专利名称：作为随钻测井工具的钻头处的小岩心生成和分析的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及地下地层或储层区的测试和取样。更具体地，本发明涉及在不中断钻进操作的情况下制备岩心样本，尤其是使用提取和/或封装方法和装置处理所述岩芯样本来对流体进行分析。
背景技术：
碳氢化合物，比如石油和气体，通常存在于多孔地下地质地层中。通常，使用取心工具来获得从与所关注地层横交的井孔壁上获取的岩石的有代表性的样本是有利的。通过竖直和侧壁取心获得的岩石样本一般称做“岩心样本”。对岩心样本的分析和研究能够使工程师和地质学家获取重要的地层参数，比如储层区存储容量(孔隙率)、构成地层的岩石的流动潜力(渗透率)、存在于地层中的可采碳氢化合物或矿物质的构成以及岩石的束缚水饱和度水平。这些评估对于能够实现基于从岩心样本获得的数据判断在经济上具有吸引力的选定地层和区域的开采的完井程序的后续设计和实施是关键的。取心一般需要在形成岩心样本之后停止钻进，以便于可以将岩心样本带到地表。通常在将岩心样本带到地表之后对其进行测试，但是当它们移动到地表时，到地表的这段移动可能导致对岩心样本的污染或破坏。停止钻进花费时间和精力；如果在获取岩心样本的同时钻进可以继续则可以减少时间和精力。在取心的同时执行不中断的钻进是有利的。在原处对岩心样本进行测试而不需要移动到地表或者在移动到地表时防止岩心样本遇到破坏物体和污染流体也是有利的。本发明提供了用于制备岩心样本的装置和方法，用于在保持钻进不中断的同时在原地对岩心样本进行分析和/或在岩心样本移动到地表时保护岩心样本。
发明内容
在各方面中，本发明总体涉及地下地层或储层区的测试和取样。更具体地，本发明涉及在不中断钻进操作的情况下制备岩心样本，尤其是使用提取和/或封装方法和装置处理所述岩芯样本来对流体进行分析。根据本发明的一个实施方式可以包括用于在井孔中形成样本的装置，包括构造成形成岩心的钻头；以及构造成从岩心切下样本的在所述钻头内部的至少一个可缩回切削元件。根据本发明的另一个实施方式可以包括用于在井孔中封装样本的装置，包括构造成形成岩心的钻头；构造成容纳来自于所述岩心的样本的腔室；以及封装器，所述封装器可操作地连接到所述腔室并且构造成至少部分地将所述样本的至少一部分封装在封装材料中。根据本发明的另一个实施方式可以包括在井孔中获取样本的方法，包括使用输送到井孔中的钻头来形成岩心；以及使用在所述钻头内部的至少一个可缩回切削元件用于从所述岩心切下样本。
根据本发明的另一个实施方式可以包括在井孔中封装样本的方法，包括在井孔中使用钻头用于形成岩心；使用在所述钻头内部的可缩回切削元件用于从所述岩心切下样本并且将所述样本输送到容纳腔室；以及使用可操作地连接到所述容纳腔室的封装器用于至少部分地将所述样本的至少一部分封装在封装材料中。已经概括而不是全面地描述了本发明的较重要特征的示例以便于可以更好地理解如下的详细描述并且可以意识到它们对本领域的贡献。
为了详细地理解本发明，应该结合附图参照如下的实施方式的详细描述，其中相似的元件给出了相似的数字，其中图1示出了根据本发明的一个实施方式在井孔中使用的取心钻头的示意图；图2示出了根据本发明的一个实施方式构造成用于测试岩心样本流体的钻头的示意图；图3示出了根据本发明的一个实施方式构造成用于测试岩心样本流体的另一个钻头的不意图；图4示出了根据本发明的一个实施方式构造成用于测试岩心样本的钻头的示意图；图5示出了根据本发明的一个实施方式构造成用于保护岩心样本的钻头的示意图；图6示出了根据本发明的一个实施方式构造成用于保护和存放岩心样本的钻头的不意图；图7A示出了根据本发明的一个实施方式构造成用于切下岩心样本的钻头的示意图；图7B示出了根据本发明的一个实施方式构造成用于切下多个岩心样本的钻头的示意图；图8示出了根据本发明的一个实施方式用于在原地分析来自于岩心样本的流体的方法的流程图；图9示出了根据本发明的一个实施方式用于保护用来输送的岩心的方法的流程图；以及图10示出了根据本发明的一个实施方式的构造成对岩心样本进行加压的钻头的示意图。
具体实施例方式本发明总体涉及地下地层或储层区的测试和取样。在一个方面中，本发明涉及在不中断钻进操作的情况下制备岩心样本，在另一个方面中，涉及使用提取或封装方法和装置来处理所述岩心样本以对流体进行分析。本发明容易具有不同形式的实施方式。在这些图中示出并在这里进行详细描述本发明的特殊实施方式，应该理解的是认为当前披露的内容是本发明的原理的范例，并不旨在将本发明限制到这里所图示和描述的内容中。确实，显然本发明的教导可以用于多种油井工具以及油井构造和开采的所有阶段中。因此，下面所讨论的实施方式仅是本发明的应用的说明性解释。图1示出了示例性钻进系统10的示意图，其具有携带有钻进组件90(也称做井底钻具组合，或“BHA”)的钻柱20，钻进组件90在“井孔”或“井眼”26中输送以用于钻出井目艮。所述钻柱20可以包括如下特征的一个或多个连接到一起的管件和挠性管。所述钻进系统10包括竖立在底板12上的传统的井架11，其支撑转盘14,诸如电动机(未不出)之类的主动力设备使所述转盘14以所需转速转动。所述钻柱20包括从地表向下延伸到井孔26中的诸如钻杆22或挠性管之类的管件。当将钻杆22用作所述管件时将所述钻柱20推入所述井孔26中。但是，对于挠性管的应用，使用挠性管下管机，比如喷射器(未示出)来将管件从其源头，比如卷盘(未示出)，移动到井孔26。当使连接到钻柱端部的钻头组件50旋转以钻进井孔26时所述钻头组件50破碎地质地层。如果使用钻杆22，那钻柱20经由方钻杆接头21、旋转接头28和绳索29通过滑轮23连接到绞车30。在钻进操作期间，操作绞车30来控制钻压，钻压是影响钻速的重要参数。绞车的操作在本领域中是公知的，因此在这里不再详细描述。在钻进操作期间，通过泥浆泵34使来自于泥浆坑(源)32的合适的钻进流体31在压力下通过钻柱20中的通道循环。钻进流体经由波动消除器(未示出)、流体管线38和方钻杆接头21从所述泥浆泵34进入所述钻柱20中。钻进流体31在井孔底部51处通过钻头组件50中的开口排出。所述钻进流体31通过钻柱20与井孔26之间的环形空间27向上循环并且经由返回管线35返回到泥浆坑32。所述钻进流体用于润滑钻头组件50并且携带井孔切屑或碎屑远离钻头组件50。放置在管线38中的传感器S1可以提供关于流体流速的信息。与钻柱20相连的地表转矩传感器S2和传感器S3分别提供关于钻柱的转矩和转速的信息。此外，与管线29相连的传感器(未示出)用于提供钻柱20的悬重信息。在本发明的一个实施方式中，通过仅使钻杆22转动来使钻头组件50转动。在本发明的另一个实施方式中，在钻进组件90中设置井下电动机55 (泥浆电动机)以使钻头组件50转动，并且如果需要的话，通常使钻杆22转动来补充转动功率并且实现钻进方向的改变。在图1的一个实施方式中，泥浆电动机55经由布置在轴承组件57中的驱动轴(未示出)连接到钻头组件50。当钻进流体31在压力下通过泥浆电动机55时泥浆电动机使钻头组件50转动。所述轴承组件57支撑钻头组件的径向和轴向力。连接到轴承组件57的稳定器58用作泥衆电动机组件的最低部分的扶正器。在本发明的一个实施方式中，钻进传感器模块59放置在钻头组件50附近。钻头组件50可以包括如下对象中的一个或多个(i)钻头，(ii)钻头盒，(iii)钻铤，以及(iv)存放接头(sub)。钻进传感器模块可以包含传感器、电路和与动态钻进参数相关的处理软件和算法。这些参数可以包括钻头跳动、钻头组件的黏滑、倒转、转矩、震动、井孔和环空压力、加速度测量结果以及钻头组件状态的其他测量结果。如图所示，还在钻进组件90中设置使用例如双向遥测的遥测或通讯接头77。钻进传感器模块处理传感器信息并且经由所述通讯接头77将其传输到地表控制单元40。通讯接头77、动力单元78和MWD工具79都与钻柱20串联。弯曲接头例如用在在钻进组件90中连接MWD工具79中。这些接头和工具可以在钻柱20与钻头组件50之间形成井底钻进组件90。所述钻进组件90可以做出各种测量结果，包括在钻进井孔26时的脉冲核磁共振测量结果。通讯接头77获得这些信号和测量结果并且例如使用双向遥测方法传递这些信号以在地表上进行处理。替代性地，可以使用在钻进组件90中合适位置(未示出)上的井下处理器处理这些信号。地表控制单元或处理器40还可以接收来自于其他井下传感器和装置的一个或多个信号以及来自于传感器S1-S3和用在该系统10中的其他传感器的信号并且根据提供到地表控制单元40的程序化的指令处理这些信号。所述地表控制单元40可以在由操作人员使用的显示器/监视器44上显示所需的钻进参数和其他信息以控制钻进操作。所述地表控制单元40可以包括计算机或者基于微处理器的处理系统、用于存储程序或者模块和数据的存储器、用于记录数据的记录仪以及其他外围设备。所述控制单元40可以适于在某些不安全或不理想的操作条件发生时启动警报器42。与本发明一起使用的装置可以包括一个或多个井下处理器，所述处理器可以定位在井底钻具组合内或附近的任何合适的位置上。所述处理器可以包括微处理器，该微处理器使用在合适的机器可读介质上实现的计算机程序，其能够使所述处理器执行控制和处理。所述机器可读介质可以包括ROM、EPROM、EAROM、EEPR0M、闪存、RAM、硬盘和/或光盘。其他设备，比如电力和数据总线、电源等对于本领域的技术人员来说将会是显而易见的。图2示出了钻头组件50的示例性实施方式，其构造成用于制作可以在原地进行测试的岩心样本。该钻头组件50可以包括构造成容纳来自于井底51的材料的岩心样本220的岩心嘴210。岩心样本220可以由钻头组件50的齿230形成。钻头组件50可以包括构造成存放岩心样本220的凹入部或腔室215。在腔室215内，钻头组件50可以包括可缩回的切削元件280以将岩心样本220与地层51分离。一个或多个密封件240可以构造成保持岩心样本220并且可以在腔室215内隔离岩心样本220。探头250可以用于从岩心样本220提取流体255。可以由管265将被提取的流体255输送到流体分析模块260。通过借助加压管270施加到岩心样本220的加压流体275可以迫使被提取的流体255进入所述管265中，所述加压管270可以构造成在岩心样本220上施加压力。使用加压流体来从岩心样本提取流体仅是示例性和说明性的，因为可以使用其他装置来提取流体，包括但不限于如下的一个或多个(i)声驱动器(超声驱动器是声驱动器的一种)和(ii)机械压碎机。在一些实施方式中，可以将过滤器结合到钻头组件50中以便于可以将岩心样本220压碎、破碎和/或粉碎，然后将余下的部分过滤掉以提取流体255。流体255可以是包括但不限于如下的一种或多种流体(i)钻进流体，(ii)开采流体和(iii)地层流体。流体分析模块260可以包括传感器或测试设备，其构造成评估被提取流体255的化学、物理、电和/或核特性，包括但不限于如下的一种或多种(i)pH, (ii)H2S, (iii)密度，(iv)粘度，(v)温度，(vi)流变特性，(vii)热传导性，(viii)电阻，(ix)化学成分，(x)反应性，(xi)射频特性，(xii)表面张力，(xiii)红外线吸收性，(xiv)紫外线吸收性，(XV)折射率，(xvi)磁特性和(xvii)核自旋。在一些实施方式中，钻头组件50可以使用用于向岩心样本220施加压力的装置或者向岩心样本20施加压力的附加机构(未出)使得可以在原地、在岩心样本220上实施岩石力学测试。岩石力学测试包括但不限于如下的一个或多个(i)压缩测试，(ii)应变测试和(i i i )破裂测试。此外，在一些实施方式中，通过岩石力学测试获得的测试数据可以用于修改和/或优化钻进参数。钻进参数(比如但不限于钻压、钻头的转速、钻进流体的流速和地质导向参数)的修改和/或优化可以在井下或在地表确定，钻进参数的修改可以实时进行。图3示出了钻头组件50的另一个示例性实施方式，其构造成使用气相色谱仪300。加热器310可以将岩心样本220加热到所需的温度以产生气体320。加热器310可以使用但不局限于如下的一个或多个方式加热岩心样本220 (i)电感应，(ii)福射加热和(iii)电阻加热。加热器310可以被控制成以各种温度操作以向气相色谱仪300提供多种气体样本320。可以将气体320从腔室215经由连接管330引到气相色谱仪300中。岩心样本220的加热还可以导致流体340从岩心样本220的释放。这些流体340可以沿着腔室215的底部350流入重流体分析模块360中。底部350可以由密封件240或者单独的隔离阻隔件(未示出)的顶部构成。重流体分析模块360可以包括传感器或测试设备，其构造成评估流体340的化学、物理、和/或核特性，包括但不限于如下的一种或多种(i) pH，(Ii)H2S,(iii)密度，(iv)粘度，(V)温度，(vi)流变特性，(vii)热传导性，(viii)电阻，(ix)化学成分，(X)反应性，(xi)射频特性，(xii)表面张力，(xiii)红外线吸收性，(xiv)紫外线吸收性，(XV)折射率，(xvi)磁特性和(xvii)核自旋。图4示出了钻头组件50的另一个示例性实施方式，其构造成将腔室215内的岩心样本220暴露在核磁共振(NMR)模块400的强磁场中。NMR模块400可以配备成产生强磁场并且检测岩心样本220对所述强磁场的响应。NMR模块400可以被控制成调节施加到岩心样本220的磁场强度。在一些实施方式中，钻头组件50可以装备有射频发生器和/或接收器，其构造成向岩心样本220施加射频信号并且检测由所述射频信号与岩心样本220的相互作用造成的射频响应。图5示出了钻头组件50的另一个示例性实施方式，其构造成利用封装材料500至少部分地封装腔室215中的岩心样本220。所述腔室215可以包括构造成将岩心样本220从井底51分离的一个或多个可缩回切削元件280。在钻头组件50内可以有存放装置510来存放封装材料500。一旦岩心样本220处在腔室215内并且与井底51隔离，就可以将封装材料500施加到岩心样本220。管530可以使封装材料500从所述存放装置510流动并进入腔室215中。封装材料500 —旦与岩心样本220接触就形成了至少部分地围绕岩心样本220的封装覆层540。钻头组件50还可以包括加标签装置550，其能够与腔室215连通。该加标签装置550可以构造成在封装覆层540内插入或嵌入标签560 (比如射频识别装置(RFID)芯片)以便于可以识别岩心样本。在一些实施方式中，该加标签装置550可以构造成在岩心样本220上或在封装覆层540上蚀刻或标记识别符。该加标签装置可以包括但不限于如下的一个(i)激光打标机，(ii)超声喷砂工具，(iii)粉末喷砂工具，(iv)放射性示踪物，(v)磁颗粒和(vi)芯片插入件。所述封装材料500可以包括但不限于如下的一种或多种(i)聚合物，(ii)凝胶体，(iii)金属覆层和(iv)粘土。图6示出了钻头组件50的另一个示例性实施方式，其构造成具有存放模块600以用于存放一个或多个岩心样本220。该存放模块600可以包括构造成从所述腔室215接收岩心样本220的存放室610。所述存放模块还可以包括位于存放室610内的输送器620,所述输送器620构造成抓紧或保持住所述岩心样本220以用于输送到存放室610中和/或在存放室610内进行输送。所述输送器620可以包括构造成抓紧或保持住岩心样本220的一组齿630以便于可以使其在存放室610内移动的更深。所述存放模块600还可以包括波纹管或囊状物640，其构造成将岩心样本220牢固地保持在存放室610的较深凹槽内，这可以使多个岩心样本220存放在存放室610内。所述波纹管640和/或齿630可以构造成将封装覆层540因为岩心样本220的输送或存储而遭到破坏的可能性降到最低。在一些实施方式(未示出)中，存放模块可以位于钻头组件后面、钻头接头部或异径接头中。虽然所示出的输送器620具有机械齿630,但是这只是说明性和不例性的，因为输送器620可以使用对于本领域技术人员公知的任何装置来使岩心样本220在所述室215，610内运动，包括但不限于(i)齿轮，(ii)螺旋驱动器，(iii)螺旋驱动器，(iv)活塞和(V)机器人臂。图7A示出了一种示例性钻头组件50，其除了钻头齿230之外装备有岩心切削元件700。该岩心切削元件可以临近岩心嘴210定位。所述岩心切削元件700可以包括但不限于如下之一 (i)细长切削刀片，(ii)超声切削元件，(iii)声波切削元件，(iv)流体喷砂机，(V)粉末喷砂机和(vi)激光切削元件。图7B示出了一种示例性钻头组件50，其构造成切割多个岩心样本220。该钻头组件220的面可以包括多个岩心嘴210，所述岩心嘴210朝着多个样本腔室215敞开。一个或多个岩心嘴210可以具有临近岩心嘴210安装在钻头组件50上的岩心切削元件700。在操作时，通过在操作中控制岩心切削元件700而可以由岩心腔室215接收单个或多个岩心样本 220。尽管图2-7B示出了根据本发明的具有单独特征的各个实施方式，但是这些特征中的一些或者全部可以组合，以形成构造成执行一个或多个测试并且封装岩心样本220的钻头组件。一些实施方式可以构造成允许收集多个岩心样本，其中一些岩心样本进行流体提取，其他的岩心样本进行流体提取及测试，其他的岩心样本在具有或不具有在先测试的情况下被封装。虽然示出的各个实施方式在钻头组件的前方形成岩心样本，但是这只是说明性和示例性的；因为本发明的实施方式同样包括获取侧面岩心样本的装置。
图8示出了根据本发明的一个实施方式的用于测试岩心样本或者测试得自岩心样本的流体的示例性方法800。在方法800中，在步骤810中可以将钻头组件50倚靠井孔26内的井底51定位。在步骤820中，可以使用钻头齿230或专门的岩心切削元件700从井底51切下至少一个岩心样本220并且通过岩心嘴210将其容纳在腔室215中。在一些实施方式中，在步骤820期间可以同时切下多个岩心样本220。在步骤830中，可以给岩心样本220施加刺激。施加到岩心样本220的刺激可以包括但不限于如下的一种或多种(i)压力，(ii)热量，(iii)声能量，(iv)磁场，和(V)电磁福射。在步骤840中，可以对来自于岩心样本220的液态或气态流体255，320，340进行测试以评估至少一个化学、物理、电、和/或核特性，包括但不局限于如下的一种或多种(i) pH, (ii) H2S, (iii)密度，(iv)粘度，(V)温度，(Vi)流变特性，(Vii)热传导性，(viii)电阻，(ix)化学成分，(x)反应性，(Xi)射频特性，(Xii)表面张力，(xiii)红外线吸收性，(xiv)紫外线吸收性，(1￥)折射率，(xvi)磁特性和(xvii)核自旋。在步骤845中，可以对岩心样本220暴露到如下的一个或多个中的响应进行测试(i)磁场，(ii)射频能量，(iii)电磁福射，(iv)电场，(v)温度，(vi)密度，(vii)电阻率特性，(viii)声辐射，和(ix)压力。步骤840，步骤845或者二者均可以在方法800的不同实施方式中执行。在步骤850中，在步骤840和845中的一个或者两个中评估的至少一个特性可以用于评估井孔51底部地层的所关心的参数。在一些实施方式中，步骤855可以执行成使得可以使用在步骤845中获得的对刺激的响应来修改至少一个钻进参数。步骤855可以实时执行。
图9示出了根据本发明的一个实施方式的用于封装岩心样本的示例性方法900。在方法900中，在步骤910中可以将钻头组件50可以倚靠井孔26内的井底51定位。在步骤920中，可以使用钻头齿230或专门的岩心切削元件700从井底51切下至少一个岩心样本220并且通过岩心嘴210将其容纳在腔室215中。在一些实施方式中，在步骤920期间可以同时切下多个岩心样本220。在步骤930中，通过可缩回切削元件280可以将岩心样本220从地层夹断或分离。在步骤940中，岩心样本220可以至少部分地由从封装材料500的存放装置510提供的封装覆层540封装。封装过程可以包括但不限于如下之一 (i)喷雾，(ii)部分浸入，(iii)完全浸入，(iv)烧入，(v)包裹,和(vi)热蒸发涂覆。在步骤950中，可以通过输送器620使岩心样本220从腔室215移动到存放室610。在步骤960中，可以将钻头组件50输送到地表以用于回收岩心样本220。在一些实施方式中，步骤950是可选的。在一些实施方式中，在封装之前、期间或者就在封装之后，加标签装置可以将识别标签附连到岩心样本220上。在其他实施方式中，所述加标签装置可以蚀刻或标记所述样本或者封装覆层以形成识别符。所述加标签装置可以包括但不限于如下之一 (i)激光打标器，(ii)超声喷砂工具，(iii)粉末喷砂工具，(iv)放射性示踪物，(v)磁颗粒,和(vi)芯片插入器。虽然图8描述了根据本发明的用于提取和测试流体或岩心样本的方法的实施方式，图9描述了根据本发明的用于封装岩心样本的方法的实施方式，但是在一些实施方式中，该方法可以包括提取流体、测试流体或岩心样本以及封装岩心样本。图10示出了钻头组件50的另一个示例性实施方式，其构造成在对所述腔室215加压的同时利用封装材料500至少部分地将岩心样本220封装在腔室215中。可以将第二组密封件1010定位在腔室215顶部附近，使得当密封件1010和密封件240封闭时，腔室215的保持岩心样本220的部分与存放室610隔离(图6)。当将岩心样本220隔离时，通过压力施加器1000可以对腔室215中任何流体1050进行加压。在该示例中，压力施加器1000可以包括力施加器1030、活塞1020和缸1040，其中力施加器1030构造成使活塞1020移动以减小腔室215和缸1040的组合的容积，从而使腔室215内压力增加。在岩心样本220上增加压力可以加强岩心样本220内的气孔压力。通过移动活塞1020以增大腔室215和活塞缸1040的组合的容积可以减小压力或者使其变回到环境压力。在压力减小之后，可以如上所示对岩心样本220进行封装。在一些实施方式中，当腔室215中的压力在环境压力以上时可以将封装材料500施加到岩心样本220上。封装材料500可以在足够使封装材料500进入腔室215的压力下存储在存放装置510中，或者可以使用机构(未示出)，比如泵，来增加封装材料500的压力，使得其可以抵抗腔室215中的压力从管530流出。使用活塞和缸来改变腔室215中的压力只是示例性和说明性的，因为可以使用其他机制比如但不限于钻进流体压力、可调节的囊状物、泵和位移装置来改变腔室215中的压力。虽然前面所披露的内容涉及本发明的一个模式的实施方式，但是对于本领域技术人员来说各种修改是显然的。前面所披露的内容旨在包含所有这些变型。
权利要求
1.一种用于在井孔中形成样本的装置，包括 构造成形成岩心的钻头；以及 构造成从所述岩心切下所述样本的、位于所述钻头内部的至少一个可缩回切削元件。
2.根据权利要求1所述的装置，所述钻头还包括 构造成接收所述样本的腔室。
3.根据权利要求2所述的装置，还包括 提取装置，其临近所述腔室布置并且构造成从所述样本提取流体。
4.根据权利要求3所述的装置，还包括； 至少一个分析模块，其可操作地连接到所述提取装置并且构造成分析被提取的流体。
5.根据权利要求3所述的装置，其中所述至少一个分析模块包括如下对象中的至少一种(i )气相色谱仪和(i i )流体分析仪。
6.根据权利要求3所述的装置，其中所述提取装置包括如下对象中的至少一种(i)加热器，(i i )机械压碎机，(i i i )声驱动器，和(iV )过滤器。
7.根据权利要求3所述的装置，其中所述提取装置构造成在所述样本上实施如下测试中的至少一种(i )压缩测试，(ii )应变测试，和(iii )破裂测试。
8.根据权利要求2所述的装置，还包括 分析模块，其临近所述腔室定位并且构造成向所述样本施加刺激。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述刺激是如下的至少一种(i)压力，(ii)热量，(iii)声能量，(iv)磁场，(V)电磁福射,和(vi)力。
10.根据权利要求8所述的装置，还包括 处理器，其构造成使用由分析模块获得的数据修改至少一个钻进参数。
11.根据权利要求2所述的装置，还包括 封装器，其可操作地连接到所述腔室并且构造成至少部分地将所述样本的至少一部分封装在封装材料中。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述封装材料是如下的至少一种(i)聚合物，(ii)凝胶体，(iii)金属覆层，和(iv)粘土。
13.根据权利要求11所述的装置，其中所述封装材料能够轻易地与来自于井孔的钻进流体和未封装材料进行区分。
14.根据权利要求2所述的装置，还包括 临近所述腔室并且构造成对所述样本加标签的加标签装置。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述加标签装置构造成使用如下手段中的至少一种对所述样本加标签(i)激光打标器，(ii)超声喷砂工具，(iii)粉末喷砂工具，(iv)放射性示踪物，(v)磁颗粒，和(vi)芯片插入器。
16.根据权利要求2所述的装置，还包括 压力施加器，其临近所述腔室布置并且构造成改变所述腔室的压力。
17.根据权利要求1所述的装置，其中所述样本是如下中的至少一种(i)岩心样本和(ii)切屑。
18.一种用于在井孔中封装样本的装置，包括 构造成形成岩心的钻头；构造成从所述岩心接收样本的腔室；以及 封装器，其可操作地连接到所述腔室并且构造成至少部分地将所述样本的至少一部分封装在封装材料中。
19.根据权利要求18所述的装置，其中所述封装材料是如下对象中的至少一种(i)聚合物，(ii)凝胶体，(iii)金属覆层，和(iv)粘土。
20.根据权利要求18所述的装置，其中所述封装材料能够轻易地与来自于井孔的钻进流体和未封装材料进行区分。
21.根据权利要求18所述的装置，还包括 构造成从所述岩心切下所述样本的在所述钻头内部的至少一个可缩回切削元件。
22.—种在井孔中获取样本的方法，包括 使用输送到井孔中的钻头来形成岩心；以及 使用在所述钻头内部的至少一个可缩回切削元件来从所述岩心切下所述样本。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括 使用所述样本对刺激的响应来评估所关心特性的值。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括 向所述样本施加刺激。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括 使用所述样本对刺激的响应来改变至少一个钻进参数。
26.根据权利要求23所述的方法，还包括通过使用如下手段中的至少一种来施加刺激(i)压力，(ii)热量，(iii)声能量，(iv)磁场，(v)电磁福射,和(vi)力。
27.根据权利要求22所述的方法，还包括 从所述样本提取流体。
28.根据权利要求27所述的方法，还包括 使用被提取的流体来评估所关心的特性。
29.根据权利要求27所述的方法，使用如下手段中的至少一种来提取所述流体(i)流体压力，(ii)机械压缩，(iii)加热，(iv)声波，和(V)过滤器。
30.根据权利要求27所述的方法，使用如下装置中的至少一种来评估所关心的特性(i )气相色谱仪和(i i )流体分析仪。
31.根据权利要求22所述的方法，还包括 将所述样本的至少一部分封装在封装材料中。
32.根据权利要求31所述的方法，使用如下对象中的至少一种作为封装材料(i)聚合物，(ii)凝胶体，(iii)金属覆层，和(iv)粘土。
33.根据权利要求22所述的方法，还包括 使用加标签装置标记所述样本。
34.根据权利要求33所述的方法，使用如下对象中的至少一种用作所述加标签装置(i)激光打标器，(ii)超声喷砂工具，(iii)粉末喷砂工具，(iv)放射性示踪物，(v)磁颗粒，和(vi)芯片插入器。
35.根据权利要求34所述的方法，还包括 使用加标签装置标记所述封装材料。
36.一种用于在井孔中封装样本的方法，包括 在井孔中使用钻头来形成岩心； 使用在所述钻头内部的可缩回切削元件来从所述岩心切下样本并且将所述样本输送到接收腔室；以及 使用可操作地连接到所述接收腔室的封装器来至少部分地将所述样本的至少一部分封装在封装材料中。
37.根据权利要求36所述的方法，使用如下对象中的至少一种作为封装材料(i)聚合物，(ii)凝胶体，(iii)金属覆层，和(iv)粘土。
38.根据权利要求36所述的方法，还包括 使用加标签装置标记所述封装材料。
全文摘要
本发明涉及用于在钻进操作期间在井孔中获取样本的装置。该装置可以包括构造成形成岩心的钻头和在所述钻头内部的用于从所述岩心获取所述样本的至少一个可缩回切削元件。该装置还可以包括用于分析所述样本、从所述样本提取流体、测试来自于所述样本的流体、封装所述样本和/或给所述样本加标签的设备。本发明还涉及在不中断钻进操作的情况下获取岩心样本的方法。该方法包括使用构造成使用内部切削元件获取岩心样本的钻头来获取岩心样本。该方法还包括分析所述样本、从所述样本提取流体、分析来自于所述样本的流体、封装所述样本和/或给所述样本加标签。
文档编号E21B25/00GK103069102SQ201180040269
公开日2013年4月24日 申请日期2011年4月29日 优先权日2010年7月19日
发明者S·库马尔 申请人:贝克休斯公司