專利名稱：鉆井熱特性測量系統(tǒng)和方法
技術領域：
本申請根據(jù)35U.S.C.§119對于序號為60/657,207以及以MasafumiFukuhara和Kasumi Fujii作為發(fā)明人名義于2005年2月28日申請的臨時申請要求享有優(yōu)先權，這里引用其全部內容從所有方面可供參考。
本發(fā)明涉及通過鉆井(downhole)動態(tài)熱測量來獲得地下結構的熱特性的方法和系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及使用現(xiàn)場(in situ)冷卻和/或加熱裝置來擾動(disturb)各種地層構造(formation，下稱地層)(諸如油/氣承載結構、水飽和地層、氣水合物(gas hydrate)承載巖石和沉積物)的局部鉆井溫度，并且測量其熱響應數(shù)據(jù)來描述該地層特征。
背景技術：
當溫度和/或壓力狀態(tài)跨過平衡邊界線時，可以分離或形成或另外影響諸如氣水合物(gas hydrate)之類的某些自然出現(xiàn)的資源。對于這種狀況的參數(shù)的理解對有效勘探并開發(fā)資源，例如作為能源的氣水合物(gas hydrate)和重油是非常重要的。在此，熱測量不僅是靜態(tài)而且是動態(tài)描述地下結構特征的關鍵部分之一。
估算諸如導熱性、熱容量和散熱性之類的地下地層熱特性的常規(guī)方法包括被動監(jiān)測在數(shù)個地下深度位置上的溫度，并且根據(jù)諸如穩(wěn)定熱流或鉆井和/或泥循環(huán)的熱擾動的衰減之類的假設解釋所收集的數(shù)據(jù)。在常規(guī)系統(tǒng)中，測量由生產測試或鉆井/循環(huán)操作引起的溫度變化。由于根據(jù)幾種假設估算熱特性，在上述被動測量方法估出的地下結構的估算熱特性中存在很大的不確定性。
另一方面，在實驗室中可以采取主動熱特性測量，并且商業(yè)上可得到用于這些目的的設備。然而，將基于實驗室主動測量方法應用到現(xiàn)場地下地層測量具有許多技術和后勤困難。

發(fā)明內容
由于上述背景技術的原因，以及地下地層的熱特性的區(qū)域中公知的其它因素，申請人發(fā)現(xiàn)一種用于根據(jù)地下結構的熱響應時間應該在具有不同熱特性的區(qū)域中變化的原理，主動測量地下熱特性的方法和系統(tǒng)。在此，與用于描述地下地層特征的目的的被動監(jiān)測相反，本發(fā)明考慮使用主動加熱和/或冷卻，即，通過將已知的信號發(fā)送到地下地層中引起的已知溫度擾動或激勵。
申請人認為這里公開的動態(tài)測量的方法可以特別應用到地下結構(諸如氣水合物和/或重油承載地層)的現(xiàn)場主動測量中。
申請人還認為熱特性的現(xiàn)場特征是描述地下地層特征的關鍵部分之一。
申請人還認為獲得鉆井結構(諸如碳氫化合物承載地層和沉積物)的熱特性對設計用于處理地下結構來開發(fā)并生產自然儲藏的有效方法和系統(tǒng)是非常有益的。
本發(fā)明考慮動態(tài)測量溫度的時間變化，即，熱響應在時間上不是靜態(tài)的，從而獲得用于例如巖石、沉積物和本發(fā)明考慮的其它物質中具有諸如石油、天然氣、甲烷水合物、水之類沉積物的其它地下地層的地層分析的靜態(tài)熱特性。在此，在根據(jù)本發(fā)明的論述可以實現(xiàn)的其它方面中，描述地層特征可以包括根據(jù)地層的一個或多個熱特性來提供一個或多個答案，例如，相關于地層中的碳氫化合物的一個或多個特性的答案(用于碳氫化合物的熱處理)；地層的一個或多個物理參數(shù)，用于描述該地層特征。永久監(jiān)測通過該地層中的作業(yè)井。
申請人發(fā)現(xiàn)可以根據(jù)將加熱器和/或制冷器以及一個或多個傳感器配置得以局部和/或分散方式布置來獲得調查中的地下地層的局部溫度數(shù)據(jù)的時間變化，從而有利地使用算法關系來獲得熱特性，諸如導熱性。
在本發(fā)明的一個實施例中，具有光纖傳感器的分散溫度傳感(DTS)鉆井系統(tǒng)可以用作借助局部制冷設備和/或加熱設備的溫度傳感器，其中制冷設備包括珀爾帖(Peltier)設備，加熱設備包括通過(例如)將電流施加到光纖傳感器周圍的金屬和/或塑料或相似的管上來配置的電阻加熱器。在本發(fā)明的其它實施例中，該配置可以包括局部精確溫度計(諸如，電阻溫度檢測器(RTD)或光纖布拉格點陣傳感器)，并且適當配置電源來提供制冷和加熱設備的溫度控制。
根據(jù)本發(fā)明一個方面，獲得地下地層的一個或多個熱特性來描述地層特征的一個方法包括產生鉆井熱擾動，根據(jù)溫度的時間變化獲得地層的熱響應數(shù)據(jù)，并且根據(jù)地層的熱響應數(shù)據(jù)獲得地層的熱特性。根據(jù)本發(fā)明的其它方面，用于獲得地下地層的熱特性的系統(tǒng)包括加熱和制冷設備中的至少一個，其配置用于在預定的關注區(qū)域產生鉆井熱擾動，和傳感系統(tǒng)，其配置用于獲得熱響應數(shù)據(jù)，并且根據(jù)鉆井溫度的時間變化獲得該地層的熱特性。
將在下面的描述中闡明本發(fā)明的附加優(yōu)點和新特征，或者可以由本領域技術人員通過閱讀這里的材料或實踐本發(fā)明習得?？梢酝ㄟ^在所附權利要求中敘述的方式實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點。
附圖標記附圖表示本發(fā)明優(yōu)選實施例，并且是說明書的一部分。附圖與下面的描述一起說明并解釋本發(fā)明的原理。


圖1是其中可以有助于使用本發(fā)明的一個示例性前后關系的示意圖，并且以曲線圖描述具有不同熱特性的層的預期的溫度狀況，即，熱響應。
圖2A和2B分別是在根據(jù)本發(fā)明的實驗系統(tǒng)中使用的傳感器電纜(cable)-加熱器配置的頂視圖和截面圖的示意表示。
圖3是圖2A和圖2B的實驗性配置的模型的示意性描述，其中層1表示具有配置作為加熱器的塑料護套的傳感器電纜；層2表示沙；層3表示空氣；并且L表示電纜長度。
圖4是對于圖3的模型所計算的熱阻-放射距離的曲線圖。
圖5是表示當加熱時在沙中溫度增加的曲線圖。
圖6以曲線圖表示視在導熱性相對于時間的初步估算結果?；疑摼€指示沙中的、估算的視在導熱性。
圖7是井的橫截面的熱傳導的計算機模擬。傳感器電纜位于作為支承管(support pipe)的外殼之外。
圖8是表示關于直徑30cm的井的地層導熱性(λf)對溫度的影響的曲線圖。
圖9是表示關于直徑10cm的井的地層導熱性(λf)對溫度的影響的曲線圖。
圖10是表示關于具有金屬外殼的井的地層導熱性(λf)對溫度的影響的曲線圖。
圖11是表示關于具有塑料外殼的井的地層導熱性(λf)對溫度的影響的曲線圖。
圖12A到12D是根據(jù)本發(fā)明的用于獲得地下結構的熱特性的示例性系統(tǒng)的示意性表示。
在附圖中，相同的附圖標記指示相似的，但不是必須完全相同的元件。雖然本發(fā)明可以容許各種修改并具有另外的形式，但是通過附圖中的實例的方式顯示了特定的實施例，并且在這里對其進行詳細描述。然而，應該理解的是本發(fā)明不意欲限制為所公開的特定形式。而是，本發(fā)明涵蓋落入所附權利要求限定的本發(fā)明的范圍中的所有修改、等效物和替代物。
具體實施例方式
下面描述本發(fā)明的說明性的實施例和各個方面。為了更加明確，在說明書中不描述實際實施的所有特征。當然，應該理解在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施具體決定來實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，諸如遵從系統(tǒng)相關或商業(yè)相關約定，并且特定的目的在不同實施中相互不同。此外，應該理解的是這些開發(fā)努力可能是復雜并耗時，但是盡管如此仍然是使本領域技術人員從這里公開受益的例行程序。
包括諸如氣水合物和重油之類的碳氫化合物的地層流體的穩(wěn)定性對于壓力(P)和溫度(T)的變化很敏感。對此，當壓力和/或溫度狀態(tài)跨過平衡邊界線時分離或形成氣水合物。如上所述，用于獲得地下地層的熱特性(諸如導熱性、散熱性、熱容量)的常規(guī)方法包括在實驗室中的核心分析和在數(shù)個地下位置的被動溫度測量。對于水合物承載區(qū)域的核心分析，例如，經常很難在實驗室保持與鉆井中發(fā)現(xiàn)的條件相同的條件。根據(jù)由于水合物的動態(tài)分離/形成過程、在不同壓力下的加壓系數(shù)差的核心條件獲得數(shù)據(jù)，并且有時根據(jù)來自特定深度間隔的遺漏的核心采樣來獲得數(shù)據(jù)。對于在數(shù)個地下位置的被動測量，在特定的假設下(增加不確定性)，諸如穩(wěn)定熱流和由鉆井和/或泥循環(huán)產生的熱擾動的衰減來解釋所獲得的數(shù)據(jù)。此外，沒有詳細展開在水合物承載區(qū)域中的熱測量。
本發(fā)明考慮使用用于通過利用熱源(諸如制冷器和/或加熱器設備)主動產生已知熱擾動，并且監(jiān)測目標區(qū)域鉆井的熱響應，即隨時間變化的溫度數(shù)據(jù)來現(xiàn)場估算地層熱特性的熱特性測量方法。在此，本發(fā)明考慮測量地層區(qū)域或其中在預定時間周期引起熱擾動的區(qū)域的溫度，使得可以確定地層的熱響應。在確定對于溫度測量的期望或必要時間周期的其它因素中，溫度測量的預定時間周期取決于周圍條件，諸如地層特性、鉆井流體、使用的系統(tǒng)的配置等。此外，溫度測量的預定的時間周期包括地層的主動加熱或制冷時間周期和在主動加熱或制冷時間周期之后的合適時間周期，使得對于本發(fā)明的目的來說獲得足夠多的地層熱響應數(shù)據(jù)。
熱擾動可以是局部即在關注局部區(qū)域的加熱或制冷，以便保持調查中的地層的區(qū)域中的熱擾動。本發(fā)明考慮主動加熱或制冷地層，以便在預定的時間周期在其中引起動態(tài)熱擾動，使得可以確定該地層的熱響應。在確定對于加熱或制冷的足夠時間周期的其它因素中，主動加熱或制冷關注區(qū)域的預定時間周期取決于周圍條件，諸如地層特性、鉆井流體、系統(tǒng)的配置等。
雖然如在這里描述的本測量方法的一個實施例基于用于測量熱特性的熱絲(hot wire)方法，但是其它方法也在本發(fā)明的范圍中。在此，本發(fā)明額外考慮測量碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法和系統(tǒng)，其中該方法和系統(tǒng)不使用熱絲方法中的對稱和/或無限長度的假設。
根據(jù)使用無限線加熱器和在無限介質中的加熱器上的溫度傳感器的溫度衰減，獲得周圍介質的熱特性。在方程1中顯示了導熱性和溫度的關系。例如根據(jù)時間對數(shù)(ln(t))和溫度增加(T-T0)的斜率，獲得導熱性λ。
T-T0≅q4πλ[ln(t)-γ-ln(r2/4α)]...(1)]]>其中q＝單位長度的輸入功率γ＝歐拉常數(shù)r＝距離α＝散熱性上面的方法可應用到現(xiàn)場鉆井測量條件中。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的動態(tài)系統(tǒng)10包括細長的加熱器12(諸如金屬和/或塑料或其它相似的管20)，和溫度傳感器陣列14，例如位于地下地層16的井18中的光纖傳感器。諸如金屬和/或塑料管的管20可以配置在傳感器14周圍，用于保護傳感器并用于諸如分散加熱(將在下面詳細描述)之類的其它目的。在圖1中以曲線圖顯示了在加熱和制冷期間溫度衰減現(xiàn)象，即熱響應中的預期的差異，其中地層的熱特性不同。這里，導熱性測量用于描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明也可以考慮其它熱特性測量，諸如散熱性和熱容量。
典型地，在鉆井中，鉆井流體應該直接圍繞加熱器20和傳感器14的介質。然而本發(fā)明考慮最小化流體對流影響，作為第一級近似值。
在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例中，光纖傳感器電纜可以用作圖1所示的配置的分散溫度傳感(DTS)系統(tǒng)。DTS系統(tǒng)在油田領域中是公知的，并且不在這里詳細描述。該DTS配置提供沿井(圖1標注)的連續(xù)溫度測量。有利地，光纖傳感器電纜其配置可以用于提供溫度信息，并且通過將電流施加給管，電纜的金屬和/或塑料或其它相似的管可以配置作為加熱器。
申請人進行試驗來評估本發(fā)明的動態(tài)測量方法和系統(tǒng)。圖2A和2B分別顯示用于本發(fā)明模型中的傳感器電纜布局設計的頂視圖和截面圖。柱狀容器22裝有沙24，并且傳感器電纜12位于容器22的中心并埋在沙24中。通過實驗獲得沙的導熱性。傳感器電纜12包含在光纖傳感器14和鋼管20中，該鋼管具有管外的塑料護套。如圖2A所示，用于加熱管20的輸入功率施加到管20兩端。
預先使用市場上可得到的設備測量沙的導熱性，并且發(fā)現(xiàn)它為0.22瓦/米/開[W/m/K]。
圖3顯示圖2A和2B的實驗設計布局，其中假設在放射方向上，電纜的均勻層具有塑料護套(層1)、沙(層2)和空氣(層3)。圖4顯示由下面的方程2表示的、所計算的熱阻，并且是與放射距離相關的曲線。假設在時間和放射距離中在熱傳輸期間，熱阻和方程1(∽1/λ)中的斜率具有定性上相似的趨勢。
R=ln(rr0)/(2πL·λ1),(r0<r≤r1)]]>=ln/(rr1)/(2πL·λ2)+ln(r1r0)/(2πL·λ1),(r1<r≤r2)]]>=ln(rr2)/(2πL·λ3)+ln(r1r0)/(2πL·λ1)+ln(r2r1)/(2πL·λ2),(r2<r<r3)]]>(2)圖5顯示使用4.7瓦/米[W/m]加熱期間測量的溫度數(shù)據(jù)?？梢钥匆娪珊谏摼€指示的線性曲線。該相對時間的結果顯示出與圖4中的模擬的熱阻曲線-放射距離非常相似的響應。使用移動窗口按時間平滑數(shù)據(jù)，即多項式擬合，然后計算所獲得的dT/d(ln(t))(方程1中的斜率1/4/pi/λ)。獲得視在導熱性λ并在圖6中標示。如圖6灰色虛線所示，從幾乎平坦的部分的值開始，導熱性估算為0.22W/m/K。模擬結果表明與預估算為0.22W/m/K的沙的導熱性有良好的對應關系。
因此，通過實驗設計布局和模擬，申請人通過使用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)獲得沙中的導熱性作為初步結果。
申請人還通過數(shù)字模擬將本發(fā)明的方法應用到現(xiàn)場鉆井條件中來進行評估。根據(jù)由放入井中的管/外殼支承的傳感器電纜來假設實際情況(圖7所示)。塑料護套覆蓋傳感器電纜。估算按照實際輸入功率的所需溫度增加(即用于估算地層熱特性所需的溫度增加)的測量持續(xù)時間。如上所述，用于主動加熱的預定時間周期取決于數(shù)個因素。
表1顯示在數(shù)字模擬中使用的參數(shù)。圖7顯示在加熱后某時刻，具有加熱器的井的截面的溫度場的計算機模擬。圖8和9分別以曲線圖顯示在直徑30cm和10cm的井的加熱期間(在加熱器相對時間)的溫度增加(ΔT)。圖8和9的粉色線指示地層導熱性(λf)是3W/m/K，并且藍線指示導熱性是2W/m/K。紅線顯示相對增加{ΔT(＝3)-ΔT(λf＝2)/ΔT(λf＝3)}。由于熱量消耗涉及流體的容積，因此該結果建議優(yōu)選更小的井尺寸針對不同熱特性之間的不同溫度狀況。然而，甚至在具有10cm的直徑的鉆孔中，需要兩天以上來實現(xiàn)溫度相對增加了10％。為了降低所需的測量時間，圖10和11顯示了用于關注管的材料的影響的模擬。圖10用于金屬制作的管，而圖11用于塑料管。在兩種情況中，井的直徑是18cm。在塑料管中在數(shù)小時內實現(xiàn)溫度的10％的相對增加，而在金屬管中需要20小時。塑料管在井中用作隔熱器來有效將熱傳遞到地層中。通過使用塑料管，在測量鉆井環(huán)境中溫度變化(以及導熱性)的目的的方面加強了本發(fā)明技術。
根據(jù)一些假設的條件，大量的模擬驗證了本方法對鉆井應用的適用性。

表1用于數(shù)字模擬的參數(shù)申請人的實驗和模擬結果確認根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場鉆井導熱性測量的適用性。當評估諸如流體影向和合適的電纜以及加熱器設計之類的因素時，初步試驗顯示出將本發(fā)明應用到周圍介質中的熱特性測量在約10％的可接受誤差范圍中。
在本發(fā)明的一個實施例中，加熱設備可以包括使用在(例如)光纖傳感器周圍的電隔離金屬管的加熱器，用于通過將電流流入金屬管在表面結構中產生熱。在此，金屬管可以用合適的電隔離材料，諸如塑料和玻璃作護套。例如，在其中地下地層中的目標深度的局部加熱優(yōu)選或期望的狀態(tài)下，電流可以注入在目標深度的、具有較高電阻的電隔離的金屬管(在圖12A中標注)。在此，可以使用局部加熱所需的、具有合適電阻的管。通過使用用于管的不同材料可以實現(xiàn)管中的不同電阻率。另外，可以與具有可變電阻率的加熱管一起使用，或單獨使用不同的加熱器密度，例如在光纜周圍不同數(shù)量的繞線。
圖12A到12D是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于地下地層的熱特性的動態(tài)測量的一些實施例的示意性描述。圖12A描述具有分散溫度傳感(DTS)系統(tǒng)12的系統(tǒng)10，該系統(tǒng)具有配置在地下地層16中的光纖傳感器14和金屬管20，該地層16具有(例如)鉆井18中的鉆井流體。由于光纖傳感器14處于細金屬管20中，因此，通過金屬管20從表面發(fā)送脈沖型或AC/DC電流，金屬管20可以用作加熱或制冷設備。如圖12A到12D示意所示，可以提供合適的電子設備和處理和控制能力。在此，圖12A的配置提供沿井18和地層結構16的預定部分改變的分散溫度變化。
圖12A的配置具有各種優(yōu)點，諸如使用可以建立井位的現(xiàn)有油田設備，而不需要額外的設備。所描述的配置在預定的區(qū)域或關注的區(qū)域保證均勻而且是分散發(fā)熱以及分散的溫度輸出，來確定其地層的熱特性。然而在某些情況中，根據(jù)特定需要，圖12A的實施例可能引起熱泄漏，或在地下地層的非目標區(qū)域提供不必要的加熱。此外，由于深度分辨率中的限制或在DTS硬件中固有的空間敏感度，獲得的數(shù)據(jù)可以是分層區(qū)的平均響應。
圖12B提供具有DTS系統(tǒng)12的系統(tǒng)10的一個實施例，該系統(tǒng)具有局部加熱器26來加熱地層16(具有井18)的所選擇的預定的區(qū)段。具有局部加熱設備的圖12B的實施例可以用于其中圖12A的分散加熱配置在井下不能產生足夠的溫度擾動的情況中?？梢詮谋砻婊驈木?8中的電源設備發(fā)送電流。如在圖12A的實施例中所示，可以由傳感器14監(jiān)測沿井18的溫度。在圖12B的實施例中，局部加熱器26在一個或多個目標區(qū)域中有效工作，以在地層16中提供需要的或期望的熱量。在此，可以產生更多的選擇性和目標溫度變化。圖12B描述了在所描述的實施例中需要的額外配置，包括足夠來涵蓋DTS空間分辨率的更長的加熱器長度。
圖12C描述了具有DTS系統(tǒng)12的一個系統(tǒng)10的另一實施例，其中該系統(tǒng)具有局部加熱器26，在該實施例中，裝有高精度溫度傳感器28。在圖12C的實施例中，如在上面的其他實施例中所討論的那樣，局部溫度傳感器28可以與傳感器電纜14和局部加熱設備26一起使用。在此，在其中DTS系統(tǒng)12不能得出溫度和/或深度的足夠高分辨率的情況中，可以使用圖12C的系統(tǒng)10，將一個或多個局部加熱器26和一個或多個局部溫度傳感器28(諸如光纖布拉格點陣(FBG)傳感器和電阻溫度檢測器(RTD)傳感器)結合來，從而按期望或需要提供合適的空間和/或溫度分辨率。在本發(fā)明的實施例中，使用局部傳感器28以及傳感器電纜14可以監(jiān)測溫度變化。
如圖12C所述的局部加熱器可以用于在一個或多個關注預定區(qū)域保證有效的目標加熱。在此，如圖12C的實施例所述，雖然除了圖12A描述的配置之外需要建立系統(tǒng)的配置，但是通過使用局部加熱器和傳感器可以獲得更高的深度分辨率。
圖12D描述用于動態(tài)測量溫度的系統(tǒng)10的另一個實施例，其具有分散的金屬和/或塑料或其他相似管熱發(fā)生器20(例如，在一個或多個管中具有可變電阻率)，和配置在地層16的井18中的高精度溫度傳感器28。在圖12D的實施例中，在DTS系統(tǒng)不能提供溫度和/或深度的足夠高的分辨率的情況下，分散的加熱器，諸如電隔離金屬管熱發(fā)生器20可以用于具有局部高精度溫度傳感器28的配置中。在此，沿井18的深度的加熱器20可以配有局部溫度傳感器28，諸如FBG和/或RTD傳感器。如果期望或者需要，則諸如DTS系統(tǒng)中的帶電纜傳感器之類的傳感器(未示出)可以與圖12D中的系統(tǒng)10組合。
在本發(fā)明的某些實施例中，可以使用井(諸如碳氫化合物、二氧化碳和/或水承載井)中的主動熱發(fā)生設備來獲得動態(tài)溫度測量結果。本發(fā)明考慮在甲烷水合物和重油承載地層中的應用性。在這里使用的“重油”指的是粘性石油沉積物，諸如重油、瀝青砂、瀝青、油砂，其中對于開發(fā)和提取的目的需要或最好它們的熱特性知識。為了說明的目的，在這里描述了使用熱發(fā)生設備產生的熱擾動/激勵的本發(fā)明的某些實施例；然而，本發(fā)明還考慮使用致冷器，例如珀爾帖型設備來擾動地下地層的溫度，用于描述地層特征的熱特性。在此，為了結構勘探和/或開發(fā)，本發(fā)明考慮這里公開的方法和系統(tǒng)的寬的可應用性，試圖涉及到現(xiàn)場描述地下結構的熱特性的特征的范圍。
上面提供的描述僅用于說明并描述本發(fā)明及其實施的某些實例。并不意在使其無遺漏的或將本發(fā)明限制在這里公開的精確形式。在上述論述中可以進行許多修改和變型。
選擇并描述的優(yōu)選方面以便最佳說明本發(fā)明及其實際應用的原理。上面的描述意欲使本領域其他技術人員來按照各種實施例和各方面中最佳地利用本發(fā)明，并且使各種修改適合于所考慮的實際應用。由下面的權利要求限定本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性，用來描述地層特征的方法，包括在關注的預定區(qū)域中產生鉆井熱擾動；根據(jù)關注區(qū)域的溫度的時間變化獲得熱響應數(shù)據(jù)；和根據(jù)地層的熱響應數(shù)據(jù)獲得地層的熱特性。
2.如權利要求1所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，其中獲得熱響應數(shù)據(jù)包括在預定時間周期測量關注區(qū)域的溫度。
3.如權利要求1所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，其中產生鉆井熱擾動包括主動加熱關注區(qū)域。
4.如權利要求1所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，其中產生鉆井熱擾動包括主動制冷關注區(qū)域。
5.如權利要求1所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，其中產生鉆井熱擾動包括主動分散加熱或制冷關注的區(qū)域。
6.如權利要求1所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，其中獲得熱響應數(shù)據(jù)包括通過定位一個或多個鉆井溫度傳感器獲得數(shù)據(jù)。
7.如權利要求1所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，其中獲得熱響應數(shù)據(jù)包括通過鉆井分散傳感溫度變化獲得數(shù)據(jù)。
8.如權利要求1所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，其中獲得熱響應數(shù)據(jù)包括通過鉆井局部傳感溫度變化獲得數(shù)據(jù)。
9.如權利要求1所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，其中獲得熱響應數(shù)據(jù)包括鉆井傳感關注區(qū)域中的溫度變化，和熱響應數(shù)據(jù)包括局部溫度數(shù)據(jù)的時間變化。
10.如權利要求9所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，其中獲得熱特性包括將局部溫度數(shù)據(jù)的時間變化提供到用于確定地層的導熱性的處理器。
11.如權利要求1所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，其中獲得熱特性包括確定地層的一個或多個導熱性、散熱性和熱容量。
12.如權利要求1所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，還包括通過根據(jù)地層的熱特性提供一個或多個答案結果來描述地層特征，該答案結果關于一個或多個用于碳氫化合物的熱處理的地層中的碳氫化合物的特性；用于描述地層特征的地層的一個或多個物理參數(shù)；和監(jiān)測操作通過地層的井的參數(shù)。
13.如權利要求1所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，還包括使用根據(jù)地層的熱響應數(shù)據(jù)獲得地層的熱特性的熱絲方法。
14.如權利要求1所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的方法，其中熱特性包括地層的導熱性。
15.一種獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性，用來描述地層特征的系統(tǒng)，包括加熱設備和制冷設備中的至少一個，其配置用于在關注的預定區(qū)域中產生鉆井熱擾動；和傳感系統(tǒng)，其配置用于根據(jù)關注區(qū)域的溫度的時間變化獲得熱響應數(shù)據(jù)并獲得地層的至少一個熱特性。
16.如權利要求15所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的系統(tǒng)，其中傳感系統(tǒng)包括至少一個位于鉆井的溫度傳感器和處理器，其配置用于根據(jù)局部溫度數(shù)據(jù)的時間變化獲得地層的熱特性。
17.如權利要求16所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的系統(tǒng)，其中地層的熱特性包括地層的一個或多個導熱性、散熱性和熱容量。
18.如權利要求16所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的系統(tǒng)，其中加熱設備和制冷設備其中至少一個包括至少一個加熱器，其配置用于主動分散加熱關注的預定區(qū)域，和加熱器，其配置用于主動局部加熱關注的預定區(qū)域。
19.如權利要求16所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的系統(tǒng)，其中溫度傳感器其配置用于鉆井分散傳感溫度變化。
20.如權利要求16所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的系統(tǒng)，其中溫度傳感器其配置用于鉆井局部傳感溫度變化。
21.如權利要求15所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的系統(tǒng)，其中加熱和制冷設備和傳感系統(tǒng)包括一個或多個分散溫度傳感(DTS)系統(tǒng)、電阻加熱器、光纖布拉格點陣傳感器和電阻溫度檢測器(RTD)。
22.如權利要求21所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的系統(tǒng)，其中電阻加熱器包括具有可變電阻的管，其配置用于鉆井局部加熱地層。
23.如權利要求21所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的系統(tǒng)，其中電阻加熱器包括一個或多個塑料管和電隔離金屬管。
24.如權利要求21所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的系統(tǒng)，其中加熱設備包括DTS系統(tǒng)的外管。
25.如權利要求15所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的系統(tǒng)，其中傳感系統(tǒng)包括傳感器，其配置用于鉆井傳感關注的預定區(qū)域中的溫度變化，并且熱響應數(shù)據(jù)包括局部溫度數(shù)據(jù)的時間變化。
26.如權利要求25所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的系統(tǒng)，還包括處理器，其配置用于根據(jù)局部溫度數(shù)據(jù)的時間變化確定地層的導熱性。
27.如權利要求26所述的獲得碳氫化合物承載地層的一個或多個熱特性的系統(tǒng)，其中處理器其配置用于確定甲烷水合物和重油承載地層中的至少一個的導熱性。
全文摘要
通過使用主動加熱和/或制冷設備和溫度傳感器測量地下地層的現(xiàn)場溫度時間變化的方法和系統(tǒng)，用于通過獲得地層熱特性來描述碳氫化合物承載地層特征。
文檔編號E21B36/00GK1828012SQ20061005149
公開日2006年9月6日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權日2005年2月28日
發(fā)明者福原政文, 藤井香澄, 森上陽子 申請人:施藍姆伯格海外股份有限公司