输送设备、系统和方法与流程

输送设备、系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术基于2019年8月19日提交的美国临时申请序列号:62/888,798并要求其优先权，该申请通过引用整体并入本文。


背景技术：

3.本公开总体上涉及使用位于井眼中的钻柱内的评估工具柱获得地层评估数据的方法。传统的地层评估操作是在钻柱从井眼中起出之后进行的，这增加了操作的时间。此外，当使用传统方法将地层评估工具柱部署到井眼中时，工具柱有被卡在孔中或在孔中丢失的风险。
4.因此，存在对以有效方式获得地层评估数据的设备、系统和方法的需求，该有效方式还降低了在井眼中丢失地层评估工具柱的风险。


技术实现要素：

5.一种获取地层评估数据的方法，包括将评估工具柱部署到位于井眼中的钻柱中。该方法还可以包括将评估工具柱坐放在钻柱的一部分中，该钻柱的一部分被构造为使用位于其中的评估工具来优化地层评估。该方法还可以包括当钻柱从井眼被起出时，操作评估工具柱以获得地层评估数据。该方法还可以包括在输送期间、坐放之后和评估工具的操作期间获取操作数据；以及当钻柱从井眼被起出时，使用评估工具柱上的通信系统将获取的评估数据和获取的操作数据发送到地面。
6.一种在钻柱中系留部署工具柱的方法，可包括将工具柱坐放在一组为钻井和贯穿测井而优化的管件中；其中工具柱具有到地面的通信系统，用于断开后的通信。
7.一种在钻柱中无系留部署工具柱的方法，可包括将工具柱坐放在为钻井和贯穿测井而优化的一组管件中，其中工具柱包括至地面的通信系统。
附图说明
8.通过阅读以下详细说明并参考附图，可更好地理解本发明的各个方面，在附图中:
9.图1描绘了钻井后测井系统的示意图。
10.图2描绘了钻柱的优化部分的示意图。
11.图3描绘了邻近优化部分的评估工具柱的示例，描绘了评估工具柱与优化部分的对准。
具体实施方式
12.下文将描述本发明的一个或多个具体实施例。这些描述的实施例是当前公开的技术的示例。此外，为了提供这些实施例的简明描述，在说明书中可能没有描述实际实施方式的特征。应当理解，在任何这种实际实施方式的开发中，如同在任何工程或设计项目中一样，可以做出许多特定于实施方式的决策来实现开发者的特定目标，例如符合与系统相关
和与商业相关的约束，这些约束可能随实施方式而异。此外，应当理解，这种开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说，这将是设计、制作和制造的常规任务。
13.获取地层评估数据的方法可包括将评估工具柱部署到位于井眼中的钻柱中。钻柱被优化用于钻井和执行相关操作，例如钻井、扩孔、循环等。钻井时的钻柱使其一个或多个部分被优化用于过管测井和数据采集。因此，具有为过管测井优化的一个或多个部分的钻柱减少了完成钻井计划和测井计划的总时间。
14.评估工具柱可通过将评估工具柱泵入钻柱进行输送，无需将评估工具柱与地面装备连接。在另一个实施例中，评估工具柱可以利用与评估工具柱连接的缆线(wireline)、滑线(slickline)、电缆等来部署。在一个或多个实施例中，系绳可以在将钻柱从井眼起出之前被释放。
15.该方法还可包括将评估工具柱坐放(land)在钻柱的一部分中，该钻柱的一部分构造为使用位于其中的评估工具优化地层评估。这里使用的“构造成优化地层评估”可以意味着钻柱的该部分中的材料特性使得邻近该部分的地层评估工具将具有与在钻柱外部使用的相同类型的地层评估工具基本相等的性能。通过调整邻近工具的钻柱部分的尺寸和材料特性，可以获得相同的性能。即使钻柱使测量产生偏差，偏差也可以被表征，并且最终的测量偏差被校正相反的量，以实现与在钻柱外部使用的相同类型的地层评估工具相同的性能。例如，对于声学地层评估工具，被构造为优化地层评估的钻柱的部分可以具有慢度(由材料的密度和杨氏模量驱动)偏离(offset)地层慢度的材料，允许从地层返回的波与从钻柱返回的波相区别。同样，可以优化声阻抗，以优化进出地层的能量传递。
16.对于使用伽马射线或x射线的地层评估工具，构造为优化地层评估的钻柱的部分将由低密度材料制成，确保x射线或伽马射线对材料的吸收最小。此外，孔径可以被优化，以将受控的伽马射线或x射线束引导到地层和从地层引出。对于基于中子的地层评估工具，被构造为优化地层评估的钻柱的部分可以由具有低氢含量的材料制成。在又一个示例中，对于感应地层评估工具，被构造为优化地层评估的钻柱的部分可以由具有低电导率的材料制成，并且具有防止发射器附近电流高度集中的内部和外部几何形状。
17.因此，经优化以增强地层评估的钻柱的部分被构造为匹配邻近钻柱的部分使用的特定地层评估工具所需的特性。在本公开的帮助下，本领域技术人员将知道如何构造部分的钻柱以优化地层评估。
18.在一个或多个实施例中，评估工具柱可与系绳一起输送，且系绳可在坐放在钻柱中时断开。工具柱可被构造成允许在坐放后将系绳附接到其上，以允许收回工具柱。
19.所述工具柱的特征可在于电源(例如，电池)、存储系统(例如，使用固态非易失性数据存储芯片)和闭环控制，所述闭环控制能够利用记录在存储器中的数据进行自主、电池供电测井。
20.构造为优化地层评估的钻柱的部分可包括合金钢或不锈钢或任何金属管、钻铤(collar)、稳定器等或其组合；具有由碳纤维、芳族聚酰胺、玻璃、陶瓷、环氧树脂等或其组合制成的部分的复合钻铤；帮助评估工具上的传感器获取地层数据的特征；在钻柱中定位评估工具柱的特征；有助于与地面进行上行链路和下行链路通信的特征；有助于输送的特征；使其在钻井阶段更加坚固的特征。
21.在一个或多个实施例中，钻柱可具有使用感应电阻率工具优化地层评估的一个或多个部分，优化的部分可包括具有不导电复合材料的钻铤，例如环氧玻璃纤维或芳族聚酰胺环氧基材料。此外，耐磨垫由陶瓷或任何类型的耐磨材料制成。
22.在一个或多个实施例中，钻柱可具有一个或多个使用声学工具针对地层评估进行优化的部分，钻铤可使用复合材料，其中从钻铤传播的声波的声速不同于从地层传播的声波的声速。不同的速度允许从地层传播的波与从钻铤传播的波相区别。钻铤还可以使用能够实现一致的表征和响应的材料和制造技术。
23.在一个或多个实施例中，钻柱可具有用于使用核工具优化地层评估的一个或多个部分，可调节钻铤的“透明度”，以使发射和接收的粒子(光子、中子等)在优化的一致介质中传播，从而实现测量的表征，粒子束以优化的方式导向地层并返回工具。
24.钻柱可具有至少一个与工具柱上的至少一个特征接合的止回部(no-go)，例如其将工具柱沿着钻柱轴线定位在为测井而优化的钻杆的部分中，例如所有发射器和接收器以优化的方式定位。这可以通过钻柱中的台肩或内部加厚(upset)来实现，设计为小于工具柱的最大外直径，直到如果位于工具柱上方则从底部开始的一定长度，或者直到如果位于工具柱的底部则具有直径限制。
25.此外，钻柱可具有对钻铤中已知价值的每个工具进行径向对中、偏心或偏移的装备，例如工具的径向位置是已知的，并在加工过程中得到考虑。这可以通过模制、机加工、将内部特征如肋等附加到钻铤上来实现。
26.此外，钻柱可使用井场可用的钻杆或钻铤，并通过修改工具柱的参数，如添加或移除间隔工具，适应长度变化(由于切割或模型)。
27.还可以通过在钻柱上添加或移除钻铤来优化钻柱，以适应测井程序要求。
28.在一个或多个实施例中，钻柱的优化部分可在其附近具有止回部，该止回部可构造为接合工具柱的上部，且工具柱可具有距上部距离为x的第一地层评估工具，例如核工具，以及距上部距离为y的第二地层评估工具，例如声波工具。止回部可以是使得当工具柱的上部与止回部接合时，核工具位于被构造为优化核地层评估的优化钻柱部分附近，声学工具位于用于声学地层评估的优化钻柱部分附近。优化的钻柱部分可以是钻柱的一部分，其材料具有使其旁边的地层评估工具能够按预期执行的材料特性。例如，如果地层评估工具之一是伽马射线或x射线工具，则优化的钻柱部分可以具有最小密度的材料，以允许x射线或伽马射线穿过邻近地层评估工具的钻柱的部分的透明度，并且如果第二地层评估工具是中子地层评估工具，则优化的钻柱部分可以是具有低氢含量的材料，从而允许通过优化的钻柱部分的适当透明度。
29.工具柱可被构造为与地面进行上行链路和下行链路通信。在一个实施例中，工具柱可具有已知和优化形状的内部特征，其中测井工具柱包括匹配特征，以部分或完全限制环空钻井液流向具有由工具柱调节的流动限制的通道，并因此实现泥浆脉冲遥测上行链路和下行链路。
30.在另一个实施例中，钻柱可具有非导电钻铤，工具柱可在两端电连接，实现电磁上行遥测。
31.在一个或多个实施例中，可对钻柱进行优化，以增强输送，例如，钻柱可具有带钻孔的钻铤，坐放设备定位在其上。坐放设备可以具有减速系统，以由工具柱在坐放处经受的
减速水平。
32.在一个或多个实施例中，感应电阻率工具的响应可用于确定工具柱是否坐放。
33.可使钻柱坚固，以处理钻井阶段施加的力。例如，钻柱可以在复合钻铤的外侧具有耐磨带，防止或减缓复合材料水热老化的涂层；或者类似物。
34.该方法还可包括操作评估工具柱，以在钻柱从井眼起出时获得地层评估数据；以及使用评估工具柱上的通信系统将获取的评估数据发送到地面。
35.该方法还可包括，在输送期间、坐放后和评估工具操作期间获取操作数据；以及当钻柱从井起出时，使用评估工具柱上的通信系统将获取的评估数据和获取的操作数据发送到地面。所获取的操作数据可以是工具柱的健康数据、工具柱的部件的操作状态、输送状态、井下压力、温度或其他井眼条件数据等。
36.评估工具柱可包括一个或多个核测量工具、一个或多个电阻率测量工具、一个或多个介电测量工具、一个或多个声波测量工具、一个或多个磁共振测量工具、一个或多个勘测测量工具或其组合。
37.在一个或多个实施例中，核测量工具获得的测量值包括:自然伽马射线、光谱伽马射线、中子孔隙度、岩石密度、中子伽马密度、光谱、x射线密度、脉冲中子测量值、核磁共振或其组合。
38.在一个或多个实施例中，声波和/或超声波测量工具可获得的测量结果包括:钻孔成像、单极、偶极、阵列声波测量或其组合。
39.在一个或多个实施例中，勘测测量工具包括一个或多个陀螺仪、一个或多个加速度计、一个或多个磁力计或其组合。
40.在一个或多个实施例中，操作评估工具柱，以在钻柱起出井眼时获得地层评估数据，包括操作校准用于过管测井的岩性密度测量工具。传统的岩性密度工具包括一垫，探测器主体具有一定的机械自由度。应用到钻孔壁上的垫容纳化学放射源、检测器(晶体和光电倍增管)和前端电子设备。该垫还包含屏蔽材料，旨在控制从源和到检测器的发射和进入粒子束，例如发射的粒子与受控体积的地层反应，并且只有所得粒子的受控部分被检测器感测。与垫贴着钻孔壁施加的传统岩性密度不同，在当前实施例中，测量工具将在钻铤中，因此粒子束在到达地层之前将必须穿过钻铤和钻井液，因此垫上的屏蔽材料的形状被优化以将粒子束射向地层并返回探测器。
41.图1描绘了钻井后测井系统的示意图。该系统包括钻柱110。在执行井眼的钻井或清理操作之后，钻柱110可以位于井眼中。该系统还包括设置在钻柱110中的评估工具柱120，该钻柱110坐放在钻柱的优化部分112中。钻柱还具有与其连接的井底钻具组件。井底钻具组件可以包括mwd工具、lwd工具、rss工具、泥浆马达、钻头等或它们的组合。
42.图2描绘了钻柱的优化部分的示意图。优化部分112可以包括第一组部件220。第一组部件中的部件可以是管件、钻铤等或它们的组合。钻柱的优化部分112还可以包括第二组部件224。第二组部件中的部件可以是管件、钻铤等或它们的组合。第一组部件和第二组部件可以包括由复合材料、碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、合金等制成的部件。
43.图3描绘了邻近优化部分的评估工具柱的示例，描绘了评估工具柱与优化部分的对准。评估工具柱120被示为邻近钻柱的优化部分112，尽管为了清楚起见被示为邻近，但是
在操作中，评估工具柱将驻留在钻柱的优化部分112内。评估工具柱可以具有第一系列传感器320和第二组传感器322。第一系列传感器320可以邻近第一组部件320，并且第一组部件可以被布置成优化传感器320获得评估数据的能力。第二系列传感器322可以邻近第二组部件，并且第二组部件224可以被布置成优化传感器322获得评估数据的能力。
44.通常，钻柱特征为:两个复合钻铤、两个标准钻杆和顶部的坐放钻铤。该工具柱可以包括电阻率工具、声波工具、岩性密度工具、中子孔隙度工具、能谱伽马射线工具、自然伽马射线工具、存储器和电池系统、位于坐放钻铤上的坐放组件、泥浆脉冲遥测系统和牵引设备中的一个或多个。在第二构造中，工具柱可以包括电阻率工具、声波工具、岩性密度工具、中子孔隙度工具、脉冲中子工具、能谱伽马射线工具、自然伽马射线工具、存储器和电池系统、位于坐放钻铤上的坐放组件、泥浆脉冲遥测系统和牵引设备中的一个或多个。
45.尽管本文描述了示例组件、方法和系统，但本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利覆盖了字面上或在等同原则下完全落入所附权利要求范围内的每一种方法、设备和制品。