钻孔测井方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种在钻孔测井诸如在与地下岩层有关的勘测或勘探中使用的方法。所述方法包括将包括压力传感器的测井仪器部署到钻取到所述岩层中的钻孔中。所述方法包括下列步骤：获取在所述钻孔中的第一深度处的第一压力值，获取在所述测井仪器从所述钻孔中退出或前进期间所述第一压力值之后的至少一个进一步压力值，以及使用所述进一步压力值中的至少一个，或所述第一压力值与所述一个或多个进一步压力值之间的压力变化(Δρ)或所述进一步压力值和另一个所述进一步压力值之间的压力变化(Δρ)或这些值中的两者或更多者的组合，来确定所述地下岩层的一个或多个特性。
【专利说明】
钻孔测井方法和装置
技术领域
[0001]本发明涉及钻孔测井方法和装置，例如用于地下岩层相关的勘测或勘探。
[0002]交叉引用
[0003]本申请要求提交于2013年11月19日的澳大利亚临时专利申请2013904475的优先权，该专利申请的内容被视为以弓I用方式并入本文。
【背景技术】
[0004]钻孔测井是测量和记录有关地下地质岩层信息和/或钻孔自地面的深度和角度信息的方法。
[0005]通过目测从钻孔中提取的岩心样本的岩样和/或通过下放到孔被钻取后(即裸眼(open hole)中)的孔中的一个或多个仪器获得的地球物理信息来记录日志。
[0006]通常，使用绞盘将记录日志的仪器下放到孔中。在用于矿产勘探或油气勘探的钻孔中或在地下水地热、环境或地质勘测过程中进行测井。
[0007]在裸眼中进行“电缆”测井，以获取地下岩层岩石特性的完整画面。这种信息有助于钻井操作员和地质学家决定钻井方向，被寻找的资源的存在/不存在和方向，或矿业生产。
[0008]电缆仪器被下放到孔的选择深度，以便获得岩层的岩石物理性质并将其存储在存储器设备中用于之后的分析。
[0009]可启动与所述仪器相关的一个或多个传感器以测量电气、电磁、自然伽玛辐射能级或声学信息，以建立一系列重迭的日志。
[0010]传统的测井工具通过电缆连接的方式连接，所述电缆连接提供电力并且还提供获取实时数据的管道，或将来自仪器的原始数据提供给数据采集系统用于之后的分析。
[0011]通常在孔加装衬里或进行套管隔离之前运行裸眼测井，且裸眼测井由昂贵的技术团队进行管理。对于采矿者或勘探者来说，裸眼勘测成本极高。因此，仅可对少量的孔进行测井，从而限制了地质学家在做钻井决定时可获得的信息量。
[0012]“随钻测井(LWD)”技术已率先在油气行业中采用。LWD以及“随钻测量(MWD)”测井通常使用泥浆脉冲技术将来自钻孔中的井下工具/仪器的数据向上传输至地面，用于继续分析。
[0013]该技术提供与电缆测井相同的信息，然而，代替将仪器通过绞盘电缆下放至钻孔中，所需传感器嵌入钻柱，并将测量值实时提供给地面上的操作员，以允许钻井操作员和地质学家获得日志以及诸如钻孔方向、钻压等信息。
[0014]数据速率很低(每秒10比特)，并且需要对工具的机载内存使用数据压缩技术和缓冲。缓慢的数据传输速率、采用任何可靠途径通过泥浆脉冲传递数据的复杂的技术以及对昂贵的现场技术团队的需求，使得不期望使用此类泥浆脉冲技术。人们已经意识到需要更为有效的数据采集方法。
[0015]地球物理方法可用于询问更辽阔的地下岩层，并可结合来自岩心样本的地质信息，以建立对岩心孔周围岩层的更好的地质预测方法。
[0016]地球物理测量仪器，通常指测井仪器或探测器，被下放到钻孔中收集相关数据。探测器基本上是“探针”的形式，例如，电子仪器的探针被布置成感测一个或多个参数或特性。
[0017]在油田操作中已经使用测井仪器，以获得钻孔信息。此过程被称为“测井”。在钻井发生后，可通过“电缆测井”，“随钻测井(LWD)”和“过钻头测井”进行测井。
[0018]在电缆测井中，钻柱被取出后，测井仪器被下放到钻孔中。测井仪器悬置并由一定长度的电缆或“钢丝”悬持。此外，钢丝还有利于测井仪器和通常位于地面的设备之间的电气和通信连接。
[0019]在LWD中，实际钻井组件包括感测仪器，该仪器测量钻取钻孔所需的参数。这些感测仪器因此处于恶劣的井下环境中，并且因此致其运行常常受到影响。
[0020]过钻头测井涉及通过位于钻柱的井下端处的钻头中的中心端口，将测井仪器(例如电缆测井工具)引入至钻孔中。通过钻柱的内部通道，将测井仪器下放或栗入钻孔中。然后，测井仪器穿过钻头中的端口，以使得能够对钻头下方的钻孔进行测井。另外，随着钻柱被拔出钻孔，仪器可用于记录钻孔的长度。此过程通常被称为“随起下测井”(loggingwhile tripping)。
[0021]美国专利8，443，915描述了不同的过钻头测井系统，该系统用于对钻好以提取原油和/或天然气的井眼进行测井。如US 8，443，915的图1B和图1C所示，井底钻具组件(BHA)包括铣削钻头、泥浆电机、测井工具、扶正器、悬挂器和切断器。当井眼被钻到所需深度时，使用铣削钻头穿透钻头的鼻部，以建造用于测井工具通过的孔。BHA下放穿过钻柱的孔直至悬挂器抵靠钻头的适配器座置。
[0022]尽管在油气钻井操作中使用了测井仪器，但将此类仪器转用在岩心样品的操作中却并非易事。这是由于在取样现场提供专业技术人员和设备以收集和记录地球物理数据相关的成本问题。
[0023]本文包括对本发明的【背景技术】的讨论，以解释本发明的上下文。这并不将其看作是承认任何所涉及的材料在本专利申请的优先权日时公开、公知或作为一般常识的一部分。
[0024]本发明的一种或多种形式寻求提供至少一种方法和/或测井仪器，其使得能够收集地球物理数据作为岩心取样过程的一部分，优选地使用至少与岩心取样相关的钻机设备的一部分。
[0025]本发明的一种或多种形式是在考虑了已知领域中的上述问题而开发的。
[0026]已经发现希望开发地球物理测井装置和/或一种或多种其使用方法和/或部署方法，或希望开发一种井下测井方法，该方法可由钻井操作员/操作人员使用或采用作为其常规操作的一部分，而无需其他专业的地球物理测井人员。
[0027]利用钻机人员/操作员就不需要专业人员，并避免钻井操作被中断或避免因为钻井后等待专业人员到现场引起的延误。需要较少的培训或专业知识的钻井操作员/人员可有利地进行测井操作。
[0028]这种钻井测井操作方法是可取的，因为它有助于减少与地下岩层勘探相关的高额成本，并旨在同时降低对新技术及其操作方法历来保守的部门采用该技术的障碍。
【发明内容】
[0029]综上所述，本发明的一个方面提供了一种在钻孔测井中使用的方法，诸如在与地下岩层有关的勘测或勘探中，所述方法包括:
[0030](a)将测井仪器部署到钻取到地层中的钻孔中，所述仪器包括压力传感器；
[0031](b)在所述钻孔中的第一深度处获取第一压力值；
[0032](C)在将测井仪器从钻孔中退出期间，获取第一压力值之后的至少一个进一步压力值；
[0033](d)使用以下内容确定地下岩层的一个或多个特性:
[0034]i.进一步压力值中的至少一个;或
[0035]i1.第一压力值和一个或多个所述进一步压力值之间的压力变化(ΔΡ);或
[0036]ii1.所述进一步压力值和另一个所述进一步压力值之间的压力变化(A P);或
[0037]iv.(i)至(iii)中的两者或更多者的组合。
[0038]优选地，第一压力值可作为参考值使用，相对于该参考值来确定一个或多个进一步压力值。因此，相对作为参考值的第一压力值，可确定压力变化。
[0039]由测井仪器获得的第一压力值可用于确定在钻孔内该水平位置处的测量仪器的实际深度。例如，第一压力值可与在钻孔中的已知深度处的预期压力的已知数据相关联。
[0040]或者，如果钻孔内的测井仪器的实际深度已知、已计算得出或可计算得出，那么第一压力值可与已知深度作为交叉参考来使用。
[0041]压力变化可用于计算或确定钻孔中的测井仪器的实际深度。压力的量子变化或随后的进一步压力值可与前一个压力值(诸如前一个进一步压力值或第一压力值)比较，并可用于确定钻孔内的测井仪器的实际深度。
[0042]应当理解的是钻孔内的深度可被确定为沿钻孔的距离，或可选地为从地面至钻孔中的点诸如钻孔的末端或至仪器的垂直距离。优选地，对于本发明的一种或多种形式，深度涉及从地面或从孔开始处到钻孔中的距离。
[0043]随着测井仪器从钻孔中退出，可从相对于参考第一压力值的压力变化，计算或确定深度变化，所述压力变化还可与钻井套管(即3米或6米长的套管)的被拆卸的已知长度段进行比较。
[0044]在测井仪器从钻孔中退出的过程中，每次读取压力值时，将感测压力下降。因此，随着测井仪器的退出，压力值将降低，并将检测随后的压力变化(更低压力A P)。
[0045]测井仪器可包括一个或多个传感器，该传感器被布置和配置成伸入超过在钻柱远端处的钻头的钻孔中。
[0046]所述一个或多个传感器，诸如一个或多个压力传感器和/或加速计，可容纳在探测器中。探测器是一种容纳一个或多个传感器并在井下用于采集数据的仪器。
[0047]钻头可具有孔口，可通过该孔将探测器传感器推进。一个或多个压力值可被超过钻头的传感器感测。
[0048]在存在于钻孔中的流体中将检测压力和压力变化。所述流体在“潮湿的”钻孔中可为液体，诸如水或钻井泥浆，或在“干燥的”钻孔中可为一种或多种气体，诸如空气。
[0049]本发明的一个或多个实施例还可包括检测加速度。例如，探测器可包括至少一个加速计或可与至少一个加速计通信。优选地，所述至少一个加速计被容纳在测井仪器或探测器中。
[0050]加速度(或减速度)可与第一和/或进一步压力值联合用于检测钻孔中的深度。深度值可与来自一个或多个伽玛检测器的伽玛辐射读数相关联，以创建地下岩层的伽玛标志日志。记录的标志可用于确定结构，诸如地下岩层的岩石/矿床的地层和/或种类。
[0051]测井仪器可具有机载电源，并在井下时可自动运行。因此，测井仪器在退出操作过程中可记录压力和/或加速度值，无需地面操作员的其他输入。
[0052]测井仪器可根据需要而连续或不连续地记录压力和/或加速度及其他参数。例如，测井仪器可以预定的时间间隔，诸如每2至5秒获得压力值或对压力值进行取样，或可使用加速度检测或加速度缺乏作为获得下一个压力值的信号。
[0053]压力值可由压力传感器连续获得，且可对这样获得的压力值进行周期取样。测井仪器内的电子设备可用于对连续获得的压力值进行取样或用于对处理器或电子器件的非易失性存储器内记录的压力值进行周期取样。
[0054]测井仪器可停止感测压力一段时间，直至加速度达到或大于特定的阈值。应当理解的是加速度可为负值，即减速度。
[0055]伽玛辐射检测器可设置在井下设备内，诸如设置在测井仪器中，在探测器中和/或在井下设备的其他部分内，诸如电子勘测仪器，穿梭机和岩心定向器。
[0056]或者，可使用不具有或不使用伽玛辐射检测器的井下电子仪器获取压力值。
[0057]在部署或回收井下仪器期间获取的压力值可与表征地下岩层相关的其他记录数据相关联。例如，仪器可包括电子勘测仪器、穿梭机、岩心定向器或其他探测装置。
[0058]优选地，在被推进超过钻头时，所述伽玛检测器设置在探测器内以伸入钻孔中。这表示伽玛检测器未与其设置在钻柱内同样被周围金属屏蔽。因此，与如果仍被钻柱内的金属墙包围所需的相比，伽玛检测器可提供为敏感度更低、更小和/或功率更低的检测器，而金属墙包围将严重衰减外部伽玛信号。
[0059]穿过钻头的孔口约束了伽玛检测器的尺寸/选择并限制伽玛检测器的用于检测伽玛辐射的晶体元件的尺寸。因此，如果伽玛检测器保持在岩心管内，可采用更大或更多的晶体，因为与穿过钻头的更狭窄的开口相比，岩心管内的宽度/空间更大。更大或更多的伽玛检测晶体有助于检测更大的伽玛辐射密度。这可有助于加快伽玛辐射记录。适宜的伽玛辐射检测晶体可包括，例如，碘化铯或碘化钠。
[0060]被检测的(自然的)伽玛辐射值可与相应的压力值或钻孔内的压力变化有关或相关联。
[0061]自然伽玛由自然发生的放射同位素(如钾，钍和铀)的放射性衰变引起。诸如通过将测得的伽玛辐射值与来自由测井仪器携带的伽玛辐射源的岩石所吸收的伽玛辐射相关联，还可检测或确定地下岩层的密度。
[0062]其他信号可与自然伽玛信号组合用于确定周围岩石/岩层的密度值或估计值。例如，来自声音信号的数据或数值可与伽玛辐射值一起用于确定周围岩层的密度。
[0063]应当理解的是所检测的伽玛辐射信号可用于提供从测井仪器或探测器或其他携带伽玛辐射检测器的探头周围多至约30cm半径的岩层的结构的指示。
[0064]由周围岩石射出的伽玛射线被检测器吸收，使得信号指示随时间推移的伽玛辐射量。不同的岩性岩层具有这些放射性同位素的不同丰度，而自然伽玛的日志可用作岩性指示器。参考至钻孔中的深度测得的伽玛有助于给出地下岩层的指示(如地层和岩层/矿床种类和位置)。
[0065]随着测井仪器分阶段地从钻孔中向上退出(从而产生明显的可检测压力变化)，可检测伽玛辐射并将值与对应的压力变化相关联或与压力变化发生的事实相关联。这样，伽玛辐射和压力可与深度相关联并与深度有关。
[0066]伽玛辐射指示伽玛检测器所经过的矿床或地下岩层的种类。被检测的伽玛辐射的变化可用于确定或预测地表下存在的岩石或矿床的种类，且地层或岩石种类随着值的变化而变化。
[0067]测井仪器或探测器可包括传感器阵列，以测量电气、电磁、自然伽玛辐射能级和/或声学信息。可产生一系列与这些检测值相关的日志，以给出重迭的数据集。
[0068]伽玛辐射检测器可作为测井仪器的一部分提供。优选地，当压力传感器被推进超过钻头时，伽玛辐射检测器保持在钻柱内。
[0069]优选地，当测井仪器在钻孔中退出或前进期间停止运动一段时间时，可获得伽玛辐射值。
[0070]优选地，当测井仪器在钻孔中退出或前进期间运动一段时间，可获得伽玛辐射值。优选地，运动速率为已知的或估算的，诸如介于lm/min和20m/min之间，优选地介于2m/s和12m/mini间，更优选地约1m/min..但是，更慢或更快的运动仍可用于记录可用的伽玛福射值。
[0071]获得的伽玛辐射值可与压力值相关联，以提供与钻孔内的深度位置相关的伽玛辐射值。
[0072]记录的伽玛辐射值可与从相应的压力或压力变化值中获得的记录深度值相关联，以创建地下岩层结构的岩性图表。
【附图说明】
[0073]下面将参照附图描述本发明的至少一个实施例，其中:
[0074]图1示出了根据本发明的实施例的部署在岩心筒内的测井仪器，其具有伸出超过测井仪器钻头的探测器。
[0075]图2示出了根据本发明的实施例的测井仪器内的部件的总体布置的图示。
[0076]图3示出了根据本发明的实施例的部署在钻孔中的测井仪器的图示，其具有伸出超过钻头的探测器。
[0077]图4示出了压力随时间变化的图表，该图表用于根据本发明的实施例的测井仪器分阶段进入钻孔中以及随后从钻孔中退出。
[0078]图5示出了根据本发明的实施例的表示相对于加速度值的伽玛辐射读数的图表。
【具体实施方式】
[0079]本发明的一种或多种形式可在以下实际测井应用/装置中被采用:
[0080].电缆裸眼测井:使用深度编码器加压力感测加相关的加速计深度。
[0081].电缆过钻头测井:使用深度编码器加压力感测加相关的加速计深度。
[0082].岩心筒联接通过钻头:与上述电缆裸眼测井和电缆过钻头测井相似，但同时直接联接至岩心筒:使用压力感测加相关的加速计深度。
[0083].仪表化的岩心筒和/或穿梭机。
[0084]应当理解的是本发明的实施例并不局限于获取压力值以仅与伽玛辐射值相关联。获取的压力值可与收集的其他数据一起使用。例如，可部署井下勘测仪器、岩心定向工具或穿梭机，并且在井下部署过程中或从井下回收过程中获得压力值。作为另外一种选择或除此之外，可获得其他数据，诸如可使用来自井下的磁测数据、重力数据和温度数据、与获取的压力数据相关联或与其组合，以有利于确定地下岩层的一个或多个特性。
[0085]下面将描述本发明的至少一个实施例，涉及取心操作(如岩心取样)后的实施例的实际应用。
[0086]在正常的取心操作过程中，钻头穿透岩石，并且迫使岩心上升进入岩心管中。然后钻柱被拉回至地面处，而岩石则从地面折断。岩心被带至地面用于分析。
[0087]岩心在地面处从岩心管中移除后，将测井仪器(地球物理测量装置)附接至空的岩心管中，以用于部署到钻孔中以检测钻孔周围的岩石性质的特性。
[0088]使用机械连接器将测井仪器连接至岩心管。然后，测井仪器随岩心管进入钻孔中被推进以记录地球物理数据，如从钻孔周围岩石射出的伽玛辐射和/或钻孔角度(取向)。
[0089]通常使用专用的电缆机械装置，将岩心管栗入到适当的位或使其下降。
[0090]有利地是，用于收回岩心样本的岩心管还用于将测井仪器部署到其能感测空孔中地下岩层的性质的位置中。因此，因为测井仪器是独立的，即自供电，并且一旦被部署就自动运行，而原来的岩心管是重新部署的，所以钻井操作员可部署和收回测井仪器，无需专业人员或技术培训。通过避免等待专业团队的到来而引起的延误而节省巨大的操作成本。在岩心样本被回收后，几乎可立即开始测井。
[0091]钻柱(并因此测井仪器)从钻孔中退出，且每一个钻杆在地面处被拆除。随着测井仪器从钻孔内的某个深度退出，位于测井仪器的探测器内的压力传感器感测压力。压力值的变化用于确定深度的变化。
[0092]优选地，测井仪器经由适配器连接至岩心管，该岩心管优选地由不锈钢制成，以抗腐蚀并具有强度。
[0093]当在井下邻近钻头时，具有与测井仪器相关的传感器的探测器前进通过钻头中的孔口以伸入钻孔中超过钻头。因此，传感器超过岩心筒和钻头。
[0094]因此，电子器件、处理设备、存储器和电池电源部件可保持在岩心筒内部的测井仪器主体内，从而保护这些测井仪器部件。
[0095]感测，诸如传感器的伽玛和磁测感测未受到不利影响，或与整个测井仪器保持在钢岩心筒内相比，当传感器伸出超过钻头时，受到钢岩心筒和钻头的影响至少更小。然而，应当理解的是，本发明并不局限于具有伸出超过钻头的传感器。
[0096]本发明的实施例中使用的测井仪器可执行以下功能中的一个或多个:
[0097].自动模式改变，关闭、唤醒、将数据关联至深度测量压力，并优选地还检测运动(诸如加速度/减速度)。
[0098].将数值存储到非易失性存储器中。
[0099]算法可用于放弃不需要的数据，从而节省重要的存储器空间。测井仪器还可测量勘测方向并计算数据和钻孔的经玮位置。
[0100]本发明的实施例为钻井操作员提供额外的数据(如伽玛岩石性质信息)，同时只进行一个操作(即传统的磁测/重力推测定位勘测)。这节省时间(并因此节省金钱)，因为获取所有的数据，只需要一次完成。
[0101]本发明的实施例的一个或多个有益效果体现在:
[0102].可在无钻孔塌陷风险下进行测井和勘测，即钻柱仍在适当的位置，
[0103].钻井操作员可在没有任何其他设备或专业技术培训或专业技术人员的情况下进行测井步骤，
[0104].测井仪器为自供电并具有自主运行功能，
[0105].不需要通过电线传输电力或信令-无电力或通信电线中断风险，即测井仪器可被部署在简单的钢丝上，
[0106].非易失性存储器和数据可无线传输至符合目的的手持设备，其还将在地面处控制测井仪器在部署前和收回后的操作和测试模式，
[0107].自动获取和关联深度，
[0108].自动电缆深度计数器界面，
[0109].任何时候由于输入钻杆数量、岩心筒长度和粘贴，自动计算深度，
[0110].加速度分析，以确定何时开始拉动钻杆并随后停止。良好的深度“对应关系”一深度插值可通过钻杆拆卸的时间间隔进行计算(钻杆拆卸涉及钻柱的开始-停止拆卸，随着钻杆每个区段从下一区段旋下，然后旋下退出该钻杆的另一个钻杆长度的钻柱，以此类推)，
[0111]?自动勘测操作-在钻杆拆卸/分离过程中，存在“休息”周期。这可作为自动开始进行磁测/重力勘测的提示。
[0112]图1和2中所示的测量仪器10包括岩心管适配器或吊箍12、需要勘测时可选的隔离棒14、和容纳传感器的探测器16。在不需要勘测的情况下，当伽玛检测器前进穿过钻头时，可能不需要隔离棒14。尽管只示出了一个隔离棒14，但可包括多个隔离棒14。优选地，采用三个隔离棒14。
[0113]测井仪器10是一个独立的工具且因此不需要外部数据或电力电缆连接。
[0114]测井仪器10包括至少一个伽玛辐射检测器20，当探测器部分被部署超过钻头时，其优选地保持设置在岩心筒内。伽玛辐射检测器20可被部署在仪器外壳中的任何位置。伽玛辐射检测器20可被部署处于岩心管内，以获得更高的密度读数，因为伽玛辐射检测器20不需要伸入穿过钻头中的较小孔口，所以它可更大。
[0115]测井仪器20具有来自电池22的机载电源。
[0116]在正常操作过程中，岩心钻机(不带附接的测井仪器10)用于从地质岩层中提取岩心样本。一旦提取了岩心样本，就可进行岩心孔的测井。
[0117]测井仪器10被部署到钻孔180中。这涉及一系列由钻井操作员/人员容易完成的步骤，并因此现场不需要其他的专业人员或高度培训的测井技术员。
[0118]部署测井仪器10的方法包括装配测井仪器10的步骤;将测井仪器10连接至岩心钻机的岩心管;将连接的岩心管和测井仪器10穿过岩心钻机的岩心筒140部署到钻孔180中。
[0119]进一步的步骤可包括固定连接的岩心管和测井仪器10，以使得测井仪器10的下部位于岩心筒140上的钻头160下面。
[0120]装配测井仪器10的步骤包括将适配器12连接至岩心管，将一个或多个隔离棒14连接至适配器12，以及将探测器16连接至隔离棒14。
[0121]连接的岩心管180和测井仪器10被部署穿过钻柱并使用后端组件部署到岩心筒140 中。
[0122]图3示出了测井仪器10，其部署在钻孔180内的岩心筒140的区段中。
[0123]为了记录岩心孔的部分长度或整个长度，需要将测井仪器10移入钻孔中或从钻孔中移出。应当理解，执行本发明的方法的优选形式是将测井仪器10部署到钻孔中并逐渐将其退出，同时在退出过程中并随着压力由于到钻孔中的距离减少而下降周期性地获取伽玛辐射读数(和任何其他传感器读数)。
[0124]然而，应当理解的是反向步骤可在本发明的范围内进行。即，将测井仪器10插入至钻孔中并随着测井仪器10前进进入钻孔中且因此随着压力由于到钻孔中的距离的增加而增加，周期或持续地利用测井仪器10获取伽玛辐射读数。
[0125]图4显示了压力随时间变化的曲线图。测井仪器10从地面入口插入至钻孔中400秒或约400秒。当测井仪器10前进到钻孔中时，压力随着深度变化逐渐升高至最大记录压力(并因此本示例的最大深度)，其对应约24巴(对应约240m)。在y轴上给出的压力值为原始数据值，其需要校准至具体的压力单位。通常，工作压力值为O至5000psi，最大至约8000psi，其作为可工作的最大压力。
[0126]应当理解的是与偏离垂直方向相同距离的钻孔中的压力相比，垂直钻孔内的给定距离的压力将变化。同时，如果压力传感器周围的流体密度大于水，例如，钻井泥浆具有比水或空气更大的密度，那么钻孔中给定距离或深度的压力通常将更高。因此，在压力传感器部署到钻孔中之前，应当对其进行校准。
[0127]测井仪器10逐渐从钻孔中退出，同时下降的压力由容纳在测井仪器10中的压力传感器进行检测。当测井仪器10静止时，随着伽玛辐射传感器获取读数，压力周期性地静止几秒钟。曲线图的下降斜率显示此为向下压力坡度中短暂的周期阶梯，最大持续时间约3150秒，之后压力变得稳定，如，在地面处。
[0128]测井仪器10内的一个或多个加速计可用于检测测井仪器10的运动变化，并因此将该运动(或缺乏运动)与收集的相应伽玛福射读数相关联。
[0129]如图5所示，使用的时间段为I秒至3597秒(约一小时时间)。这只是一个示例，在本发明的范围内可设想其他时间段。
[0130]压力传感器可获得连续的压力读数(即诸如当压力传感器为模拟装置时)。这些压力读数可由测井仪器内的电子器件取样。取样可周期进行，诸如每几秒钟或每几分之一秒。可进行毫秒取样。优选地，在每0.5秒或更低的样本速率下进行取样。还设想在高于0.5秒的速率下取样。
[0131]可在每几秒的取样速率下，更优选地在约每秒的速率下获取伽玛辐射值。
[0132]曲线图“A”的初始部分显示当测井仪器10被部署到钻孔中时压力上升/斜升。压力升高与至钻孔中的深度成比例。
[0133]图4中斜降(“B”段)是将测井仪器10从钻孔中拔出至较浅的深度(更小的压力)等。曲线图的斜率显示压力随时间变化的速率。
[0134]图4和5中的曲线图描绘模拟钻杆从约240m的估算深度拔出，因此测井仪器10被向上拉并停止一两分钟，然后再向上拉并停止，等等。
[0135]图5显示了来自机载伽玛辐射检测器20检测的周围岩层的检测自然伽玛辐射，其针对源自测井仪器10从钻孔中收回过程中获得的压力值的估算深度绘制。压力和深度数据，以及伽玛信号均可被存储在测井仪器10内的机载非易失性存储器中，以用于在地面处从测井仪器10中回收。
[0136]模拟拉动速度为大约10m/min，等于伽玛测量的标准行业测井速度。当钻孔为干燥孔时(即空气填充孔，而非潮湿的水/钻井泥浆填充孔)，可采用大气压力传感器检测空气压力及井下空气压力变化。
【主权项】
1.一种在钻孔测井中使用的方法，例如在与地下岩层有关的勘测或勘探中使用的方法，所述方法包括: (a)将测井仪器部署到钻取到所述地层中的钻孔中，所述仪器包括压力传感器； (b)在所述钻孔中的第一深度处获取第一压力值； (c)在将所述测井仪器从所述钻孔中退出或前进期间，获取所述第一压力值之后的至少一个进一步压力值； (d)使用以下内容确定所述地下岩层的一个或多个特性: 所述进一步压力值中的至少一者;或 所述第一压力值和一个或多个所述进一步压力值之间的压力变化(Ap);或 所述进一步压力值和另一个所述进一步压力值之间的压力变化(Ap);或 (i)至(iii)中的两者或更多者的组合。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一压力值提供参考值，相对所述参考值确定一个或多个所述进一步压力值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中由所述测井仪器获得的所述第一压力值用于确定所述钻孔内该水平位置处所述测井仪器的实际深度。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一压力值与在钻孔中已知深度处的期望压力的已知数据相关联或所述钻孔内的所述测井仪器的所述实际深度为已知的或计算得出的，所述第一压力值用作与所述已知的或计算的深度的交叉参考。5.根据前述权利要求所述的方法，其中压力变化(ΔΡ)用于确定所述测井仪器在所述钻孔中的实际深度。6.根据前述权利要求所述的方法，其中压力的量子变化或随后的进一步压力值与前一个压力值进行比较并用于确定所述钻孔内的所述测井仪器的实际深度。7.根据前述权利要求所述的方法，包括提供容纳在探测器内的一个或多个传感器，以及使所述探测器前进超过在所述钻孔内的所述钻柱的远端处的钻头。8.根据权利要求7所述的方法，包括使所述探测器前进通过所述钻头内的孔口。9.根据前述权利要求所述的方法，其中所述一个或多个压力值被超过所述钻头的所述传感器感测。10.根据前述权利要求所述的方法，其中压力和压力变化(ΔΡ)在存在于所述钻孔中的流体中被检测，所述流体在“潮湿”钻孔中为液体或在“干燥”钻孔中为包括空气的气体。11.根据前述权利要求所述的方法，包括检测所述测井仪器的加速度。12.根据权利要求11所述的方法，包括使用加速度数据和所述第一和/或进一步压力值确定所述测井仪器的深度以与检测的伽玛辐射值相关联。13.根据前述权利要求所述的方法，当在退出或前进操作期间在井下记录压力和/或加速度值时，所述测井仪器独立运行，除了控制所述测井仪器退出或前进，无需来自在地面处的操作员的其他控制输入。14.根据前述权利要求所述的方法，其中所述测井仪器根据需要而连续地、不连续地或周期地记录压力和/或加速度，以及其他参数。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述测井仪器以预定的时间间隔对压力值进行取样。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述预定时间间隔为2秒或更少的时间间隔。17.根据权利要求15所述的方法，包括使用加速度检测或加速度缺乏作为信号获取所述下一个压力值。18.根据前述权利要求所述的方法，包括停止感测压力一段时间，直至加速度达到或大于阈值。19.根据前述权利要求所述的方法，包括使用与所述测井仪器相关的伽玛辐射检测器获取或存储检测的井下伽玛辐射值。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述伽玛辐射检测器是所述测井仪器的一部分。21.根据权利要求19或20所述的方法，当所述测井仪器在所述钻孔中退出或前进期间停止运动一段时间时，由此获得所述伽玛辐射值。22.根据权利要求19、20或21所述的方法，由此获得的所述伽玛辐射值与压力值相关联，以提供与所述钻孔内深度位置相关的伽玛辐射值。23.根据权利要求22所述的方法，包括将记录的伽玛辐射值与从所述相应的压力或压力变化值获得的深度值相关联，以创建所述地下岩层的所述结构的岩性图表。
【文档编号】E21B47/04GK105829647SQ201480063183
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年11月19日
【发明人】B·J·威尔金森, G·H·斯图尔特, J·C·迪普伊, A·克皮奇
【申请人】深层勘探技术合作研究中心有限公司