專利名稱：井下管內(nèi)的天線挖切部的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及井下鉆探。具體地說，本申請涉及用于井下鉆探的地層評估。
背景技術(shù)：
在提取烴的鉆探作業(yè)中，可使用電磁輻射來提供圍繞用于這種提取的井孔 的地下地層的電阻率的指示。然后可使用關(guān)于電阻率的數(shù)據(jù)來確定烴的存在。


通過參照示出這種實施例的以下說明書和附圖可清楚地理解本發(fā)明的實 施例。包括在此的用于附圖中的編碼體系是將圖中給定標(biāo)號的引導(dǎo)數(shù)字與圖號
相關(guān)聯(lián)。例如，工具100會位于圖1中。然而，在不同圖中相同的部件的標(biāo)號
相同。附圖中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的包括電磁波電阻率天線的挖切部的
鉆探同時計量(MWD) /鉆探同時測井(LWD)期間的鉆井。
圖2示出作為根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的用于井下作業(yè)的管子的一部分、 并在工具的挖切部內(nèi)具有用于電磁波電阻率的天線的工具。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的工具挖切部內(nèi)用于電磁波電阻率的 接收天線的更詳細(xì)視圖。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的、電磁信號強度相對于工具內(nèi)具有產(chǎn) 生信號的天線的挖切部的寬度的曲線圖。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的、電磁信號強度和相關(guān)功率相對于工 具內(nèi)具有產(chǎn)生信號的天線的挖切部的寬度的曲線圖。
圖6示出作為根據(jù)本發(fā)明的某些其它實施例的、用于井下操作并在工具的 挖切部內(nèi)具有用于電磁波電阻率的天線的工具。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的具有大致均勻?qū)挾鹊谋诒砻娴墓ぞ?內(nèi)挖切部的剖視圖。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的工具內(nèi)具有發(fā)散的壁表面的挖切部
的剖視圖。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的工具內(nèi)具有收斂的壁表面的挖切部 的剖視圖。
圖IO示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的工具，該工具是作為用于井下作業(yè) 的管的一部分、并具有用于由帶有多個狹槽的套管覆蓋的電磁波電阻率的天線 的挖切部。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的、覆蓋該工具上挖切部的套管的狹 槽區(qū)域中的一個狹槽的剖視圖。
圖12示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的、包括電磁波電阻率的天線的挖切 部的鋼纜測井作業(yè)期間的鉆井。
具體實施例方式
描述用于井下作業(yè)的管子的挖切部內(nèi)天線的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。在以下說 明書中，對多個具體細(xì)節(jié)進(jìn)行闡述。但是，應(yīng)當(dāng)理解，沒有這些細(xì)節(jié)也可實施 本發(fā)明的各實施例。在其它情況下，未詳細(xì)示出已知電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以清 楚地理解本說明書。某些實施例可能用在鉆探同時計量(MWD)、鉆探同時 測井(LWD)和鋼纜作業(yè)中。
各實施例的說明分成五部分。第一部分描述一種MWD作業(yè)環(huán)境。第二部 分描述其中工具上設(shè)有天線的挖切部的不同構(gòu)造。第三部分描述覆蓋這些挖切
部的套管的不同構(gòu)造。第四部分描述一種鋼纜作業(yè)環(huán)境。第五部分提供一些總 體評價。
MWD作業(yè)環(huán)境
現(xiàn)描述根據(jù)某些實施例的系統(tǒng)作業(yè)環(huán)境。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施 例的包括電磁波電阻率的天線的挖切部的鉆探同時計量(MWD) /鉆探同時測 井(LWD)期間的鉆井。
6可以看出系統(tǒng)164怎樣也可形成位于鉆井106的表面104處的鉆機102 的一部分。鉆機102可為鉆柱108提供支承。鉆柱108可運行以將用于鉆探井 孔112的旋轉(zhuǎn)臺110穿過地下地層114。鉆柱108可包括方鉆桿116、鉆桿118 和可能位于鉆桿118下部的井底組件120。
井底組件120可包括鉆鋌122、井下工具124和鉆頭126。鉆頭126可運 行以通過穿透表面104和地下地層114來形成鉆孔112。井下工具124可包括 任何數(shù)量不同類型的工具，包括MWD (鉆探同時計量)工具、LWD(或鉆探 同時測井)工具和其它。在某些實施例中，鉆桿118是用于在地面和井下工具 124之間連通的裝有導(dǎo)線的鉆桿。在某些實施例中，井下工具124可包括一個 或多個挖切部。井下工具124上的挖切部可用于放置發(fā)送天線或接收天線。以 下將更詳細(xì)描述挖切部和其中天線。
在鉆探作業(yè)期間，鉆柱108 (可能包括方鉆桿116、鉆桿118和井底組件 120)可通過旋轉(zhuǎn)臺110旋轉(zhuǎn)。此外，或者替代地，井底組件120可通過位于 井下的電動機(例如泥漿電動機)旋轉(zhuǎn)。鉆鋌122可用于增加鉆頭126的重量。 鉆鋌122還可使井底組件120增加剛性，以使井底組件120能夠?qū)⒃黾拥闹亓?傳遞到鉆頭126，并又輔助鉆頭126穿透表面104和地下地層114。
在鉆探作業(yè)期間，泥漿泵132可通過軟管136從泥漿池134將鉆探流體(有 時本領(lǐng)域的技術(shù)人員也成為"鉆探泥漿")抽吸到鉆桿118內(nèi)并向下到鉆頭126 內(nèi)。鉆探流體可從鉆頭126流出并通過鉆桿118和井孔112的側(cè)面之間的環(huán)形 區(qū)域140返回到表面104。然后鉆探流體可返回到泥漿池134，在泥漿池過濾 這些流體。在某些實施例中，鉆探流體可用于冷卻鉆頭126，并在鉆探作業(yè)期 間為鉆頭126提供潤滑。此外，鉆探流體可去除由于運行鉆頭126而產(chǎn)生的地 下地層114切屑。
圖1中不同的部件這里都可稱為"模塊"。這些模塊可包括硬件電路、和/ 或處理器和/或存儲電路、軟件程序模塊和對象、和/或固件及其組合，如圖1 中所示系統(tǒng)的建筑師所要求的那樣并適于各種實施例的具體實施。例如，在某 些實施例中，這些模塊可包括在設(shè)備和/系統(tǒng)運行模擬包中，諸如軟件電信號模 擬包、功率使用和分配模擬包、功率/熱耗散模擬包和/或用于模擬各種潛在實 施例的運行的軟件和硬件的組合。
7應(yīng)當(dāng)理解，各種實施例的設(shè)備和系統(tǒng)可用在除了用于鉆探和測井作業(yè)之外 的應(yīng)用中，而因此各實施例并不限于此。圖1的系統(tǒng)的說明意在提供各實施例 的結(jié)構(gòu)的總體理解，且它們并不意味著用于完整的描述可能利用本文所述結(jié)構(gòu) 的設(shè)備和系統(tǒng)的所有構(gòu)件和特征。
可包括各實施例的新型設(shè)備和系統(tǒng)的應(yīng)用場合包括用在高速計算機中的 電子電路、通信和信號處理電路、調(diào)制解調(diào)器、處理器模塊、嵌入式處理器、 數(shù)據(jù)開關(guān)以及包括多層錯芯片模塊的專用模塊。還可包括這種設(shè)備和系統(tǒng)來作 為各種電子系統(tǒng)內(nèi)的分部件，其中電子系統(tǒng)諸如電視機、個人電腦、工作站、 車輛、和用于各種電氣裝置的導(dǎo)電電纜。某些實施例包括多種方法。
在鉆柱108上可設(shè)置多個發(fā)送天線和接收天線。發(fā)送天線可發(fā)射穿過地下 地層的發(fā)送電磁波。由發(fā)射電磁波產(chǎn)生的感應(yīng)電磁波由接收天線接收。根據(jù)這 種電磁發(fā)射，可確定地下地層的電阻率。天線可用于確定多個勘測深度處的電 阻率。發(fā)送天線和/或接收天線可設(shè)置在沿鉆柱不同位置處間隔開的周界挖切部 內(nèi)?，F(xiàn)在描述示例構(gòu)造。
工具內(nèi)用于容納天線的挖切部
挖切部的尺寸取決于工具和其中的天線的機械、電氣和基于物理的諸方 面。具體地說，如果挖切部太寬，工具的結(jié)構(gòu)整體性會受到損壞。相反，如果 挖切部太窄，從天線輸出用于地層評估的足夠水平的信號所需要的功率可能太
大。圖2、 3和6示出其中設(shè)有天線挖切部的工具的不同實施例。圖4和5示 出給定構(gòu)造的電磁信號強度、功率和挖切部的寬度的曲線圖。圖7-9示出挖切 部的壁的角度的不同實施例。
圖2示出作為根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的用于井下作業(yè)并在工具的挖切 部內(nèi)具有用于電磁波電阻率的天線的工具。具體地說，圖2示出可作為鉆柱108 (圖l所示)的一部分的工具200。工具200包括可圍繞工具200圓周設(shè)置的 發(fā)送天線201。如圖所示，發(fā)送天線201的軸線可大致垂直于工具200的縱向 軸線?；蛘?，發(fā)送天線201的軸線可處于相對于工具200的縱向軸線的其它角 度(0度、45度、70度、90度等)。盡管示出具有一個發(fā)送天線201，但工具 200可包括一至任何數(shù)量的發(fā)送天線。發(fā)送天線201可以是可串聯(lián)或并聯(lián)的一至多個導(dǎo)線繞組。導(dǎo)線繞組可具有
一至多圈。在某些實施例中，發(fā)送天線201包括圍繞鉆柱的周界設(shè)置的四圈導(dǎo)
線。在某些實施例中，各發(fā)送天線可選擇地調(diào)諧成發(fā)送具有三個或多個選擇頻 率中一個的電磁信號或電磁波。因此，盡管可通過發(fā)送和接收天線之間的間隔 來將探測的深度控制到某種程度，但探測深度還可通過選擇適當(dāng)?shù)念l率來控
制。在某些實施例中，各發(fā)送天線可調(diào)諧成發(fā)送具有2兆赫、500千赫或250 千赫中一個的頻率的電磁波。但各實施例并不限于此，也可使用不同的頻率以 及更大的頻率選擇。
工具200還包括挖切部210A和挖切部210N。圍繞工具200的周界切割 出挖切部210A和挖切部210N。此外，挖切部210A的軸線和挖切部210N的 軸線是相對于工具200的縱向軸線偏離的軸線。在某些實施例中，挖切部210A 的軸線和挖切部110N的軸線相對于工具200的縱向軸線呈約45度角。在某些 實施例中，挖切部210A的軸線和挖切部210N的軸線可以是呈相對于工具200 的縱向軸線的任何角度。例如，該角度可以約為5度、10度、15度、30度、 70度、75度、85度等。挖切部210A的軸線的角度可獨立于挖切部210N的軸 線的角度。例如中，挖切部210A的軸線和挖切部210N的軸線相對于工具200 的縱向軸線呈約45度角。此外，工具200上可具有一至任何數(shù)量的挖切部。 接收天線202A設(shè)置或放置在挖切部204A內(nèi)。接收天線202N設(shè)置或放置在挖 切部204N內(nèi)。
接收天線202A和接收天線202N可各包括沿工具200的本體的周界延伸 的一圈或多圈導(dǎo)線。在某些實施例，接收天線之間的間隔可以是6英寸、8英 寸、IO英寸等，盡管也可使用任何適當(dāng)?shù)拈g隔。各接收天線可聯(lián)接到接收電路 (未具體示出)，該電路可與接收天線組合來探測電磁波或電磁輻射。根據(jù) 接收的電磁信號的幅值和相位中的一個或兩個，井下工具124和/或表面電子設(shè) 備能夠確定周圍地層的電阻率。
在某些實施例中，挖切部210A、挖切部210N和發(fā)送天線201可以在工 具200的不同部分上。例如，挖切部210A、挖切部210N和發(fā)送天線201可在 鉆鋌、穩(wěn)定器等上。包括這種挖切部的鉆鋌的直徑可在四至九英寸范圍內(nèi)。例 如，鉆鋌的直徑可以是43/4英寸、6%英寸、7英寸、8英寸、9英寸等。如圖所示，從發(fā)送天線201到接收天線202N (最遠(yuǎn)的接收天線)的中點 (B/2)的距離是A。具體地說，由于周界接收天線的角度可以是相對于工具 的縱向軸線偏離的軸線，到接收天線的距離可圍繞工具的周界變化。因此，如 果沿縱向軸線的周界接收天線的范圍是B，則中點是B/2。在某些實施例中， 距離A可以在6至112英寸范圍內(nèi)。在某些實施例中，距離A是6英寸、16 英寸、32英寸、48英寸等。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的工具的挖切部內(nèi)用于電磁波電阻率 的接收天線的更詳細(xì)視圖。具體地說，圖3示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的圖 2的工具上挖切部的更詳細(xì)視圖。挖切部210A具有外部點305A和外部點 305B。挖切部210A還具有內(nèi)部點306A和內(nèi)部點306B。挖切部210N具有外 部點308A和外部點308B。挖切部210N還具有內(nèi)部點310A和內(nèi)部點310B。 以下參照圖7-9更詳細(xì)的描述挖切部210的壁相對于內(nèi)部點和外部點的不同角 度。
挖切部210A和挖切部210N分別具有寬度304A和寬度304N。在某些實 施例中，寬度304A和/寬度304N在約一至四英寸范圍內(nèi)、約二至四英寸范圍 內(nèi)、約一至四英寸范圍內(nèi)、約一至六英寸、約二至六英寸、約一至八英寸、約 二至八英寸等。在某些實施例中，寬度304A和/或?qū)挾?04N約為一英寸、二 英寸、三英寸、四英寸、五英寸、六英寸、七英寸、八英寸等。在某些實施例 中，天線大致設(shè)置在挖切部的中心。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的、電磁信號強度相對于工具內(nèi)具有接 收信號的天線的挖切部的寬度的曲線圖。具體地說，圖4示出用于構(gòu)造如下的 工具的曲線圖400。工具包括挖切部和設(shè)置在其中相對于工具的縱向軸線偏置 45度的接收天線。發(fā)送天線的電流約為50毫安。發(fā)送天線運行以發(fā)送具有約 兩兆赫頻率的電磁波。發(fā)送天線和接收天線之間的間距約為16英寸。接收天 線具有約1100的增益。發(fā)送天線和接收天線的圈數(shù)分別是四和三。曲線圖400 包括曲線402。在沿曲線402的點406處，挖切部的寬度是1.00英寸，信號的 幅值是0.10伏特均方根(RMS)。在沿曲線402的點404處，挖切部的寬度 是2.00英寸，信號的幅值是0.20伏特RMS。在沿曲線402的點408處，挖切 部的寬度是3.50英寸，信號的幅值為約0.27伏特RMS。如圖所示，信號的強度在挖切部的寬度約2英寸時開始變平。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的電磁信號強度和相關(guān)功率相對于工 具內(nèi)具有產(chǎn)生信號的天線的挖切部的寬度的曲線圖。具體地說，圖5示出曲線 圖500，該曲線圖包括來自圖4的表示信號強度相對于挖切部的寬度的曲線 402。圖5還包括信號的功率相對于挖切部的寬度的曲線502。如圖4和5所示， 對于該工具構(gòu)造(如上所述)來說，挖切部的約兩英寸寬度是信號強度和所暴 露的天線區(qū)域的良好折衷。將寬度降低到一英寸以下需要顯著增加功率來解決 信號強度的損失(如圖所示)。
圖6示出作為根據(jù)本發(fā)明的某些其它實施例的、用于井下作業(yè)并在工具的 挖切部內(nèi)具有用于電磁波電阻率的天線的工具。具體地說，圖6示出可作為鉆 柱108 (圖l所示)的一部分的工具600。工具600包括可在挖切部606內(nèi)圍 繞工具600圓周設(shè)置的發(fā)送天線602。發(fā)送天線602的軸線和挖切部606的軸 線相對于工具600的縱向軸線呈約45度角。在某些實施例中，挖切部606的 軸線可以是相對于工具600的縱向軸線的任何角度。例如，該角度可以約為5 度、10度、15度、30度、70度、75度、85度等。挖切部606的軸線的角度 可獨立于天線602的軸線的角度。例如中，挖切部606的軸線和天線602的軸 線相對于工具600的縱向軸線分別約為45度角和48度角。盡管示出具有一個 發(fā)送天線201 ，但工具200可包括設(shè)置在挖切部內(nèi)的一至任何數(shù)量的發(fā)送天線。
發(fā)送天線602可以是可串聯(lián)或并聯(lián)的一至多個導(dǎo)線繞組。導(dǎo)線繞組可具有 一至多圈。在某些實施例中，發(fā)送天線602包括圍繞鉆柱的周界設(shè)置的四圈導(dǎo) 線。在某些實施例中，各發(fā)送天線可選擇地調(diào)諧承發(fā)送具有三個或多個選擇頻 率中一個的電磁信號或電磁波。因此，盡管可通過發(fā)送和接收天線之間的間隔 來將探測的深度控制到某種程度，但探測深度還可通過選擇適當(dāng)?shù)念l率來控 制。在某些實施例中，各發(fā)送天線可調(diào)諧成發(fā)送具有2兆赫、500千赫或250 千赫中一個的頻率的電磁波。但各實施例并不限于此，也可使用不同的頻率以 及更大的頻率選擇。
工具600還包括挖切部608，挖切部608包括放置或設(shè)置在其中的接收天 線604。挖切部608圍繞工具600周界挖切而成。此外，挖切部608的軸線可 以是相對于工具600的縱向軸線偏離的軸線。在某些實施例中，挖切部608的
11軸線可以相對于工具600的縱向軸線呈約45度角。在某些實施例中，挖切部
608的軸線可以是相對于工具600的縱向軸線的任何角度。例如，該角度可以 約為5度、10度、15度、30度、70度、75度、85度等。盡管示出具有一個 接收天線604,但工具600可包括設(shè)置在挖切部內(nèi)的一至任何數(shù)量的接收天線。
接收天線604可包括沿工具600的本體的周界延伸的一圈或多圈導(dǎo)線。接 收天線604可聯(lián)接到接收電路(未具體示出)，該電路可與接收天線組合來探 測電磁波或電磁輻射。根據(jù)接收的電磁信號的幅值和相位中的一個或兩個， 工具600能夠確定周圍地層的電阻率。在某些實施例中，挖切部606和挖切部 608可以在工具600的不同部分上。例如，挖切部606和挖切部608可在鉆鋌、 穩(wěn)定器等上。包括這種挖切部的鉆鋌的直徑可在四至九英寸范圍內(nèi)。例如，鉆 鋌的直徑可以是43/4英寸、6%英寸、7英寸、8英寸、9英寸等。從發(fā)送天 線602到接收天線604的距離可以在6至112英寸范圍內(nèi)。在某些實施例中， 距離是6英寸、16英寸、32英寸、48英寸等。
可以以各種角度切割挖切部的壁表面。圖7-9示出這些不同角度的實例。 圖7示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的具有大約均勻?qū)挾鹊谋诒砻娴墓ぞ邇?nèi)挖切 部的剖視圖。具體地說，挖切部700包括外部點704和內(nèi)部點706。天線702 設(shè)置在挖切部700內(nèi)。如圖所示，壁表面在從內(nèi)部點706到外部點704的寬度 是大致均勻的。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的具有會聚的壁表面的工具內(nèi)挖切部 的剖視圖。具體地說，挖切部800包括外部點804和內(nèi)部點806。天線802設(shè) 置在挖切部800內(nèi)。如圖所示，當(dāng)挖切部從工具向外延伸時，壁表面收斂。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的具有分叉的壁表面的工具內(nèi)挖切部 的剖視圖。具體地說，挖切部卯0包括外部點904和內(nèi)部點906。天線902設(shè) 置在挖切部900內(nèi)。如圖所示，當(dāng)挖切部從工具向外延伸時，壁表面發(fā)散。工 具內(nèi)的挖切部可包括圖7-9所示構(gòu)造的任意組合。例如，所有挖切部都如圖7 所示構(gòu)造?；蛘?，發(fā)送天線可以是圖8所示的挖切部，而接收天線可以是圖7 所示的挖切部。
用于覆蓋工具內(nèi)用于容納天線的挖切部的套管圖IO示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的工具，該工具是用于井下作業(yè)的管的一部分并具有用于由具有多個狹槽的套管覆蓋的電磁波電阻率的天線的挖
切部。具體地說，圖10示出包括套管1002和套管1006的工具1000。套管1002和套管1006都覆蓋挖切部(如上所述)。在某些實施例中，套管由非磁性材料(諸如非磁性不銹鋼)制成。在某些實施例中，套管1002的外徑和套管1006的外徑與工具1000的直徑大致相同。
套管1002和套管1006分別包括多個狹槽區(qū)域1004和多個狹槽區(qū)域1008。在某些實施例中，狹槽區(qū)域1004和狹槽區(qū)域1008的縱向軸線大致垂直于挖切部(圖10中未示出)內(nèi)天線的縱向軸線。在某些實施例中，狹槽區(qū)域1004和狹槽區(qū)域1008的寬度、長度、數(shù)量和間距選擇成可有足夠量的所要求的電磁信號可分別可通過套管1002和套管1006傳播并進(jìn)入或傳出地層而不會損壞套管的機械強度。因而，狹槽區(qū)域1004和狹槽區(qū)域1008形成穿過套管的電磁可透過的窗。
在某些實施例中，狹槽區(qū)域1004和1008的寬度取決于被覆蓋的挖切部區(qū)域的寬度。在某些實施例中，如果挖切部的寬度約為l.O英寸，則狹槽區(qū)域的寬度約為0.75英寸。在某些實施例中，如果挖切部的寬度約為2.0英寸，則狹槽區(qū)域的寬度約為0.375英寸。如果挖切部的寬度約為3.0英寸，則狹槽區(qū)域的寬度約為0.25英寸。如果挖切部的寬度約為4.0英寸，則狹槽區(qū)域的寬度約為0.187英寸。在某些實施例中，用于給定套管的各狹槽區(qū)域包括沿套管的周界間隔開約M度的N個狹槽。在某些實施例中，N是12且M約為30度。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的覆蓋住工具上挖切部的套管的狹槽區(qū)域中的一個狹槽的剖視圖。狹槽1102的側(cè)壁1104A和側(cè)壁1104B是傾斜的，其中狹槽1102在外表面1106處最寬且在內(nèi)表面1108處最窄。如圖所示，插入件1110可設(shè)置在狹槽1102內(nèi)。插入件1110可由諸如聚醚醚酮之類的剛性絕緣塑料或其它相對剛性的絕緣材料制成并構(gòu)造成貼合地配合在狹槽1102的底部內(nèi)。插入件1110包括面向外的表面1112和面向內(nèi)的表面1114。當(dāng)設(shè)置在狹槽1102內(nèi)時，面向內(nèi)的表面1114基本上與內(nèi)表面1108對齊。
插入件1110包括傾斜的側(cè)表面1116，其能夠以比狹槽1102的側(cè)壁1104A-1104B的傾斜小的角度傾斜或漸縮。在某些實施例中，在插入件1110的頂部上設(shè)有一層密封復(fù)合物1118。密封復(fù)合物1118可以是諸如腈之類的彈性體。也可使用環(huán)氧樹脂或某些其它非金屬復(fù)合物。在某些實施例中，在密封
復(fù)合物1118和外表面1106之間會留下凹陷U20。凹陷1120可以是各種深度。在某些實施例中，凹陷1120約為0.12英寸，有助于防止密封復(fù)合物1118在鉆探作業(yè)期間以及工具插入鉆孔或從鉆孔撤出時撕裂或刺破。在某些實施例中，在制造期間，將密封復(fù)合物1118硫化以而保持在狹槽1102內(nèi)插入件1110的頂部并保持在插入件1110的周界周圍的區(qū)域1135和1136內(nèi)。狹槽允許要到達(dá)天線或來自天線的所要求的電磁波穿過，但卻阻止鉆探流體侵入。狹槽的傾斜邊緣和端部使密封復(fù)合物1118能夠在對測井工具施加流體靜壓時密封得更緊。這些插入件還提供用于密封復(fù)合物1110的防穿屏障。在某些實施例中，這些狹槽可構(gòu)造成沒有插入件。在某些實施例中，狹槽和/或插入件的的側(cè)壁不是傾斜的。在1996年10月8日發(fā)布的發(fā)明人愛德華S那姆比(Edward S.Mumby)的美國專利第5,563,512號中進(jìn)一步描述了這種套管，其內(nèi)容以參見的方式納入本文。
鋼纜作業(yè)環(huán)境
某些實施例可與鋼纜測井作業(yè)結(jié)合使用。圖12示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的包括電磁波電阻率的天線的挖切部的鋼纜測井期間的鉆井。鉆探平臺286裝備有支承吊車290的鐵架塔288。油井或氣井的鉆探通常通過連接在一起以形成鉆柱的一串鉆桿進(jìn)行，鉆柱通過旋轉(zhuǎn)臺210降低到井孔或鉆孔212內(nèi)。這里假設(shè)鉆柱已暫時從鉆孔212取出以使諸如探針或探測儀之類的鋼纜測井工具本體270能夠降低到鉆孔212內(nèi)。通常，工具本體270下降到所關(guān)心的區(qū)域底部并然后以基本上恒定的速度向上拉。在向上拉期間，可將包含在工具本體270內(nèi)的儀器用來進(jìn)行在與它們通過的鉆孔212相鄰的地下地層214上的測量。該測量數(shù)據(jù)可通信到測井設(shè)施292用以進(jìn)行儲存、處理和分析。測井設(shè)施292可設(shè)有用于各種類型信號處理的電子設(shè)備。在鉆井作業(yè)期間(例如在鉆探同時測井或LWD作業(yè)期間)可收集和分析類似的測井?dāng)?shù)據(jù)。
總述
14在本說明書中，闡述了諸如邏輯執(zhí)行、操作碼、指定操作數(shù)的裝置、資源分配/共享/復(fù)制執(zhí)行、系統(tǒng)部件的類型和相互關(guān)系以及邏輯分配/整合選擇之
類的具體細(xì)節(jié)來提供對本發(fā)明的更透徹的理解。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒有這些細(xì)節(jié)也可實施本發(fā)明的各實施例。在其它情況下，未詳細(xì)示出控制結(jié)構(gòu)、門電平電路和全部軟件指令序列，以使本發(fā)明的各實施例更為清楚。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員利用所包括的說明無需很多試驗就能夠?qū)嵤┱_的功能。
說明書中提到"一個實施例"、"實施例"、"示例性實施例"等，表示所述實施例可包括具體特征、結(jié)構(gòu)或特性，但每個實施例不一定包括該具體特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，這些短語不一定是指同一實施例。此外，當(dāng)結(jié)合實施例描述具體特征、結(jié)構(gòu)或特性時，認(rèn)為在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)能夠結(jié)合明確或未明確描述的其它實施例來實現(xiàn)這些特征、結(jié)構(gòu)或特性。
多幅圖示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的系統(tǒng)的框圖以及在地面和多個井下工具之間通信的設(shè)備。圖中示出根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的系統(tǒng)的流程圖，流程圖示出在地面和多個井下工具之間通信的運作情況。參照框圖中所示的系統(tǒng)和設(shè)備來描述流程圖的運作。但是，應(yīng)當(dāng)理解，流程圖的運作可通過除了參照框圖所述的那些之外的系統(tǒng)和設(shè)備的實施例來實施，且參照系統(tǒng)/設(shè)備描述的實施例可進(jìn)行不同于參照流程圖所描述的那些運作。
本文所述的某些運作和所有的運作可通過硬件、固件、軟件或其組合來進(jìn)行。例如，可通過硬件、固件、軟件或其組合來進(jìn)行來自發(fā)送天線的發(fā)送的控制。為了進(jìn)一步說明，可通過硬件、固件、軟件或其組合來進(jìn)行由接收天線所接收的電磁波的處理。在閱讀和理解本發(fā)明的內(nèi)容時，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解從基于計算機的系統(tǒng)內(nèi)可機讀介質(zhì)啟動軟件程序來執(zhí)行軟件程序所定義的功能的方式。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會理解，可采用各種程序語言來創(chuàng)建被設(shè)計成實施或執(zhí)行本文所述方法的一個或多個軟件程序。這些程序可使用諸如^^或〔++之類的面向?qū)ο笳Z言來編制成面向?qū)ο蟾袷健；蛘撸@些程序可使用諸如匯編或C之類的過程語言來編制成面向過程格式。這些軟件部件可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的諸如應(yīng)用程序接口或包括遠(yuǎn)程過程調(diào)用的內(nèi)部處理通信技術(shù)之類的多種機理來進(jìn)行通信。各實施例的教示并不限于任何特定程序語言或環(huán)境。
考慮到對本文所述各實施例的寬范圍的各種改變，該詳細(xì)說明僅是說明性的，而不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是對本發(fā)明范圍的限制。因此本發(fā)明所要求保護(hù)的是落入以下權(quán)利要求書及其同等物的范圍和精神內(nèi)的所有這種更改。因此，說明書和附圖應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是示例性而非限制性的。
權(quán)利要求
1. 一種設(shè)備，包括管子，所述管子在井下作業(yè)，并具有縱向軸線且具有挖切部，所述挖切部的方向是相對于所述管子的所述縱向軸線除了90度以外的方向；以及天線，所述天線設(shè)置在所述管子的所述挖切部內(nèi)，所述天線進(jìn)行電磁信號的發(fā)送或接收的至少一種，所述電磁信號具有橫越地下地層的路徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述天線的軸線相對于所述管 子的所述縱向軸線約為45度角。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述挖切部的寬度在約一至四英寸范圍內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述挖切部的寬度約為兩英寸。
5. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括圍繞所述管子設(shè)置并覆 蓋所述挖切部的金屬套管，所述金屬套管具有一個或多個開口。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述一個或多個開口大致垂直 于所述天線的軸線。
7. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述一個或多個開口的寬度小 于一英寸。
8. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述一個或多個開口的寬度約 為0.375英寸，且所述挖切部的寬度約為二英寸。
9. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述一個或多個開口填充有非 金屬材料。
10. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述管子是鉆柱，其中所 述挖切部在所述鉆柱的鉆鋌內(nèi)。
11. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述管子是鉆柱，其中所 述挖切部在所述鉆柱的穩(wěn)定器內(nèi)。
12. —種設(shè)備，包括管子，所述管子用于井下作業(yè)并具有縱向軸線，且包括 發(fā)送天線，所述發(fā)送天線發(fā)射進(jìn)入地下地層的電磁波；第一接收天線，所述第一接收天線設(shè)置在所述管子的第一挖切部內(nèi)，所 述第一挖切部的方向是相對于所述管子的所述縱向軸線除了 90度以外的其它 方向，其中所述第一挖切部的寬度在約一至六英寸范圍內(nèi)，所述第一接收天線 接收從發(fā)射到所述地下地層的電磁波產(chǎn)生的感應(yīng)電磁波；以及第二接收天線，所述第二接收天線設(shè)置在所述管子的第二挖切部內(nèi)，所 述第二挖切部的方向是相對于所述管子的所述縱向軸線除了 90度以外的其它 方向，其中所述第二挖切部的寬度在一至四英寸范圍內(nèi)，所述第二接收天線接 收從發(fā)射到所述地下地層的電磁波產(chǎn)生的感應(yīng)電磁波。
13. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，從所述第二接收天線到 所述發(fā)送天線的平均距離在12至112英寸范圍內(nèi)。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，從所述第一接收天線到 所述發(fā)送天線的平均距離在6至106英寸范圍內(nèi)。
15. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一接收天線和所 述第二接收天線的軸線相對于所述管子的所述縱向軸線約為45度角。
16. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一挖切部的寬度 和所述第二挖切部的寬度約為二英寸。
17. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括第一金屬套管，所述第一金屬套管圍繞所述管子設(shè)置并覆蓋所述第一挖切 部，所述第一金屬套管具有一個或多個開口，其中所述第一金屬套管上的所述 一個或多個開口大約垂直于所述第一天線的所述軸線；以及第二金屬套管，所述第二金屬套管圍繞所述管子設(shè)置并覆蓋所述第二挖切 部，所述第二金屬套管具有一個或多個開口，其中所述第二金屬套管上的所述 一個或多個開口大約垂直于所述第二天線的所述軸線。
18. 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一金屬套管的所 述一個或多個開口的寬度約為0. 375英寸，且所述挖切部的寬度約為二英寸， 且所述第二金屬套管上所述一個或多個開口的寬度約為0. 375英寸，且所述挖切部的寬度約為二英寸。
19. 一種方法，包括使用圍繞用于井下作業(yè)的工具周界設(shè)置的發(fā)送天線將發(fā)送電磁波發(fā)送到地下地層內(nèi);以及用圍繞所述工具在所述工具的第一周界挖切部內(nèi)周界設(shè)置的第一接收天 線接收由所述發(fā)送的電磁波產(chǎn)生的第一感應(yīng)電磁波，其中所述第一接收天線的 軸線和所述第一周界挖切部的軸線呈相對于所述工具的縱向軸線除了 90度以 外的角度，其中所述第一挖切部的寬度在一至四英寸范圍內(nèi)。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括用圍繞所述工具 在所述工具的第二周界挖切部內(nèi)周界設(shè)置的第二接收天線接收由所述發(fā)送的 電磁波產(chǎn)生的第二感應(yīng)電磁波，其中所述第二接收天線的軸線和所述第二挖切 部的軸線呈相對于所述工具的縱向軸線除了 90度以外的角度，其中所述第一 挖切部的寬度在一至四英寸范圍內(nèi)。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)所述第一感 應(yīng)電磁波和所述第二感應(yīng)電磁波來確定所述地下地層的一部分的電阻率。
22. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一接收天線大約 定中心在第一周界挖切部內(nèi)，而所述第二接收天線大約定中心在所述第二周界 挖切部內(nèi)。
23. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一挖切部的外邊 緣處的直徑大約與所述第一挖切部的內(nèi)邊緣的直徑相等。
全文摘要
在某些實施例中，設(shè)備(200)包括在井下作業(yè)的管子。管子具有縱向軸線并具有挖切部(210N)，該挖切部的方向是相對于管子的縱向軸線除了90度以外的方向。該設(shè)備還包括設(shè)置在管子的挖切部內(nèi)的天線(202A)。天線進(jìn)行電磁信號的發(fā)送或接收中的至少一種，電磁信號具有橫越地下地層的路徑。
文檔編號G01V3/18GK101467070SQ200680054970
公開日2009年6月24日 申請日期2006年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月19日
發(fā)明者M·S·比特, R·T·比斯特 申請人:哈里伯頓能源服務(wù)公司