专利名称：井孔监视系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及井孔监视系统，用于在通过地层中的井孔中的套管(casing)从油气田中抽取碳氢化合物时获取流体储层(reservoir)信息数据，例如气体、油和/或水的位置和量，该套管具有在套管顶部处的垂直部分和内面，该系统包括用于测量地层中的气体、油和/或水的含量的第一传感器，以及用于测量地层中的气体、油和/或水的含量的第二传感器。
背景技术：
传统的反射地震学使用地表源和接收器来检测来自地表下的阻抗差的反应，以获取流体储层信息的数据。由于源、反射器和接收器之间较长的传播路径，获取的图像通常在空间准确度、分辨率和相干性方面存在问题。为了克服该困难，提出了一种公知为垂直地震剖面测量(profiling)的技术，以形成钻孔附近的地表下图像。通过这种方法，地表震源被置于钻具中，并且由同一钻具中的井下接收器或井下接收器的阵列来接收信号。该步骤针对接收器(或接收器阵列)的不同深度而重复。该方法被用于钻孔，但也适于在后续生产优化过程中获取流体储层信息数据。
另一已知的方法是布置沿着接合的管(jointed tubular)(例如钻管或连续油管) 分布地震传感器阵列，以确定钻柱的物理状况以及钻探是否被最优化。地震传感器被配置为检测通过井孔源或地表源施加到邻近层中的地震能量。该方法被用于钻探，但也适于在后续的生产优化过程中获取流体储层信息数据。
此外，光纤被布置在井中，以获取井附近的流体的温度数据，而不是诸如位置和量流体储层信息数据。发明内容
本发明的一个目标是全部或部分克服现有技术中的上述不足和缺陷。更具体而言，目标是提供一种用于在从油或气田抽取碳氢化合物时获取流体储层信息数据，例如气体、油和水的位置和量，的方法和系统。
通过下列描述，上述目标以及多个其他目标、优势和特征将变得明显，并由根据本发明的解决方案通过井孔监视系统来完成，在通过地层中的井孔中的套管从油或气田抽取碳氢化合物时，该井孔监视系统用于获取流体储层信息数据，例如气体、油和水的位置和量，该套管具有在套管顶部附近的垂直部分和内表面，所述系统包括
-第一传感器，用于测量地层中的气体、油和/或水的含量，以及
-第二传感器，用于测量地层中的气体、油和/或水的含量，
其中，第一和第二传感器被至少部分地布置在套管的套管壁中，且第二传感器被布置为离开第一传感器一段距离。
两个传感器互相离开一段距离，使得一个传感器可以在地层中发出信号而另一传感器可以检测该信号的响应。通过这种方式，可以获取流体储层信息数据。5
根据本发明的井孔监视系统还包括第二套管，被布置在第二井孔中，并包括第一传感器，用于测量地层中的气体、油和/或水的含量，以及第二传感器，用于测量地层中的气体、油和/或水的含量，其中，第一和第二传感器至少部分地被布置在第二套管的套管壁中，且第二传感器被布置为离开第一传感器一段距离。
在本发明的一个实施例中，套管可以具有比第一部分更为水平的第二部分，且传感器可以被布置在该第二部分中。
通过将传感器布置在第二更为水平的部分中，与放入到井中的已知测量工具相比，可以从更远的距离获取流体储层信息数据。
此外，系统具有多于五个传感器，优选地多于十个传感器，且更优选地多于二十个传感器。
在一个实施例中，第一传感器包括第一信号的至少一个发送器、接收第一信号和/ 或第二信号的至少一个接收器以及至少一个传送设备，且第二传感器包括第二信号的至少一个发送器，第一信号和/或第二信号的至少一个接收器以及至少一个传送设备。
当每个传感器具有发送器和接收器时，如果传感器中的一个发送器或接收器发生故障，系统仍然可以起作用。
在另一实施例中，传感器可以被布置在套管壁的内面中的开口中或者套管壁的通孔中。
此外，传感器可以被布置在形成套管的外面部分的套管壁中，并且与井流体和/ 或地层接触。
同样，传感器可以从套管的内面延伸并到达围绕该套管的地层中。
此外，发送器可以是声发送器。
在一个实施例中，声发送器可以包括锤(hammer)或重物(weight)。
此外，声发送器可以包括电机，用于沿一个方向拉重物并释放重物，且通过弹簧装置，该重物被沿与第一方向相反的第二方向推向地层，以邻接地层。
此外，接收器可以包括声接收器。
在一个实施例中，声接收器可以是加速计。
在一个实施例中，接收器可以包括电机，用于沿一个方向拉声接收器，随后通过弹簧装置沿与第一方向相反的第二方向将声接收器推向地层以邻接地层。
此外，电机可以通过旋转轴沿一个方向拉重物或声接收器。
同样，声接收器可以是麦克风。
此外，第一传感器可以包括第一和第二电极，用于提供从第一电极流向第二电极的电流，以进行地层的电阻率测量或电导率测量，从而确定地层中的气体、油和/或水的含量。
此外，传感器可以包括微芯片，用于将信号或电阻率或电导率测量转换为数据和/ 或用于存储和/或传送该数据，或者用于存储该数据的表示。
如上所述的本发明还可以包括至少一个包含通信设备的工具，在该工具位于套管中时，用于从传送设备接收数据。
同样，本发明还包括至少一个包含声发送器的工具，该发送器具有与可旋转轴连接的重物，该可旋转轴通过工具中的电机转动。
此外，工具还可以包括锚部分(anchor section)，用于将工具固定在套管中。
在一个实施例中，锚部分至少包括在工具的第一径向上延伸的第一锚和在与第一方向相反的第二方向上延伸的第二锚，该锚自工具外罩的外面的延伸会改变，从而该工具以偏心关系固定到套管。
此外，工具可以包括驱动单元，例如井下牵引机(tractor)。
在一个实施例中，工具可以包括用于在套管中形成腔的装置。用于形成腔的装置可以是钻探单元。
此外，工具可以包括用于在腔中布置传感器的装置。
在一个实施例中，用于在腔中布置传感器的装置可以是用于旋转传感器的旋转臂，从而传感器的螺纹与腔中的螺纹啮合。
此外，工具中的传送设备和通信设备可以使用射频，用于将数据传送到该工具。
此外，传感器的发送器和接收器可以被集成为一个单元。
此外，传送设备可以包括射频识别标签，且通信设备可以包括射频识别读取器。
在本发明的实施例中，传感器可以包括电池，用于至少为发送器和接收器供电。
此外，工具可以与绳索(wireline)连接，该绳索用于为工具供电并用于向井孔上面发送数据。
此外，工具可以包括为工具供电的电池。
此外，工具或通信设备可以包括为传感器供电的供电设备。
在另一实施例中，供电设备和传感器可以包括电感耦合，用于通过电感从工具向传感器传送电力。
此外，电感耦合可以被用于从传感器向工具传送数据。
此外，传感器可以包括处理器，用于将信号或电阻率或电导率测量转换为数据并/ 或存储和/或传送该数据，或用于存储该数据的表示。
在实施例中，这些信号可以由声音产生。
在又一实施例中，一个传感器中的传送单元可以具有无线通信装置，与另一传感器中的另一无线通信装置进行无线通信，或者与在套管顶部附近布置的通信设备中的无线通信装置进行通信。
此外，系统可以包括沿着套管向套管顶部以预定的相互距离来布置的多个通信设备，该距离是由两个设备能够互相无线通信的距离来确定的。
此外，系统可以包括具有无线通信装置的多个传感器，沿着套管向套管顶部以预定的相互距离来布置，该距离是由两个设备能够互相无线通信的距离来确定的。
同样，系统可以包括被布置在地表或海床上的锤击设备，用于向地层中发送声波。
此外，信号可以是低频率声或音波信号，频率为IHz-IOOkHz，优选地为10_50kHZ， 且更优选地15-35kHz。
此外，本发明涉及一种井下工具，用于读取如上所述的井下系统中的传感器的数据，其中，该工具可以包括用于在套管中将工具向前驱动的驱动装置例如轮子以及如上所述的通信设备。
本发明涉及一种用于安装如上所述的系统方法，包括下列步骤
-在井孔中的套管中提供互相离开一段距离的多个腔；以及
-将根据本发明的井孔监视系统中的传感器布置在所述腔中。
所述方法还可以包括在井下在传感器外面定位工具以将流体储层信息数据从传感器发送到该工具的步骤。
此外，所述方法还可以包括下列步骤从工具向传感器载入能量，通过发送器来发送信号或者从第一电极提供电流，通过接收器来接收该信号或者通过第二电极来接收电流，将信号或电流转换为数据，以及将该数据从传感器传送到工具。
此外，本发明涉及一种生产优化方法，包括下列步骤
_通过根据本发明的井孔监视系统中的传感器的第一发送器来发送第一信号，
-通过多个接收器来接收该第一信号，
-将第一信号转换为数据，
-将该数据从传感器传送到相邻传感器以及到通信设备一路到地表，
_在第一信号传输之后的预定时间段后通过传感器的第二发送器来发送第二信号，
-通过多个接收器来接收该第二信号，
-将该第二信号转换为数据，以及
-将该数据从传感器传送到相邻传感器以及到通信设备一路到地表。
所述生产优化方法还可以包括下列步骤
_通过多个传感器在一时间将声波信号发送到地层中来刺激地层，以提高到井孔的流体的生产，
-通过传感器的一个发送器来发送信号，以测量对地层的刺激的影响，
-通过多个接收器来接收信号，
-将该信号转换为数据，
-将该数据从传感器传送到相邻传感器以及到通信设备一路到地表。
同样，根据本发明的生产优化方法还可以包括将记录(logging)工具放入到套管中并测量套管中的流体中的气体、油和/或水的含量的步骤。
最后，根据本发明的生产优化方法还可以包括存储来自多个井的传感器的数据并将该数据处理为与地层中的气体、油和/或水的含量相关的地层三维模型的步骤。
下面将参考所附示意图来更详细地描述本发明及其许多优势，附图为了示例的目的示出了某些非限制的实施例，并且在附图中
图I示出了在井下套管中布置的井孔监视系统，
图2示出了根据本发明的传感器，
图3示出了传感器的另一实施例，
图4示出了传感器的又一实施例，
图5不出了传感器的又一实施例，
图6不出了传感器的又一实施例，
图7示出了系统的局部视图，
图8示出了系统的另一实施例的局部视图，以及
图9示出了系统的又一实施例。
所有图都是高度示意性的并且不需要成比例，且它们仅示出了必要的部分以阐述本发明，其他部分被忽略或仅被建议。
具体实施方式
图I示出了井孔监视系统I，用于获取流体储层信息数据。当从地层中抽取油时， 油层降低，且水成为主体。油通过生产套管2输送上来，且最终水将进入到生产套管并干扰油生产。为了防止水破坏油生产，在从油气体田中抽取碳氢化合物时，需要获取关于流体储层的信息以及气体、油和水的量。为了能够获取该数据，系统包括至少两个传感器5。一个传感器5在地层4中发出信号7，且响应29由另一传感器或同一传感器接收。具有多个传感器使其可以通过将来自一个传感器5的数据和来自另一传感器的数据进行比较，来获取关于储层的更详细的信息。图I中示出的系统包括互相离开一段距离并沿着套管2的基本水平的部分延伸的八个传感器5。
当信号7经过油、气体和水的不同层时，它发生改变，且这是由传感器5作为响应接收到的改变。为了分析传感器5获取的数据，井下工具13被放低到套管2中。数据从传感器5传送到工具13，且当工具到达地表时，数据被分析以获取水、气体和油层的剖面 (profile)。
发送的信号7是声信号，例如在地震分析中使用的信号。地震分析属于弹性能量波，例如由P波或S波发送，频率范围为大约I到IOOHz。地震能量被分析，以解释地表下的岩石的组成、流体含量、范围(extent)和几何形状。
在从工具13传送到地表下分析系统时，地震数据被分析。该地震数据被用于建模地球物理属性和形状或者例如温度、压力、速率、粘度等的所有岩石特性的地质因果模型。 此外，该数据可被用于确定岩石物理效应并用于识别流体陷讲(fluid trap)、储存、回收 (recovery)和风险。
工具13还可与绳索(wireline) 16连接,数据通过该绳索传送到地表。通过这种方式，工具可以在套管中停留更长一段时间，即使是在生产的时候，并且在数据被传送到工具13之后，几乎立即被发送到地表。工具13由绳索来供电，但也可以由电池17来供电。
从图I中可以看到，工具13具有轮子13，用于在套管2中将工具向前驱动，并且当工具到达与传感器5相对的位置时，数据被上载。随后，工具13移动到下一传感器5以上载来自该传感器的数据，等等。
传感器5具有发送器6，用于发送第一信号7，以及接收器8，用于接收该第一信号。 第一传感器5中的接收器8接收从第一传感器5的发送器6发送的信号7的响应以及从第二传感器的发送器发送的信号的响应。此外，传感器5包括传送设备9，能够从传感器向外传送数据。传感器5被布置在钻孔中的套管壁30中。传感器5通过螺纹或扣合紧固件 (snap-fitfastener)固定到钻孔中。
当工具13与套管2中的传感器相对时，图2中的传感器5由工具13来供电。当工具13为传感器5供电时，传感器能够发送和接收信号7以获取流体储层信息，并且在被接收器接收时，从接收器8接收到的信息被传送到工具13。然后，工具13移动到下一传感器5，且操作被重复。
图3中的传感器5包括微芯片12，例如微控制器，用于将接收器8接收到的响应转换为数字数据。微控制器包括用于存储数据的静态RAM。传感器5包括传送设备9，用于将数据传送到工具13，在该实施例中，其包括与工具13的电感耦合20匹配的电感耦合19，以通过电感来传送数据。传感器5还具有在一段时间中为传感器供电的电池15。通过这种方式，传感器5能够在工具13不存在的情况下对流体储层进行测量。传感器5例如被定时器编程为在每次经过预定的一段时间后进行测量，并存储数据，直到数据可以被传送到工具 13或另一设备。
如图4所示，传感器5包括无线通信装置25，用于和另一传感器、工具13或另一通信设备进行无线通信。图4中的传感器5具有两个电极10、11而不是发送器6和接收器8。电极10、11被用于电阻率或电导率记录(logging)或测量。在测量电阻率时，电流经过两个电极之间，且它们之间的电势降提供了地层4中存在的流体的电阻率。在测量电导率时，在地层中感应电流，并观察到携带该电流的电容(capacity)。电阻率和电导率测量表示传感器5测量到的响应，例如电容或电势降。
在图2-4中，传感器5被布置在套管2的通孔中，但传感器可以位于套管中的腔中，如图5所示。当传感器5仅被布置在套管2的一部分中时，传感器自身不需要经受套管的环套(annulus)和内部之间的压力。
图5中的传感器5包括电池15、电感耦合19和处理器21，其中布置了存储器和输入/输出接口形式的通信装置。电感耦合19和电池15可被布置在一个单元中。处理器21 还可以包括射频识别设备(RFID)，被工具13的通信设备26中的射频识别读取器读取。
在图6中，系统还包括被布置在传感器5附近的阀门31，例如流入控制阀，如果测量表明水层太接近传感器以及阀门，使得来自传感器7的信号关闭该阀门。通过这种方式， 在水进入到套管2之前，阀门31被关闭。系统I中的工具13在套管2中移动，以从传感器 5读取数据并随后将数据传送到地表。图7中的工具7包括轮子23，用于在套管2中移动， 但也可以包括其他驱动装置，例如履带、腿或类似的装置。工具13是通过为电机供电的绳索16来供电的，该电机驱动泵且由此驱动轮子23。工具13包括通信设备14，用于传送来自传感器5的数据。当通信设备14位于传感器5的对面时，数据可以被传送。
如果需要，图7中的工具还包括为传感器供电的供电设备18。传感器5没有自身的电源，工具13可以向传感器传送电能，该传感器然后执行测量，且数据由此被传送到工具13而没有先存储在传感器中。通过这种方式，传感器5可以是具有很少部件的非常简单的传感器。向传感器5传送电能的一种方式是使用与传感器5中的电感稱合19互相作用的电感耦合20。电能也可以通过另一合适的方式来传送到传感器5，例如通过微波、红外光或激光。
工具13还可以通过包含电池17来拥有自己的电源，如图8所示。在该情况中，在所有传感器5都被读取了多次时，工具13可以在套管中停留一段时间，然后露出地表来进行数据上载。支撑轮子23的腿已被缩回到图8的工具中，使得工具能靠着套管2的内表面且因此靠着传感器5的外表面。这有助于更有效地从传感器5传送数据和/或向向传感器供电。如果需要，工具13可以具有连接装置，用于提供与传感器5的直接电连接。
在图9中，系统I包括沿着套管2从最后一个传感器5到井顶部分布的多个通信设备26。通过这种方式，传感器5的无线通信装置25可以向下一传感器或通信设备26(如果该通信设备为依次的下一个)传送数据。通信设备26然后将数据传达到下一通信设备等等，直到到达套管24和井的顶部。通过具有通信设备26，不需要工具13获取每个传感器5 中的数据。
无线通信可以通过射频通信、电磁通信、WIFI或通过传输经过套管壁的声波来进行。
从图10中可以看到，井孔监视系统还可以包括第二套管50，被布置在第二井孔中并包含多个传感器，用于测量地层中的气体、油和水的含量，该多个传感器至少部分被布置在第二套管的套管壁中且互相离开一段距离。通过这种方式，由第一套管2中的传感器5 中的一个发送器6发送的第一信号7可以被第二套管50中的传感器的接收器接收。信号由此经过希望了解气体、油和/或水的含量的地层，并且具有两个相邻套管中的传感器的系统比仅具有一个套管2的系统提供更准确的数据。第二套管50还包括从最后一个传感器5到井的顶部沿着套管2分布的多个通信设备26。
在传感器中的发送器不足以发送接收器能接收的足够强的信号的情况下，如图11 所示，工具13可以被放到(submerge into)套管2中。为了生成强信号,工具包括声音发送器53，其包含重物41，该重物由可旋转轴54来转动以邻接套管壁，并通过这种方式来向地层中发送声波。轴是通过工具外罩中布置的电机55来转动的。工具包括锚部分40，其具有从工具外罩成放射状突出的锚，以将工具以偏心(eccentric)的方式固定到套管中，从而在一个方向上从工具外罩到套管壁的距离小于在与该一个方向相反的另一方向上从工具外罩到套管壁的距离。通过这种方式，工具的中轴相对于套管壁的中轴有偏移。
当重物被轴转动时，重物沿着套管的内圆周锤向套管壁一次，轴的每次旋转生成一个声音信号。通过这种方式，生成了声音信号的模式(pattern)，该模式可以被第一套管和/或第二套管50中的传感器识别。在另一实施例中，工具包括锤，其通过电机来生成声音信号。
信号为低频率声或声波信号，频率为IHz - 100kHz，优选地为10_50kHz，且更优选地为 15-35kHz。
在图12中，发送到地层中的信号由布置在地表或海床上的锤击设备来提供。锤击设备51可以被部分布置在地面中或地层中。锤击设备的信号由此被两个套管或单独一个套管中的传感器接收。在被传感器接收到之前，传感器中的接收器接收到的信号由此不是传递到地表或海床的信号。在接收器中被接收之前，信号仅或多或少直接传递经过地层，带来更准确的结果。
如图2-6所示，传感器被布置在套管壁的内表面的开口中或套管壁的通孔中。在完成井之后，可以通过在套管壁上打孔并将传感器插入到该孔中，来容易地安装传感器。传感器由此可以被布置在套管壁中，形成套管的外表面的一部分，并与井流体和/或地层接触。如果套管是水泥巩固的(cemented)，传感器不需要延伸超过套管的外表面，但如果套管被环套围绕，传感器可能需要从套管的内表面延伸到围绕套管的地层中，且由此传感器的轴延伸比套管壁的最小厚度更长。
当信号是声信号时，发送器是声音发送器且接收器是声音接收器43。声音发送器 53包括锤或重物41。在图13中，声发送器包括电机44，用于沿一个方向拉重物41并释放重物，且通过弹簧装置45，该重物被沿与第一方向相反的第二方向推向地层，以邻接地层。重物通过发送器的外罩59中的开口 48被推向外面，且由此可以锤向地层，生成声信号。
声音接收器43可以包括任何合适的接收器例如加速计、麦克风或类似的声接收器43。接收器可以是IO-IOOHz之间的低频率接收器。并非所有的声接收器都能够经受来自附近的发送器的锤运动而不被严重破坏，且在该情况下，接收器包括电机44，用于沿一个方向拉声接收器43，以确保声接收器不和接收器外罩58接触，并且在重物锤向地层或套管时，声接收器被流体包围。当发送器已发送其信号时，声接收器被弹簧装置57沿与第一方向相反的第二方向推向地层，以邻接地层，且最终能够接收信号，这在图13中由虚线示出。
发送器或接收器的电机通过旋转轴46沿一个方向拉重物或声接收器，该旋转轴旋转到用于拉动重物或声接收器的电机中，并通过在重物或声接收器与各个电机之间布置的弹簧装置57而推向相反方向。接收器包括锥形开口 47，以在推向地层时引导声接收器。 代替电机，可以布置电磁体，从而在激活时，该电磁体可以牵拉声接收器或重物。
发送器和接收器通过电子控制装置49而电连接，并且它们进而通过电子控制装置49电连接到用于将数据从该传感器传送到相邻传感器的传送设备9，使数据上传到通信设备26且由此上传到地表。从图13可以看到，传感器通过套管壁和环套或井孔3而延伸到地层中。
沿着套管分布的通信设备26由此可以被用于将控制信号向下发送到传感器，以控制哪个传感器来发送信号。在另一实施例中，传感器包括定时器，用于控制发送器何时发送信号以及接收器何时接收该信号。传感器可以装配定时器，该定时器具有被编程的预定间隔，描述了何时激活传感器以及何时还激活该传感器的发送器。传感器由此可以在安装之前根据监视计划来预编程，根据该监视计划，传感器可以每年、每半年或在任何合适的时候被激活。通过这种方式，不需要潜入(submerge)工具来激活传感器。相反，传感器根据其编程而激活自身，然后将其数据向上发送到地表。
在图I中，传感器5被布置在套管壁30中，从而只有一个传感器被布置在套管的同一圆周平面上。多个传感器5也可以被布置在套管2的同一圆周平面上，并具有互相间隔的圆周距离，如图9所示。
井孔监视系统因此可以被用作地层记录方法，包含通过一个传感器的第一发送器来发送第一信号、通过其他传感器中的多个接收器来接收该传感器发送的第一信号的步骤。随后，第一信号被转换为数据，且数据从传感器传送到相邻的传感器。传送数据的步骤被重复，直到数据到达最接近井的顶部的传感器，然后该传感器将该数据发送到通信设备， 该通信设备再次将该数据传送到下一通信设备一路到地表。在这么做时，在发送第一信号之后的预定时间段后，通过传感器的第二发送器来发送第二信号，该信号被多个接收器接收，随后该数据被转换，并以和第一信号类似的方式被发送到地表。通过在多个接收器中接收同一信号，数据可以被处理从而可以表示油、气体和水如何位于地层的层或区域中。
如果油、气体和水如何位于地层的层或区域中的表示表明，靠近生产区域的区域具有提高的水浓度，则可以执行生产优化方法。生产优化方法包括通过多个传感器同时向地层中发送声波来刺激地层以提高到井孔的流体的生产的步骤。通过这种方法，地层和其中包含的流体被振荡从而水被部分平衡(level out)，如果不是被全部平衡，由此帮助油进入套管的生产区域，从而将水局部地移到套管外。随后，通过传感器的一个发送器来发送信号以测量刺激地层的影响，通过多个接收器来接收信号，以及如上所述，以提供油、水和气12体层或区域的表示。
为了评估在套管中刺激地层的影响，记录工具被降入到套管中，且套管中的流体中的气体、油和/或水的含量例如通过电容来记录或测量。
为了表示数据，来自多个井的传感器的数据被存储和处理为与地层中的气体、油和/或水的含量相关的地层三维模型。所有数据都有时间戳，其表示信号在何时被接收，根据该时间戳，数据可被映射，且可以建立三维模型来示出来自一个或多个井的所有传感器的数据的表示。
流体或井流体表示在油或气体井的井下中存在的任意流体，例如天然气、油、油基泥衆、水等。气体表示井，完井(completion)或裸井(openhole)中存在的任意气体组成,且油表示任意类型的油组成,例如原油、包含油的流体等。气体、油和水流体由此可分别包含与气体、油和/或水不同的其他元素或物质。
套管表示在井下使用的与油或天然气体生产相关的任意类型的管道、管子、管状物(tubular)、衬套(liner)、管柱(string)等。
在该系统未被一路放入套管的事件下，井下牵引机可被用于将系统一路推进到井中的位置。井下牵引机是能够在井下推动或牵拉工具的任意类型的驱动工具，例如 Well Tractor 。
尽管上面结合本发明的优选实施例来描述本发明，对于本领域技术人员来说很明显，可以进行多种修改，而不偏离下列权利要求所定义的本发明。
权利要求
1.一种井孔监视系统(1)，用于在通过地层(4)中的井孔(3)中的套管(2)从油或气田抽取碳氢化合物时获取流体储层信息数据，例如气体、油和/或水的位置和量，所述套管具有在所述套管的顶部(25)附近的垂直部分和内面，所述系统包括-第一传感器(5)，用于测量所述地层中的气体、油和/或水的含量，以及 -第二传感器(5)，用于测量所述地层中的气体、油和/或水的含量，其中，所述第一和第二传感器被至少部分地布置在所述套管的套管壁中，且所述第二传感器被布置为离开所述第一传感器一段距离。
2.如权利要求I所述的井孔监视系统，还包括被布置在第二井孔中的第二套管(50)， 以及包括-第一传感器(5)，用于测量所述地层中的气体、油和/或水的含量，以及 -第二传感器(5)，用于测量所述地层中的气体、油和/或水的含量，其中，第一和第二传感器被至少部分地布置在所述第二套管的套管壁中，且所述第二传感器被布置为离开所述第一传感器一段距离。
3.如权利要求I或2所述的井孔监视系统，所述第一传感器包括-第一信号(7)的至少一个发送器(6)，-接收所述第一信号和/或第二信号的至少一个接收器(8)，以及 -至少一个传送设备(9)，以及所述第二传感器包括-第二信号(7)的至少一个发送器(6)，-所述第一信号和/或所述第二信号的至少一个接收器(8)，以及 -至少一个传送设备(9)。
4.如权利要求1-3所述的井孔监视系统，其中，所述传感器被布置在所述套管的壁的所述内面中的开口中或者所述套管的壁的通孔中。
5.如上述权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述传感器被布置在形成所述套管的外面部分的套管壁中，并且与井流体和/或地层接触。
6.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述传感器从所述套管的所述内面延伸并到达围绕所述套管的所述地层中。
7.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述发送器是声发送器。
8.如权利要求6所述的井孔监视系统，其中，所述声发送器包括锤或重物(41)。
9.如权利要求7所述的井孔监视系统，其中，所述声发送器包括用于沿一个方向拉所述重物(41)并释放所述重物的电机(44)，通过弹簧装置(45)，所述重物被沿与第一方向相反的第二方向推向所述地层以邻接所述地层。
10.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述接收器包括声接收器 (43)。
11.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述声接收器是加速计。
12.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述接收器包括用于沿一个方向拉所述声接收器(43)并随后通过弹簧装置(57)沿与第一方向相反的第二方向将所述声接收器推向所述地层以邻接所述地层的电机(44 )。
13.如权利要求1-5中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述第一传感器包括第一(10)和第二电极(11)，用于提供从所述第一电极流向所述第二电极的电流以进行所述地层的电阻率测量或电导率测量从而确定所述地层中的气体、油和/或水的含量。
14.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述传感器包括微芯片(12)，用于将所述信号或所述电阻率或电导率测量转换为数据，和/或用于存储和/或传送所述数据，或者用于存储所述数据的表示。
15.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，还包括至少一个包含通信设备(14)的工具(13)，在所述工具位于所述套管中时，所述工具用于从所述传送设备接收数据。
16.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，还包括至少一个包含声发送器(53)的工具(13)，所述发送器具有与可旋转轴(54)连接的重物(41)，所述可旋转轴通过所述工具中的电机(55)转动。
17.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述工具还包括锚部分(40)，用于将工具固定在所述套管中。
18.如权利要求17所述的井孔监视系统，其中，所述锚部分至少包括在所述工具的第一径向上延伸的第一锚(56)和在与所述第一方向相反的第二方向上延伸的第二锚(56), 所述锚自工具外罩的外面的延伸改变，从而所述工具以偏心关系固定到所述套管。
19.如权利要求15-18所述的井孔监视系统，其中，所述工具或通信设备包括为所述传感器供电的供电设备(18)。
20.如权利要求15-19所述的井孔监视系统，其中，所述供电设备和所述传感器包括电感耦合(19，20 )，用于通过电感从所述工具向所述传感器传送电力。
21.如权利要求20所述的井孔监视系统，其中，所述电感耦合被用于从所述传感器向所述工具传送数据。
22.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述传感器包括处理器(21)，用于将所述信号或所述电阻率或电导率测量转换为数据和/或存储和/或传送所述数据，或用于存储所述数据的表示。
23.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述信号通过声学产生。
24.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述系统包括沿着所述套管向所述套管的顶部以预定的相互距离来布置的多个通信设备，所述距离通过两个设备能够互相无线通信的距离来确定。
25.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述系统包括沿着所述套管向所述套管的顶部以预定的相互距离布置的具有无线通信装置的多个传感器，所述距离通过两个设备能够互相无线通信的距离来确定。
26.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述系统包括被布置在地表或海床上的锤击设备(51)，用于向所述地层中发送声波。
27.如以上权利要求中的任一项所述的井孔监视系统，其中，所述信号是低频率声或音波信号，频率为IHz-IOOkHz，优选地为10-50kHz，且更优选地15_35kHz。
28.一种井下工具，用于读取如权利要求1-27中的任一个所述的井孔监视系统中的传感器的数据，其中，所述工具包括用于在所述套管中将所述工具向前驱动的诸如轮子的驱动装置以及如权利要求15-27中的任一个所述的通信设备。
29.一种用于安装如权利要求1-27中的任一个所述的系统的方法，包括下列步骤-在井孔中的套管中提供互相离开一段距离的多个腔；以及 _将如权利要求1-27中的任一项所述的井孔监视系统中的传感器布置在所述腔中。
30.如权利要求29所述的方法，还包括下列步骤-在井下在传感器外面定位工具，以将流体储层信息数据从所述传感器发送到所述工具，-从所述工具向所述传感器载入电力，-通过所述发送器来发送信号，或者从第一电极提供电流，-通过所述接收器来接收所述信号，或者通过第二电极来接收所述电流，-将所述信号或电流转换为数据，以及 -将所述数据从所述传感器传送到所述工具。
31.一种生产优化方法，包括下列步骤-通过如权利要求1-27中的任一个所述的井孔监视系统中的传感器的第一发送器来发送第一信号，-通过多个接收器来接收所述第一信号，-将所述第一信号转换为数据，-将所述数据从所述传感器传送到相邻传感器以及到通信设备一路到地表，-在所述第一信号传输之后的预定时间段后通过所述传感器的第二发送器来发送第二信号，-通过多个接收器来接收所述第二信号，-将所述第二信号转换为数据，以及-将所述数据从所述传感器传送到相邻传感器以及到通信设备一路到地表。
32.如权利要求31所述的生产优化方法，还包括下列步骤-通过多个传感器在一时间将声波发送到地层中来刺激所述地层，以提高到井孔的流体的生产，-通过所述传感器的一个发送器发送信号，以测量对所述地层的刺激的影响，-通过多个接收器来接收所述信号，-将所述信号转换为数据，-将所述数据从所述传感器传送到相邻传感器以及到通信设备一路到地表。
33.如权利要求31或32所述的生产优化方法，还包括将记录工具放入到所述套管中并记录所述套管中的所述流体中的气体、油和/或水的含量的步骤。
34.如权利要求31-33中的任一项所述的生产优化方法，还包括存储来自多个井的传感器的数据并将所述数据处理为与地层中的气体、油和/或水的含量相关的地层三维模型的步骤。
全文摘要
本发明涉及井孔监视系统，用于在通过地层中的井孔中的套管从油或气田中抽取碳氢化合物时获取流体储层信息数据，例如气体、油和/或水的位置和量，该套管具有在套管顶部附加的垂直部分和内面，所述系统包括第一传感器，用于测量地层中的气体、油和/或水的含量，以及第二传感器，用于测量地层中的气体、油和/或水的含量。
文档编号E21B47/10GK102939433SQ201180026886
公开日2013年2月20日 申请日期2011年5月31日 优先权日2010年5月31日
发明者J·哈伦德贝克 申请人:韦尔泰克有限公司