用于儲層測試和監(jiān)控的方法和設備的制造方法
【專利摘要】一種設備，可包括：管；第一隔離器，該第一隔離器連接到所述管并且構造成接合井眼的內部表面；第一壓力計，該第一壓力計連接到所述管并且構造成在一段時間內取得多個壓力讀數(shù)；和第一射孔槍，該第一射孔槍連接到所述管而不損害通過該管的內部流動通道的流體的連通。一種方法，可包括：將所述設備放置在井眼內，并激活所述第一隔離器以提供對地層中第一區(qū)域的隔離。該方法可包括激活射孔槍以提供井眼的環(huán)空和地層中區(qū)域之間的連通。該方法可包括允許壓力計在一段時間內取得多個壓力讀數(shù)。基于壓力讀數(shù)，該方法可包括確定地層特征。
【專利說明】用于儲層測試和監(jiān)控的方法和設備
[0001 ] 相關專利
[0002]本申請要求提交于2014年3月6日的美國臨時專利申請N0.61/948,968的優(yōu)先權，通過弓I用在此包含所述專利的內容。
技術領域
[0003]本發(fā)明涉及一種用于儲層測試和監(jiān)控的方法和設備。
【背景技術】
[0004]在烴的勘探和生產(chǎn)中，識別出感興趣的地層，并且從地面(岸上操作)或者海床(離岸操作)沿基本朝下的方向鉆出井眼，以便穿透地層。一旦鉆好井眼，常常通過已知的但是不斷發(fā)展的方法將套管降到井眼中并且用水泥固定位置。一旦固定好套管，可將被稱為射孔槍的工具降到套管中并且在該射孔槍處引爆炸藥以通過套管射孔或沖孔，使得地層中的烴能夠通過射孔進入并且通過管道和/或套管的內部上升到地表而用于消費。各種增產(chǎn)技術，例如水力壓裂，通常用于增強烴的流動。
[0005]在較新的方法中，井眼可以不是基本垂直于地表(被稱為“豎直”井)，而是可以開始豎直，然后偏離一斜角，或者甚至變得基本平行于地表(被稱為“水平”井)。在一些情況下，井眼甚至可以回轉朝上(被稱為“反向”井)，或者要不然在另一方向曲折延伸。這樣偏離傳統(tǒng)豎直井的目的是為了將井眼布置在接近對準被認為可以最好獲得期望的烴的地層的區(qū)段或“區(qū)域”的位置上。
[0006]為了經(jīng)濟地提取烴，人們常常將想法和規(guī)劃用于井的各種處理或者“完井”中。部分規(guī)劃涉及監(jiān)控和測試井。特別地，一些測試涉及確定井中各個區(qū)域的滲透性，以便優(yōu)化生產(chǎn)。滲透性高的區(qū)域是與滲透性較低的區(qū)域相比烴流動更自由的區(qū)域。布置在滲透性更高的區(qū)域中的井更多產(chǎn)。
[0007]通常的滲透性評估依賴于巖芯測量，所述巖芯沿井眼的區(qū)段取得并且在實驗室中進行分析。然而，在相對不可滲透的或者“致密的”地層中，從實驗室獲得的滲透性數(shù)值由于一些原因常常沒有代表儲層中的實際結果。特別地，實驗室結果的可量測性常常導致顯著的不確定性;測量狀況能夠基本不同于實際的儲層狀況，用戶可能無法考慮到自然裂縫對滲透性的貢獻，由此則會導致一定數(shù)量級的誤差。因此了解自然裂縫的貢獻可以是有用的。人們采用原位井下測試來獲得地層滲透性的評測。
[0008]通常的烴儲層具有相對高的滲透性，意味著烴能夠更容易地從地層的巖石中流入套管。在那些儲層中，常常利用依次放置到對應于儲層各個區(qū)域的多個位置的生產(chǎn)測井儀器執(zhí)行多區(qū)域井測試。將在線纜上或者稱為工作管柱或“下井儀器串”的其他系纜上的測井儀器降到井眼中對應于底部區(qū)域的第一位置。可將測井儀器放置在底部區(qū)域的稍高位置處，所述測井儀器包括測量流量的轉子、壓力及溫度傳感器、密度傳感器、電探針等。當井的狀況變化時，該儀器測量流量、壓力、溫度、相滯留等。這樣的讀數(shù)能夠被用于推斷地層性質，例如在對應于第二區(qū)域的第二位置處重復所述測量過程之前該區(qū)域的滲透性等。以這樣的方式，可以從第一測試獲得底部區(qū)域地層的性質，可以基于第一和第二測試評測第二區(qū)域的性質，并且可以依次測試其他區(qū)域。因此，對于高滲透性的儲層，可以快速取得精確和有用的讀數(shù)。然而，這樣的測試對于非常規(guī)的、具有相對低滲透性的儲層而言也可能不起作用，因為低滲透性將導致為每次讀數(shù)花費長得多的時間而造成測量過程中的延遲。對于超低滲透性地層而言，必要的時間可能過度地長。因此，對于非常規(guī)的儲層，通常利用不同的方法來執(zhí)行多區(qū)域井的測試。兩種常見的、用于非常規(guī)的儲層中的多區(qū)域地層性質監(jiān)控和測試的技術包括套管外部(external-to-casing)方法和套管內部(intern-to-casing)方法。
[0009]地層性質的監(jiān)控和測試的套管外部方法使用多個一體的射孔槍/量測裝置，所述裝置在用水泥固定套管位置之前安裝到套管外側。所述裝置用水泥固定在套管外側沿井眼的豎直、偏斜或水平部分的多個位置。來自量測儀器的壓力測量值能夠通過有線的或無線的遙測器傳送到地表或者在本地儲存以供以后取回。在SPE 102745和EP1945905中更完整地介紹了所述裝置。圖1示出該一體的射孔槍/量測裝置的示意圖，圖2示出該裝置的應用。這些套管外部的裝置主要用于長期監(jiān)控儲層的壓力。使用這些套管外部方法有諸多限制。第一，一體裝置必須隨著套管安裝下入井中，因此只能用于新鉆的井眼中。第二，因為一體裝置用水泥固定就位于套管外側和井眼內側之間的縫隙中，它們通常必須要小，以便合適而不被損壞。第三，在下套管之前需要充分了解和識別最后的測試位置，因為一旦安裝好，它們通常不能被重新放置。最后，套管外部裝置可能影響到水泥作業(yè)的質量，因為套管和井眼之間的水泥可能無法繞該裝置充分流動，這樣會導致空洞的產(chǎn)生或者會導致水泥澆注不均勻的其他區(qū)域，因此，差的水泥隔離和相關的較差的井的完整性會導致不可靠的測試結果O
[0010]地層性質測試和監(jiān)控的套管內部方法在對于非常規(guī)的儲層的許多情況中是優(yōu)選的方法。與套管外部方法一樣，套管內部方法用于長期監(jiān)控儲層的壓力。首先對底部區(qū)域射孔。然后，將封隔器栓、壓力計和無線遙測器放置在套管內側毗鄰期望進行儲層監(jiān)控的地層的底部區(qū)域的位置。在設置封隔器后，能夠獨立于上方區(qū)域來監(jiān)控底部區(qū)域。接下來，對每個上方區(qū)域重復這些步驟。替代地，可以首先對所有區(qū)域射孔。然后，可利用管道輸送器將多個封隔器、壓力計和有線或無線的數(shù)據(jù)傳輸器件下入井中。在設置封隔器以隔離所有目標區(qū)域后，隔離的井眼區(qū)段中的壓力計能夠監(jiān)控相應區(qū)域中的儲層壓力。無論使用上述兩種方法中的哪種，基本上，是在已經(jīng)發(fā)生射孔后放置用于每個區(qū)域的套管內部系統(tǒng)。換言之，射孔和用于每個區(qū)域的儲層監(jiān)控儀器的安裝是分開的操作。多個區(qū)域的完井是能夠耗費時間的。例如，如在SPE 102745中所概述的。在套管內部方法中使用的裝置不包含任何產(chǎn)生用于滲透性評測的壓力瞬變的器件。這樣的套管內部系統(tǒng)主要用于儲層監(jiān)控目的，而非用于儲層性質評測或者儲層測試。因此，有需求為包括儲層監(jiān)控和測試功能二者而改進套管內部系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0011]根據(jù)本發(fā)明公開的一方面，提供了一種用于測試或監(jiān)控井眼的設備，所述井眼穿透地下地層中儲層，所述設備包括管、隔離器、壓力計和射孔槍。隔離器可連接到所述管并且構造成接合井眼的內部表面。壓力計可連接到所述管并且構造成在一段時間內取得多個壓力讀數(shù)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明公開的一方面，提供了一種包括將設備放置在井眼中的方法。該設備可包括:管;第一隔離器，該第一隔離器連接到所述管并且構造成接合井眼的內部表面;第一壓力計，該第一壓力計連接到所述管并且構造成在一段時間內取得多個壓力讀數(shù);和第一射孔槍，該第一射孔槍連接到所述管而不損害通過管的內部流動通道的流體的連通。該方法也可包括促動所述第一隔離器以提供地層中第一區(qū)域的隔離。該方法可包括激活射孔槍以提供井眼的環(huán)空和地層中區(qū)域之間的連通。該方法可包括允許壓力計在一段時間內取得多個壓力讀數(shù)。基于該壓力讀數(shù)，該方法可包括確定地層特征。
[0013]根據(jù)本發(fā)明公開的一方面，提供了一種方法，其包括將設備放置在已下套管且經(jīng)射孔的井眼中。該設備可包括:管;第一隔離器，該第一隔離器連接到所述管并且構造成接合套管的內部表面;第一壓力計，該第一壓力計連接到所述管并且構造成在一段時間內取得多個壓力讀數(shù);和第一射孔槍，該第一射孔槍連接于并平行于所述管而不損害通過該管的內部流動通道的流體的連通。該方法可包括促動所述隔離器以提供地層中區(qū)域的隔離。該方法也可包括激活所述射孔槍以提供地層中區(qū)域、相對所述區(qū)域隔離的區(qū)段和射孔槍的筒的內部容積之間的連通。該方法可包括允許壓力計在一段時間內取得多個壓力讀數(shù)?；谠搲毫ψx數(shù)，該方法可包括確定地層特征。
【附圖說明】
[0014]圖1是一體的射孔槍/量測裝置的側視圖。
[0015]圖2是圖1的裝置的應用的不意圖。
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明公開特定方面的設備的側剖視圖。
[0017]圖4是根據(jù)本發(fā)明公開特定方面的、具有偏斜的連接器的設備的側剖視圖。
[0018]圖5是根據(jù)本發(fā)明公開特定方面的、具有兩個射孔槍的設備的俯剖視圖。
[0019]圖6是根據(jù)本發(fā)明公開特定方面的、具有四個射孔槍的設備的俯剖視圖。
[0020]圖7是根據(jù)本發(fā)明公開特定方面的、具有滑動套筒閥的設備的側剖視圖。
[0021]圖8是根據(jù)本發(fā)明公開特定方面的、用在多區(qū)域中的設備的側剖視圖。
【具體實施方式】
[0022]相對于原位多區(qū)域滲透性測量和/或地層壓力監(jiān)控來說，本申請所公開的設備和方法可減少現(xiàn)有的地層性質監(jiān)控和測試的套管內部方法的一些限制。
[0023]新的系統(tǒng)將套管內部方法與液壓激活的射孔槍結合，使得在使用被稱為封隔器的裝置已經(jīng)將一區(qū)域與其他區(qū)域隔絕或者“隔離”之后，可以在每個區(qū)域中進行射孔入流測試。將作為下井儀器串的一部分的壓力計和射孔槍降到井眼中。壓力計構造成在下井儀器串和套管內部之間的被稱為環(huán)空的區(qū)域中取得讀數(shù)。圖3表示了示例的設備10的示意圖。多個這樣的設備10可連接到一起而用于多區(qū)域應用。利用這樣的設備可進行多區(qū)域射孔入流測試。對于地層測試和監(jiān)控有用的設備10包括管12、封隔器14、旁通接頭14a、壓力計16和射孔槍18。封隔器14、壓力計16和射孔槍18可連接到管12，使得它們不中斷管12的內部流動通道的連續(xù)。先前的技術包括位于管下方的射孔槍，所述射孔槍破壞流動通道，致使在多區(qū)域中的操作不令人滿意。在設備10中，可以保持管12的內部流動通道的連續(xù)。因此，射孔槍18可連接到管12而不中斷或者損害通過管12的內部流動通道的流體的連通或者連續(xù)。
[0024]在使用中，將設備10降到井眼20中，所述井眼具有用水泥24固定就位的套管22。設備10從地球表面降到地層26，同時經(jīng)由管件或者其他拉伸連接形式的長連接器保持與地面的連接。設備10和所涉及的連接件，與連接到設備10上的任何其他工具一起，被稱為下井儀器串。如下面進一步詳細地描述，該下井儀器串被放置在期望位置，在激活射孔槍18之前封隔器14接合套管的內部表面，由壓力計16提供測量。
[0025]除提供促動功能以外，當將設備10降到井眼20中時，管12可提供結構給設備10。管12可足夠堅硬以應對射孔槍18的反彈，但是足夠柔韌以被下入井眼20。管12可具有底部帽蓋48(圖8中示出)以允許隔離管12中的流體與管12外側的流體。換言之，通過底部帽蓋48可隔斷通過管12的內部流動通道。因此，當封隔器14、射孔槍18或者其他工具與管12連通時，管12內的壓力可用于促動各個工具。多個設備10可連接到一起，同時仍然保持管12的內部流動通道，這允許操作下井儀器串中多個位置處的射孔槍。因此，下井儀器串可構造成同時監(jiān)控或測試多個區(qū)域。在這樣的構造中，該設備可包括:至少一個另外的管;另外的封隔器，該另外的封隔器連接到所述另外的管并且構造成接合套管的內部表面;另外的壓力計，該另外的壓力計連接到所述另外的管并且構造成在一段時間內取得多個壓力讀數(shù);和另外的射孔槍。旁通接頭14a也可為工具組件中的重要部件，允許電纜從管12外部進入該管和封隔器14內部而不使用直通封隔器，由此降低了由于因線纜直通導致的小環(huán)空而引起的無效的封隔器隔離的風險。
[0026]封隔器14可連接到管12并且構造成接合套管22的內部表面，被稱為被“設置”。通常，當存在多個封隔器14時，首先設置最下面的封隔器并且依次設置其他的封隔器，然而，可以同時或者以任何其他順序設置所有封隔器14。如果期望，可以均衡封隔器14之間的壓力。
[0027]一旦設置好封隔器14，壓力計16可先于射孔槍18的激活而在環(huán)空36中進行基準測量，并且然后能夠進行另外的測量以確定壓力變化的速度和幅度，所述壓力計也連接到管12并且面對環(huán)空36。壓力計16可構造成在一段時間內取得多個壓力讀數(shù)，并且可經(jīng)由管道封裝導體或管道封裝線纜(TEC)17、無線通信或者其他方式報告那些讀數(shù)。經(jīng)由管道封裝線纜(TEC) 17的壓力計16的連接可有利于地表裝置上的實時數(shù)據(jù)讀取。
[0028]圖4示出了第一實施例。在本實施例中，連接器30(在本具體實施例中以偏斜的形式示出)設置成連結管12的一部分，在所述管上安裝射孔槍18或者其他測試裝置(未示出)，使得管12和射孔槍18處于平衡位置，因此將設備10保持在封隔器14的中心線上，如圖4所示。因此，射孔槍18的中心線可不與設備10的中心線對齊。一個或多個連接器30的使用可減輕與常規(guī)方法相關的封隔器的完整性問題。另外地或者替代地，一個或多個連接器30的使用可在測試期間改善封隔器14和套管22的內部表面28之間的密封。
[0029]圖5示出了第二實施例。在本實施例中，兩個射孔槍18以并行方式示出。下面描述的替代實施例，將射孔槍18以串行方式設置。此外，可以使用并行和/或串行的其他變形。射孔槍18可獨立地或者聯(lián)合地安裝在管12上。射孔槍18可為筒形，所述每個射孔槍具有內部容積。射孔槍18的內部容積的尺寸可為適合于產(chǎn)生充足的用于滲透性評測的壓力瞬變。如所示的，射孔槍18相互之間不具有流體連通。替代地，可以在射孔槍18的內部容積之間實現(xiàn)流體連通，例如，流管或者其他流動通道可連接射孔槍18的內部容積。
[0030]返回參考圖4，射孔槍或多個射孔槍18具有至少一個連接到射孔槍的發(fā)火頭32。至少一個射孔炸藥部可由發(fā)火頭32引爆，可以通過對管12增壓以破壞破裂膜片(未示出)而激活所述發(fā)火頭。在一些實施例中，可以使用多個破裂膜片來激活多個發(fā)火頭，以便引爆多個射孔槍18中的多個炸藥部。在不同射孔槍18中的炸藥可在基本相同的時刻引爆或者通過使用針對多個破裂膜片的多個激活水平在顯著不同的時刻引爆。
[0031]返回參考圖5，射孔槍18的炸藥的引爆將產(chǎn)生射孔34，所述射孔對套管22和水泥24沖孔或者射孔并且延伸到地層26。盡管一個射孔槍18可起到作用，但多個射孔槍18可提供優(yōu)勢。例如，多個射孔槍18可經(jīng)由更大數(shù)量的射孔34在套管22的內部和地層26之間提供更多連通。替代地或者另外地，多個射孔槍18可提供射孔槍18的更大的總的內部容積，由此允許套管22的內部和地層26之間更大壓力差異。這可導致更強的壓力瞬變信號，所述信號相應地可導致更佳的地層滲透性評測。
[0032]現(xiàn)在參考圖6，超過兩個的射孔槍18(其與管12相并行)可用于壓力監(jiān)控和測試下井儀器串。盡管射孔槍18的數(shù)量和構造會受到套管22內部的空間的限制，但是可以使用任何數(shù)量的射孔槍18。例如，圖6示出了四射孔槍18的構造。這樣的構造可用于在井眼20的方位角上提供更平衡的相位角度。相位角度指的是射孔的方向。例如，圖5示出了不平衡的射孔相位角度，因為所有射孔均在右側，而圖6示出了平衡的射孔相位角度，因為射孔繞井眼的圓周基本均勻布置。
[0033]返回來參考圖4，在另一實施例中，至少一個射孔槍18裝載有至少一個管沖孔機(未示出)，所述管沖孔機構造成對射孔槍18的筒沖孔而不對套管22沖孔以及不對管12沖孔。當使用合適的射孔槍，例如射孔槍18，射孔34已經(jīng)存在于期望的深度并具有期望的射孔區(qū)間長度時，該構造是有用的。設備10和套管22的內部表面28之間形成的環(huán)空36中的壓力可處于平衡，因為在設備10下入井眼之前就已經(jīng)建立了地層26和井眼20之間的連通。在將設備10放置在期望的位置后，促動封隔器14以隔離期望的井眼區(qū)間(對應于期望的區(qū)域)。在一些實例中，封隔器14可存在于射孔槍18的兩側并且可以同時被促動以提供隔離。一旦隔離好期望的區(qū)域，可以通過激活破裂膜片促動或者啟動管沖孔機。這允許射孔槍18的筒的內部容積暴露于環(huán)空36的內容物。因此，由射孔槍18的筒的內部容積與地層26之間的壓力差異可產(chǎn)生壓力脈沖，因為在炸藥引爆的特定持續(xù)時間后，可以將筒內的壓力設計為顯著不同于(即，要么高于要么低于)地層26中流體的壓力。該壓力脈沖可傳播進入地層26并且用于評估地層性質。這樣的構造可提供若干優(yōu)勢。第一，因為射孔操作與測試操作分開，因此，射孔位置、射孔區(qū)間長度和用于射孔作業(yè)的射孔槍的尺寸的選擇可極為靈活?？梢允褂酶蟮纳淇讌^(qū)間和更多的射孔炸藥而不用顧及槍沖擊對設備10的損壞且當下入安裝在管12上的射孔槍18時沒有空間約束。第二，因為僅僅在與壓力計16—起下入的射孔槍18中使用管沖孔機以及與相似尺寸的常規(guī)深穿透炸藥相比管沖孔機中的爆炸物通常較小，因此，由管沖孔機產(chǎn)生的槍沖擊可以更小。第三，與類似的深穿透炸藥相比，管沖孔機能夠在射孔槍18的筒的壁上產(chǎn)生更大的孔。這可允許進一步減少在操作中使用的管沖孔機的數(shù)量，進一步最小化槍沖擊對設備1的可能的損壞。
[0034]應注意到，可對前面描述的實施例進行組合。特別地，可以在使用偏斜式連接器30連接的下井儀器串上使用多槍的構造。此外，一個以上的射孔槍18可裝載有僅僅管沖孔機，或者僅僅裝載標準炸藥，或者裝載管沖孔機和標準地層穿透炸藥二者?？梢杂蓡蝹€發(fā)火頭或者多個發(fā)火頭在基本相同的時刻或者在顯著不同的時刻引爆這些炸藥。
[0035]參考圖7，在另一實施例中，發(fā)火頭和裝載了炸藥的射孔槍18替換為液壓致動的滑動套筒閥38和不裝載任何射孔炸藥或管沖孔機的空管或者空槍承載部40。在本構造中，在將設備10下入套管22之前，也使用期望的射孔槍在期望的深度以期望的射孔區(qū)間長度對套管射孔。由于在使用設備10之前射孔34的存在，環(huán)空36和地層26中的壓力可處于平衡。因此，當通過滑動套筒閥38的開啟暴露筒的內部容積時，由筒的內部容積和地層26之間的壓力差異可產(chǎn)生壓力脈沖，這是因為可將筒的內部容積的壓力設計為顯著不同于(即，要么高于要么低于)地層26中流體的壓力。這樣的構造可提供若干優(yōu)勢。第一，射孔操作可與測試操作分開。因此，射孔位置、射孔區(qū)間長度和用于射孔作業(yè)的槍的尺寸的選擇可極為靈活?？梢允褂酶蟮纳淇讌^(qū)間和更多的炸藥而不用考慮槍沖擊對設備10的損壞且當下入安裝在管上的槍時沒有空間約束。第二，因為在設備10中沒有使用射孔炸藥或者管沖孔機，因此可以完全消除槍沖擊對設備10(包括壓力計16)的損壞。第三，因為使用滑動套筒閥38為來自地層26的流體開啟筒的內部容積，因此，空槍承載部40內的壓力在測量開始時能夠比裝載有深穿透炸藥或者管沖孔機的射孔槍的壓力更低。用于深穿透炸藥中的爆炸物和管沖孔機通常在恰好引爆的時刻在筒內產(chǎn)生顯著高于大氣壓力的壓力。該槍壓力通常將隨著在引爆期間產(chǎn)生的氣體的溫度的降低而降低。該過程可能花費數(shù)分鐘至數(shù)小時，取決于使用的槍和炸藥。因此，對于組合了測試和射孔功能的下井儀器串而言，可能不能將炸藥引爆后的非常早期的壓力數(shù)據(jù)用于原位滲透性評測?；瑒犹淄查y38和空槍承載部40可消除壓力峰值和顯著的衰減時間的問題，使得壓力瞬變數(shù)據(jù)有更高的質量并且從測試的非常早的開始就有可解讀的數(shù)據(jù)。
[0036]應注意，可以組合前面描述的實施例。特別地，一個或多個射孔槍18和/或空槍承載部40可連接到滑動套筒閥38。另外，一個或多個射孔槍18和/或空槍承載部40可裝載有至少一個標準地層穿透炸藥部，或者至少一個沖孔機，或者至少一個標準炸藥部和一個管沖孔機。
[0037]附圖僅僅用于說明的目的。多個公開的設備10可安裝到單個下井儀器串以用于多區(qū)域地層性質的監(jiān)控和測量。如果多個裝置用于單個下井儀器串，管道封裝線纜(TEC，未示出)和管12可以貫通整個管柱而連接多個井眼區(qū)間中的多個壓力計16以用于數(shù)據(jù)采集。從本公開內容顯然可知:這樣的構造可以利用多個封隔器14和多個射孔槍18。
[0038]在又一實施例中，用于激活射孔發(fā)火頭32的破裂膜片或滑動套筒閥38可具有多個不同的閾值，使得:(a)在單個隔離的井眼區(qū)間中的不同射孔發(fā)火頭32和/或滑動套筒閥38利用不同的破裂膜片破裂強度而可在不同的時刻激活；(b)在地層26的不同區(qū)域中，在不同井眼區(qū)間中，射孔發(fā)火頭32和/或滑動套筒閥38利用不同的破裂膜片破裂強度而可在不同的時刻激活。
[0039]射孔槍18的筒(或者替代實施例中的對應特征)可以足夠長以具有期望的內部容積以用于特定的測試區(qū)間，盡管安裝在筒中的地層穿透炸藥部或者管沖孔機的數(shù)量可能是少的。筒、空管或者槍的長度也可以足夠長以給出期望的內部容積以用于脈沖測試。此外，不同區(qū)域的筒、槍承載部和/或空管/槍可具有不同的長度以適應不同的已測試區(qū)域處產(chǎn)生的所期望的地層流體的體積。另外，可將多個射孔炸藥部組裝為在單個方向或者路徑射出，以提高槍承載部和套管的開口面積，也為了實現(xiàn)更佳的穿透以及環(huán)空36和地層26之間的連通。
[0040]盡管描述了壓力計16，但其他傳感器(例如化學傳感器、電學傳感器、光學傳感器、機械傳感器等)可以獨立地或者聯(lián)合地用于下井儀器串，以在測試期間測量一種或者多種流體或者地層的性質。盡管說明描述了豎直井，但設備10和在此描述的方法在偏斜的、水平的或者其他井構造中可以是有用的。
[0041]現(xiàn)在參考圖8，多個區(qū)域42，44可為使用上述設備10之一的測試目標。可以安裝底部栓46以將環(huán)空36隔離成位于相應目標區(qū)域42和44下方的底部區(qū)段54和與目標區(qū)域42和44相對的上部區(qū)段。如果井眼20不延伸至低于第一區(qū)域44，可以省略底部栓46。一旦已經(jīng)放置底部栓46，則將設備10下入環(huán)空36中。如圖8所示，該設備包括兩個封隔器14、兩個壓力計16和兩個射孔槍18。當設備10放置在目標位置時，可通過對管12增壓、對套管22增壓、通過機械手段進行推動或者轉動、或者通過這些操作的任何組合來設置封隔器14。一旦設置好封隔器14，可以將底部栓46上方的井眼20的上部區(qū)段隔離成兩個區(qū)間50和52。通過封隔器14隔離對應于第一區(qū)域44的區(qū)間52的一端并且通過底部栓46隔離其另一端。通過封隔器14隔離對應于第二區(qū)域42的另一區(qū)間50的兩端。若第三封隔器(未示出)安裝到下井儀器串的底部射孔槍18下方，可以再次省略底部栓46，因為三個封隔器可將井眼隔離成對應于區(qū)域42、44的兩個獨立的室。可以進一步增壓所述管12中的流體，使得附于管12的破裂膜片崩破，因此激活發(fā)火頭32，所述發(fā)火頭相應地引爆射孔炸藥和管沖孔機。第一區(qū)域44中的射孔34建立地層26、相對于第一區(qū)域44隔離的區(qū)間52和射孔槍18的筒的內部容積之間的連通，與此同時發(fā)火頭32中的密封器件保持管12、區(qū)間52和地層26之間的液壓隔離。因為射孔槍18內的壓力顯著不同于地層26的第一區(qū)域44的壓力，這樣則產(chǎn)生壓力脈沖。該壓力脈沖傳播進入地層26的第一區(qū)域44并且引起第一區(qū)域44和筒的內部容積之間的流體輸運，這樣則產(chǎn)生壓力瞬變，所述壓力瞬變由區(qū)間52中的壓力計16記錄。該壓力瞬變能夠用于評測第一區(qū)域44中的射孔34附近的地層性質。相似地，毗鄰環(huán)空部分(該環(huán)空部分毗鄰第二區(qū)域42)的射孔34建立地層26、相對于第二區(qū)域42隔離的區(qū)間50之間的連通。相似地，另外的區(qū)域可以以相似的方式隔離和測試。一旦壓力計16已經(jīng)在一段時間內提供了多個壓力讀數(shù)，則能夠比較那些讀數(shù)以確定變化率、變化量或者二者。可以從這些信息確定地層的特征。例如，可以通過比較這樣的壓力讀數(shù)來確定滲透性。壓力讀數(shù)的快速變化將可能指示滲透性高的地層而慢速變化將可能指示滲透性低的地層。
[0042]相信本說明書中公開的設備10和方法提供了至少下面一些關于套管內部方法的改進。第一，使用連接器30連結管12(在所述管上安裝射孔槍18或者其他裝置)的一部分可使設備10平衡，允許保持封隔器14對齊下井儀器串的中心線，導致當在井中設置封隔器14時更佳的封隔器完整性和密封性。第二，使用與管12平行且獨立地或者聯(lián)合地安裝在管12上的多個射孔槍18可改進射孔34的相位角度，增加套管22上的射孔面積，增加在地層26中射孔34的流動接觸面積，并且增加射孔槍18的筒的總的內部容積，使得能夠實現(xiàn)更強的壓力脈沖(要么高于要么低于地層壓力)。因此，該方法和設備可減輕壓力脈沖強度不足和流動面積不足的可能問題。
[0043]第三，可以在單個下井儀器串中部署多個系統(tǒng)，允許針對多個區(qū)域進行測試和監(jiān)控。第四，射孔的放置遠比現(xiàn)有的單個下入的、套管內部壓力監(jiān)控/測試系統(tǒng)更靈活。第五，利用在此描述的設備10和方法可以測試現(xiàn)有的已射孔的井。
[0044]設備10和方法也可減輕或者甚至消除在一些實施例中炸藥引爆沖擊對于下井儀器串的影響。
[0045]盡管上面的描述涉及已下套管的井眼，在一些實施例中，可以缺少套管，這樣使得元件接合無套管井眼的內部表面。因此，井眼的內表面的接合為要么接合套管(即與井眼的內表面非直接接合)，要么直接接合井眼。
[0046]進一步，盡管上面的描述涉及使用機械設置手段的封隔器，但可以使用其他的隔離器。例如，也可以使用可膨脹封隔器，所述可膨脹封隔器使用化學手段使得彈性體接合井眼表面。因此，隔離器可為封隔器(如前所述)，或者任何其他適合用于提供不同區(qū)域之間分離或者隔離的裝置。
[0047]盡管上面的描述使用液壓促動來操作封隔器、射孔槍和滑動套筒閥，也可應用其他的促動措施。特別地，能夠通過經(jīng)由有線或者無線遙測器的電信號激活封隔器、射孔槍和滑動套筒閥。在一些變形中，可以通過液壓和電促動的組合激活封隔器、射孔槍和滑動套筒O
[0048]本領域的技術人員將理解，就公開的實施例、構造、材料和方法而言，可以有許多修改和變形，而沒有背離它們的范圍。因此，權利要求的范圍和它們的功能等價內容不應該由所描述和說明的特別的實施例限制，因為所述實施例實際上僅僅是示例性的并且可以可選地組合分開描述的元件。
【主權項】
1.一種用于測試和監(jiān)控井眼的設備，所述井眼穿透地下地層中儲層，所述設備包括: a.管； b.隔離器，所述隔離器連接到所述管并且構造成接合井眼的內部表面； c.壓力計，所述壓力計連接到所述管并且構造成在一段時間內取得多個壓力讀數(shù);和 d.射孔槍。2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中，所述管構造成保持該管中的內部流動通道的連續(xù)。3.根據(jù)權利要求1或2所述的設備，其中，所述射孔槍連接于并平行于所述管而不損害通過所述管的內部流動通道的流體的連通，并且其中，所述射孔槍經(jīng)由連接器連接到所述管，使得該射孔槍的中心線不與該設備的中心線對準。4.根據(jù)權利要求1至3中任一權利要求所述的設備，其中，所述射孔槍包括至少一個管沖孔機，所述管沖孔機構造成對該射孔槍的筒沖孔而不對存在于井眼中的套管沖孔。5.根據(jù)權利要求1至4中任一權利要求所述的設備，其中，所述射孔槍包括滑動套管閥。6.根據(jù)權利要求5所述的設備，其中，所述射孔槍包括管件。7.根據(jù)權利要求1至6中任一權利要求所述的設備，進一步包括至少一個另外的射孔槍。8.根據(jù)權利要求1至7中任一權利要求所述的設備，其中，所述壓力計連接到管道封裝導體或者管道封裝線纜(TEC)以給地表裝置提供實時數(shù)據(jù)讀取。9.根據(jù)權利要求7所述的設備，其中，所述射孔槍并行布置。10.根據(jù)權利要求7所述的設備，其中，所述射孔槍串行布置。11.根據(jù)權利要求1至10中任一權利要求所述的設備，進一步包括: a.另外的管； b.另外的隔離器，所述另外的隔離器連接到所述另外的管并且構造成接合井眼的內部表面； c.另外的壓力計，所述另外的壓力計連接到所述另外的管并且構造成在一段時間內取得多個壓力讀數(shù);和 d.另外的射孔槍。12.根據(jù)權利要求1至11中任一權利要求所述的設備，其中，通過底部帽蓋隔斷所述管的內部流動通道。13.一種方法，所述方法包括: a.在井眼中放置設備，所述設備包括:管；第一隔離器，所述第一隔離器連接到所述管并且構造成接合井眼的內部表面;第一壓力計，所述第一壓力計連接到所述管并且構造成在一段時間內取得多個壓力讀數(shù);和第一射孔槍，所述第一射孔槍連接到所述管而不損害通過所述管的內部流動通道的流體的連通； b.促動所述第一隔離器以提供地層中第一區(qū)域的隔離； c.激活所述第一射孔槍以提供井眼的環(huán)空和地層中所述第一區(qū)域之間的連通； d.允許所述第一壓力計在一段時間內取得多個壓力讀數(shù);和 e.基于所述壓力讀數(shù)，確定地層特征。14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中，所述促動第一隔離器的步驟包括液壓促動所述第一隔離器。15.根據(jù)權利要求13或14所述的方法，其中，所述第一隔離器包括封隔器，并且其中，所述設備進一步包括第二隔離器，所述第二隔離器連接到所述管并且構造成接合井眼的內部表面;第二壓力計，所述第二壓力計連接到所述管并且構造成在一段時間內取得多個壓力讀數(shù);和第二射孔槍，所述第二射孔槍連接于并平行于所述管而不損害通過該管的內部流動通道的流體的連通，所述方法進一步包括: a.促動所述第二隔離器以提供地層中第二區(qū)域的隔離； b.激活所述第二射孔槍以提供井眼的環(huán)空和地層中第二區(qū)域之間的連通;和 c.允許所述第二壓力計在一段時間內取得多個壓力讀數(shù)。
【文檔編號】E21B49/00GK106062312SQ201580012141
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年3月4日 公開號201580012141.8, CN 106062312 A, CN 106062312A, CN 201580012141, CN-A-106062312, CN106062312 A, CN106062312A, CN201580012141, CN201580012141.8, PCT/2015/18577, PCT/US/15/018577, PCT/US/15/18577, PCT/US/2015/018577, PCT/US/2015/18577, PCT/US15/018577, PCT/US15/18577, PCT/US15018577, PCT/US1518577, PCT/US2015/018577, PCT/US2015/18577, PCT/US2015018577, PCT/US201518577
【發(fā)明人】詹蒗, P·S·費爾, R·J·唐布羅斯基, E·R·封塞卡奧坎波斯, A·C·雷諾茲, D·L·A·蘭吉爾, W·L·杜蒙, D·許恩
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