來自移動巖芯柱的數(shù)據(jù)。LWC操作可提高測量準確度和分辨率，增加各向異性能力，并引入用LWD操作不可實現(xiàn)的新類別的測量。
[0023]圖2示出根據(jù)本公開的一些實施方案的取芯鉆頭組件126的透視圖。取芯鉆頭102可為各種類型的可操作來從井眼106提取巖芯樣本的固定切割機鉆頭中的任何鉆頭，包括多晶金剛石切割機(F1DC)鉆頭、舌Ij刀鉆頭、胎體鉆頭(matrix drill bit)和/或鋼體鉆頭。取芯鉆頭102可根據(jù)本公開的教導(dǎo)來設(shè)計和形成，并可根據(jù)取芯鉆頭102的特定應(yīng)用而具有許多不同設(shè)計、配置和/或尺寸。
[0024]取芯鉆頭主體306可具有大體上圓柱形主體和內(nèi)保徑部(inner gage)314。取芯鉆頭102還可包括喉部310，所述喉部310可縱向延伸穿過取芯鉆頭102。取芯鉆頭102的