专利名称：用于井数据压缩的系统和方法
技术领域：
本发明通常涉及测井领域。更具体地，本发明涉及通过位于穿透地 下地层的井眼中的井下工具的数据压缩技术。
背景技术：
在过去的几十年中，已经开发了用于从地下地层识别和生产碳氢化 合物的高精深技术，所述碳氢化合物通常被称作石油和气体。这些技 术促进了从地下地层发现、评估和生产碳氢化合物。当人们相信已经发现包含经济上可生产数量的碳氢化合物的地下地 层时，通常将井眼从地表面钻探到想要的地下地层，并且对该地层进 行测试以确定该地层是否可能生产具有商业价值的碳氢化合物。通常， 对地下地层进行的测试包含探询所穿透的地层来确定是否实际上存在 碳氢化合物并且来评估这里可生产的碳氢化合物数量。使用通常称作 地层测试器的地层测试工具来实施这些初步测试。地层测试器通常通 过电缆钢绳(wireline cable)、油管、钻杆柱等^f皮下放到井眼中， 并且可以用于确定各种地层特征，这有助于确定位于这里的碳氢化合 物或者其他流体的性质、数量和状况。其他地层测试器可以构成用于 在钻井过程期间测量地层参数的钻井工具的一部分，诸如钻杆柱。地层测试器通常包括细长工具，所述细长工具适于被下放进井眼并被定位在井眼中f这i工具被置于与地层进行流体连通以从地层采集数据。通常，探测器、通气管或其他设备可密封地接合在井眼壁上来 建立这种流体连通。其中，通常使用地层测试器测量井底参数，其中诸如井眼压力、地层压力和地层流度。它们还可以被用于从地层采集样本，以使可以确 定包含在地层中的液体类型和其他的液体性质。在地层测试期间确定 的地层性质在确定井的商业价值时是一个重要的因素，以及这样可以从井中重获碳氢化合物。此外，通过随钻测量(MWD)所确定的地层性 质在控制进一步的钻井操作中可能是非常有用的。参照图1A和IB中所示的传统的电缆地层测试器的结构，可以更容 易理解地层测试器的操作。如图1A所示，电缆测试器IOO从石油井架 2被下放到开口井眼3中，所述井眼3填充有在该行业中通常称作"泥 浆"的流体。井眼在钻探操作期间与沉积在井眼壁上的泥饼4排成一 行。井眼穿透地层5。在授予Zimmerman等人的美国专利No. 4， 860， 581和4， 936， 139中 更详细地描述了具有多个互连模块的传统模块式电缆地层测试器的操 作。图2描绘了在用于确定诸如地层压力之类的参数的传统电缆地层 测试器操作期间通过地层测试器测量的压力轨迹(trace)随时间变化 的示意图。现在参照图1A和1B，在传统的电缆地层测试操作中，地层测试器 100通过电缆钢绳6下放进井眼3中。在将地层测试器100下放到井眼 中想要的位置之后，通过打开均衡阀(未示出)使地层测试器中的流 线119中的压力能够与井眼中的液体的流体静力学压力相平衡。压力 传感器或量表(gauge) 120被用于测量井眼中的液体的流体静力学压 力。在这一点上，所测量的压力被示意地在图2中沿着线103描绘。 此后，通过使用液压激励活塞将测试器锚定在适当位置，将探测器112 定位在井眼的側壁上来建立起与地层的流体连通，进而闭合均衡阀来 使工具内部与井流体隔离，可以"设置"地层测试器IOO。在探测器和 地层之间进行密封并且建立流体连通的点，称作"工具设置"点，在 图2中在105处示意地描绘出。通过将活塞118收缩回预测试室114 在流线119中产生在地层压力之下的压力降，然后将来自地层5的流 体抽取到地层测试器100。在图2中沿着线107示意性示出称作"压降 (drawdown)"循环的这个容积膨胀循环。当活塞118 (在图2中点111处描绘出的)停止缩回时，来自地层的 流体继续进入探测器112,直到给定足够时间，流线119中的压力与地 层5中的压力相同为止，在图2中115处被描绘出。这个循环，称作"累积"循环，在图2中沿线113被描绘出。如图2中所示，在115 处，常称作"钻开的生产层表面(sandface)"压力的最终累积压力 通常被假定为对地层压力的良好近似。由压力轨迹所生成的曲线形状和相应数据可以用于确定各种地层特 征。例如在压降(图2中的107)和累积(图2中的113)期间测量的 压力可以用于确定地层流度，也就是地层渗透性与地层流体的粘滞度 之比。当地层测试探测器(图1B中的112)脱离井眼壁时，如图2中 的线117所示的，流线119中的压力迅速增加，因为流线中的压力与 井眼压力平衡。在地层测量循环已经完成之后，地层测试器100可以 脱离并且重新安置在不同深度，进而如所想要的重复该地层测试循环。在用于电缆传递工具的这种类型测试操作期间，井下所采集的压力 数据通常经由电缆通信系统电子地传送到地面。在地面上，操纵员通 常在控制台处监控流线119中的压力，并且电缆测井系统实时记录该 压力数据。在测试的压降和累积循环期间所记录的数据可以实时在井 场计算机上分析或者以后在数椐处理中心进行分析来确定关键的地层 参数，诸如地层液压、泥浆过平衡压力，(即井眼压力和地层压力之 差)以及地层的流度。电缆地层测试器允许高速数据速率通信，用于实时监控以及通过使 用电缆遥测来控制测试和工具。这种类型的通信系统使得现场工程人 员在他们想起(如果必要的话)采取立即行动来中断测试程序和/或在 试图进行另一测量之前调整预测试参数时能够评估测试测量的质量。 例如，通过观察它们在预测试压降期间采集的数据，工程人员可以选 择改变初始预测试参数，诸如压降速率和压降容积，来在试图进行另 一测试之前更好地将它们匹配地层特征。例如，在4受予Brieger的美 国专利No. 3,934,468 、授予Zimmerman等人的No. 4, 860， 581和 No. 4, 936， 139以及授予Auzerais的No. 5, 969， 241中，描述了现有技 术电缆地层测试器和/或地层测试方法的例子。这些专利被转让给本发 明的受让人。地层测试器还可以在钻井操作期间使用。例如，在授予Ciglenec等 人的美国专利No. 6,230,557 Bl (其转让给本发明的受让人)中公开 了一种这样的井下钻井工具，其适合于在钻井操作期间从地下地层采 集数据。其中，在专利NoUS5， 803, 186、 US7, 114， 562和US5， 233, 866中描述了具有地层测试能力的井下钻井工具的其他例子。已经开发出了各种技术来实施特定地层测试操作或者预测试。例如，均授予DesBrandes的美国专利No. 5， 095， 745和5， 233， 866描迷了用 于通过分析压力偏离于线性压降的点来确定地层参数的方法。在专利/ 申请No US 6,932,167 、 US 7， 011， 155、 US 2004/0231842和US 2005/0039527中提供了这样技术的其他例子。虽然在开发实施预测试的方法中做出的进步，但是仍旧需要消除在 预测试过程中的延迟和误差，并且提高从这样的测试所获取参数的精 度。因为在整个钻井操作中使用地层测试操作，所以测试的持续时间 和缺少与工具的实时通信是必须被考虑的主要约束。与用于这些操作 的实时通信相关联的问题主要是由于通常在钻井操作期间使用的遥测 的当前限制，诸如泥浆脉冲遥测。限制，诸如用于多数随钻测井(LMD) 或随钻测量(MWD)工具的上行链路和下行链路遥测数据速率，引起井 下工具和地面之间的緩慢的信息交换。例如，发送预测试压力轨迹到 地面的简单过程(接着是工程人员基于所传送的数据向井下发送命令 以缩回探测器)可能引起显著延迟，所述延迟往往对钻井操作产生不 利影响。延迟还增加了工具被卡住在井眼中的可能性。为了减少卡住的可能 性，经常建立基于主导地层和钻井条件的钻井操作规范来指示钻柱可 以在给定井眼中固定多久。在这些规范下，钻柱可以仅被允许在有限 时段是固定的以部署探测器并且进行压力测量。因此，由于与遥测带 宽相关联的限制，实时传送在测试期间获取的所有数据不是切实可行 的，并且因此不可能有适当的数椐分析和/或控制。随钻地层压力(FPWD)测量(其中实施两阶段测试协议)描绘了需 要实时地层测试数据通信。例如，FPWD预测试可以包括第一阶段(或 许包括压降和累积循环)，作为调查阶段被实施，还包括第二阶段(或 许再次包括压降和累积循环)，作为测量阶段被实施。来自调查阶段 的数椐可以用于配置/进行测量阶段。如果来自调查阶段的数据没有在 上向钻孔中被提供，则关于配置测量阶段、继续测试等等的适当分析 和/或控制将是不可能。同样，如果来自测量阶段的数据没有在上向钻 孔中被提供，则关于继续钻井操作、进一步测试等等的适当分析和/或 控制将是不可能。具有15Hz采样率及16比特/样本的5分钟时限的预10测试，例如产生每数椐信道72000个比特。然而，在其中实现了泥浆 脉冲遥测的情况中，该通信信道容量通常被限制在0.5到12比特/秒 之间。这样的通信信道通常不足以实时传送上述FPWD预测试数据。因此，希望能够使用低带宽通信信道实时或近实时传送鲁棒数据的 系统和方法。发明内容本发明涉及在其中使用数据压缩技术来填满用于数据传输的预定信 道容量(诸如数据通信信道中的可用带宽)的系统和方法。根椐本公开的一个方面，提供了一种用于从位于井眼中的井下工具 生成测井日志的方法。所述方法包括确定与所迷井眼相关联的可用 于所述井下工具的数据传输带宽；识别所述井下工具的数据流中的多 个事件；确定与所述多个事件相关联的值；在用于传输与所述多个事 件相关联的值的带宽从所述数据传输带宽扣除之后，确定可用于数据 传输的所述数椐传输带宽的一部分。所述方法还包括从所述数据流中 选择数椐点，所述数据点被选择作为可用于数据传输的所述数据传输带宽中的所述部分的函数；确定与所选数据点相关联的值；将与所述 多个事件和所选数据点相关联的值传送到地面系统；以及将所传送的值结合到测井日志中。根据本公开的另一方面，提供了一种用于从位于井眼中的井下工具 生成测井日志的方法。该方法包括获取与所述井下工具的操作相关 联的数据；识别与所述井下工具的操作相关联的多个事件；用所述井 下工具选择数据点用于传输，所述数据点被选择作为所述多个事件的 函数和增长函数。所述方法还包括确定与所述多个事件和用于由井下 工具传输的所述数据点相关联的值；将所确定的值传送到地面系统； 并且将所传送的数据结合到测井日志中。上面已经相当宽泛地概括了本申请的特征和技术优势，以便可以更 好地理解下面的具体描述。下文中将描述的其他特征和优势将构成权 利要求的主题。本领域的技术人员应当理解，所公开的原理和具体实 施例可以容易地被使用作为修改或者设计用于实现同一目的的其他结 构的基础。本领域的技术人员还应当意识到，这样的等效结构不背离 在所附权利要求中所阐述的本发明的宗旨和范围。在结合附图考虑时，根据下面说明书将会更好地理解本公开。然而，将清楚地理解到，各 个图仅仅被用于解释说明和描述的目的，并不意欲作为对本公开的限制。
为了更全面地理解本发明，现在参考结合附图所做出的下面描述，在附图中图1A示出了布置在井眼中的传统电缆地层测试器；图1B示出了图1A的模块式传统电缆地层测试器的横截面图；图2示出了对于使用传统地层测试器进行的典型现有技术预测试顺序来说压力测量对时间图的图示；图3示出了根据本发明实施例的预测试中所涉及的步骤的流程图； 图4示出了适合于实施本发明的实施例的地层测试器的模块的部件的示意图；图5示出了用于进行图3的预测试的压力测量对时间图的图示； 图6示出了在进行图3的流程图的调查阶段中所涉及的步骤的流程 图；图7示出了描绘压降终止的图5的曲线中的调查阶段部分的详细图； 图8示出了描绘了确定累积终止的图5的曲线中的调查阶段部分的 详细图；图9示出了详述在进行图3的流程图的测量阶段中所涉及的步骤的 流程图；试中所涉及的步骤的流程^;; P一 ' 、、 、、图11A示出了用于进行图10的预测试的压力测量对时间图的示意 图；图IIB示出了对应图11A的示意图的容积变化速率；图12示出了详述在进行图10的流程图的泥浆可压缩性阶段中所涉 及的步骤的流程图；图13示出了根据结合了泥浆过滤阶段的本发明的实施例在预测试中 所涉及的步骤的流程图；图14A示出了用于进行图13的预测试的压力测量对时间图的示意图；图14B示出了对应图14A的示意图的容积变化速率； 图15示出了用于泥浆过滤阶段所修改的图12的修改的泥浆可压缩 性阶l殳；图16A-C示出了详迷在进行图13的流程图的泥浆过滤阶段中所涉及 的步骤的流程图，其中图16A示出了泥浆过滤阶段，图16B示出了具 有重复压缩循环的修改的泥浆过滤阶段，并且图16C示出了具有解压 循环的修改的泥浆过滤阶段；图17A示出了根据本发明的一个实施例用于进行包括所修改的调查 阶段的预测试的压力测量对时间图的示意图；图17B示出了对应图17A的示意图的容积变化速率；图18示出了详述在进行图17A的修改的调查阶段中所涉及的步骤的 流程图；图19A示出了根据本发明的一个实施例用于进行包括所修改的调查阶段的预测试的压力测量对时间图的示意图；图19B示出了对应图19A的示意图的容积变化速率；图20示出了详述在进行图19A的修改的调查阶段中所涉及的步骤的流程图；图21示出了当在不同温度和/或压力下进行原始泥浆可压缩性时提 供修正的泥浆可压缩性所使用的流体可压缩性修正图；图22示出了由地层测试器生成的压力测量对时间图的示意图； 图23示出了根椐本发明的原理提供数据压缩和通信的操作的高级流 程图；图24提供了关于图23的抽取(decimate ) /压缩数据步骤的配置的细节；图25是根据使用本发明的原理的一种配置方法的提供用于压缩将被传送的数椐的数据抽取的操作的流程图；图26是根据使用本发明的原理的另一种配置方法的提供用于压缩将被传送的数据的数据抽取的操作的流程图；图27是根据基本上对应图22的预测试的本发明与用于通信的数据集相关联的曲线；图28是根据基本上对应图22的预测试测量阶段的本发明与用于通信的数据集相关联的曲线；图29是根据本发明的原理实现的提供关于量化技术的细节的流程 图；和图30是提供非均匀量化的数据压缩扩展器的操作的示意图； 图31示出了由地层测试器生成的压力测量对时间图的示意图，描绘 了沿着压力累积的数据点；图32示出了由地层测试器生成的压力测量对时间图的示意图，描绘了沿着压力累积的压力间隔；图33A是示出了用于确定选定点上的曲线的平滑值(smoothed value)的滤波器例子的图；并且图33B是示出了用于确定选定点上的曲线斜率的平滑值的滤波器例 子的图。
具体实施方式
在图3的框图中示出了用于估计地层性质(例如，地层压力和流度 (mobility))的实施例。如图3中所示，该方法包括调查阶段13和 测量阶段14。可以使用现有技术已知的任何地层测试器，诸如关于图1A和1B描 述的测试器来实现该方法。其他地层测试器也可以用于和/或适合于本 发明的实施例，诸如授予Zimmerman等人的美国专利No. 4,860,581 和4， 936， 139中的电缆地层测试器、授予Ciglenec等人的美国专利No. 6,230,557 Bl和/或美国专利申请No. 2005/0109538中的井下钻井工 具，它们的全部内容这里被引入作为参考。图4中描绘了可使用这样地层测试器的探测器模块的版本。该模块 101包括探测器112a、围绕该探测器的封隔器110a、以及从探测器延 伸到该模块的流线U9a。流线119a从探测器112a延伸到探测器隔离 阀121a,并且具有压力表123a。笫二流线103a从4笨测器隔离阀1Ha 延伸到采样线隔离阀124a和平衡阀128a,并且具有压力表120a。在 预测试室114a中的可逆预测试活塞118a也从流线103a延伸。出口线 126a从平衡阀128a延伸出去到井眼，并且具有压力表130a。釆样流 线125a从采样线隔离阀124a延伸穿过该工具。在流线125a中采样的流体可以被俘获，齐平或者用于其他目的。探测器隔离阀121a隔离流线119a中的流体与流线103a中的流体。 采样线隔离阀124a隔离流线103a中的流体与采样线125a中的流体。 平衡阀128a隔离井眼中的流体与工具中的流体。通过操纵这些阀来有 选择地隔离流线中的流体，压力表120a和123a可以用于确定各种压 力。例如，当探测器与地层进行流体连通时，同时最小化连接到地层 的工具容积，通过关闭阀121a,可以通过量表123a读取地层压力。在另一个例子中，打开平衡阀128a，利用预测试活塞118a,泥浆可 以从井眼汲取到工具中。关闭平衡阀128a、探测器隔离阀121a和采样 线隔离阀124a,则流体可以;故捕获在这些阀和预测试活塞118a之间的 工具内。可以使用压力表130a在工具操作期间来连续地监控井眼液压， 以及可以使用压力表120a和/或123a —起直接测量泥饼两端的压降以 及监控泥饼两端的井眼扰动的传输，用于以后为这些扰动修正所测量 的钻开的生产层表面压力。其中，预测试活塞118a的功能将从地层汲取流体或者注入流体到地 层中或者将在探测器隔离阀121a、采样线隔离阀124a和平衡阀128a 之间捕获的流体压缩或膨胀。预测试活塞118a优选地具有例如0.01 cmVs的低速操作的能力和例如lOcraVs的高速操作的能力，并且具有 能够在单个冲程中汲取大容积的能力，例如lOOcm3。而且，如果需要 从地层中汲取多于100 cn^而不缩回该探测器，则可以再循环预测试活 塞118a。优选地，预测试活塞118a的位置可以连续地受到监控并且必 定受到控制并且当它静止时可以"锁定，，它的位置。在一些实施例中， 探测器112a可以进一步包括过滤阀(未示出)和过滤活塞(未示出)。阀、预测试活塞和探测器的各种操作允许根据所描述的方法来操作 工具。本领域的技术人员将理解到，虽然这些规范定义了优选探测器 模块，但是可以使用其他规范而不背离本发明的范围。虽然图4描绘 了探测器类型模块，但是应当理解可以使用探测器工具或者封隔器工 具，或许有一些修改。以下描述假定使用探测器工具。然而，本领域 的技术人员将理解，可以使用带有封隔器工具的类似处理。这里公开的技术还可以使用结合流线的其他设备。术语"流线"这 里用于指用于建立地层和预测试活塞之间的流体连通和/或允许流体15流经它们之间的管道、腔体或者其他通道。其他这样的设备可以包括 例如其中探测器和预测试活塞是一个整体的设备。这种设备的例子公开在美国专利No. 6， 230， 557B1和美国专利申请序列No. 10/248,782 中，这两个专利转让给本发明的受让人。如图5所示，调查阶段13涉及获取对地层参数诸如地层压力和地层 流度的初始估计。这些初始估计然后可以用于设计测量阶段14。如果 想要并且允许的话，则然后根据这些参数进行测量阶段来生成地层参 数的精确估计。图5描绘了对应的压力轨迹，其说明了当进行图3的 方法时压力随时间的变化。应当理解，虽然图5的压力轨迹可以由图4 的设备来进行，但是它还可以由其他井下工具来进行，诸如图1A和1B 的测试器。在图6中更具体地示出了调查阶段13。调查阶段包括在工具在时间 G时被设置持续时间乃之后开始压降310、进行压降320、终止压降330、 进行累积340和终止累积350。为了根椐步骤310开始调查阶段，探测 器112a被放置与地层进行连通并且被锚定到位置上并且工具的内部与 井眼隔离。压降320通过在预测试室114a中前进活塞118a来进行。 为了终止压降330,停止活塞118a。压力将开始在流线119a中累积直 到在350终止累积340。调查阶段持续时间为77,。还可以如前面关于 图1B和图2所描述的来进行调查阶段，在开始调查阶段之前预定义压 降流速和压降终止点。在图7中更具体地示出了调查阶段13的压力轨迹。诸如地层压力和 地层流度之类的参数，可以从调查阶段的压力轨迹获取的数据的分析 中确定。例如，终止点350代表地层压力的临时估计。可选地，可以 通过使用本领域技术人员已知的技术来推断在累积340期间获取的压 力走向来更精确地估计地层压力，对应将已经获取的压力的所推断的 压力使得累积已经被允许无限地继续下去。这样的过程可以要求附加 处理来达到地层压力。地层流度U厶人还可以根据线340代表的累积阶段来确定。本领域 技术人员已知的技术可以用于根据在累积340期间压力随时间的变化 速率来估计地层流度。这样的过程可以要求附加处理来达到地层流度 的估计。可选地，准备于1991年10月6-9日在Dallas, Texas举办的1991 石油界工程师年度技术会议和展览上提出的由Goode等人提供在出版 物上的题目为"多探测器地层测试和纵向油田连续性(Multiple Probe Formation Testing and Vertical Reservoir Continuity)，， 的作品 暗示由阴影区域描绘的并且由参考数字325 (这里由A来表示)标识的 图的面积可以用于预测地层流度。这个面积由线321、压降线320和累 积线340限定，线321水平地从终止点350(代表终止时所估计的地层 压力户"o)延伸。这个面积可以被确定并且与通过使用下列等式对地层 流度的估计相关<formula>formula see original document page 17</formula>其中(A7/^人是地层流度(D/cP)的第一估计，其中vT是地层渗透性 (Darcies达西，用D表示)并且是地层流体粘滞度(cP )(由于由 地层测试器确定的数量是地层渗透性与地层流体粘滞度之比，即流度， 所以不需要粘滞度的确切值)；K (cm3)是在调查预测试期间从地层汲取的容积，r"7+7;) - KU-7;) = FU) - ru广7;),其中r是预测试室的容积；/v是探测器半径(cm);并且&是具有大于1 mD/cP的 流度的地层的误差项，通常很小(小于百分之几)。变量C说明有限大小井眼对探测器的压力响应的影响，可以由在 由F. J.Kuchuk于1996年在Situ 20， 1， 1出版物上提出的题目为"在 横向流动分层油田中的多探测器电缆地层测试器压力特性 (Multiprobe Wireline Formation Tester Pressure Behavior in Crossflow—Layered Reservoirs)，，中4笛述的下歹寸等式来确定% =0.994-0細>9-0.353 92-0.714 93+0.709v94 (2)其中A和A分别代表探测器的半径和井的半径；p - 7>/ TV,/ =；6>= 0. 58 + 0. 0781og 7 + 0. 261og/ + 0. 8p2;并且(和 (分别代表径向渗透性和纵向渗透性。在陈述等式1给出的结果中，已经假定地层渗透性是各向同性的， 即;T，在测试期间的流动体制是"球形的"并且保持了保证Darcy关系的有效性的条件。还参照图7，调查阶段的压降步骤320可以被分析来确定随时间的压 降以确定压力轨迹的各种特征。从沿着压降线320的点获取的最佳拟 合线32被绘出从开始点310延伸。偏离点34可以沿着曲线320确定， 代表曲线320达到与最佳拟合线32具有最小偏离5。的点。该偏离点 34可以用作对"流动开始"的估计，在该点上在调查阶段压降期间流 体从地层递送到工具中。偏离点34可以用已知4支术来确定，诸如在均授予Desbrandes的美 国专利No. 5， 095， 745和5， 233， 866中公开的技术，这两个专利的整 个内容这里被引入作为参考。Desbrandes教导了用于从偏离最佳拟合 线的点估计地层压力的技术，该最佳拟合线使用来自预测试的压降阶 段的数据点所创建的。偏离点可以可选地通过测试最新获得的点看它 是否保持在线性走向上来确定，其中线性走向代表当获得连续压力数 据时流线膨胀。否则，则可能终止压降并且使压力稳定。偏离点还可 以通过取在320期间记录的压力对时间的导数来确定。当该导数改变 2-5% (大概更小一些)时，取对应点来代表开始从地层流动。如果必 要，为了确认偏离膨胀线代表从地层流动，可以进行进一步的小容积 的预测试。可以使用其他技术来确定偏离点34。例如，用于确定偏离点34的另 一技术基于泥浆可压缩性并且将关于图9-11进一步进行讨论。一旦确定了偏离点34,则压降在点34之后继续直到满足一些预定终 止标准。这样的标准可以基于压力、容积和/或时间。 一旦满足该标准， 则压降终止并且达到终止点330。想要终止点330出现在给定压力范围 口户内的给定压力/%上，该给定压力范围相对于对应图7的偏离点34 的偏离压力尸w。可选地，可能想要在确定偏离点34之后的给定时段内 终止压降。例如，如果偏离出现在时间G,则终止可以被预设置为出 现在不迟于时间"其中在时间G和G之间花费的时间被指定为r,并 且受限于最大持续时间。用于终止预测试的另 一标准将在已经识别出 偏离点34之后限制从地层汲取的容积。这一容积可以由预测试室114a中的容积变化来确定(图4)。容积的最大变化可以被规定为预测试的 限制性参数。一个或多个限制性标准，压力、时间和/或容积，可以单独或者结合 起来用于确定终止点330。如果例如，如在高度渗透性地层的情况下， 所想要的标准诸如预定压降不能满足，则预测试的持续时间可以进一 步由一个或多个其他标准来限定。在达到偏离点34之后，压力继续沿着线320下降直到膨胀终止在点 330。在这一点上，探测器隔离阀121a关闭和/或预测试活塞118a停 止并且调查阶段累积340开始。压力在流线中的累积继续直到累积终 止发生在点350。在其上累积变得充分稳定的压力常常被当作对地层压力的估计。监 控累积压力以提供数据用于从累积压力的渐进稳定性来估计地层压 力。具体地，所获得的信息可以用于设计测量阶段瞬时值，这样在累 积的结束获得地层压力的直接测量。留下调查阶段累积应当允许持续 多久以获得地层压力的初始估计这一 问题。从前面的讨论中显然累积不应当在压力恢复到其中识别流线解压偏 离的水平(即图7上的戶w表示的压力)之前终止。在一种方法中，设 置时间限度可以用于累积持续时间n。 r;可以被设置为某个数字，诸 如2-3倍的从地层流过的时间乃。可以设想其他技术和标准。如图5和7所示，终止点350描绘了累积的结束、调查阶段的结束 和/或测量阶段的开始。当终止350出现时可以使用特定标准。确定终 止350的可能方法允许所测量的压力稳定。为了建立这样的点，即在 其上可能相对快速地做出合理准确的估计在终止点350处的地层压力， 可以使用用于确定建立何时终止的标准的程序。如图8所示， 一种这样的程序包含建立开始于压降点330终止的压 力增量。例如，这样的压力增量可以是多倍压力表分辨率，或者压力 表噪声的倍数。因为获取了累积数据，所以连续压力点将落入一个这 样的间隔中。选择在每个压力增量内的最高压力数据点，并且在对应 时间之间构建差值以产生时间增量A ~fl;。累积继续直到两个连续时间 增量的比值大于或者等于预定数，诸如2。在这个标准满足时在最后间隔中的最后记录的压力点是所计算的终止点350。这个分析在数学上可 以表示i口下开始于"开始调查阶段的累积，寻找下标序列{/(")}<={/}， /(/ )> /(/2-1), / =2，3，……，这样对于/ >2， /(1)=1,并且max(P,(") —A("-i))《max("尸^,s尸) (3)其中A是等于或者大于例如4的一个数，通常为10或者更大，(5, 是压力测量工具的标称分辨率；并且^是压力工具噪声的小的倍数(例 如2)-在设置工具之前可以确定的量，诸如在泥浆压缩性实验期间。本领域的技术人员将理解可以根据所想要的结果选择A和5,的其他 值，而不背离本发明的范围。如果在由等式(3)的右側定义的间隔中 除了基点之外不存在任何点，则可以使用在间隔之外的最近点。定义A。w,，则当下列条件满足时累积可能终止，即 細々(")=户"(图7)并且其中/^是大于或者等于例如2的数。 然后对地层压力的第一估计定义为(图7):冲/(m—)〉) = P('7 + ")=尸350 . (5)在粗略叙述的项(rough term)中，当在累积期间的压力大于对应 偏离点34的压力并且压力中的增长率降低至少2倍时终止根据当前标 准的调查阶段预测试。地层压力的近似取作累积期间测量的最高压力。等式(3)和(4) 一起设置精度，在调查阶段期间通过该精度确定 地层压力等式(3)定义了误差的下界并且y^粗略定义了所估计的数 值距实际地层压力多近。/Z7,值越大，所估计的地层压力值将距实际值越 近，并且调查阶段的持续时间将越长。用于终止调查阶段累积的另 一 标准可以基于累积曲线的平面，诸如 将通过比较压力累积点的范围的平均值与压力表噪声的小的倍数例如2或4来确定。应当理解这里公开的任何标准单独或者组合地可以用于 终止调查阶段累积(即图5上的340 )、测量阶段累积(即图5上的 380并且下面将描述)或者更一般地任何累积。如图7所示，终止点350描绘了在完成了累积阶段340之后调查阶 段13的结束。然而，可能存在这样的情况，其中需要或者想要终止预 测试。例如，在该过程中的问题诸如当探测器被塞紧时，测试是干涸 的或者地层流度如此慢以至于测试基本上干涸，泥浆压力准确地平衡 地层压力，检测到伪破裂，测试到非常慢的渗透性地层，检测到流线 流体的可压缩性中的变化或者出现其他问题，这些问题可以证明在完 成整个循环之前终止预测试是正确的。一旦想要预测试在调查阶段期间终止，则预测试活塞可以停止或者 探测器隔离阀121 (如果存在的话)关闭，这样流线119中的容积减少 到最小。 一旦已经检测到问题，则调查阶段可以终止。如果想要的话， 可以进行新的调查阶,殳。返回参照图5， 一旦完成调查阶段13，基于要么条件允许要么做出 测量阶段14的想要性能，作出决定。这个决定可以手动地进行。然而， 优选地自动地并且在设置标准的基础上作出决定。可以使用的一个标准仅仅是时间。可能需要决定是否有充足的时间 4来进行该测量阶段。在图5中，具有充足的时间来进行调查阶段和 测量阶段。换言之，进行两个阶段的总时间7;小于分配给该循环的时 间。通常，当U、于总时间r,的一半时，有充足的时间来进行测量阶段。确定是否继续测量阶段所使用的另一标准是容积K例如，还可能需 要或者想要确定测量阶段的容积将至少与在调查阶段期间从地层中汲 取的容积一样大。如果一个或多个条件不满足，则测量阶段不可能进 行。其他标准还可以是确定是否应当进4亍测量阶革殳。可选地，尽管不 能满足任何标准，但是调查阶段可以通过所分配的其余时间继续到结 束这样缺省地它可以成为调查阶段和测量阶段两者。21应当理解，虽然图5描绘了单个调查阶段13，依次是单个测量阶段 14,但是可以根据本发明进行各种数量的调查阶段和测量阶段。在极 端情况下，调查阶段估计可以是可获得的唯一估计，因为在调查阶段 期间压力增加，累积可能如此慢以至于分配给测试的整个时间由这个 调查阶段所消费。这通常是地层具有很低的渗透性的情况。在其他情 况下，诸如具有中度到高度渗透性的地层，其中累积到地层压力将相 对快，可能进行多个预测试而不会与所分配的时间约束相沖突。仍然参照图5, —旦决定进行测量阶段14，那么调查阶段13的参数 用于设计测量阶段。从调查阶段获得的参数，即地层压力和流度，用 于规定测量阶段预测试的工作参数。具体地，想要使用调查阶段参数 来解决测量阶段预测试的容积和其持续时间以及因此的对应流速。优 选地，测量阶段工作参数以这样的方式来确定以优化在测量阶段预测 试期间所使用的容积，得到在给定范围内的地层压力估计。更具体地， 想要汲取仅足够的容积，优选地比在调查阶段期间从地层汲取的容积 更大的容积，以使在测量阶段的结束处，压力恢复在实际地层压力；v 的想要范围5内。在测量阶段期间汲取的容积优选地被选择使得时间 约束也可以满足。令#代表地层对在由如上所述的探测器工具所引起的流速上的单位 步骤的压力响应。在测量阶段结束时所测量的压力是在实际地层压力 的5内的条件可以表述为其中7\是分配给调查和测量阶段的总时间减去流线膨胀所花费的时 间，即在图5中7\= 7,- (〃-〃)-7。 +71+7^+7^ (在进行测试之前指定-秒)；r。是在调查阶段期间地层流动的近似持续时间(在获取期间确定-秒)；K是在调查阶段期间累积的持续时间(在获取期间确 定-秒)；^是在测量阶段期间压降的持续时间(在获取期间确定-秒)； r,是在测量阶段期间累积的持续时间(在获取期间确定-秒)；^和& 分别代表调查阶段和测量阶段的常数流速(在获取之前规定并且在获说明书 5是在测量阶段期间将被确定的地层压力的精 度(已指定-大气压力)，即a (A) < 5,其中/v是实际地层压力； ^是地层孔隙度，G是地层总的可压缩性(在获取之前通过标准相互关 系从地层类型和孔隙度的了解指定-l/大气压力)；^=^^=;,其中"- f，O, 1,2表示无量纲时间并且r= CP//Gr,7(代表时间常数；并且二是由下式即 广^ ! _ __丄& 一《(，/2) Qj ;t(1+(1/2)W(3/8)W +《/^》Q所规定的有效探测器半径，其中,是第一种具有模数/^V1-的 完全椭圆形积分。如果该地层是各向同性的，那么/; = 2^/(;^,)。同样地，测量阶段可以通过规定第二对笫 一预测试流速之比和测量 阶段预测试的持续时间72以及因此其容积来限定。为了完整地规定测量阶段，可能想要进一步基于附加条件来限定该 测量阶段。 一个这样的条件可以基于规定测量阶段的压降部分的持续 时间相对于可用于完成整个测量阶段的总时间之比，因为测量阶段的 持续时间在完成调查阶段之后已知，即r2+ r3= 7\-厶-7}。例如， 可能想要允许测量阶段的累积时间两倍(或者大于两倍)于压降时间，于是"r^，或者r广r广r》/( & +1),其中"r>2。等式 (6)于是可以解出测量对调查阶段预测试流速之比并且因此测量阶段 的容积PS - d用于完成测量阶段预测试参数的规范的另 一 条件将是限制在测量阶 段压降期间的压降。使用如等式(6)中所使用的同一符号和同一控制假设，这个条件可以写作//((7"7i"2)D)-//((巧+^) + ，//((^>^^ 隨 (7)其中△ ;w (单位是大气压力)是在测量阶段期间最大允许的压力压降,应用等式(6)和(7)到确定测量阶段预测试参数使用特定、简单 但非平凡例子来最佳地示例。为了示例目的，如前所述，假设调查阶 段和测量阶段以精确控制的速率来指导预测试。而且，假设可以忽略 工具存储在压力响应上的影响，假设在压降和累积两者中的流动体制 是球形的，假设地层渗透性是各向同性的并且假设确保Darcy关系的 有效性条件满足。在上面的假设下，等式(6)成为下列形式<formula>formula see original document page 24</formula>—一(8) 其中e/"尸C是互补误差函数。因为该误差函数的自变量通常很小，在使用通常的平方根近似中通 常有极少的精确度损失。在对各项进行一些重新安排之后，等式(8)可以显示成为下列形式<formula>formula see original document page 24</formula>(9)其中；i^7^r;, —旦调查阶段预测试已经完成，测量阶段的持续时 间是已知量。这个关系的用途是显然的， 一旦在左侧的圆括号内的表达式被近似 进一步获得测量阶段预测试的所想要的容积的表达式。<formula>formula see original document page 24</formula>(10)在从等式(6)得出等式(8)中做出同样的假设，等式(7)可以写 作<formula>formula see original document page 25</formula>在应用互补误差函数的平方根近似和重新安排各项之后，该等式可 以表达为<formula>formula see original document page 25</formula>)合并等式(9)和U2)得到A<formula>formula see original document page 25</formula>因为最后两个括号/圆括号表达式中的各项每个4艮接近单位1,等式<formula>formula see original document page 25</formula> (14)该式给出了用于确定测量阶段压降的持续时间的表达式并且因此， 结合上面用于测量阶段预测试容积的结果，测量阶段预测试流速的值。为了从等式(14)中获得对^的现实估计，应当保持下列条件等式(15)表述了这样的条件，即最终压力的目标邻域应当大于在从 调查阶段预测试留下的剩余瞬时值。总的来说，由等式(10)和(14)传递的对于K和乃的估计可以在 更广泛的参数估计方案中使用等式(8)和(11)用作开始值。虽然等 式(8)和(11)可以用于示例该程序中的步骤以计算测量阶段参数， 但是应当理解其他影响诸如工具存储、地层复杂性等等可能易于结合 到估计过程中。如果已知地层模型，则在参数估计过程中可以使用更 通用的地层模型等式(6)和(7)。上面描述的用于确定测量阶段预测试的方法假设在可以估计最佳预 测试容积和持续时间之前将分配特定参数。这些参数包括地层压力 测量的精度5;最大可允许的压降(Aa");地层孔隙度^-其将通常 可用于棵井测井日志；并且，总的可压缩性其可以从已知相互关系 获得，其进而又依赖于岩性和孔隙度。利用所确定的测量阶段预测试参数，应当可能在分配给整个测试的 时间内获取地层压力和地层流度的改进估计。在点350上，调查阶段结束并且测量阶段可以开始。从调查阶段确 定的参数用于计算用于确定进行测量阶段14的参数所需的流速、预测 试持续时间和/或容积。测量阶段14现在可以使用从在调查阶段中估 计的原始地层参数确定的 一组精确参数来进行。如图9所示，测量阶段14包括步骤进行第二压降360、终止该压 降370、进行第二累积380和终止该累积390。这些步骤如上根据图6 的调查阶段13所描述的来进行。测量阶段的参数诸如流速、时间和/ 或容积，优选地根据调查阶段的结果来预定。返回参照图5,测量阶段14优选地开始于调查阶段350的终止并且 持续由测量阶段所规定的持续时间A,直到终止在点390上 优选地， 进行调查阶段和测量阶段的总时间落入所分配的时间量内。 一旦测量 阶段完成，则可以估计地层压力和工具被收回用于附加测试、井下操 作或者从井眼移走。现在参照图IO,描绘了用于估计地层性质的上述方法的可选实施例，其结合了泥浆可压缩性阶段11。这个实施例包括泥浆可压缩性阶段11、调查阶段13和测量阶段14。泥浆可压缩性的估计可以用于精确调查阶 段程序，使得从调查阶段13和测量阶段14更好地估计参数。图11A 描绘了对应图IO的方法的压力轨迹，并且图IIB示出了预测试室容积 的变化速率的有关图示。在这个实施例中，图4的地层测试器可以用于进行图IO的方法。根 据这个实施例，隔离阀121a和124a可以与平衡阀128a—起使用来捕 获流线103a中的流体容积。而且，该隔离阀121a可以用于减少工具 存储容积影响以便促进迅速累积。该平衡阀128a另外使流线易于齐平 来排出不想要的流体诸如汽油，进而促使流线部分119a和103a再充 填井眼流体。可以进行泥浆可压缩性测量，例如通过首先从井眼通过平衡阀128a 依靠预测试活塞118a汲取泥浆容积到工具中、通过关闭平衡阀1Ma 和隔离阀121a和124a来隔离流线中的泥浆容积、通过依靠预测试活 塞118a调整预测试室114a的容积来压缩和/或膨胀所捕获的泥浆的容 积、并且同时依靠压力表120a记录压力和所捕获的流体的容积。预测试室的容积可以4艮精确地被测量，例如通过依靠适当的线性分 压计(图4中未示出)来测量预测试活塞的位移或者通过其他适当已 建立的技术。图4中也未示出这样的装置，预测试活塞的速率可以通 过该装置受到精确地控制以给出对预测试活塞速率&的所想要的控 制。用于获得这些精确速率的技术在本领域是众所周知的，例如，通 过使用附连到校正形式的导螺杆的活塞、变速箱和计算控制电机，以 致于本方法要求的这种速率可以易于获得。图1U和12更详细地描绘了泥浆可压缩性阶段11。泥浆可压缩性阶 段11在设置工具之前并且因此在引导调查和测量阶段之前进行。具体 地，该工具不必设置靠着井眼，也不必在井眼中不动，以便引导泥浆 可压缩性测试由此减少由于不动的钻柱而引起刺穿工具的风险。然而， 优选地在靠近测试点的点上来采样井眼流体。用于进行可压缩性阶段ll的步骤在图12中更具体地示出。这些步 骤还对应沿着图IIA的压力轨迹的点。如在图12中所阐迷的，泥浆可压缩性测试的步骤包括开始泥浆可压缩性测试510、从井眼汲取泥浆到 工具中511、隔离流线中的泥浆容积512、压缩泥浆容积520和终止压 缩530。接下来，泥浆容积的膨胀开始540，该泥浆容积膨胀550 —段 时间直到终止560。开始流线到井眼的开放连通561,并且压力在流线 中平衡到井眼压力570直到终止575。现在可以开始预测试活塞再循环 580。泥浆从流线排出到井眼581并且预测试活塞再循环582。当想要 进行调查阶段时，该工具可以于是被设置610并且流线与井眼的开放 连通终止620。泥浆可压缩性涉及流线流体的可压缩性，其通常是整个钻井泥浆。 对泥浆可压缩性的认知可以被用于更好地确定线32的斜率(如先期关 于图7所描述的)，其进而又引起提高确定偏离点34从地层发信号表 示流动。因此，对泥浆可压缩性的值的认知引起更有效的调查阶段13 并且提供附加的途径来进一步精确从调查阶段13获取的估计并且最终 改进从测量阶段14获得的那些估计。泥浆可压缩性G可以通过分析图UA的压力轨迹并且相应地生成的 压力和容积数据来确定。具体地，可以从下列等式确定泥浆可压缩性<^ =-丄罡或者相当地， (16)r伞其中G是泥浆可压缩性(l/psi), K是所捕获的泥浆的总容积(cm3)， p是所测量的流线压力(psi)，々是所测量的流线压力的时间变化速 率(psi/sec),并且《p代表预测试活塞速率(cmVsec)。为了获得泥浆可压缩性的准确估计，想要不止几个数椐点被采集来 定义在泥浆可压缩性测量期间的压力-容积走向的每一段。在使用等式 (16)来确定泥浆可压缩性中，已经做出一般假设，具体地，该可压 缩性是常数并且用于测量中的增量预测试容积与在流线中捕获的泥浆 的总容积r比较起来较小。现在将解释在获取更精确的偏离点34a中测量泥浆可压缩性的用途。 该方法通过拟合调查阶段13的压降数据的初始部分到已知斜率的线 32a来开始数据。线32a的斜率通过先前确定的泥浆可压缩性、流线容28积、预测试活塞压降速率来固定。因为压降以固定并且精确控制的速 率来工作并且流线流体的可压缩性是已知常数，该已知常数已经由上面所述的实验确定，描述具有已知斜率a的这个线的等式由下式给定其中"O)是在膨胀开始时的流线容积，G是泥浆可压缩性，^是活 塞解压速率，/是在启动膨胀过程时的表观压力。假定r(o)比由于预 测试室的膨胀引起的容积上的增加大的多。因为现在斜率a已知，需要指定来完整定义等式(17)的唯一参数 是截距/，即6。 一般来说，/是未知的，然而，当属于流线膨胀的线 性走向的数据点拟合于具有斜率a的线时，它们应当都产生类似截距。 这样，截距/的值将出现在识别出流线膨胀的线性走向时。识别出落在具有所定义的斜率a的线上的数据点的一段到给定精度 内。这个线代表实际的泥浆膨胀压降压力走向。本领域的技术人员将 理解在将数据点拟合线中，不必所有点都精确地落在该线上。相反， 数据点在精度限度内拟合线就足够了 ，该精度限度基于工具特征和工 作参数来选择。使用这个方法，可以避免与早期数据点相关联的不规 则的走向，早期数据点即在预测试活塞压降开始附近的那些点。最后， 第一点34a在定义直线的点之后，大大偏离(或者在精度限度之外) 该线，是其中出现偏离于压降压力走向的点。偏离34a通常出现在比 通过推断线预测的压力更高的压力上。这个点表示泥饼的破裂。各种程序可用于识别属于流线膨胀线的数据点。任何程序的细节当 然取决于想要如何确定流线膨胀线、如何选择最大间隔、以及如何选 择测量精度等等。下面给定两种可能的方法来解释说明该细节。在这么做之前，定义 下列项<formula>formula see original document page 30</formula>IW(;t) t 罪)其中， 一般来说，< ir代表选自所获得的i个数据点(G，A) 的数据点数量。根据上下文，vVU)可以等于l。等式(18)和(19)分 别代表通过iW)个数据点的具有固定斜率a的最小平方线和具有固定 斜率s的最小绝对偏离的线，并且等式(20)代表关于固定斜率线的 数据的方差。用于定义具有斜率a跨越最长时间间隔的线的一种技术将拟合各个 数据点(当它们被获取时)到固定斜率a的线。这一拟合产生截距序 列(AJ,其中各个^从下式计算出来& = A+a^。如果&的连续值 变得渐进地更靠近并且最终落入窄带内，则对应这些下标的数据点用 于拟合最终线。具体地，该技术可以包含步骤(i ) ^给定的截距序列{&}确定中值、"0发现属于该組^{/€[2，"，単丰-+"^}的下标，其中仏是诸如2或3的数并且其中"的可能选择由下列等式定义<formula>formula see original document page 30</formula>6w 歸)、泽)^其中，最后表达式产生于这样的假设，即时间测量是精确的。另外，"的极少自然选择是有可能的，例如，"=&、 (iii) 拟合固定斜率s的线到具有属于A的下标的数据点；并且(iv)发现 产生&-6:+^>"^^的第一点("，A)，其中6: = &或者^取决于用于 拟合该线的方法，并且/^是诸如2或3的数。在图11A上用34a代表 的这个点被用来表示泥饼的破裂和流动从地层开始。可选方法基于这样的思想，即当所拟合的线遇到实际的流线膨胀数 据时，关于常数斜率的线的数据的方差序列应当最终变成或多或少的常数。因此，根据本发明的方法可以按如下实现(i)固定斜率a的 线首先拟合于累计直到时间4的数据。对于每组数据，从/^) = ^-^确 定一条线，其中5从等式(18)中计算出；(ii)使用等式(20)构建 方差序列, = 1;( iii )连续地发现属于该组^={/e[3,...，4^—,-"-(5-"a"的下标；(iv)固定斜率a的线被拟合于具有/,中下标的数据。让#00为该组中的下标的数量； (v )从一 系列具有上述组的下标的固定斜率线的最后 一个确定偏离点作为第一点，该第一点满足A-^+^>"^#,其中z^是诸如2或3的数； (vi)定义Sl-min(《d;(vii)发现/*的点的子组，这样使得7V = {/e^|A-(5-^)卜^J; ( viii )通过具有在#中的下标的点拟合具有斜率a的线；并且(ix)定义泥饼的破裂为第一点(& a),其中 a-^+a/fe>"jm。作为在先前选择中的这一点，在图IIA上再次表示为 34a,:故用来表示泥饼的破裂和从地层流动的开始。一旦确定了最佳拟合线32a和偏离点34a，则如上关于图7所讨论的 可以确定终止点330a、累积370a和终止累积350a。测量阶段14于是 可以由在图1U的调查阶段13中生成的精确参数所确定。现在参照图13，描绘了用于估计地层性质的方法的可选实施例，其 结合了泥浆过滤阶段12。在该实施例中，该方法包括泥浆可压缩性阶 段lla、泥浆过滤阶段12、调查阶段13和测量阶段14。对应的压力轨 迹在图14A中描绘出，并且预测试容积的变化速率的对应图示在图14B 中示出。关于图10的方法描绘的同一工具也可以结合图13的方法使 用。图14A和14B更具体地描绘了泥浆过滤阶段12。泥浆过滤阶段12在工具被设置之后并且在调查阶段13和测量阶段14进行之前来进行。 修改的泥浆可压缩性阶段lla在泥浆过滤阶段12之前进行。在图15中更具体地描绘了修改的可压缩性测试lla。该修改的可压 缩性测试lla包括图12的可压缩性测试11的相同步骤51 0-580。在步 骤58G之后，重复泥浆可压缩性测试的步骤511和512，即泥浆从井眼 汲取到工具511a并且流线隔离于井眼512a。现在该工具可以被设置 610并且在该设置循环的终止时该流线可以^^隔离620，准备泥浆过滤、 调查和测量阶段。泥浆过滤阶段12在图16A中更具体地加以示出。泥浆过滤阶段开始 于710，流线中的泥浆容积被压缩711直到终止在点720上，并且流线 压力下降730。在初始压缩之后，开放流线与井眼的连通751,平衡工 具和井眼内的压力752,并且流线与井眼隔离753。可选地，如图16B所示，可以进行修改的泥浆过滤阶段12b。在修改 的泥浆过滤阶段12b中，在开放流线的连通751之前进行第二压缩， 包括步骤开始重新压缩流线中的泥浆731、压缩流线中的泥浆容积到 更高的压力740、终止重新压缩741。然后流线压力被允许下降750。 步骤751-753于是可以如关于图16A所描述的来进行。图14A的压力 轨迹示出了图16B的泥浆过滤阶段12b。在图16C示出的另一选择12c中，在第一压缩711的流线压力下降 730之后进行解压循环，包括步骤开始流线中的泥浆的解压760、解 压到适宜在井眼压力之下的压力770、并且终止解压780。然后流线压 力被允许下降750。步骤751-753于是可以如关于图16A所描述的来重 复进行。图14A的压力轨迹示出了图16C的泥浆过滤阶段12c。如图14A的压力轨迹所示，图16A的泥浆过滤方法12可以要么使用 图16B的泥浆过滤阶段12b要么图16C的泥浆过滤阶段12c来进行。 可选地，在图16A-C中描绘的一个或多个技术可以在泥浆过滤阶段期 间进行。泥浆过滤涉及通过沉积在井眼壁上的泥饼过滤泥浆的基流体并且确 定在现有井眼条件下的过滤的容积速率。假定泥饼性质在测试期间保 持不变，通过泥饼的过滤速率由简单的表达式给出其中K是所捕获的泥浆的总容积(cm3)，并且&表示泥浆过滤速率 (cmVsec); G表示泥浆可压缩性(1/psi )(其中G在修改的泥浆可 压缩性测试11a期间确定或输入)；户代表在图14中的730和750期 间测量的压力下降的速率(psi/sec)。在等式(22)中的容积R代表 包含在如图4所示的阀121a、 124a和128a之间的流线的容积。对于在密封井眼壁无效的泥饼来说，泥浆渗透速率可以是在调查阶 段的流线解压期间预测试活塞速率的重要部分并且如果不考虑可能导 致在所检测的点上的误差，该点为来自图7的地层的流动的开始点34。 在流线解压阶段期间检测来自地层的流动开始点即图7的偏离点34所 使用的固定斜率线的斜率a在这些情况下使用下列等式来确定一^: (23)"-加其中K(O)是在膨胀开始时的流线容积，G是泥浆可压缩性，^是活 塞解压速率，^是通过泥饼从流线到地层的过滤速率，并且/是在启 动膨胀过程时的表观压力，如前所解释的，在确定偏离点34的过程期 间确定该表，见压力。一旦泥饼过滤速率《,和泥饼可压缩性G已经确定，则可能在其中通 过泥饼的过滤是重要的情况下从调查阶段13继续估计地层压力。优选地，本发明的实施例可以以自动方式实现。而且，它们可应用 到井下钻井工具和电缆地层测试器，其中该测试器可以由任何类型的 工作管柱诸如钻柱、电缆钢绳、联接管、或者盘绕管在井下传递。有 利地，本发明的方法允许井下钻井工具以最时间有效方式进行时间约 束的地层测试，以致于与停止钻井工具相关联的问题可以最小化或者 避免。进行调查阶段测量的另一实施例将参照图17A、 17B和18加以描述。 在设置地层测试器805之前，泥浆可压缩性优选地被如上所述地加以33确定(未显示)。确定泥浆可压缩性之后并且在设置地层测试器之前，由工具所测量的压力将是井眼流体或者泥浆流体静力学压力801。在工 具被设置805之后，预测试活塞118a,如图4中所示，被激活810来 以精确固定的速率汲取流体以在想要的时间^上815获得指定的压降 814。优选地，如果该过平衡近似已知的话，所想要的压降(口户)是 同一量级但是小于在那个深度上的所期望的过平衡。过平衡是在泥浆 流体静力学压力和地层压力之间的压力之差。可选地，所想要的压降 (口户)可能是大于最大所期望的"流动初始压力"值(例如，200psi) 的某个数(例如，300psi)。实际的地层压力是否在这个范围内对本 发明的实施例无关紧要。因此，下列描述假设地层压力不在这个范围 内。根据本发明的实施例，获得这个有限压降(口户)的活塞压降速率可 以从下式估计^—CA (24)其中G是流线流体的可压缩性，流线流体被假定为与井眼流体相同； K是如图4中所示的阀121a、 124a和128a之间流线103a内所捕获的 流体的容积；A尸是所想要的压降并且^是预测试压降的持续时间。参照图17A、 17B和18,根据本发明的实施例进行调查阶段13b的方 法包括开始压降810和进行被控压降814的步骤。优选地，该活塞压 降速率精确地受控，这样压降和压力变化速率很好地被控制。然而， 不必以低速率引导预测试(活塞压降)。当所指定的增量压降(口户) 已经达到时，预测试活塞停止并且压降终止816。然后该压力被允许平 衡817 —段时间《818,该段时间可能长于压降时段17 ，例如，= 。 在压力已经平衡之后，在点820上的稳定压力与在点810上开始压降 时的压力相比较。在这点上，决定是否重复该循环，如图18中819所 示。用于该决定的标准是该平衡压力(例如，在点820上)是否不同 于在压降开始时的压力(例如，在点810上)与所期望的压降(口/0 基本一致的量。如果这样，那么重复这个流线膨胀循环。为了重复该流线膨胀循环，例如，预测试活塞被重新激活并且压降循环如所述地重复，即，开始预测试820、以与用于先前循环基本相同 的速率和持续时间826准确地压降824同一量(A户)、终止压降825、 并且稳定830。再次，在820和830上的压力被比较来决定是否重复该 循环。如图17A中所示，这些压力显著不同并基本上与由于流线中的 流体膨胀引起的所期望的压降(△尸) 一致。因此，重复该循环 830-834-835-840。重复"流线膨胀"循环直到连续稳定压力之差基本 上小于所施加的/所指定的压降(口户)，例如在图17A中示出为840 和850。在连续稳定压力之差基本上小于所施加的/所指定的压降(口户)之 后，可以重复不止一次"流线膨胀"循环，在图17A中示出为 850-854-855-860。如果在850和860上的稳定压力例如在小倍数的量 表可重复性内基本上一致，两个值中的大者被当作地层压力的第一估 计。本领域的技术人员将理解如图17A、 17B和18中所示的过程仅用 于示例目的。本发明的实施例不受限于进行多少流线膨胀循环。此外， 在连续稳定压力之差基本上小于所施加的/所指定的压降(口户)之后， 可选地重复该循环一次或多次。在从流线流体膨胀到从地层发生流动的转变的点在图17A中被标识 为800。如果在850和860上的压力在所分配的稳定时间的结束时一致， 则可能有利地来允许该压力860继续建立和使用在前面部分中描述的 程序(见图8的描述)来终止该累积，以便获得地层压力的更佳的第 一估计。在前面的部分中描述了该过程，由该过程来决定是继续该调 查阶段还是进行测量阶段，864-868-869,以获得地层压力870的最终 估计。在测量阶段完成870之后，探测器脱离井眼壁并且该压力在时 间段895内返回到井眼压力874并且在881处达到稳定。一旦地层压力的第一估计和地层流度在调查阶段13b中获得，如图 17A和18所示，因此获得的参数可以用于建立测量阶段14预测试参数， 该预测试参数将在该测试所分配的时间内产生更精确的地层参数。用 于使用在调查阶段13b中获得的参数来设计测量阶段14预测试参数的 程序在前面的部分中已经描述过。在如图17A、 17B和18所示的实施例中，在流线膨胀阶段期间压降(口尸)的量值被指定。在可选实施例中，如图19和20中所示的，在 流线膨胀阶段期间容积增加的量值(口r)被指定。在这个实施例中，固定精确调节的流体容积(△ n在每个步骤中以受控速率汲取以产生可能从下式估计出的压降—7^ =-7^' (25)用于这个实施例的程序类似于图17A、 17B和18中所示的实施例所 描述的那些程序。在设置地层测试器之前，优选地确定泥浆可压缩性 (未显示)。在确定泥浆可压缩性之后和在设置地层测试器之前，由 该工具所测量的压力是井眼或泥浆流体静力学压力201。参照图19A、 19B和20，在设置工具205之后，激活图4中所示的预 测试活塞118a。根据本发明的一个实施例，用于进行调查阶段13c的 方法包括步骤开始压降210,以精确固定的速率214汲取流体直到预 测试室114a的容积增加指定量AK预测试室的容积上的增量变化可 以是例如0.2到1立方厘米的量级。本领域的普通技术人员将理解所 指定的容积增加量(□0不受限于这些典型容积并且应当根据所捕获 的流体的总容积来选择。所得到的流线流体膨胀引起流线中的压降。当已经获得预测试室容积中所指定的增量时，预测试活塞118a停止 并且该压降终止215。流线中的压力然后被允许平衡217 —段时间^ 218, &218长于压降时段^ 216,例如，^ =2 ",。在压力稳定之 后(在图19A中在点220上示出)，决定是否重复"流线膨胀，，循环 219 (在图20中所示)。用于决定的标准类似于为图17A和18中示出 的实施例所描述的标准。即，如果在稳定或平衡之后的压力(例如在 点220上)显著不同于在压降开始时的压力(例如在点210上)并且 该压力之差与由于流线中的流体膨胀所引起的所期望的压降基本上一 致，然后重复"流线膨胀"循环。为了重复"流线膨胀"循环，例如，预测试活塞被重新激活220，流 线精确地膨胀同一容积A r 224，并且该压力被允许稳定230。再次， 如果在220和230上的压力显著不同并且与由于流线中的流体膨胀所引起的所期望的压降基本上一致，该循环重复，例如，230-234-235-240。"流线膨胀"循环重复直到连续稳定的压力例如在 图19A中所示的230和240上的压力之差基本上小于由于流线中的流 体膨胀所引起的所期望的压降。在连续稳定的压力之差基本上小于所期望的压降之后，"流线膨胀" 循环可以重复不止一次，在图19A中示出为240-244-245-250。如果在 240和250上的稳定压力基本上一致，则两个值中的大者被用来表示地 层压力的第一估计。本领域的普通技术人员将理解如图WA、 19B和20 中所示的过程仅用于示例目的。本发明的实施例并不限于进行多少"流 线膨胀"循环。此外，在连续稳定压力之差基本上小于所期望的压降 之后，可选地重复该循环一次或多次。在从流线流体膨胀到从地层发生流动的转变的点在图19A中被标识 为300。如果在240和250上的压力在所分配的稳定时间的结束时在所 选限度内一致(例如，例如量表可重复性的小的倍数)，则可能有利 地来允许该压力在250处继续建立和使用在前面部分中公开的程序(见 图8)来终止该累积，以便获得地层压力的更佳的第一估计。在前面部 分中描述了该过程，由该过程来决定是继续该调查阶段还是执行测量 阶段，250-258-259-260，以获得地层压力260的最终估计。在测量阶 段完成260之后，探测器脱离井眼壁并且该压力在时间段295内返回 到井眼压力264并且在271处达到稳定。一旦在调查阶段13c中获得地层压力的第一估计和地层流度，如图 19A和20所示，因此获得的参数可以用于建立测量阶段M预测试参数， 该预测试参数将在该测试所分配的时间内产生更精确的地层参数。用 于使用在调查阶段13c中获得的参数来设计测量阶段l4预测试参数的 程序在前面的部分中已经描述过。在前面部分中，概述了用于确定泥浆可压缩性的方法。该泥浆可压 缩性依赖于它的组成和流体的温度与压力。结果，泥浆可压缩性常常 随着深度变化。因此，想要在接近其中进行测试的位置的原处上测量 泥浆可压缩性。如果该工具配置不允许泥浆可压缩性如上所述地进行 确定，则原处泥浆可压缩性可以通过如下所述的可选方法来估计。在根椐本发明的实施例的方法中，地层测试器可以被设置在套管中，例如接近套管靴，来建立与套管的流体密封。捕获在测试器流线中的井液的压缩和解压依靠图4中示出的预测试活塞118a来进行。用于进 4亍泥浆可压缩性测试的程序参照如上图1U和11B进4亍描述。 一旦已 知预测试活塞i亲漆仏、压力变化速率々和所捕获的容积r，则泥浆可压 缩性可以从式；=—& /(^)估计出。在这个特定实施例中，可压缩性测量在其上进行的实际纵向深度(因 此，温度和压力)可能显著不同于在其中测量地层压力的深度。因为 钻井流体的可压缩性受到温度和压力的影响，需要对这样测量的可压 缩性应用修正，以便估计其中进行测试的深度上的钻井泥浆的可压缩性。在根据本发明的方法中，井眼压力和温度信息在测量开始之前使用 传统的压力和温度传感器例如在如图17A中所示的点801上获取。基 于已知的钻井泥浆性质和原处温度和压力测量，如图21中所示的图可 以-波构建来用于引导温度和压力修正。可选地，本领域已知的分析方 法可以用于计算修正系数，其当应用到原始可压缩性测量时将在测量 地层压力的深度上提供原处流线流体可压缩性。参见例如E. Kartstad 和B. S. Aadnoy发表在1998年在IADC/SPE论文47806上的"在高压力 高温度钻井操作期间钻井流体的密度特性(Density Behavior of Drilling Fluids During High Pressure High Temperature Drilling Operat ions )，，。在根据本发明的实施例的另一方法中，测量了地面获得(例如，泥 浆坑)的样本在所预期的井下温度和压力条件范围上的可压缩性。在 井下条件下的原处泥浆可压缩性的估计于是可以根椐本领域的已知方 法从泥浆密度和泥浆压力和泥浆温度之间的已知关系来估计出。参加 例如图21和E. Kartstad和B. S. Aadnoy发表在1998年在IADC/SPE论 文47806上的"在高压力高温度钻井操作期间钻井流体的密度特性 (Density Behavior of Drilling Fluids During High Pressure High Temperature Drilling Operations)，，。图21描绘了在基于石油和基于水的泥浆的流体可压缩性(G)和流 体压力(p)之间的典型关系。实线10描绘了典型的基于石油的泥浆 的泥浆可压縮性随着井眼压力的变化。虚线11描绘了典型的基于水的泥浆的泥浆可压缩性的相应变化。在地面上基于石油的泥浆的可压缩性用参考数字7表示。在套管執上的基于石油的泥浆的可压缩性用参 考数字8表示。在套管靴以下给定测量深度上的基于石油的泥浆的可 压缩性用参考数字9表示。压缩性修正AC代表在套管靴8上和在测量 深度9上的基于石油的泥浆的可压缩性之差。在套管靴8上做出的可 压缩性测量可以通过可压缩性修正A C来调整以确定在测量深度9上的 可压缩性。如虛线ll所示，基于水的泥浆的可压缩性和相应可压缩性 修正上的变化可能没有比由实线IO描绘的基于石油的泥浆的修正更显 著。如上所述，在井下条件下的泥浆可压缩性(其要么直接在原处测量 要么从其他测量推断)可以用于本发明的实施例来提高从例如图11A 中所示的调查阶段和/或测量阶段估计地层特性的精度。图22描绘了在预测试操作期间所做的压力(戶)对时间(的压力 图2200。这个压力轨迹类似于在上面图5中描绘的预测试，但是更具 体。预测试的一般程序将参照图22进行描述，尽管注意这个描述是具 有代表性的，并且可以使用其他程序而背离本发明的范围。在开始预测试之前，流体连通设备诸如探测器(图4中的在 所缩回的位置上，这样使得工具内部暴露到井眼或者在2201处示出的 流体静力学压力(A;)。为了进行该预测试，流体连通设备^支按压靠 着井眼壁以形成密封并且建立与地层的流体连通。因为探测器接合井 眼壁，流体连通设备被"设置"并且流线中的压力增加。这个压力增 加是当探测器按压到井眼壁上的泥饼中时由压缩流线中的流体引起 的。这个"设置，，动作具有设置压力(尸w)并且在图22中示出在2203 上。如图所绘，设置压力(户"f)可以高于在2201处的井眼压力(， 尽管这可能不总是这样。设置压力(A")关于流体静力学压力(尸w) 的相对位置对于下面描述的适用性是无关紧要的。在图22中，点2204标记调查阶段的压降阶段2205的开始。这被称 作膨胀压力(户 ),因为它是在膨胀阶段开始之前刚测量的压力。在 工具被设置之后，点2204可以高于井眼压力(A,),或者它可以退到 或者甚至低于井眼压力(？w)。在压降阶段中，位于工具内部并且连接到流线(例如，图4中的119a) 的预测试活塞(例如，图4中的118a)被移动这样使得流线的容积增加。在这个例子中，增加以稳定已知速率发生，但是如果想要的话速 率可以改变。当容积增加并且进行压降时，流线中的压力下降。这个"压降阶段，，2205从2204延伸到压降终止在压降压力2209上。在第一次压降期间的某一点上，期望被隔离在工具的探测器内的井 眼壁上的泥饼(图1中的4 )将破裂，这将使得流体能够从地层流动到 探测器流线中去。当泥饼破裂时，并且如杲地层具有充分的流度，则 流线中的压力可以经历略微的上升，在2206处示出。通常地，这发生 在低于稳定钻开的生产层表面压力(尸")2240的压力上，在泥饼破裂 时操作员通常不知道这个压力。因此，泥饼在其上破裂的压力(/V) 2206提供了其中稳定的钻开的生产层表面压力(尸w) 2240并且最终地 层压力(/V或PO所位于的范围的初始表示。一旦泥饼破裂2206,则压降继续2207直到流线中的压力达到2209 处的压降压力(&)。应当看到，压降阶段的大部分(即，2205、 2207 ), 除了泥饼破裂2206之外，非常接近如上面关于图7所描述的压力上的 线性下降。在压降阶段2208的结束附近，该压力走向变成非线性。这 是因为流体从地层流入工具中，并且流体从地层的流速开始匹配由活 塞运动所施加的容积变化速率。在压降期间(称作"压降阶段"2205 )的最低压力，称作"压降压 力"(尸w) 2209。有几种方法来确定何时将停止该压降。用于确定终 止压降的技术的一些例子上面关于图7进行了描述。可以用于选择压降阶段2209的一种技术基于泥饼破裂的压力 (/V) 2206，如果泥饼破裂被检测到的话。例如，如果检测到泥饼破 裂，则压降阶段(尸")2209可以^L设置在泥饼压力(/V) 2206以下的 给定的或"预选"值上。在其他情况下，压降压力(&) 2209根本不特定选择。相反，在泥 饼破裂2206之后，例如基于探测器流线的有效容积上的变化，压降阶 段终止。例如，在泥饼破裂2206之后，压降阶段可以通过移动活塞以 移置所选容积来定义。在其中没有检测到泥饼破裂2206的情况下，压 降阶段可以基于通过移动活塞来移置的流体总容积来终止。因此，可 以指定固定速率和总容积。压降阶段将随着活塞以固定速率移动继续， 直到达到指定的总容积。在那点上，停止活塞，并且压降压力(户w) 2209将取决于地层传递流体的能力和为预测试所选的工作参数。一旦压降压力(尸w)达到2209,则工具中的活塞停止移动，并且工 具中的压力传感器监控由地层流体流到工具产生的压力累积。这个压 力累积，或者累积阶段2210，从压降压力2209延伸直到达到最终累积 2216。在累积阶段2210期间，在虛线2240上压力向稳定的钻开的生 产层表面压力(Af)渐近地建立。应当看到，在第一累积阶段2210的 结束时的最终累积压力(&) 2216被描绘为小于稳定的钻开的生产层 表面压力(Af) 2240,但是它可能更大。累积阶段"10可以在压力完 全稳定之前终止，例如当为预测试分配仅短的持续时间时。如图22所示，进行两个连续预测试。第一预测试称作"调查阶段"， 如刚才描述的，在图22中从2204到2216跨越压力曲线。调查阶段可 以类似于例如上面关于图2所述的预测试。如上所述，第二预测试或 者"测量阶段"可以在笫一预测试或者调查阶段之后进行。如果想要 的话，可以进4亍附加的预测试。在图22中第二预测试或者"测量阶段，，从"16延伸到2231。如上 所述，各阶段的持续时间可以是有限的并且这些阶段的终止点可以基 于标准设置。通常地，调查阶段相比于一个或多个测量阶段在持续时 间上比较短，并且经常用于提供地层参数的估计和/或设计引导测量阶 段的标准。测量阶段可以基于从调查阶段获得的结果特定地适合于获 取预测试目的。在持续时间上它通常长于调查阶段并且可以提供更精 确的结果。如上面关于图7所讨论的，预测试可以用于生成地层压力的估计(A) 和地层中的流体的"流度"的估计。流度描绘了地层流体如何容易地 流入地层。这可能在估计从井产生碳氢化合物的经济能力中是有用的。 该流度被定义为地层渗透性除以地层中的流体的粘滞度。因此，流度尿 被定义为，其中f是地层渗透性并且M是地层流体的粘滞度。如前关于图7所描述的，地层流度的估计可以从在水平通过最终累 积压力运行的线以下和在压降和累积曲线(如图7中由参考数字325 所描绘的)以上的面积所确定。例如，在图22中，在水平线2242以 下通过第一累积压力(A/) 2216和在压降2205和累积2210曲线的至 少一部分以上的区域2251是流度的指示器。例如，流度(K/)ih可以使 用上面的等式(1)来估计并且其中K是在线2242和线2205 (例如， 图22中的2261 )的交叉点和累积阶段的结束(例如图22中的2216)41之间的预测试室容积的变化量，并且力是曲线下的区域(例如图22中 的区域2251 )。图22还示出了测量阶段在点2216和2231之间的压力曲线。图22 中示出的测量阶段类似于调查阶段(2204-2216 ),例外的是测量阶段 可以但是不必具有更大的压降并且通常具有更长时间用于累积阶段。 用于进行测量阶段的标准可以基于这里如上所描述的调查阶段的结果 来设计。在图22中第二压降开始于点2216并且继续直到该压力达到第二压 降压力(4)2219。类似于第一压降的最后部分2208，第二压降"H 的最后部分2218表现出非线性。如同第一压降阶段2205，第二压降阶 段2217可以由本领域已知的任何方法来终止。例如，第二压降阶段2217 可以在预选膨胀容积之后停止。此外， 一旦预选压力即第二压降压力 (&)已经达到，第二压降"17可以终止。第二压降压力(AJ "19 可以基于已知的关于井和地层的信息或者使用上面所述的任何标准来 选择，该信息来自先前预测试获得的信息或者来自在试验井中进行的 测试。可选地，第二压降2217可以基于在如上所述的调查阶段期间获得的 信息来终止。例如，为第二压降2217选择的容积速率和总容积可以基 于在调查阶段2204-2216期间获得的压力数据来选择。在另一例子中， 第二压降压力2219可以基于在调查阶段22(M-2216中获得的压力数据 的分析来特别地选择。用于终止第一和第二压降阶段的方法不意欲限 制本发明。第二压降2217可以通过移动活塞来膨胀工具中的流线的容积来引 起。优选地，用于测量阶段的活塞是用于调查阶段的同一活塞，尽管 可以使用另一活塞。另外地，用于降低压力的其他方法可以使用，如 本技术领域所已知的。用于进行压降的方法将不意欲限制本发明。在压降阶段2217终止在点2291之后，活塞可以停止，并且流线中 的压力允许增加。这是第二累积阶段2220。优选地，当进行多个预测 试时，第二累积阶段2220在持续时间上长于第一累积阶段2210。第二 累积阶段2220中的压力累积到第二累积压力(/^) 2231。这个第二累 积压力可以用作稳定的钻开的生产层表面压力(A,) 2240的笫二指示 器。如同调查阶段，位于第二累积压力(A,) 2231以下和第二压降阶段 2217和第二累积阶l殳2220以上的测量阶段的图上的区域2252可以用 作地层中流体的流度的指示器。区域2252的值与在点2216和点2231 之间的预测试室容积的变化量可以用于估计流度。例如，上面的等式 (1 )可以用于估计流体在地层中的流度。可选地，本领域的任何其他 已知方法可以用于确定该流度。在测量阶段之后(即，在第二累积阶段2220终止在2231之后)， 预测试活塞通常部分地^皮延伸，平衡阀打开并且流体连通设备从井眼 壁缩回。然后流线再次暴露到井眼压力。流线中的压力上升(在2232 处)到井眼压力(&) 2233。在多数情况下，在预测试开始时测量的井眼压力(在2201处的&) 类似于或者相同于在预测试结束时测量的井眼压力(在2233处的A,)。应当注意，根据不同情形可能有所区别。例如，温度上的变化可以影 响压力测量。另外地，如果钻井同时进行预测试，则井眼中的流体力 学压力可能波动，如果在运行泥浆泵的同时进行预测试。其他因素可 能影响井眼压力测量。应当注意，当在钻井操作期间进行预测试时，在泥浆泵运行同时， 可能想要这么做，即使泥浆流动可以引起井眼压力上的噪声和波动。 泥浆泵提供泥浆流动通过钻柱，其允许使用泥浆脉冲遥测。这样，通 过开着泥浆泵同时进行预测试，可以完成与地面的至少某种水平的通在根据本发明的各方面的操作中，使用数据压缩技术以用要传送的 数据(诸如上述预测试数据等等)填满预定通信信道容量，诸如上迷 泥浆脉沖遥测信道中可用于数据传输的带宽。使用这样的数据压缩技 术，测试数据的鲁棒的井上通信，诸如在钻井测试同时从地层压力获 得的压力对时间数椐，可以实时或者近实时被提供，甚至在其中数据 通信信道严重地受到带宽限制(诸如由于低数据速率和/或带宽由其他 /附加数据传输所消费)的情况下。例如，使用本发明的数据压缩技术， 如上关于图22所迷的足够用来精确地代表在图中所示的图的预测试数 据可以纟支实时或近实时地传送到地面。鲁棒数椐的通信可以被利用来促进分析和/或控制钻井操作而不要 求移走地层测试工具，以及因此移走钻柱，和/或允许钻井操作根据从预测试的结果获得的信息等等快速地继续和/或修改。当然，本发明并 不限于仅上述预测试压力数据或者甚至仅预测试数椐的通信。例如， 如果想要的话，其中本发明可以用于传送预测试压力导数数椐、预测 试电机速度和容积、在采样操作期间汲取的流体容积、来自流体频谱 仪的光密度、采样流的流体密度和/或粘滞度，以及关于工具操作诸如缩回和定延绳钓(setline)压力的信息、或者关于工具内部状态的信 息。其中地层测试工具不适合于自主地使用调查阶段数据来配置测量 阶段测试的情况下，本发明的数据压缩技术可以用于实时或近实时地 传送调查阶段的数椐(该数据足够精确地代表图22中示出的图)到地 面。这个数据可以在地面上分析用于在分配给钻井操作中断(用于引 导预测试)的有限时间内配置预测试的测量阶段。在其中引导压力测 试而泥浆循环泵关闭的那些情况下，其中在工具和地面之间在进行测 试期间没有通信，这里所描述的方法可以用于更大的优势。通过利用 这些方法，在允许做出关于工具操作和井状态的及时决定之后，由工 具在这样的泵关闭测试期间获得的数据的准确表示可以有效地传送到 地面。尽管上述例子提及井上数据传输，但是应当理解本发明的原理 可以应用到关于井下或者其他数据通信。注意力转向图23,示出了根据本发明的原理用于提供数据压缩和通 信的操作的高级流程图。如图23的流程图所示，在步骤3702中，采 集数据，例如所述数据可以包括上述预测试数据。例如，地层测试工 具可以进行一个或多个测量，如上所述，来提供想要的数据。其后，在步骤3704中，优选地使用下面更充分描述的技术，抽取/ 压缩所采集的数据的全部或选定部分，例如代表关于测试程序的有关 部分的数据。应当理解，这里使用的"抽取"在其最广泛的意义中包 括减少信号离散序列或者数据流中的样本数量，并且不意欲限制到总 数的十分之几("十分之一")。在步骤3704中提供数据抽取/压缩，事件数据点优选地在用于经由 数据通信信道通信的测试数据内识别。数据抽取器优选地使用这些事件数据点来识别在所采集的数据内的附加数据点，诸如放置在事件数 据点之间的曲线上的特定数据点，用于经由数据通信信道通信。优选 地，选择附加数据点以引起事件数据点、附加数据点和关于传送所采 集的数据可利用的任何开销数据尽可能差不多填满在通信信道中的所有可用带宽。根据本发明的各方面填满的通信信道中的带宽可以是通 信信道的整个带宽或者一部分信道带宽(其另外地还没有被利用、保 留或者不可用于上述数据通信)。在步骤3706中，所抽取/压缩的数据被编码用于在通信信道中传输。 编码数据可以包括包装或者量化和分配比特给数据、处理数据以提供 误差检测和/或修正、在适当的传输容器中封装数据等等。而且，如在 步骤3706中提供的编码数据可以包括添加所抽取/压缩的数据到经由 通信信道传送的其他数据中或者将抽取/压缩数据与经由通信信道传 送的其他数据交织。在步骤3708中使用通信信道传送编码数据。在步骤3708中的传输 可以包括调制载波或用于将数据放置在介质上用于传输的其他众所周 知技术。在优选配置中，编码的数据被调制为脉冲用于经由泥浆脉沖 遥测通信信道传输。在步骤3710中，编码的数据由与通信信道进行通信的系统来接收。 例如，在其中地层测试工具进行测试的地方，已经从该测试中采集到 数据，地面系统(诸如被耦合到通信信道的井上接收机)可以接收数 据。在步骤3710中的接收可以包括解调载波信道或者用于从传输介质 中提取数据的其他众所周知技术。在优选配置中，所接收的数据从泥 浆脉沖遥测通信信道的脉冲中解调。在步骤3712中解码所接收的数据。解码数据可以包括解包装或者去 量化并且重建数据，处理数据来检测和/或修正误差、从传输容器内解 包或去封装数据等等。而且，如在步骤3712中提供的解码数据可以包括将想要的数据从经由该通信信道传送的其他数据中分离出来。在步 骤"12中解码数据可以另外地或者可选地包括应用一个或多个逆函数 到使用特定函数压缩的数据，诸如在下面关于图30讨论的。而且，解 码数据可以包括应用如下所述的由数据抽取器应用的"增长"函数的 逆。这样的逆函数的应用可以使用关于应用到数据的函数的信息，该 数据通过通信信道传送或者可以独立地确定，诸如通过利用用于确定 由传输数据的系统所应用的函数的同一算法。在步骤3714中，解码或重建的数据:故分析和/或使用。解码数据通 常被添加到测井日志中。测井日志可以采取在位于钻塔例如图1A中的 钻塔2的屏幕上显示的形式。测井日志也可以采取打印文档或者电子记录的形式，其存储在本领域已知的任何已知存储装置中。例如，其 中地层测试工具已经进行测试的情况下，已经从该测试采集到数据， 则地面系'统诸如计算机或终端，可以处理数据来提供关于继续钻井操 作、进行附加测试、完成测试等等的信息给井工程人员或者其他操作员。可选地或者附加地，该信息可以;f皮存储和以后4吏用，例如，来确 定油田模型、评估油田的收益性、选择开采设备或者用于本领域中已 知的其他应用。已经总的描述了根椐如图23所示的本发明的原理提供数据压缩和通 信的操作，注意力转向图24-26,其中提供了关于优选数据压缩技术的 进一步细节。具体地，图24的流程图提供关于图23的抽取/压缩数据 步骤3704的优选配置的细节。类似地，图25和图26的流程图提供关 于用于图24的通信步骤3816的抽取数据的各种配置的细节。为了更好地帮助读者理解本发明的原理，由图24-26的流程图所表 示的本发明的操作这里将参照地层预测试数据来描迷以由此提供更实 际的典型配置。然而，应当理解，本发明并不限于使用这里提到的典 型数据。现在参照图24，这里流程图开始于步骤3802,其中选择或获得用于 通信的事件数据点。参照图22中所示的预测试数据，可以看到这里描 绘了具体事件。例如，预测试的测量阶段的数据包括与在预测试期间 经历的或者与预测试相关的特定事件相关联的数据点。具体地，数据 点2216代表压降开始事件，数据点2219代表压降压力达到事件，并 且数据点2231代表累积压力近似事件。可能有关井预测试的其他事件 包括在测试2201之前识别井眼压力、工具设置事件2203、开始预测试 调查阶段/开始流线膨胀2204、泥饼破裂检测2206、终止调查压降2 209 、 近似调查累积压力/结束预测试调查阶段/开始预测试测量阶段2216、 终止测量阶段压降2219、近似测量阶段累积压力/结束预测试测量阶段 /达到最终地层压力2231、以及在引导测试2233之后的井眼压力。这 些事件可能不存在于所有测试中，例如，失去密封或者干涸测试等等。 这些和其他事件可能易于检测(例如，特定测试操作开始或者终止， 诸如预测试活塞接合、电机启动、特定电机速度达到、工具接合，工 具脱离等等)或者相对容易地在数据流中识别出(例如，走向的相反 或快速变化、 一个或多个测量参数的峰或谷、 一个或多个测量参数达到的稳定状态、达到暂停等等)。各种事件数椐点可以被视作与所进行的预测试特定相关，或者另外 地可以代表在数据流内的特定有关数据。例如，上述事件数据点可以定义值的间隔或者用于压缩，和/或实时通信的数据部分。因此，图24 的步骤3802优选地工作来选择或者得到一个或多个这些事件、事件点 或者数椐点，其包括在压缩通信中用于代表整个数据流(例如，图22 中示出的曲线的整个预测试或预测试测量阶^殳部分)。在步骤3804中，确定与上述事件点相关联的一个或多个值。例如， 在其中事件数椐点代表特定时间上的压力的情况下，每个所选事件数据点的压力和时间值可以被确定用于传输。在另一例子中，所获得的的值或者渐进值。在另一例子中，在所选数据点上的值通过"平滑" 所采集的数据或者所采集的数据上的走向来确定，例如下面关于图 31-33B所进一步详述的。在图24中所示的操作中，在步骤3806中每个所选事件数据点的值 被量化用于经由通信信道进行通信。例如，每个事件数据点的值可以 被量化用于在传输之前的编码。如果想要的话，可以提供数据的非均 匀量化。例如，使用一种量化精度来量化位于一个间隔内的数椐点的 值和使用另 一量化精度来量化位于另 一个或多个间隔内的数据点的值 可能是有利的。压缩扩展器可以用于改变量化精度，该量化精度用于 根据所想要的精度水平量化每个事件数据点的值。下面将讨论关于压 缩扩展器配置(其可以根据本发明的原理来使用)的细节。分配给由量化数据引起的抽取数据点的比特数量可以基于所想要的 精度。例如，在其中数据点代表压力和时间信息的情况中，由上述量 化提供的比特数量可以根据下列规则来计算nbitS"加=「10g2(tmax/tacc)"l (43) nbitSpress = 「10g2(P醒/Pacc)"l (45) 其中[X]代表大于X的最小整数，L。和尸w分别是所想要的时间和压力精度，/ 6/"^-和/ 6/"p,。w分别是分配给抽取时间和压力的比特数，并且4"和/^分别是最大压力值和最大时间值。在步骤3808中，为通信识别的数椐，例如事件点数据和与其传输相关联的任何开销数据，关于预定信道容量进行分析，预定信道容量例 如在通信信道中传送预测试数据可用的带宽，来确定附加预测试数据 是否可以在通信信道内传送。例如，泥浆脉冲遥测通信信道可以提供从约0. 5bit/s到约12bit/s5这取决于各种因素。关于使用泥浆脉沖 遥测的任何特定井可获得的最大比特率可确定，诸如通过经验估计。 其中数据通信将完成的时段类似地可确定。例如，钻井操作可以被中 断最大时段诸如15分钟，并且从其捕获将要传送的数椐的预测试操作 可以要求10分钟，留下约5分钟用于数椐通信(对于这个例子忽略数 椐通信可以在预测试操作期间完成)，如果想要的话，来在钻井操作 重新开始之前完成预测试操作和所有相关通信。可选地，数据传输可 以与钻井重新进行同时发生，如果必要的话。在这个例子中假设泥浆 脉冲遥测通信信道支持lbit/s并且无其他数据在此时正在通过该信道 被传送，300bit的带宽容量可用于预测试数据的传送(假定5分钟传 输时间)。在步骤3808上的操作优选地比较来自所选事件数据点的量 化值的比特数量和与其相关的任何开销比特(例如，分组报头、误差 检测/纠正比特等等)与可用带宽容量，来确定是否为传送附加数据保 留容量。在步骤3810中优选地做出如下确定关于与所选事件数据点的通信 相关联的数据量，为通信当前选择的任何其他数据是否小于可用于这 样通信的通信信道的容量。如果有附加容量可用于该通信信道(或者 如果有附加容量超过足够允许附加数椐被传送的最小阈值量)，根据 所示流程图，处理进行到步骤3816,其中附加预测试数据优选地为通 信而选择。关于各种数据抽取技术的细节在下面的对图39和40的讨 论中提供，这些技术可以用于选择这样的附加数据。然而，如果附加容量不可用于该通信信道(或者如果没有足够的容 量来允许附加数据被传送)，则处理可以根据所示流程图进行到步骤 3811,在该步骤中量化精度被调整。例如，这些值的分辨率可以改变 以获得分配给数据点的较小数量比特和/或该数据点数量可以被减少 直达到到足够的带宽。在所示的配置的步骤3812上，选择用于通信的数椐，例如所选事件 数据点和所选附加数据点，被编码。关于步骤3812的操作优选地对应 步骤3706，如上面关于图23所讨论的。在所示的配置的步骤3814中，所编码的数据被传送。关于步骤3814的操作优选地对应步骤3708，其 上面关于图23讨论过。现在参照图25，示出了根据使用本发明的原理的方法的一种配置提 供数据抽取用于压缩将被传送的数据的操作的流程图。应当理解，在 图25中阐述的流程图的步骤可以作为图24中所示的通信步骤3816的 抽取数据的一部分执行。实现图25中所示的流程图所利用的数椐抽取器用来优化为通信选择的特定数据和/或通过使用用于为通信选择数据的一个或多个变量传 送的数据量。在图25中示出的选择数据以用于通信的变量在压力上变 化(A/7)并且在时间上变化(△ D ,与其中预测试数据点是压力对 时间的例子一致。当然，根据本发明的原理，在选择数据进行通信时 可以使用其他变量作为压缩数据集。在步骤3902中，选择A户和厶r的值。这些变量的值可以由多个技 术之一来选择。例如，与最高数据分辨率相关联的步长值(例如，对 应在用于获取测试数据中的采样速率)初始地为这些变量选择，因为 这样的选择将提供最大信息。可选地，考虑有可能引起选择数据点以 足以填满通信信道的容量的步长值可以初始地为这些变量选择。考虑 有可能引起选择数据点小于填满通信信道的容量所需的数据点的步长 值可以初始地为这些变量选择，这样可以使用迭代过程来增加所选数 据点的数量来基本上填满通信信道的容量。换言之，迭代过程可以包 括选择、识别、和确定数据点来集中选择候选数据点。这样的步长值 可以使用历史信息、模型、统计分析等等来选择。特别有利的初始选 择压力步长值是选择整数倍数诸如四或更大倍的压力信道噪声，该压 力噪声直接从压力轨迹中确定，其使用在信号处理中熟知的方法来压 缩。在优化A尸和/或A r中，压力和/或时间步骤可以通过离散优化算法 来确定，该优化算法自动地调整压力和/或时间步长来获得指定目标的 比特数量，其代表将被传送的预测试压力时间轨迹。在步骤3904中，选择根据本发明被压缩的数椐流中的数椐点。在图 25的配置中，为选择分析的数据点是位于曲线上的数据点，该曲线的 步长值(这里是A尸或AD来自参考点(这里是事件数据点)。优选 地，为选择分析的数据点是在两个所选事件数椐点之间的曲线上的数49据点，诸如在图24的步骤3802中选择的事件数据点。因此，由两个所选事件数据点界定的数据集曲线的一段根据这个操作可能容易地在 压缩数据流中表示。多个曲线段可以根据上述进行压缩来由此提供预 测试数据的分状(piece-wise)压缩。上述原理通过参考图27更易 于理解。图27示出了根据基本上对应图22的预测试的本发明与用于通信的 数据集相关联的曲线。所示出的数据点4102-4138初始被选择为用于 通信的压缩数据集。即，如果与经由通信信道传送每个这些数据点相 关联的比特数量小于或者等于通信信道的可用容量，诸如可以在图24 的步骤3810中确定，则数据点4102-4138将^L选择用于通信。数据点 4102-41 38包括事件数据点4102、 4112、 4114、 4124、和4136，诸如 它们可以在图24的步骤3802中已经选择。在其中曲线的一部分将4皮 压缩用于通信的情况中，界定曲线的那部分的事件数据点被识别并且 在与上述变量相关联的在步骤中沿着那个曲线的数据点被选择用于通 信。因此，其中由事件数据点4114和4124界定的这部分曲线被压缩， 事件数据点4114可以被识别并且数据流被分析来选择下一数据点，该 下一数据点具有大于或者小于事件数据点4114的对应值的要么是A户 要么是Af的值。在所示的例子中，数据点4116的压力值是距离事件 数据点4114的压力值为A尸(同时在时间上的变化保持小于A7)。这 再次使用所选数据点4116作为参考重复，这样选择数据点4118,该数 据点4118距离数据点4116的压力值为压力值A尸(再次同时时间上的 变化保持小于A7)。数据点4122显示选择数据点的例子，该数据点 距离前面所选数据点的时间值为时间值A r(尽管在压力上的变化保持 小于A,)。应当理解，整个数据集或其一部分，可以根据上述描述易 于抽取。一旦数据点已经选择，则在步骤3906中确定与上述选择的数据点相 关联的一个或多个值(例如，压力斜率和/或时间值)以及该值在步骤 3908中为了经由通信信道的通信被量化。这些值的量化可以使用与关 于所选事件数据点所利用的技术相同的技术(步骤3806 )或者通过利 用其他技术来完成。由于本发明的上述配置的操作最大化在可用于通信信道的带宽内传送的数椐量，使用上述变量选择附加数据点优选地为迭代过程。相应地，所示例的例子在选择附加数据点之后返回图24的步骤3810，使用 上述抽取技术用于确定关于与所选事件数据点的通信相关联的数据 量，以及确定所选附加数据点是否小于可用于这样通信的通信信道中 的容量。如果所选数据点的通信将没有填满通信信道可用容量，则抽 取步骤优选地使用对一个或多个上述变量的调整来重复(例如，减少 步长A户和/或A D来增加附加选择的数据点的数量。同样地，如果所 选数据点的通信将超过通信信道可用容量，则抽取步骤优选地使用对 一个或多个上述变量的调整来重复(例如，增加步长A户和/或AD来 减少附加选择的数据点的数量。基于多个考虑中的任何一个，可以选择用于调整的上述变量中的特 定一个和所提供的调整量。例如，在这里所描述的例子中，其中压力 和时间步长用于选择附加数据点，可能想要调整压力相关变量，其中 时间相关变量已经被选择作为用于采样数据的最大或最小"暂停"函 数。当然，可以根据本发明的原理将任何或所有这样的变量调整任何 量。而且，根据本发明的原理，不同变量可以被选择用于在不同时间 上调整，诸如连续迭代，和/或调整不同量。现在参照图26,示出了根据采用本发明的原理的方法的另一方面提 供数据抽取用于压缩将被传送的数据的操作的流程图。应当理解，在 图26中阐述的流程图的步骤可以作为在图24中所示的通信步骤3816 抽取数据的一部分来进行。还应当理解，参照图26描述的数据压缩技 术可以用作对上面参照图25描述的数据压缩技术的选择或者与其相结 合。例如，图25的数据压缩技术可以用于曲线的一段，而图26的压 缩技术可以用于曲线的另一段。最佳适合于特定数据特征的压缩技术 可以这样被使用。实现图26中所示的流程图所利用的数据抽取器用来优化为通信选择 —的特定数据和/或通过使用适当的"增长"函数传送的数据量以选择特 定数据点用于通信和/或被传送的数椐点量。由这样的数据抽取器实现 的函数可以例如利用线性、对数、指数、球形、或几何级数、或者任 何其它适当的类时(time-like)函数，例如时间或所产生的容积。例 如，在其中由数椐点表示的曲线在曲线的开始处表现为快速变化值并 且在该曲线上该值的变化速率随后降低的情况中，可能想要实现数据点选择技术来分布沿着该曲线选出的数据点来避免捕获曲线上后面的 不成比例的大百分比的数据点的和曲线上初期的较低百分比的数据 点，其中在该曲线上发生大多数变化。由数据抽取器应用增长函数可 以被利用通过选择更平坦地分布在曲线的弧线上的数据点来优化特定数据的选择以用于通信。上述原理通过参照图28更容易理解。图28示出了根据基本上对应图22的预测试测量阶段的本发明与用 于通信的数据集相关联的曲线。尽管在图28中示出了数据点 4202-4230,这个例子示出了关于曲线的一部分的数据点的选择。因此， 所示出的数据点4212-4228初始选择作为用于通信的压缩数据集。即， 如果与经由通信信道传送这些数据点的每一个相关联的比特数量小于 或者等于可用通信信道容量(或者可用于曲线的这部分的通信的容 量)，诸如可以在图24的步骤3810处确定，数据点4212-4228将祐二 选择用于通信。数据点4212-4228包括事件数据点4H2和4228,其在 图24的步骤3802中被选择用于通信并且，因此，可能不被重复地传 送，并且使用所述配置的抽取器选择附加数据点4214-4226。因此，在 其中用事件数椐点4212和4228界定的曲线部分将被压缩的情况中， 沿着在这些界定事件数据点之间的曲线部分提供相对平坦分布的所选 数据点的增长函数，优选地被实现。在根据图26所示的例子提供数据抽取时，在步骤4002中选择将被 选择的多个附加数椐点。例如，在其中曲线的特定部分将被抽取的情 况中，在界定这部分曲线的事件数据点之间的多个附加数据点可以在 步骤4002中确定。将被选择的附加数据点数量可以通过从通信信道可 用带宽中减去所选事件数据点和相关通信开销，以及与附加数据点的 通信相关联的任何开销。在步骤4004中，确定在两个事件之间想要的间隔。可选地，并且如 这里所讨论的，所想要的间隔可以通过两个时间诸如图28中所示的t0 和U来界定。这个间隔可以从一个事件跨越到另一个事件，或者可以 跨越两个事件之间的任何部分。例如，在上述例子中，其中数据点包 括压力和时间信息，可以选择时间间隔，其当应用所选增长函数时将 促进选择在步骤28中确定的附加数据点的数量。该间隔的开始可以使 用时间步长厶t,来确定，如图28中所示。例如，间隔的开始可以^使用 预选时延来确定，举例来说诸如l秒。间隔的结束可以使用U-t。的百分数来确定。同样地，间隔的开始可以以类似的方式来确定。应当理解，本发明的操作并不限于关于使用增长函数选择附加数据 点的任何特定参数或间隔。然而，使用增长函数的抽取优选地关于一 部分数据流来实现，其中该数据点值单调增加或者减少以便提供所选 附加数据点的更加均匀的分布。将引起选择在步骤4002中确定的数据点的数量的增长函数系数在步 骤4006中确定 已经确定增长函数系数，所示例的例子的步骤4006 进一 步提供时间级数，由此识别与将被选择的附加数据点相关的时间。在步骤4008中，对应在步骤4006中提供的时间级数的数椐点的压 力值被确定。应当理解，通过应用这样的增长函数，除了数据抽取之 外数据压缩也可以通过传送部分数据集来实现。在上述例子中，其中 数据点代表压力对时间，上述几何级数可以被利用来重现数椐点的相 关时间方面，由此仅仅允许将被传送数据点的压力部分。因此，在所示例子的步骤4010中，与所选附加数据点相关的压力值 和在确定时间级数中利用的增长函数系数被量化用于传输。在步骤 4010中，如果想要，附加或者可选信息可以被量化。例如，其中各种 不同的增长函数可以关于数据抽取来实现，表示所实现的特定增长函 数的信息可以被量化。同样地，其中在所选数据点之间所想要的间隔、 关于增长函数使用的特定数据点参数等等对于通信的接收端是未知 的，关于这些参数的信息可以被量化用于通信。这些值的量化可以使 用与关于所选事件数据点所使用的技术(步骤3806 )相同的技术或者 利用另一技术来完成。因为本发明的上述配置的操作最大化了可用于通信信道的带宽内传 送的数据量，使用上述增长函数选择附加数据点可以是迭代过程。例 如，曲线的多个部分可以根椐图24和26中阐述的步骤来抽取。因此， 在使用上述抽取技术选择附加数椐点之后，所示例的例子返回到图24 的步骤3810，用于确定关于与所选事件数据点的通信相关的数据量， 并且用于确定所选附加数据点是否小于可用于这样通信的通信信道的 容量。如果所选数据点的通信将没有填满通信信道可用容量，则抽取 步骤优选地关于曲线的这部分或曲线的另一部分重复以增加附加所选 数据点的数量。同样地，如果所选数据点的通信将超出通信信道可用 容量，则抽取步骤优选地关于曲线的这部分或曲线的另一部分重复以53减少附加所选数椐点的数量。已经描述了根椐图24-26中所示的本发明的原理的提供数据压缩和 通信的操作，关注图29，其中示出了关于量化技术的进一步细节，正 如可以使用根据本发明的原理的数据压缩扩展器实现的。图29的流程 图的步骤可以被利用来提供数据的量化，诸如在步骤3806 (图24)、 3908 (图25 )和4010 (图26 )的任何一个内。根据图29的流程图量化数据开始于步骤4302，在该步骤中确定数据 集的动态范围内的两个或多个间隔。在步骤4304中，选择了想要的量 化精度，诸如上面关于等式45讨论的。该间隔末端在步骤4306中被 量化。基于两个或多个间隔的转换在步骤4308中确定并且在步骤4310 中该转换被应用到数据集的至少 一个点上。所转换的数据集的结果在 步骤4312中被量化。继续诸如在图22中阐述的具有压力和时间值的地层预测试数椐的例 子，假设压缩扩展器被使用来量化典型数椐集，该数据集包含有井眼 压力值Ph和Ph2、探测器设置压力值Ps"、膨胀压力值P 、累积压力 Pbl，Pb2、压降压力P"和P"、泥饼破裂处的压力值Pi如下面所使用的， 术语"井眼压力，，可以指任何流体静力学和/或流体动力学压力。在这 个数据集中的值的范围是最小值P"等于P"并且最大值P^等于Ps"。由预测试提供的重要结果是钻开的生产层表面稳定压力P"的近似。 这个压力的量化精度Pa 优选地被选择用于量化这个压力值，或者至少 被识别为达到最终地层压力的事件(例如图27的数据点4136或图28 的数据点4230 )。更具体地，量化精度可以被设置在lpsi,用于生成 所估计的具有lpsi分辨率的钻开的生产层表面稳定压力的日志。在其中数据集中的值的分布在 一 个间隔或者多个间隔上是稀疏的情况下，根据图43的流程图工作的数据压缩扩展器优选地被利用来分配 小部分的比特给数椐集的值，该数椐集位于上面所述一个或多个稀疏 间隔内。继续诸如图22中阐述的其中地层预测试数据具有与其相关的 压力和时间值的例子，可以理解除了在调查阶段的压降部分中的初始 流线膨胀之外，压力轮廓基本上在Prain (最小压力值)和Psf (例如由最终累积压力Pb2近似的)之间变化。缩短该间隔[Psf, Pra"]可能是有利，其中压力分布是稀疏的，这样有效地代表该间隔[P^， P"]中的压力。 上述原理通过参照图30更易于理解。如图30中所示，压力可以通过多线性转换来映射，该多线性转换使用斜率小于1的线性函数来压缩 该间隔[Psf，P丄这样，间隔[P如Psf]在映射之后比间隔[Psf， P隠]占用总间隔的更大部分。在使用均匀量化器量化之后，总效果如同非均匀量化器，其分配大部分的比特给落入[Pmho Psf]内的值。更具体地，典型转换基于两个间隔[匕 ， Psf]和[Psf, Pm]，其覆盖了 典型数椐集的动态范围。这些间隔的末端是Praln(Pd2)、 Psf(Pb2)和 Pm"(PsM)，其优选地使用精度Pa"量化，利用了上面参照等式"讨论的多个比特。典型数据集的其他值首先通过图30的转换来映射。这个转换映射间隔[P— Psf〗为间隔[V— V〗,并且映射间隔[P"， P隨]为间隔 [V， Vraax]，其中V小等于例如0， V等于例如P"- P^并且V^是确定值， 通常小于Pm" 一 Prain。这一转换被应用到除了先前已经被量化的Pd2、 Pb2和Ps"之外的典型 数据集的元素。转换的结果优选地使用精度为Pa"被量化。注意这些转 换值所使用的比特数由下式给出nbitstrans = 「1og2(V薩/P柳)1 (44)本领域的技术人员将理解，如果想要的话，间隔数量可以大于2。此 外，应当理解，可选地可以使用除了多线性转换之外的其他转换。例 如，除了多线性函数之外或者替代多线性函数，可以使用具有可变斜 率的单个单调函数。这个单调函数还可以由一系列的数据点值来参量化。具体地，如果将被传送的变量具有覆盖许多量级的量值的值，例 如渗透性，则该量化可以被应用来表示变量而不是变量值本身。在其 中渗透性的情况下， 一旦已经确定所想要覆盖的范围，则量化可以被 应用到这个值的对数表示的指数。在这个例子中，重要的是指数量化 精度。已经描述了如根据图29-30中所示的本发明的原理使用数据压缩扩 展器实现的量化技术，注意力转向图31和32,其中示出了关于值确定 技术的进一步细节，如根据本发明的原理实现的。关于图31-32讨论 的技术，或者下面讨论的其他平滑技术，可以被利用来在所选数椐点 上提供值，诸如在步骤3804 (图24 ) 、 3906 (图25 )、和4008 (图 26 )的任何一个中。图31示出了预测试的压力(P)对时间(t)图的累积曲线2900的一个例子。更具体地，这个累积曲线2900可以与图22的累积2210或 2220相同。该累积曲线代表所有压力数据点，其由井下工具在假定的 预测试中随着时间进行记录。由于压力传感器的操作、井下温度、以 及流体流出地层的方式的变化，数据显示了关于一般走向的变化。然 而，当总的说来观察该数据时，该数据看起来构成有些平滑的累积曲 线。在某些情况下，沿着它的进展计算在所选点上的压力累积曲线的平 滑压力值和压力导数或者斜率是有利的。可以使用用于选择特定点的 任何方法。在图31中，在累积阶段上在时间零时的第一数据点，被选 择作为第一所选数据点2901 。其余数据点基于各种标准来选择，诸如 压力步长值、时间步长值、时间增长函数等等。在这个例子中，点 2902-2907使用几何时间级数来选择。可选地，所有采集的数据点可以 用于该分析。一旦选择了数据点，则可以确定关于所选点的平滑值和压力导数 (即，累积曲线的斜率)。选择关于所选数据点的范围并且拟合曲线 到在那个范围内的所有数据点是有用的。在所选数据点上的平滑值和 曲线导数可以4吏用该拟合曲线来估计。图32示出了累积曲线2900的部分3000。选择数据点3001，将估计 关于数据点3001的平滑值和斜率值。数据点3001具有时间t。和压力 P。。关于数椐点3001的范围被选择用于压力间隔(5 )。选择间隔(5 ) 可以任意地完成，或者通过多个不同方法来完成。优选地，间隔(5) 被选择作为信号的噪声的倍数。在其他情况下，间隔(5)可以被选 择作为压力传感器分辨率的倍数。通过以这些方式的任何一种选择间 隔(5)，可以保证在该间隔上的点之间的压力之差代表实际的压力 变化并且不是数据上的统计变化量。压力范围的上界和下界分别对应压力A和A,其中户产尸。-5并且 /^尸,5。在图32中，压力A和A分别近似地对应累积点3003和累积 点3005。一旦规定了压力范围，则通过该间隔拟合曲线。在一个例子中，平 滑函数拟合该范围内的数据。"平滑函数"是拟合数据来创建平滑曲 线的任何函数，该平滑曲线近似该范围中的数椐。可以使用近似该数 据的任何函数。在一个例子中，平滑函数的数学表达式是时间的二次函数，诸如在等式31中所示的=)2+6(w0)+c (31)其中"是所选数据点的事件，并且a、 6和c是将要拟合的常数。拟 合二次函数的一种方法是鲁棒的最小平方方法，如本领域已知的技术。 拟合该等式的方法以及该等式的特定形式，并不旨在限制本发明。在 图32中的线3010代表已经拟合该范围中的数据的二次等式的曲线。在其中f-f。的点上，在等式31中的压力将是常数c。而且，分析等 式31的导数，可以看到在点/。上等式31的导数是常数6。这样，通过 拟合二次等式(诸如等式31 )到该范围中的数据，可以估计压力的"平 滑，，值和压力累积曲线在/。上的斜率，分别为常数c和6。因此，在 ^上的压力可以被估计为第三常数(即，在等式31中的c),并且在 "上的压力导数可以被估计为第二常数(即，在等式31中的6)。这 个方法(如图32中为所选点3001示出的)可以为压力累积的数椐集 中的每个所选数据点执行。例如，这个方法可以用于确定在图30中在 点2902-2906上的累积曲线的"最具代表性的"压力值和斜率。这个 方法还不限于沿着累积曲线选择的数据点并且可以应用到在预测试曲 线的其他地方选择的其他数据点。知道在预测试阶段中在末端数据点上的预测试曲线的"最具代表性 的"压力值和/或斜率可能是有用的。在一些情况下，所选数椐点可以 是曲线的最后记录的数据点(即，图30中的2907 )。在其他情况下， 所选数据点可以接近于一个事件，其中压力走向快速变化(即，图30 中的2901 )。应当理解，被传送到地面操作员用于结合在测井日志中的值不限于 平滑值和斜率。例如，其他数据可以通过曲线拟合来确定，诸如曲率， 并且可以被传送。此外，仅平滑值或者斜率之一可以被传送。此外或 者可选地，通过滤波技术确定的值被应用到在数据点附近选择的间隔 上，如下将进一步讨论的。再次参考图32，使用滤波技术确定关于所选点的累积曲线的平滑值 和斜率可能是有利的。 一旦定义了关于所选数据点的压力范围或者曲 线部分，则滤波器可以基于在这个范围中存在的数据点数量而选择。因此，确定在数据点3003 (与所选间隔的下界Pt相关)和所选数据点 3001之间的数据点数量&。还确定在所选数据点3001和所选数据点 3005 (与所选间隔的上界Pw相关)之间的数据点数量NK。滤波器长度 L可以基于NL、 Nh或者Nl和Nh来逸捧。例如，零阶段，有限冲激响应 (FIR)滤波器长度可以基于Nl和Nh的最小但N^来选择，诸如由 L=2N in+l给定。滤波器系数通常取决于所选滤波器长度L。一些滤波器可以更有效来 在短间隔上滤波数据，其他滤波器在长间隔上滤波数据并且因此被选 择。在所选数据点3001上的压力的"最具代表性的，，压力值可以通过 与低通零相位FIR滤波器诸如归一化尖圆形窗口或者核心加权滤波器 相巻积来获得。更具体地，可以^使用Welch窗口、 Epanechenikov核或 Savitsky Golay滤波器。可用于获得在所选点上的压力平滑值的滤波 器的示例性例子在图33A中示出。注意，滤波器可以包括正和负(未 示出)值。一旦选择了滤波器，所记录的曲线使用如本领域所熟知的滤波方法 (即，巻积)关于所选数据点被滤波。所滤波的曲线在时间t。上的值 于是可以被传送。可选地或者另外地，通过滤波技术可以获得在所选数据点3001上的 压力导数或曲线斜率。例如，可以使用所选长度L的导数滤波器。导 数滤波器通常具有基本上与信号的有关频带上的脉沖j co成比例的频 率响应H ( co )。例如，导数滤波器可以通过微分低通滤波器来获得。 图33B中示出了 FIR抗对称导数滤波器的典型例子。尽管在图33A-B中仅示例了 FIR滤波器，但是本领域的技术人员将 理解可以使用其他类型的滤波器。例如，无限沖激响应(IIR)滤波器 可以用于确定曲线平滑值、曲线斜率值或者曲线的其他特征。此外， 可以使用前向和反向滤波。滤波可以另外地用于在两个所获得的时间 之间插入数椐。除了滤波之外，可以使用其他噪声消除技术，诸如外 露层检测和消除。这里已经参照例子描述了配置，其中例子阐述了具有压力和时间值 的地层预测试数据。然而，应当理解本发明的原理并不限于关于特定 数据、数椐源或者数据通过其传送的媒体。再者，本发明并不限于在上面例子中阐述的特定步骤、步骤顺序或者配置。因此，除了上面阐述的过程之外或者作为可选的过程，可以 根据本发明的原理来执行。例如，如杲想要的话，数据平滑技术可以 关于在抽取之前的数据来实现。应当理解，使用本发明的原理，数据可以被实时或者近实时地压缩 和传送。例如，在其中数据包括地层预测试数椐的情况中，压缩和传 输可以在完成预测试之前来进行，诸如在捕获了适当数量的事件数据 点(例如， 一个或多个事件数据点)和附加数据点(例如，在事件数 据点之前或者之后的一系列数据点)之后。
权利要求
1.一种用于从位于穿透地下地层的井眼中的井下工具生成测井日志的方法，所述方法包括确定与所述井眼相关联的可用于所述井下工具的数据传输带宽；识别所述井下工具的数据流中的多个事件；确定与所述多个事件相关联的值；在用于传输与所述多个事件相关联的值的带宽从所述数据传输带宽扣除之后，确定可用于数据传输的所述数据传输带宽的一部分；从所述数据流中选择数据点，所述数据点被选择作为可用于数据传输的所述数据传输带宽中的所述部分的函数；确定与所选数据点相关联的值；将与所述多个事件和所选数据点相关联的值传送到地面系统；以及将所传送的值结合到测井日志中。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中所述数据点被选择作为可用于 数据传输的所述数据传输带宽中的所述部分的函数包括使所选数据点的数量最大，用于消费具有与所选数据点相关联的值 的所述数据传输带宽中的所述部分。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中使所选择数据点的数量最大包 括解决离散优化问题。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述数据点被选择作为可用于 数据传输的所述数椐传输带宽中的所迷部分的函数包括使用增长函数，识别候选数椐点作为与所述多个事件相关的所述值 的函数。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述数据点被选择作为可用于数据传输的所述数据传输带宽中的所述部分的函数包括 选择至少一个参数阈值；使用所述至少一个参数阈值，识别候选数据点； 确定所迷候选数据点的值是否将消费可用于数椐传输的所述数据传 输带宽中的所述部分。
6. 根据权利要求5所述的方法，进一步包括迭代地实施所述选择、识别和确定以会聚在候选数据点的选择上从 而提供用于消费的最大数量的所述值。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述迭代实施所述选择、识别 和确定包括调整所述至少一个参数阈值。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中所迷调整所述至少一个数据参 数变化阈值包括确定所述值是否超出可用于数据传输的所述数据传输带宽；并且 增加所述至少一个参数阈值。
9. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括 量化用于传输的所述值。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述量化包括 沿着由所述数据流定义的路径选择至少三个数据点； 在与所述至少三个数据点的第一和第二数据点相关联的第一和第二值之间定义第一间隔；在与所述至少三个数据点的第三数据点相关联的第二值和第三值之 间定义第二间隔；从第 一和第二间隔确定转换；应用该转换到至少一个用于传输的所述值；并且通过量化精度划分所转换的值。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中所述多个事件包括选自由下 述事件组成的组中的至少一个事件压降开始事件； 压降压力达到事件； 累积压力近似事件； 预测试调查阶段开始事件； 预测试调查阶段结束事件； 预测试测量阶段开始事件； 预测试测量阶段结束事件； 最终地层压力达到事件；以及 泥饼破裂事件。
12. 根椐权利要求1所述的方法，其中所述数据点被放置在所述多 个事件中的至少两个事件之间的所述数据流中。
13. 根据权利要求1所述的方法，其中所述多个事件与井下工具的 操作相关联。
14. 根据权利要求1所述的方法，其中所述确定与数据点相关联的 值包括选择关于数据点的数据流部分；平滑与该数据流部分相关联的值；并且根据与该数据流部分相关联的平滑值确定所述值。
15. 根据权利要求10所述的方法，其中所述转换提供多线性函数， 所述多线性函数使用具有小于1的斜率的线性函数来压缩所述第一和 第二间隔之一。
16. 根据权利要求10所述的方法，其中所述选择、定义、确定、应 用、和划分包括可操作来分配最大部分的比特给所述第一间隔和分配 最小部分的比特给所述第二间隔的量化操作。
17. —种用于从位于穿透地下地层的井眼中的井下工具生成测井日 志的方法，该方法包4舌获取与所述井下工具的操作相关联的数据；识别与所述井下工具的操作相关联的多个事件；用所述井下工具选择数据点用于传输，所述数椐点被选择作为所述 多个事件的函数和增长函数；确定与所述多个事件和用于由井下工具传输的所述数据点相关联的 值；将所确定的值传送到地面系统；并且 将所传送的数据结合到测井日志中。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中选择数据点包括 选择能够被传送到地面的最大数量的数据点作为值。
19. 根据权利要求17所述的方法，其中所述增长函数选自包含下列 级数的组线性级数； 对数级数； 指数级数；球形级数；以及 几何级数。
20. 根椐权利要求17所述的方法，进一步包括 确定所述增长函数的增长系数来提供选择能够传输的最大数量的所述数据点作为值。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中在获取所述数据的工具内执 行所述确定。
22. 根据权利要求18所述的方法，进一步包括 量化用于传输的所述确定值。
23. 根据权利要求22所述的方法，其中所述量化包括 在所获取的数据部分中选择至少三个数椐点；在与所述至少三个数据点中的第一和第二数据点相关联的第一和第 二值之间定义第一间隔；在与所述至少三个数据点中的第三数据点相关联的第二值和第三值 之间定义第二间隔；根据所述这些间隔确定转换；应用所述转换到至少一个用于传输的所述确定值；并且 使用量化精度划分所转换的值。
24. 根据权利要求17所述的方法，其中所述数椐点包括被放置在所述多个事件中的至少两个事件之间的所述数据流中的数据点。
25. 根据权利要求17所述的方法，其中所述获得的数据定义曲线。
26. 根椐权利要求25所述的方法，进一步包括平滑至少部分曲线并 且其中所述确定的值包括与曲线的平滑部分相关联的值。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中平滑至少部分曲线包括滤波 该部分曲线。
28. 根据权利要求23所述的方法，其中所述转换提供多线性函数， 其使用具有小于1的斜率的线性函数压缩所述第一和笫二间隔之一。
29. 根据权利要求23所述的方法，其中所述选择、定义、确定、应 用、和划分包括可操作来分配最大部分的比特给所述笫一间隔和分配 最小部分的比特给所述第二间隔的量化操作。
30. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括在地面上解码所传送 的值。
31. 根据权利要求30所述的方法，其中所述解码包括使用逆压缩扩 展器恢复、解包、去量化和重建所传送的值中的至少之一。
32. 根据权利要求17所述的方法，进一步包括在地面上解码所传送 的值。
33. 根据权利要求32所述的方法，其中所述解码包括使用逆压缩扩 展器恢复、解包、去量化和重建所传送的值中的至少之一。
全文摘要
示出了在其中使用数据压缩技术来填满预定信道容量的系统和方法。根据一种配置，选择在测试数据内的事件数据点用于通过数据通信信道来传送并且利用数据抽取器来识别测试数据内的其他数据点来填满或者基本上填满预定信道容量。上述数据抽取器可以使用一个或多个变量来选择用于通信的数据，其中优选地在抽取器迭代中调整一个或多个变量以选择最佳或者另外想要的数据子组以用于通信。数据抽取器可以另外地或者可选地执行适当的“增长”函数来选择特定数据用于通信和/或选择将被传送的数据量。
文档编号E21B47/12GK101260804SQ20081008322
公开日2008年9月10日 申请日期2008年3月4日 优先权日2007年3月5日
发明者J·J·波普, K·苏 申请人:普拉德研究及开发有限公司