测井装置和系统的制作方法
【专利说明】测井装置和系统
[0001]相关申请的声明
[0002]本申请基于2013年3月22日提出的美国专利申请第13/849,332号并以该申请作为优先权。
技术领域
[0003]本发明涉及一种装置和系统，以用于在钻入目标地质层时进行测井。更具体地说，本发明涉及一种用于构成测井工具的装置和系统，其具有产生和检测电磁、声学和其他物理信号的设备。
【背景技术】
[0004]测井设备下降进入钻出的土层孔中，以检测由钻孔穿入的地质层中的状况。所检测到的状况通常表明驻留在构成地质层的岩石孔隙中的某些流体的存在和/或缺失。测井装置包括产生指向临近钻孔的地质层的信号的设备，以及检测通过地质层反射或返回的这些信号的设备。一些测井设备包括第一测井设备和第二测井设备，第一测井设备引导电流在关注的地质层内流动，第二测井设备测量在地层中产生的电流以确定驻留在地层中的物质的电阻率。电流的高电阻通常表明非导电流体(例如油或气体)驻留在地层的孔隙中，而电流的低电阻通常表明导电流体(例如水)驻留在地层的孔隙中。
[0005]在某些应用中，测井工具上的第一、信号产生测井设备相对于测井工具上的第二、信号检测测井设备的间距决定了勘测的深度。也就是说，第一和第二测井设备之间的间距决定了利用测井设备进行勘测的、进入地层并且从设置有工具的钻孔开始的距离。第一测井设备和第二测井设备之间更大的间隔提供了所勘测的、从工具开始进入地质层的更大的距离，并且第一测井设备和第二测井设备之间更小的间隔提供了所勘测的、从工具开始进入地质层的更小的距离。
[0006]有利的是，距离钻孔以变化的距离勘测地层的特性，以更好的确定和解释由于加压钻井液的近孔暴露而产生的地层的变化，并且更好的确定基于多种检测到的状况的地层的重均特性。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种测井装置和系统，以用于勘测地下的地质层的状况和/或内容，地质层被引入测井装置和系统的土层孔穿入。测井装置和系统可配置有多个测井设备，其中设置在装置上的第一测井设备与第二测井设备以第一间距间隔开。测井装置和系统能够重新设置至少一个测井设备，以提供重新配置的测井装置，其中设置在重新配置的装置上的第一测井设备与第二测井设备以第二间距间隔开。重新配置装置以及因此改变测井设备的间距的能力能够使用装置和系统更全面的勘测关注的地质层。
[0008]测井装置和系统的一个实施方式包括细长的接头，其具有用于流体流动的孔和沿着外壁间隔开的多组凹槽，以使测井设备能够以变化的间距固定到接头上。
[0009]在本发明的装置和系统的一个实施方式中，能够固定到接头上的测井设备包括收发器。收发器是一种包括发射器和接收器的设备，该发射器和接收器相结合并且共用共同的电路或单一外壳。相比之下，发射接收器是包括不共享共同电路的发射器和接收器的设备。
[0010]收发器可以包括包裹在非导电保护材料内的线圈，其中导电引线将线圈连接至电源(例如，电池)和/或将线圈连接到放大器和处理器。通过使用来自电源的电能来在线圈中提供电流，收发器能以作为发射器的第一模式操作。电流励磁线圈并且产生围绕线圈的电磁场，所述电磁场可以通过测井仪器的关键构造导入邻近土层孔的地质层，测井设备设置在所述土层孔中。可选择地，通过使用处理器检测、记录和/或调整信号，收发器能以作为接收器的第二模式操作，所述信号由作为发射器操作的一个或多个测井设备产生并且流动穿过邻近的地质层并且被地质层调整，以到达接收器。可以理解的是，以第二模式操作的收发器检测到的信号状况反映了地质层的组分和物质的性质和特征，所述信号从源收发器穿过地质层流到检测收发器。
[0011]在装置和系统的一个实施方式中，测井设备可以沿着接头重新设置，以增大或减小测井设备的间距，并且增大或减小进入地质层的勘测深度。改变测井设备的间距和进入地层勘测的深度能够更全面的勘测地层并且提供与关注的地质层的性质和特征相关的额外数据。本发明的装置和系统能够用很少的时间和工作在表面重新设置、移除、安装和替换测井设备。更重要地，本发明的装置和系统能够使用具有很窄的径向剖面的、要被可滑动地沿着接头设置并且固定于所需位置的测井设备。
【附图说明】
[0012]图1表示细长的接头的正视图，接头具有外壁和沿着接头的轴线轴向地间隔开的多组凹槽。
[0013]图2表示插入件的螺纹外表面的立体图，该插入件可安放在接头上的凹槽中。
[0014]图3表示插入件的内表面的立体图，该内表面与凹槽内的接头的外壁相一致。
[0015]图4表示图1的接头的平面图。
[0016]图5表示当电磁测井设备在接头上被安装在第一位置后的、图4的平面图。
[0017]图6表示图5的接头的一部分的放大视图，其中插入件组与接近测井设备的第一端的、接头的凹槽组对齐。
[0018]图7表示固定环的立体图，所述固定环具有内螺纹部，以与安放在接头上的凹槽组中的插入件的螺纹外表面接合。
[0019]图8表示在多组插入件安放在对应的多组凹槽中并且具有内螺纹的固定环被拧到每组插入件的螺纹外表面后的、图6的接头的一部分的视图。
[0020]图9表示在第一测井设备和第二测井设备固定到接头上以在第一和第二测井设备之间设置第一间距后的、图1的接头的正视图。
[0021]图10表示在第二测井设备被重新设置并且第三测井设备固定到接头上后的、图9的接头的正视图。如图10所示，图9的测井装置和系统的重新配置在第一测井设备和第三测井设备之间设置了第一间距(如图9所示)，并在第一测井设备和第二测井设备以及第二测井设备和第三测井设备之间设置了第二间距。
[0022]图11表示图1的接头的一部分的剖视图，显示接头内用于安放电导线的通道，该通道终止在测井设备的第一端(未示出)、邻近用于进入该通道的孔口。
[0023]图12表示图11的接头的通道的一部分的放大视图。
【具体实施方式】
[0024]本发明的一个实施方式提供了一种接头，其适于连接至用于钻探土层孔的钻柱内，并且适于配置有相对于彼此具有已知间距的、一个或多个信号产生设备和一个或多个信号检测设备。也就是说，每个信号产生设备相对于每个信号检测设备都间隔开已知的间距，信号检测设备检测通过信号产生设备产生的信号。信号产生设备也称为发射器，信号检测设备也称为接收器。收发器是一种设备，其可用于产生要通过另一个设备来检测的信号和/或检测由另一个设备产生的信号。
[0025]在一个实施方式中，第一收发器包括大致套筒形的天线壳体，其具有包裹在大致非导电的材料内的导线的线圈。在一个实施方式中，例如在用于感应或传播型电阻率测量工具中的收发器中，线圈可以是缠绕在天线壳体内的、一定长度的导线的形式，或者，在另一个实施方式中，例如在钻井应用时用于测井的横向型工具中，线圈可以是缠绕在高导磁材料的环上的环形的形式。可选择地，线圈可以是用于产生天线分布图的、预先形成的印刷电路类型的形式。
[0026]第一收发器具有可以被安放于接头上的孔，该接头装配在用于延伸土层孔的钻柱内。从线圈的第一端和第二端伸出的导电引线连接到电源(例如电池)，以使电流流过线圈。线圈中流动的电流产生电磁场，该电磁场在钻柱被用于延伸土层孔时穿入相邻的地质层，接头和测井仪器设置在土层孔中。
[0027]第二收发器相对于第一收发器以已知间隔设置在接头上，第二收发器也具有包裹在非导电材料内的线圈以及在线圈的第一端和第二端连接的引线。第二收发器的引线连接到设备，该设备检测和分析在线圈处接收到的来自相邻的地质层的信号，以及来自第一收发器的信号。所检测到的信号被地层的组分改变或调整，并且所检测到的信号可以用于确定导致信号被改变或调整的地层组分的性质与特征。例如，储存在地质层孔隙中的低导电率物质，如烃气或油，会以第一种方式影响由第一收发器产生并且由第二收发器检测到的信号，