传感器输送装置和引导装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于输送传感器装置的设备和方法，且具体涉及用于电缆测井应用场合中的设备和方法。
【背景技术】
[0002]烃类的勘探和开发活动依赖于从各传感器获得的信息，各传感器捕获关于勘探区域地质特性的数据。用于获取该数据的一种方法是通过电缆测井。电缆测井通常直接在钻完新的井部分之后在井眼内进行。这些井眼钻至覆盖所关注区域的目标深度，通常在1000-5000米深之间。然后将也称为“测井工具”或“工具管柱”的传感器成套设备下降到井眼内并在重力下降低到井眼井的目标深度。将测井工具在电缆上下降，电缆是套在连接到测井工具的钢缆内的电通信线的集合。一旦测井工具达到目标深度，则以受控的上升速率将其穿过井眼向上拉回，测井工具内的传感器操作以产生和捕获地质数据。
[0003]有设计成测量岩石和包含在岩石内流体的各种物理特性的广泛的测井工具。测井工具包括感测器和传感器以测量诸如电阻、伽马射线密度、声速等的性能。各单个测井工具通常可组合且通常连接在一起以形成测井工具管柱。这些仪器是相对专业的传感器，相对专业的传感器在某些情况下需要与金属物体电绝缘或相对于金属物体远程定位，金属物体是所产生数据中的噪声源。某些传感器设计成在数据获取期间与井孔壁形成紧密接触，而其它传感器则理想地对中在井筒内以获得最佳效果。这些要求需要与附连到工具管柱的任何装置相容。
[0004]井的钻取和电缆测井操作是昂贵的任务。这主要是由于钻井设备的资金成本和缆索测井系统的特殊性质。重要的是这些活动尽可能迅速地进行和完成以使这些成本最低。尽可能地避免部署缆索测井工具时的延迟。
[0005]这些延迟的一个原因是将电缆测井工具下降到井眼的目标深度的困难。当测井工具仅通过重力由缆索下降到井眼时，井顶的操作者对于测井工具的下降具有非常少的控制。测井工具会被挡在在形成于井内的岩石壁架上，岩石壁架通常在相邻岩石层破碎的硬岩石层的边界处发现。操作者可能不会立即识别出测井工具已经卡在壁架上，且可能还花费大量时间将缆绳和工具管柱卷回并试图将其移动通过由壁架形成的障碍。
[0006]电缆测井工具卡住或受阻的几率也随着斜井而显著增加。斜井并非竖直向下直线延伸而是成角度地向下延伸。通常从单个表面位置钻出多个斜井以允许开采所关注的大面积。随着电缆测井工具用缆绳在重力作用下在井眼内向下延伸，工具管柱将横越井眼壁的下侧和底部且在其向下行进到目标深度时立即遇到井眼壁上的任何障碍物。
[0007]此外，斜井中钻肩有可能聚集在井眼的下侧上。当井眼是斜井时更难去除岩肩。测井工具必须行进经过或穿过这些钻肩，这些钻肩会阻碍其进程并还聚集在测井工具前方。在某些情况下，测井工具可能不能犁过碎肩而到达井眼底部。
[0008]此外，随着井眼斜度增加，滑动摩擦会防止测井工具下降。该实践上的极限是相对于竖直方向为约50-60°，且在这些高角度井中，可降低摩擦的任何装置都是非常有价值的。在工具管柱的设计中还需要考虑工具管柱在井眼的下侧表面上的行进，且具体是对其敏感传感器和感测器的容纳和包含。
[0009]已经尝试在电缆测井工具的部署中解决这些问题，如美国专利7866384、7395881和美国专利申请20120061098中所描述的。这些专利说明书描述了整合到测井工具管柱内的多种不同形式的内嵌式辊轮装置。这些装置旨在降低当工具管柱沿斜井眼的下侧坡延伸时工具管柱所经受的摩擦。
[0010]当有可能会泄漏而需要的附加O形环连接时，辊轮装置的该嵌入式定位增加对测井工具造成损坏的可能性。此外，有在组成测井工具管柱的各个测井工具之间需要形成的多个附加电连接。附加的部件和工具管柱长度意味着花费更久来连接和脱开工具管柱，这减慢电缆测井操作且因此增加井成本。此外，由于嵌入式辊轮装置仅可放置在各测井工具之间，所以该方法本身缺少灵活性，且由于这些工具中的一些相当长，嵌入式辊轮可能无法将整个工具体保持离开井眼壁。
[0011]这些形式的现有技术装置中所采用的辊轮还具有相对小的轮子，具有最小间隙。在斜井眼井中，钻肩将聚集在井的下侧上，且这些小辊轮组会困难地向前穿过碎肩堆。在遇到大量碎肩的情况下，这些小辊轮会完全没有帮助，且仅增加已经够笨重的工具的长度和重量。
[0012]McNay 的专利 US 8011429 和 Schumberger 的专利申请 US2013248208 描述了套在测井工具上滑动的辊轮组件，且该辊轮组件安装成使得它们绕工具的纵向轴线自由转动。这些装置具有不能在粗糙表面上容易地转动的相对小的轮子。此外，通常是轮子的中部与侧部而不是周向或径向极边缘与井眼壁接触。这意味着各轮子通常是滑动而非转动。这些装置都没有可防止污染物进入和阻塞轴承的有效润滑系统。
[0013]所有这些现有技术装置试图辅助工具管柱沿斜井眼向下行进。但是，这些装置无法辅助保持工具管柱的已知定向或工具管柱的活动部分与井眼壁之间的特定间隙或“支起距离”。
[0014]US 684732描述了设有轮子以在杆下推管道时降低摩擦的局部螺纹杆。这些轮子具有杆中心上方的轴。但该杆并不用于测井工具。
[0015]解决与斜井眼相关问题的其它尝试包括多种现有“找井”装置。例如，美国专利US4474235、美国专利申请US 20120061098、PCT申请WO 2010/106312和美国专利申请US20120222857都描述了用于电缆找井装置的系统，这些系统依赖于位于工具管柱底部的前端的一个或多个辊轮。该前端是井眼下降期间工具管柱底部的前端。这些辊轮布置成允许工具管柱的前端滚入，并随后滚上并滚过井眼内的不规则物和障碍物。
[0016]但是，由于使用多个金属部件，这些类型的找井装置并不一定与感应型电阻率工具相容，感应型电阻率工具通常是这些应用中最常用的传感器。此外，某些测井工具是“仅底部的”并具有必须位于工具管柱最下端的传感器。现有找孔器笨重且是金属的，且因此不与这些工具相容。
[0017]此外，这些系统相对复杂且必须适当地设计和维护，以承受在探井内深度处所经受的不利环境。如果用在这些系统中的运动部件停止作用，则找井器是无效的。这些设计也相对笨重且不灵活。作用在找井器上的任何影响力或扭矩传递到工具管柱都可能对传感器造成损坏。
[0018]用在找井装置的设计中的另一方法在美国专利申请US 20090145596中公开。该专利说明书描述了一种用在电缆应用场合外部的替代找井系统，其中管道、管子或管附连到传感器工具以将其在井眼内下推。该说明书公开了一种相对复杂的系统，其需要地面操作者主动调节安装在工具底部的前端组件的定向。该说明书还公开了该装置需要用于探测传感器工具移动的一定范围的传感器，且尤其是如果传感器工具被举起时。该形式的找井系统同样相对笨重且复杂。此外，专门的操作者还需要在传感器工具在井眼内向下移动时监测传感器工具的进展，以在各传感器探测到传感器装置被举起时主动调节可调节前端组件的定向和攻角。美国专利US7757782中描述了类似设计。该装置也是一种主动系统，其需要地面的操作者操纵以改变前端角度和方位角从而在测井工具被阻挡之后导航经过障碍物。
[0019]因此，有利的是具有改进的引导装置，其解决任何或所有上述问题。具体来说，有利的是具有改进的引导装置，其避开障碍物，这与必须越过障碍物相反。还有利的是具有改进的引导装置，其不需要在测井工具在井眼内下降时进行监测和主动操纵。一种由最少数量的金属和导电部件制成的改进引导装置相对于现有技术是有利的，其不包括运动部件，易于维护和制造，并轻质且简单。此外，还有利的是具有改进的引导装置，如果在探井中丢失，也会钻穿以将其座位障碍物移除。
[0020]还有利的是具有改进的传感器输送装置，其解决任何或所有上述问题或至少提供一种替代选择。具体来说，降低向下部署到斜井期间电缆测井工具所经受摩擦的传感器输送装置会是有利的。也可用于将工具管柱定向的改进的传感器传输装置也是有利的。此夕卜，具有处理钻肩在斜井内的堆积或收集和/或解决现有内嵌式辊轮系统固有的问题的改进也是有利的。
[0021]在说明书中提到任何现有技术不是且不应被认为是对现有技术形成在任何国家公知常识的一部分的承认或任何形式的暗示。
【发明内容】
[0022]根据本发明的一方面，提供一种穿过井眼运送细长传感器组件的传感器输送装置，所述传感器输送装置包括:
[0023]至少一个配合结构以将传感器输送装置连接到传感器组件，以及
[0024]一个或多个轮子，该一个或多个轮子布置成当输送装置连接到传感器组件时绕大致垂直于传感器组件的纵向轴线的转动轴线转动，以及
[0025]定向结构，该定向结构限定具有带转动中心的横向轮廓的形状，其中转动中心从细长传感器组件的形心轴线偏移。
[0026]较佳地，定向结构的横向最外侧基本上位于对中在转动中心的大致圆形假想曲线上。
[0027]较佳地，传感器输送装置仅具有一个稳定定向。
[0028]较佳地，各轮子形状和尺寸做成使得在使用时每个轮子与井眼壁之间的接触部在轮子的相对于转动轴线处于轮子的径向最外侧的表面处。
[0029]较佳地，当传感器输送装置处于大致水平定向时，每个所述轮子在传感器组件和配合结构下方延伸。
[0030]较佳地，当传感器输送装置处于大致水平定向时，每个所述轮子的转动轴线在工具管柱的形心轴线上方。
[0031]较佳地，各轮子的转动轴线是大致平行且共面的。
[0032]较佳地，各轮子中的至少两个具有公共转动轴线。
[0033]较佳地，各轮子安装在各短轴上。
[0034]较佳地，定向结构包括至少一个横向延伸的定向突起。
[0035]较佳地，定向结构还包括各轮中的至少一个。
[0036]较佳地，各轮子在轴承上运行，且该装置还包括润滑输送装置，该润滑输送装置以大于环境井眼压力的压力将润滑剂提供给轴承。
[0037]较佳地，配合结构与传感器组件的外表面配合。
[0038]较佳地，配合结构部分地封围传感器组件的外表面而没有完全封围传感器组件。
[0039]较佳地，当传感器输送装置处于大致水平定向时，传感器组件的一部分在配合结构下方延伸。
[0040]较佳地，配合结构适于内嵌式连接到传感器组件。
[0041]较佳地，输送装置还包括驱动装置，其中各轮中的至少一个可连接到驱动装置。
[0042]较佳地，该装置还包括驱动装置与每个从动轮之间的离合器。
[0043]较佳地，该装置还包括安装到可调节安装装置的支托轮，可调节安装装置选择性地升高或降低支托轮。
[0044]较佳地，当安装装置升高时，支托轮将井眼的相对侧配合到各轮子。
[0045]根据本发明的第二方面，提供一种穿过井眼运送细长传感器组件的传感