專利名稱：井下載荷測(cè)量元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
描述的實(shí)施例涉及載荷測(cè)量元件，用于測(cè)量鉆井中的井下位置處的井 進(jìn)出線上的張力或者壓力形式的載荷。特別地，詳細(xì)描述了載荷測(cè)量元件， 其配置成確定巻曲管或者纜線的井下末端的張力或者壓力。
背景技術(shù)：
探測(cè)、鉆探、完井和操作烴類以及其它井通常復(fù)雜、耗時(shí)且最終耗資 巨大。考慮到這些費(fèi)用，增加的重點(diǎn)已經(jīng)放在完井和操作的每個(gè)階段可獲 取的信息上。從用以測(cè)井和成形井的早期地震數(shù)據(jù)到井的整個(gè)壽命期間井 狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，可用的鉆井信息在節(jié)約成本的烴類開釆努力中扮演著關(guān)
4定的角色。
除了井自身的情形之外，在鉆井處理期間，關(guān)于所用的井下工具的精 確信息同樣非常重要。例如，巻曲管、纜線以及其它井下井應(yīng)用包括指導(dǎo) 井下工具通過(guò)井的深度。在很多情形下，鉆井非常深，且具有高度偏斜屬 性，或者包括其它挑戰(zhàn)性的特征，使得關(guān)于井下工具的直接信息難以確定。 例如，在測(cè)井應(yīng)用中，油田上的地面設(shè)備可以利用纜線(wireline)將測(cè)井頭遞 送到數(shù)千英尺的井內(nèi)。某些有關(guān)纜線自身的信息可以通過(guò)在地面獲取的纜 線讀數(shù)而可以獲得。布置在井內(nèi)的纜線量或者給予纜線的張力可以在地面 測(cè)量。但是，這些讀數(shù)可能并不構(gòu)成關(guān)于測(cè)井頭實(shí)際已經(jīng)布置在井內(nèi)的深 度或者在測(cè)井頭的位置給予井下纜線的張力量的真實(shí)表示。這樣的不準(zhǔn)確 或者不完全信息會(huì)不利于測(cè)井應(yīng)用。特別地，不精確地了解測(cè)井頭處的井 下纜線張力對(duì)于測(cè)井應(yīng)用會(huì)是災(zāi)難性的。會(huì)導(dǎo)致在測(cè)井頭處的纜線的不期 望的斷裂或者明顯不能影響測(cè)井頭的深度或者位置。
為了幫助在測(cè)井頭的井下位置提供有關(guān)纜線張力的 一定水平的精度， 載荷測(cè)量元件通常結(jié)合到在纜線末端的測(cè)井頭或者其它工具中。載荷測(cè)量 元件一般包括應(yīng)變儀組件，該組件配置成檢測(cè)張力并通過(guò)纜線向井上電氣 傳輸張力讀數(shù)。以這種方式，測(cè)井頭位置的張力直接讀數(shù)可以由井上的設(shè)
5備處理并用于指導(dǎo)測(cè)井應(yīng)用。
不幸地，由于例如井環(huán)境的井下壓力的原因，載荷測(cè)量元件的精度是 有限的。也就是，井壓力會(huì)隨著鉆井越來(lái)越深而顯著增加。但是，某些載 荷測(cè)量元件會(huì)在測(cè)井頭內(nèi)保持隔離，從而免于暴露于有害的井下環(huán)境。結(jié) 果，通過(guò)該類型的載荷測(cè)量元件獲得的讀數(shù)不能提供井內(nèi)測(cè)井頭的井下位 置處的張力的真實(shí)且精確的測(cè)量。
為了解決如上所述的載荷測(cè)量元件提供的張力測(cè)量不準(zhǔn)確，載荷測(cè)量 元件可以相反地為"濕式載荷測(cè)量元件"。也就是，載荷測(cè)量元件可以設(shè)置 在測(cè)井頭的可加壓且裝有油的室內(nèi)。在這種情形下，測(cè)井頭內(nèi)的可加壓的 室會(huì)因響應(yīng)活塞另一側(cè)上的壓力注入而受到活塞運(yùn)動(dòng)的影響。也就是，測(cè) 井頭可以配置成有意地允許在活塞的一側(cè)發(fā)生壓力注入，而活塞的另一側(cè) 可以限定罩住載荷測(cè)量元件的室。如此,罩住載荷測(cè)量元件的室內(nèi)的壓力 會(huì)被改變以基本匹配井外環(huán)境的壓力。這樣，理論上，可以獲得測(cè)井頭位 置的張力的更加可靠的讀數(shù)，并通過(guò)載荷測(cè)量元件向井上傳輸。
不幸地，如上所述地用濕式載荷測(cè)量元件提供井下張力信息存在明顯 的限制。也就是，與不受井下壓力影響的載荷測(cè)量元件相比，盡管提供一 定程度的額外的精確性，但是甚至濕式載荷測(cè)量元件也具有明顯程度的不 準(zhǔn)確性。例如，濕式載荷測(cè)量元件構(gòu)型可提供在不超過(guò)約+/-3%范圍內(nèi)的張 力測(cè)量精確程度。雖然這對(duì)于較小的載荷測(cè)量元件在有限深度的井中是足
夠的，但是，3%的張力測(cè)量誤差對(duì)于深井中的數(shù)千磅的載荷測(cè)量元件會(huì)累 計(jì)到接近數(shù)百磅載荷左右的誤差。而且，濕式載荷測(cè)量元件的屬性包括將 應(yīng)變儀暴露于油中，如上所述。如此，儀器和載荷測(cè)量元件自身的有效壽 命一般在約l年左右。

發(fā)明內(nèi)容
提供井下載荷測(cè)量元件用于獲取關(guān)于油田鉆井的井下位置的井下載荷
另一用于檢測(cè)軸向載荷的應(yīng)變儀。此外，井下載荷測(cè)量元件可配置成耦合 到油田地面上的地面設(shè)備，其包括根據(jù)存儲(chǔ)的有關(guān)井下載荷測(cè)量元件的預(yù) 定數(shù)據(jù)校準(zhǔn)井下數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)程序。


圖1是具有采用井下載荷測(cè)量元件的實(shí)施例的井進(jìn)出組件線的油田的 總體視圖。
圖2是圖l的沿著線2-2剖開的容納井進(jìn)出組件線的井下載荷測(cè)量元件 的測(cè)井頭的實(shí)施例的放大視圖。
圖3是圖1的沿著線3-3剖開的井進(jìn)出組件線的牽引件的實(shí)施例放大視圖。
圖4是圖1的沿著線4-4剖開的井進(jìn)出組件線的測(cè)井工具的實(shí)施例的放 大視圖。
圖5是總結(jié)井下載荷測(cè)量元件校準(zhǔn)過(guò)程的實(shí)施例的流程圖。 圖6是示出當(dāng)采用井下載荷測(cè)量元件校準(zhǔn)的實(shí)施例時(shí)的井下載荷測(cè)量 元件精度的圖表。
具體實(shí)施例方式
參照在烴井上某測(cè)井工具和程序描述實(shí)施例。例如，在此所述的實(shí)施 例包括井進(jìn)出組件線，其采用井下載荷測(cè)量元件并用纜線遞送一組井下工 具。但是，除了在此所述的那些之外，可以采用替代的井下遞送模式以及 一組其它井下工具。因此，不管怎樣，井下載荷測(cè)量元件的實(shí)施例和校準(zhǔn) 技術(shù)被描述，其可以用于提高井下鉆井應(yīng)用。此外，鉆井在此是指的是位 于"油田"。術(shù)語(yǔ)"油田，，意味著指任何可以從其勘探或者生產(chǎn)烴的地質(zhì)場(chǎng)。 這可以包括陸地場(chǎng)、海底場(chǎng)所及其它。
現(xiàn)參照?qǐng)D1，描述油田115的總體情況。在該圖中，示出偏斜(deviated) 烴井180通過(guò)油田115的地層195， 190。井進(jìn)出組件線通過(guò)井180布置。 在示出的實(shí)施例中，該線包括用于在井180內(nèi)向井下遞送測(cè)井頭125和測(cè) 井工具160的纜線155遞送機(jī)構(gòu)。當(dāng)井180具有挑戰(zhàn)性的結(jié)構(gòu)時(shí)，牽引件 140也可以用以幫助推進(jìn)組件通過(guò)井180。但是，在其它實(shí)施例中，井進(jìn)出 組件線可以包括各種不同的或者其它的工具，甚至采用巻曲管作為通過(guò)井 180的遞送^/L構(gòu)。不管怎樣，如下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的，可以采用施加到測(cè) 井頭125載荷測(cè)量元件100的載荷測(cè)量元件校準(zhǔn)實(shí)施例提高井180的操作 效果。
繼續(xù)參照?qǐng)Dl,井進(jìn)出組件線配置成利用測(cè)井工具160進(jìn)行測(cè)井操作以確定井180的各種特征。如下面進(jìn)一步描述的，可以進(jìn)行這樣的操作以幫
助建立或者更新井180關(guān)于壓力、溫度以及其它可以獲得的井下數(shù)據(jù)的整 體輪廓。為了獲得數(shù)據(jù)，可利用地面設(shè)備150以在井180內(nèi)定位工具160。 特別地，由傳統(tǒng)纜線卡車151支撐的絞盤152可以用以下降工具160以及 其它設(shè)備到井180中。此外，在所示的水平井180的情形下，組件線的牽 引件140可以用來(lái)噴合(interface)井壁185和進(jìn)一步定位測(cè)井工具160以及 其它井下設(shè)備。
當(dāng)測(cè)井工具160以及其它設(shè)備如圖所示地定位在井下時(shí)，纜線155可 以通過(guò)地面載荷測(cè)量裝置153運(yùn)行。如所述的，地面載荷測(cè)量裝置153可 包括輪組件以物理地跟蹤和監(jiān)視通過(guò)絞盤152、牽引件140、組件自身重量 或者其它因素施加在纜線155上的關(guān)于張力和/或壓力的載荷量。該載荷信 息與測(cè)井操作非常相關(guān)，取決于個(gè)別纜線155的載荷容限(tolerance)。這樣， 該信息可以導(dǎo)向控制單元154和計(jì)算機(jī)程序以分析和潛在地調(diào)節(jié)測(cè)井操作 的參數(shù)。
上述載荷數(shù)據(jù)從地面載荷測(cè)量裝置153獲得，其定位在油田115的地 面上接近來(lái)自絞盤152的纜線155的出口的開始處。如此，該載荷數(shù)據(jù)可 在可以稱作地面載荷數(shù)據(jù)。雖然該地面載荷數(shù)據(jù)可能具有顯著的操作重要 性，但是其可以從施加在井下"i殳備上的實(shí)際載荷一定程度地改變。這對(duì)于
其中井下設(shè)備定位在非常深的井深或者在高度偏斜或者水平的井180(如所 示)內(nèi)的情況尤其如此。在這樣的情形下，在可檢測(cè)的地面載荷數(shù)據(jù)和由井 下載荷測(cè)量元件IOO檢測(cè)的載荷數(shù)據(jù)(也就是井下載荷數(shù)據(jù))之間的差異會(huì)是 相當(dāng)顯著的。
例如，取決于井180的彎曲屬性、潛在的阻塞、涉及的最大深度以及 其它因素，由地面載荷測(cè)量裝置153檢測(cè)的載荷會(huì)與由井下載荷測(cè)量元件 IOO檢測(cè)的載荷相差數(shù)百磅。這樣，為了避免單獨(dú)依靠地面載荷數(shù)據(jù)，可以 直接從井下載荷測(cè)量元件100獲得更直接和實(shí)時(shí)的井下載荷數(shù)據(jù)測(cè)量。井 下載荷測(cè)量元件100可根據(jù)需要通過(guò)纜線155直接提供井下載荷數(shù)據(jù)到控 制單元154。以這種方式，控制單元154可以計(jì)算整個(gè)組件在不同井下位置 的不定載荷。這樣，可以減少災(zāi)難性故障、對(duì)井下設(shè)備的損傷或者僅基于 間接的地面載荷數(shù)據(jù)不能正確完成井下操作的可能性。
除了消除依靠地面設(shè)備作為唯一的載荷數(shù)據(jù)源之外，井下載荷測(cè)量元
8件100可配置用于以這樣的方式校準(zhǔn)以實(shí)質(zhì)上提高井下載荷數(shù)據(jù)的精度到
在小于約3。/。的誤差范圍內(nèi)。這樣，不能正確完成搡作的可能性可以進(jìn)一步 降低。井下載荷數(shù)據(jù)的精度提高可以通過(guò)采用與井下載荷測(cè)量元件100 —
起使用的溫度與壓力數(shù)據(jù)以及其在下面進(jìn)一步描述的特征獲得。
現(xiàn)繼續(xù)參照?qǐng)D1和2,測(cè)井頭125配備有布置在溫度計(jì)殼體120和艙壁 130之間的所示的井下載荷測(cè)量元件100。測(cè)井頭125還包括魚頸狀組件 275，其中纜線155耦合到測(cè)井頭125。薄弱點(diǎn)110可以結(jié)合到魚頸狀組件 275中以允許一旦在其上出現(xiàn)預(yù)定量的載荷張力，纜線155就從測(cè)井頭125解耦。
除了圖2所示的測(cè)井頭125的放大圖之外，井進(jìn)出組件線的其它部分 的放大圖在圖3和4中示出。也就是，牽引件140的放大圖示出在圖3中， 而測(cè)井工具160的放大圖示出在圖4中。在下面進(jìn)一步更加詳細(xì)地描述該 設(shè)備。但是，在此特別注意到的是，對(duì)于測(cè)井應(yīng)用，牽引件140耦合到測(cè) 井工具160和測(cè)井頭125 二者以幫助在井180中定位組件。在該定位過(guò)程 中，載荷可能施加在上述的薄弱點(diǎn)110,其如果沒(méi)有正確計(jì)算會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程 序提前終止或者受損，在下面將進(jìn)一步詳細(xì)描述。
返回到圖2,示出測(cè)井頭125的放大圖，井下載荷測(cè)量元件100以橫截 面的方式示出。載荷測(cè)量元件室200示出在組件的載荷測(cè)量元件100部分 內(nèi)。載荷測(cè)量元件室200可以是干燥且隔離的空間以罩住多個(gè)應(yīng)變儀225, 250。這樣，井下載荷測(cè)量元件IOO可稱為"干式"載荷測(cè)量元件。與利用 其中允許儀器225, 250暴露于油中的油室的情形相比，以這種方式采用千 的室200可以延長(zhǎng)載荷測(cè)量元件100的壽命。但是，由于載荷測(cè)量元件室 200干燥且隔離的屬性，在室200內(nèi)的壓力和來(lái)自井180周邊環(huán)境的壓力之 間存在不一致。這樣，當(dāng)確定井下載荷測(cè)量元件100上的井下載荷時(shí)，應(yīng) 變儀225， 250可如下所述地定向以一定程度地偏移該不一致。
如圖2所示，應(yīng)變儀225， 250的上述定向是這樣的以使得有軸向應(yīng)變 儀225和橫向應(yīng)變儀250。這樣，在所示實(shí)施例中，徑向或者"環(huán)"向應(yīng)力 可以用獨(dú)立于軸向應(yīng)變儀225的橫向應(yīng)變儀250計(jì)算。如此，主要由于室 200和井180之間壓力不一致導(dǎo)致環(huán)向應(yīng)力的效果，可以得知。以這種方式， 由控制單元154計(jì)算的載荷可以計(jì)算并一定程度地偏移環(huán)向應(yīng)力以提供真 實(shí)井下載荷的更加精確的計(jì)算。雖然應(yīng)變儀225, 250的上述定向可以 一定程度地提高確定的井下載荷 的精度，但是可以采用其它測(cè)量以進(jìn)一步體將該精度提高到3%誤差范圍內(nèi) 以適于不斷增加的井深。也就是，隨著在努力開采烴類中不斷到達(dá)增加的 井深，僅基于干式載荷測(cè)量元件以及特定定向的應(yīng)變儀225, 250來(lái)提高精 度的價(jià)值會(huì)降低。而且，設(shè)備量、纜線155的長(zhǎng)度和載荷測(cè)量元件100的 尺寸會(huì)隨著到達(dá)的井深不斷加深而增加。這樣，甚至最小的不準(zhǔn)確性的影 響都會(huì)被放大。例如，在5,000磅載荷測(cè)量元件中的潛在的3%的不準(zhǔn)確性 等于+/-150磅的精度，而對(duì)于10,000磅的載荷測(cè)量元件，相同程度的潛在 不準(zhǔn)確性等于+/-300磅的精度。
現(xiàn)繼續(xù)參照?qǐng)D2,采用井下溫度和壓力信息的校準(zhǔn)技術(shù)可以應(yīng)用到從井 下載荷測(cè)量元件100獲取的數(shù)據(jù)以進(jìn)一步提高其精度。例如，可以建立載 荷測(cè)量元件100特有的預(yù)定壓力和溫度信息的數(shù)據(jù)表。在該實(shí)施例中，載 荷測(cè)量元件IOO可以在如圖1所示的井下應(yīng)用之前以受控制的設(shè)定而進(jìn)行 測(cè)試。在該設(shè)定中，已知的載荷可以在各種溫度和壓力下施加到載荷測(cè)量 元件100。
由載荷測(cè)量元件100檢測(cè)的載荷然后可以與已知載荷相比較以確定在
給定溫度和壓力下的不準(zhǔn)確度。該;險(xiǎn)查可以隨后以各種不同的已知載荷進(jìn) 行直到關(guān)于已知載荷相對(duì)于檢測(cè)出的載荷的 一 整套比較信息得以建立。該
比較信息可以以數(shù)據(jù)表的形式存儲(chǔ)(見(jiàn)圖5的520)。最后，可以建立載荷測(cè) 量元件100所特有的算法，其可以后來(lái)用于在應(yīng)用過(guò)程中優(yōu)化實(shí)時(shí)校準(zhǔn)由 載荷測(cè)量元件IOO提供的載荷測(cè)量元件數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖5的580)。
一旦建立，上述數(shù)據(jù)表和/或從中發(fā)展出來(lái)的算法可以存儲(chǔ)和應(yīng)用到圖 1的控制單元154或者其它信息處理機(jī)構(gòu)以便后來(lái)可重復(fù)使用。事實(shí)上，當(dāng) 應(yīng)用到如圖2所示的干式井下載荷測(cè)量元件100時(shí)，制定如上所述的數(shù)據(jù) 表或者算法會(huì)是特別有益的。也就是說(shuō)，假設(shè)載荷測(cè)量元件100的封閉環(huán) 境，從那里獲得的讀數(shù)與具有油浴中劣化的應(yīng)變儀的濕式載荷測(cè)量元件100 相比可能相當(dāng)一致。這樣，對(duì)于給定的載荷測(cè)量元件100, —旦數(shù)據(jù)表和算 法的比較信息建立，數(shù)據(jù)在干式載荷測(cè)量元件100的整個(gè)壽命期間應(yīng)當(dāng)保 持相當(dāng)?shù)木取Ｒ赃@種方式，利用載荷測(cè)量元件100可以將比較信息的可 靠性且可重復(fù)性應(yīng)用到許多應(yīng)用場(chǎng)合。
現(xiàn)參照?qǐng)D2和圖5,描述一種方法，其采用上述數(shù)據(jù)表和從中發(fā)展出來(lái)的算法，以提高井下載荷信息的精度。也就是，可以在520如上所述那樣 為給定的載荷測(cè)量元件100制定數(shù)據(jù)表。該信息可以存儲(chǔ)在控制單元154 或者其它的處理機(jī)構(gòu)中，如上面所述。載荷測(cè)量元件100,作為較大測(cè)井頭
的一部分，然后可以在530通過(guò)傳統(tǒng)的纜線155和/或其它裝置遞送到 井下位置，如圖1所示。
當(dāng)載荷測(cè)量元件100在井下位置時(shí)，壓力和溫度信息可以通過(guò)測(cè)井頭 125處的傳感器(例如，見(jiàn)溫度計(jì)殼體120)或者如下所述的測(cè)井工具160(見(jiàn) 圖4)直接獲取，如在560和570表明的。該壓力和溫度信息可以然后傳輸 到處理機(jī)構(gòu)和計(jì)算機(jī)程序以校準(zhǔn)來(lái)自載荷測(cè)量元件100的載荷數(shù)據(jù)，如在 580表明的。也就是，可以根據(jù)從如上所述的預(yù)定數(shù)據(jù)表獲得的信息，通過(guò) 應(yīng)用算法來(lái)校準(zhǔn)載荷數(shù)據(jù)。
如上所述的技術(shù)的應(yīng)用可以以動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)的方式應(yīng)用到在向井下或者 向井上方向運(yùn)動(dòng)并通過(guò)許多井下地點(diǎn)或者位置的測(cè)井頭。最終結(jié)果可以有 效地為井下載荷測(cè)量元件100提供實(shí)質(zhì)上的精度提高。該提高的精度的例 子以及由此得到的優(yōu)點(diǎn)在圖6以及圖3和4中示出，其在下面同樣再次提 及。
繼續(xù)參照?qǐng)D5，以及結(jié)合參照?qǐng)D1,描述了在井下位置獲取壓力信息的 替代方式。也就是，在某些情形下，與直接壓力測(cè)量相反，可以獲得對(duì)井 下位置的壓力信息的估計(jì)。雖然如此，該估計(jì)的壓力信息可以用于上述校 準(zhǔn)，而不會(huì)對(duì)載荷測(cè)量元件IOO的精度改善存在明顯的影響。因此，例如， 在無(wú)法進(jìn)行壓力的直接檢測(cè)的場(chǎng)合，對(duì)于任何給定的井下位置，可以估計(jì) 井壓力數(shù)據(jù)，或許來(lái)自井180的先前測(cè)量。
在采用估計(jì)的壓力數(shù)據(jù)的實(shí)施例中，地面載荷測(cè)量裝置IB或者其它 地面工具可以包括測(cè)量布置在井180內(nèi)的纜線55的量的額外的能力。借助 該可用的測(cè)量，當(dāng)測(cè)井頭125定位在井180內(nèi)時(shí)，可以記錄關(guān)于測(cè)井頭125 的深度信息(見(jiàn)540)。如此，在給定井下位置可以基于深度進(jìn)行壓力估計(jì)， 如在550所表明的。這樣，甚至在無(wú)法獲得直接壓力信息的場(chǎng)合，載荷測(cè) 量元件100也可以校準(zhǔn)以提高精度，如上面詳細(xì)描述的。
現(xiàn)參照?qǐng)D6,描述出如上所述地通過(guò)采用校準(zhǔn)技術(shù)獲得的井下載荷測(cè)量 元件的精度提高程度的圖表。如圖6所示，干式載荷測(cè)量元件的精度，對(duì) 于百分比誤差來(lái)說(shuō)，可以在交叉x軸的不同載荷的一定范圍內(nèi)進(jìn)行描述。對(duì)于壓力和溫度的預(yù)定不變情形，也就是約400°F和大約20,000磅的壓力， 校準(zhǔn)的干式載荷測(cè)量元件讀數(shù)600可以與沒(méi)有校準(zhǔn)的讀數(shù)650相比較。也 就是說(shuō)，在直到約8,000磅的載荷范圍，與沒(méi)有校準(zhǔn)650的相同的干式載荷 測(cè)量元件相比，根據(jù)上述技術(shù)校準(zhǔn)的干式載荷測(cè)量元件600顯示出介于大 約0.5%到1%之間的精度提高。雖然精度1。/。的提高會(huì)看起來(lái)也不怎么顯著。 但是，事實(shí)并不是這樣。如上所述，取決于載荷大小和涉及的載荷測(cè)量元 件，該精度提高的百分?jǐn)?shù)可以代表井下載荷確定過(guò)程中實(shí)際上數(shù)百磅的精 度提南。
暫時(shí)返回參照?qǐng)D3，并結(jié)合參照?qǐng)D2，可以在實(shí)際例子中示出井下載荷 確定過(guò)程中獲得高達(dá)數(shù)百磅的精度提高所帶來(lái)的顯著效果。如圖3所示， 牽引件140配置成向井下拉動(dòng)測(cè)井頭125和纜線155。這可以通過(guò)利用活塞 310實(shí)現(xiàn)，活塞310被用于交替地驅(qū)動(dòng)井上組件370和井下組件380通過(guò)井 180。因此，在所示實(shí)施例中，每一組件370， 380包括用于嚙合井壁185 的錨375， 385和用于該錨的致動(dòng)器377， 387。這樣的牽引件140可以液壓 驅(qū)動(dòng)并具有拉動(dòng)或者驅(qū)動(dòng)數(shù)千磅載荷的能力。
假設(shè)牽引件140具有上述載荷傳遞能力，如圖所示的井下載荷測(cè)量元 件100對(duì)于井下載荷的常規(guī)監(jiān)測(cè)會(huì)有重大意義。例如，可能的是，牽引件 140的載荷傳遞能力可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)構(gòu)建在測(cè)井頭125的薄弱點(diǎn)110內(nèi)的容 限。如此，在載荷測(cè)量元件IOO表明載荷接近薄弱點(diǎn)110的容限的情形下， 牽引件140可以被指導(dǎo)而停止以避免測(cè)井頭1"內(nèi)的薄弱點(diǎn)110斷裂。以 這種方式，可以避免隨后的用以收回留在井下的工具的打撈操作，如果用 于移走工具的替代動(dòng)作程序存在的話。
但是，如果沒(méi)有實(shí)質(zhì)上精確的載荷數(shù)據(jù)，可能的是，已經(jīng)不必要地停 止了上述測(cè)井操作。也就是說(shuō)，當(dāng)事實(shí)上牽引件140給予的載荷還距薄弱 點(diǎn)110的載荷容限有數(shù)百磅時(shí)，來(lái)自載荷測(cè)量元件100的不準(zhǔn)確的載荷數(shù) 據(jù)會(huì)表明牽引件140施加在測(cè)井頭125上的拉力正接近薄弱點(diǎn)110的載荷 容限。在這種情形下，測(cè)井操作已經(jīng)停止，即使不大可能破壞薄弱點(diǎn)110。 這樣，由于載荷數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，會(huì)發(fā)生大量的停工以及費(fèi)用。但是，可以釆 用上述的干式載荷測(cè)量元件100的校準(zhǔn)技術(shù)以實(shí)質(zhì)上降低井下操作的這種 不必要停止的可能性。
另外簡(jiǎn)要地參照?qǐng)D4，測(cè)井工具160可以通過(guò)井下工具耦合件355耦合到牽引件140。借助如上所述的繼續(xù)操作的能力，測(cè)井工具160可以通過(guò)井 180以獲得關(guān)于地層190的信息。在所示實(shí)施例中，測(cè)井工具160可包括用 以建立流體流動(dòng)信息的浸潤(rùn)工具420、成像工具440、加速度計(jì)及其它用于 獲得井下信息的工具。用作，隨著測(cè)井應(yīng)用以相對(duì)連續(xù)的方式進(jìn)行，可以 應(yīng)用這些工具，而且不會(huì)存在因?qū)嵸|(zhì)上不準(zhǔn)確的載荷測(cè)量元件數(shù)據(jù)而不適 當(dāng)?shù)赝Ｖ沟娘L(fēng)險(xiǎn)。
上述校準(zhǔn)技術(shù)可以特別好地適用于上述干式載荷測(cè)量元件。但是，其 它的實(shí)施例中，這些技術(shù)可以用于其它載荷測(cè)量元件類型，包括濕式載荷 測(cè)量元件以提高從中獲得的載荷數(shù)據(jù)的精度。此外，所述技術(shù)可以將載荷 測(cè)量元件的精度提高到小于約3°/。的誤差范圍內(nèi)，而不管載荷測(cè)量元件類型 如何。結(jié)果，載荷測(cè)量元件和在此所述的技術(shù)可以特別好地適于較大載荷 應(yīng)用和較深的烴井。
已經(jīng)參照當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了前面的描述。這些實(shí)施例所屬領(lǐng)域 的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在所述結(jié)構(gòu)以及操作方法中可以進(jìn)行替代和改變， 而實(shí)際上并未超出這些實(shí)施例的原理和范圍。例如，用于遞送井下工具的 井進(jìn)出組件線可以包括在此詳細(xì)描述的纜線或者巻曲管。如此，通過(guò)載荷 測(cè)量元件提供的載荷的測(cè)量值可以包括張力或者壓力。而且，前面的描述 不應(yīng)被理解為僅針對(duì)附圖中所示以及所述的精確結(jié)構(gòu)，而是應(yīng)當(dāng)理解為與 權(quán)利要求一致并支持權(quán)利要求，其將具有其最寬和最適當(dāng)?shù)姆秶?br> 權(quán)利要求
1.一種確定在油田鉆井的井下位置的井進(jìn)出組件線上的校準(zhǔn)的載荷的方法，所述方法包括通過(guò)所述井進(jìn)出組件線遞送井下載荷測(cè)量元件到所述井下位置；從所述井下位置獲取井下溫度信息；提供關(guān)于所述井下位置的井下壓力信息；以及基于關(guān)于所述井下載荷測(cè)量元件的預(yù)定數(shù)據(jù)校準(zhǔn)在所述井下位置的所述并下載荷測(cè)量元件檢測(cè)的井下載荷數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括 施加已知載荷到所述井下載荷測(cè)量元件； 暴露所述井下載荷測(cè)量元件到已知的溫度； 使得所述井下載荷測(cè)量元件受到已知的壓力；根據(jù)所述已知溫度和所述已知壓力，記錄所述井下載荷測(cè)量元件表明 的檢測(cè)出的載荷；以及比較所述已知載荷和所述檢測(cè)出的載荷以建立所述預(yù)定數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述預(yù)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)表和算 法之一。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括 確定所述井下位置的深度；以及 基于所述深度估計(jì)所述井下壓力信息。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述井進(jìn)出組件線包括耦合到所 述井下載荷測(cè)量元件用于遞送以及耦合到在油田的地面設(shè)備的遞送機(jī)構(gòu)' 所述確定包4舌在所述遞送過(guò)程中用所述地面設(shè)備測(cè)量所述遞送^U勾。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述校準(zhǔn)提供處于約+/-3%內(nèi)的精度。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過(guò)所述井進(jìn)出組件線的測(cè)井工 具獲得關(guān)于所述井下位置的測(cè)井信息。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述井進(jìn)出組件線包括井下?tīng)恳?件，所述方法還包括通過(guò)所述牽引件牽引所述井進(jìn)出組件線到所述井下位置。
9. 一種載荷測(cè)量元件組件，包括井下載荷測(cè)量元件，其用于從油田鉆井內(nèi)的井下位置獲取井下載荷數(shù)據(jù)；以及地面設(shè)備，其定位在油田的地面上并包括用于根據(jù)存卩諸的關(guān)于所述井 下載荷測(cè)量元件的預(yù)定數(shù)據(jù)校準(zhǔn)所述井下載荷數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)程序。
10. 如權(quán)利要求9所述的載荷測(cè)量元件組件，其中，所述壓力是基于所 述井下位置的深度的估計(jì)壓力。
11. 如權(quán)利要求9所述的載荷測(cè)量元件組件，其中，所述井下載荷測(cè)量 元件是干式載荷測(cè)量元件。
12. 如權(quán)利要求11所述的載荷測(cè)量元件組件，其中，所述井下載荷測(cè) 量元件包括載荷測(cè)量元件室；軸向應(yīng)變儀，其安裝到所述載荷測(cè)量元件室；以及 橫向應(yīng)變儀，其安裝到所述載荷測(cè)量元件室。
13. 如權(quán)利要求9所述的載荷測(cè)量元件組件，其中，所述校準(zhǔn)還基于在 所述井下位置檢測(cè)的溫度和在所述井下位置的壓力。
14. 如權(quán)利要求13所述的載荷測(cè)量元件組件，還包括用于耦合所述井 下載荷測(cè)量元件到所述地面設(shè)備的遞送機(jī)構(gòu)。
15. 如權(quán)利要求14所述的載荷測(cè)量元件組件，其中，所述遞送機(jī)構(gòu)是纜線和巻曲管之一。
16. 如權(quán)利要求14所述的載荷測(cè)量元件組件，其中，所述地面設(shè)備包 括用于容納所述計(jì)算機(jī)程序、存儲(chǔ)所述預(yù)定數(shù)據(jù)和獲得所述溫度與壓力檢 測(cè)值的控制單元。
17. 如權(quán)利要求16所述的載荷測(cè)量元件組件，還包括耦合到所述控制置。
18. 如權(quán)利要求14所述的載荷測(cè)量元件組件，還包括 測(cè)井頭，其耦合到所述遞送機(jī)構(gòu)；以及構(gòu)建到所述測(cè)井頭內(nèi)的薄弱點(diǎn)組件，所述薄弱點(diǎn)組件允許基于其上的 預(yù)定量的載荷從所述遞送機(jī)構(gòu)解耦。
19. 如權(quán)利要求14所述的載荷測(cè)量元件組件，其中，所述測(cè)井頭配置成保持所述井下載荷測(cè)量元件。
20. 如權(quán)利要求14所述的載荷測(cè)量元件組件，還包括耦合到所述遞送 機(jī)構(gòu)以確定所述井的特征的測(cè)井工具。
21. 如權(quán)利要求20所述的載荷測(cè)量元件組件，還包括罩在所述測(cè)井頭上的溫度計(jì)以提供所述井下位置的溫度，所述測(cè)井工具提供所述井下位置 的壓力。
22. 如權(quán)利要求20所述的載荷測(cè)量元件組件，還包括耦合到所述遞送 機(jī)構(gòu)的牽引件以定位所述測(cè)井頭和所述測(cè)井工具在所述井下位置。
23. —種用于荻取關(guān)于油田鉆井內(nèi)的井下位置的井下載荷數(shù)據(jù)的載荷 測(cè)量元件，所述載荷測(cè)量元件包括用于檢測(cè)關(guān)于所述井的橫向荷載的應(yīng)變儀；以及 用于檢測(cè)關(guān)于所述井的軸向載荷并用于耦合到油田地面上的地面設(shè)備 的應(yīng)變儀，所述地面設(shè)備包括計(jì)算機(jī)程序以校準(zhǔn)所述井下載荷數(shù)據(jù)。
24. 如權(quán)利要求23所述的載荷測(cè)量元件，其中，所述校準(zhǔn)是基于關(guān)于 所述載荷測(cè)量元件并存儲(chǔ)在所述地面設(shè)備的預(yù)定數(shù)據(jù)。
25. 如權(quán)利要求24所述的載荷測(cè)量元件，其中，所述預(yù)定數(shù)據(jù)作為數(shù) 據(jù)表和算法之一存儲(chǔ)在所述地面設(shè)備上。
全文摘要
一種校準(zhǔn)以提高精度的井下載荷測(cè)量元件。載荷測(cè)量元件可以是干式載荷測(cè)量元件，其通過(guò)基于施加到其上的已知載荷的關(guān)于載荷測(cè)量元件的預(yù)定溫度與壓力數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)而校準(zhǔn)。這樣，采用載荷測(cè)量元件的地面設(shè)備可以包括利用存儲(chǔ)的預(yù)定信息的計(jì)算機(jī)程序。計(jì)算機(jī)程序然后可以被采用以基于來(lái)自載荷測(cè)量元件的連同井下溫度和壓力信息的讀數(shù)校準(zhǔn)井下載荷測(cè)量元件。
文檔編號(hào)E21B47/00GK101542071SQ200880000426
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者邁克爾·L·麥基 申請(qǐng)人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司