專利名稱：監(jiān)測地層性質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測由至少 一個(gè)井眼橫穿的地層中的性質(zhì)的方法 和設(shè)備.背景技術(shù)在油氣工業(yè)中，流體取樣和測量被鉆地層的多孔層段的地層壓力 可以提供有價(jià)值的地層信息以及地層的產(chǎn)出油和/或氣的能力，地層壓 力是工程師、地質(zhì)學(xué)家和巖石物理學(xué)家用來描述油氣層的流度并評估 儲量的關(guān)鍵性質(zhì)之一.可以在井的整個(gè)壽命期以單位時(shí)間收集地層壓 力數(shù)據(jù)，或者可以長期監(jiān)測地層壓力數(shù)據(jù)。理想地，操作者愿意能夠 獲得井的整個(gè)壽命期的實(shí)時(shí)壓力圖，以有助于生產(chǎn)優(yōu)化.可以使用多種方法測量地層壓力.最常用的方法是在棵眼完井或者襯管完井中操作有線地層壓力測試器(FPT),本方法需要鉆入地層 或在套管中射孔.FPT方法在可滲透地層工作良好；然而，其被限 制為 一 個(gè)在指定時(shí)間的壓力數(shù)據(jù)點(diǎn)。因?yàn)楹茈y確定壓力測量反映的是 原始地層壓力還是完井后的壓力，所以獲得多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是所希望的. 另外，進(jìn)行長時(shí)間的大量測量允許用于壓力枯竭的識別，即使真實(shí)的 原始地層壓力未知.在致密的較低滲透的地層中，傳統(tǒng)的FPT方法具有局限性，因?yàn)?該方法花費(fèi)大量時(shí)間將壓力恢復(fù)(build up)到地層壓力.另外，由 于傾向于出現(xiàn)通常所說的增壓現(xiàn)象，該方法在地層中較不精確.增壓 作用是井眼周圍的地層壓力的增加，結(jié)果暴露在來自鉆井過程中所用 的泥漿的較高壓力下.在增壓儲層中，泥餅不能充分保持井眼中的鉆 井液，導(dǎo)致鉆井液穿透地層并形成高壓區(qū)或"增壓"區(qū)。在這些情況下 使用FPT方法可能需要外插法或者生成不準(zhǔn)確的壓力數(shù)據(jù)點(diǎn)，所述壓 力數(shù)據(jù)點(diǎn)處于泥漿壓力和地層壓力之間。在致密地層中使用的另 一種方法是診斷地層注入試驗(yàn)法(DFIT).在該方法中，地層被加壓，超過增壓區(qū)產(chǎn)生地層斷裂，而且 監(jiān)控下降返回到地層壓力的壓力。通常在地面測量壓力而且精確度在 百分之幾psi (磅/平方英尺)之內(nèi).也可以將量具放置在井下以獲得 更精確的測量；然而，在致密地層，獲得100psi以內(nèi)的精確測量仍然 是一個(gè)難題.長期壓力恢復(fù)是用于測量地層壓力的另一種方法。此時(shí)長期(幾 個(gè)星期或幾個(gè)月)關(guān)井，而且當(dāng)壓力恢復(fù)回到當(dāng)前地層壓力時(shí)測量壓 力。使用DFIT方法時(shí)，可以在地面或井下進(jìn)行測量，但是兩種方法 都需要關(guān)井不進(jìn)行生產(chǎn).長期壓力恢復(fù)方法傳統(tǒng)地生成一個(gè)表示整個(gè) 井的壓力的數(shù)據(jù)點(diǎn).原則上，通過在套管中的橋塞之間放置許多量具 可以獲得圖表，但是這樣做可能迫使操作員廢棄井或者依賴于可取式 橋塞(retrievable bridge plug).長期壓力恢復(fù)法也可能損害套管的整 體性，因?yàn)樘坠鼙仨毐簧淇滓詫?shí)現(xiàn)量具和地層之間的連通.美國專利5，467，823公開了 一種監(jiān)測包括至少一個(gè)流體儲層和由 至少一個(gè)井眼橫穿的地下地層的方法和設(shè)備.所述方法包括將傳感器 下放到與儲層相應(yīng)的深度，將傳感器定位在該深度，同時(shí)將傳感器定 位的井段與井的其余部分隔開并提供傳感器和儲層之間的流體連通， 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)需要將傳感器定位的井段與井的其余部分隔開，這不能用 作長期壓力測量的選擇，另外，有機(jī)會(huì)保持壓力隔離并同時(shí)通過電纜 以及多個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)遙控到地面的通信.發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明包括一種用于在由至少一個(gè)井眼橫穿的地層中監(jiān)測壓力的 方法.所述方法包括提供具有外表面的管形件；連接以如下方式定向 的射孔槍，所述方式為當(dāng)射孔槍點(diǎn)火時(shí)，不會(huì)損壞管形件；在極接近于射孔槍處將傳感器連接到射孔槍上，其中傳感器暴露在井眼中；將 管形件插入井眼；將管形件固定在井眼中；點(diǎn)火射孔槍以穿透地層； 將傳感器暴露在地層壓力中，以及用傳感器監(jiān)測地層中的壓力以獲得 壓力數(shù)據(jù)，5本發(fā)明還包括一種用于在由至少一個(gè)由套管嵌村的井眼橫穿的地 層中監(jiān)測壓力的設(shè)備，所述設(shè)備包括安裝在套管外部的無線通信模塊， 遠(yuǎn)離套管定向的安裝在套管外部的射孔槍，以及安裝在套管外部的傳 感器，其中傳感器沒有過壓保護(hù)。本發(fā)明還包括一種用于在由至少一個(gè)井眼穿過的地層中監(jiān)測壓力 的設(shè)備，所述設(shè)備包括具有外表面的管形件，安裝在管形件外表面上 的無線通信模塊，遠(yuǎn)離管形件定向的安裝在管形件外表面上的射孔槍， 以及安裝在管形件外表面上的傳感器，其中傳感器沒有過壓保護(hù).


通過參照附圖閱讀下列非限定性實(shí)施例的描述可以更好地理解本發(fā)明，其中每個(gè)圖的相似零件由相同的參考符號識別，簡要描述如下 圖l描述壓力監(jiān)測設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的透視圖， 圖2描述設(shè)置在井眼中的壓力監(jiān)測設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。 圖3顯示描述穿孔方向的井眼的俯視圖.圖4描述設(shè)置在井眼中的壓力監(jiān)測設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖.具體實(shí)施方式
圖1顯示一個(gè)用于監(jiān)測地層性質(zhì)的設(shè)備的實(shí)施例，在本實(shí)施例中， 管形件101是一段套管、襯管或用于保持井眼整體性的其它材料.管 形件101也可以是一段油管、水泥插入管或?qū)⒀b備下放到井眼中的其 它裝置。射孔槍102和傳感器103彼此極接近地安裝在管形件101的 外部.射孔槍102和傳感器103可以直接連接或者通過另外的管或軟 管連接.可以使用任何類型的射孔槍；然而，穿孔的方向必須遠(yuǎn)離套管(管 形件101)瞄準(zhǔn)，以使當(dāng)射孔槍點(diǎn)火時(shí)不會(huì)損壞套管.在本發(fā)明的一 個(gè)無線實(shí)施例中，射孔槍102可以使用傳統(tǒng)的無線射孔的方法通過加 壓套管來點(diǎn)火.在一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，線可以連接到射孔槍102 上并且用于點(diǎn)火.在本實(shí)施例中，顯示了傳統(tǒng)的套管運(yùn)送無線射孔槍， 其所帶有的面向內(nèi)的射孔彈(shaped charge )被移出.可以使用任何類型的傳感器，所述傳感器包括，例如，應(yīng)變儀，石 英計(jì)以及其它傳統(tǒng)的傳感裝置，本申請的實(shí)施例討論了使用壓力傳感器；然而，可采用測量其它的井性質(zhì)的傳感器，顯示了連接到管形件101上的無線通信模塊104。工業(yè)中公知無 線遙感技術(shù)，而且可以將其應(yīng)用于將從井下收集的數(shù)據(jù)傳送到地面生產(chǎn)設(shè)備.在這種情況下，無線通信模塊104將傳感器103收集的壓力 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到地面.圖2描述了圖1所示的設(shè)置在井眼201中的設(shè)備.顯示了用下放 到井眼內(nèi)的管形件101橫穿地層202的一段井眼201。如圖l所示， 將射孔槍102、傳感器103和無線通信模塊104安裝在管形件101的 外部.在圖2中，只顯示了一段井眼.因?yàn)閭鬏斚到y(tǒng)是無線的，操作 者可以在單個(gè)井眼中設(shè)置許多傳感器和射孔槍以獲得想要的數(shù)據(jù).在操作中， 一旦管形件103被下放到井眼201中的預(yù)定位置，水 泥203 ^皮可選地泵送通過環(huán)形空間204,將管形件101固定在適當(dāng)位 置，然后增壓套管并啟動(dòng)射孔槍102 .圖3描述了井眼中的設(shè)備的俯 視圖以顯示射孔的方向，顯示了連接到射孔槍102上的射孔彈301。 當(dāng)射孔彈301點(diǎn)火時(shí)，其按照路徑302穿透水泥203和地層202，從 而使傳感器103暴露在地層壓力中。在射孔操作過程中，管形件101 保持完整，而且傳感器103未被損壞，即使傳感器處于與槍的直接壓 力連通而且不受保護(hù)以抵抗由槍點(diǎn)火時(shí)所產(chǎn)生的壓力沖擊(參照工業(yè) 中的"過壓，，).傳感器103收集數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通過無線通信模塊104 被傳送到地面單元205，從而提供壓力數(shù)據(jù)，而不需要鉆專用的觀測 井或者危及套管的整體性.本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例使用硬連線連接以傳送從井下收集的壓力 數(shù)據(jù).困4描述了設(shè)置在一段套管的外部的硬連線的實(shí)施例.顯示了 井眼401橫穿地層402.顯示了安裝在套管405外部的第一設(shè)備403 和笫二設(shè)備404.笫一設(shè)備403和笫二設(shè)備404通過延伸到地面(未 示出)的線406連接.笫一設(shè)備403和第二設(shè)備404包括射孔槍(407 和410)、傳感器(408和411)、以及通信模塊(409和412).整套設(shè)備被用水泥413固定在井眼中.在本實(shí)施例中，由傳感器408和411 收集的數(shù)據(jù)被使用線406傳送到地面(未示出)。使用線傳輸可能比使 用無線通信的可靠性差，因?yàn)榫€在孔眼中布置的過程中或當(dāng)在生產(chǎn)區(qū) 穿孔時(shí)可能被損壞.然而，硬連線傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于其提供更高 頻率的數(shù)據(jù)，能夠更長周期地傳送數(shù)據(jù)，而且能包含更深的測量.此 外，線也可以用于點(diǎn)火射孔槍.盡管本發(fā)明的一些實(shí)施例的系統(tǒng)發(fā)展成為用于致密、低滲透的儲 層，本發(fā)明的一些實(shí)施例在高滲透的儲層也是有用的.在許多區(qū)域， 由單個(gè)井眼穿透的多個(gè)儲層因?yàn)樾枰猑^法管理或儲層管理，因此被分 別生產(chǎn)和管理.本發(fā)明的一些實(shí)施例能夠使操作者對單個(gè)井眼進(jìn)行一 個(gè)層段的生產(chǎn)，同時(shí)用作另一個(gè)或多個(gè)其它儲層的壓力觀測井，從而 避免鉆專用壓力觀測井的需要.本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)包括下述的 一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)(i) 提供致密的低滲透的地層中的精確壓力測量；(ii) 保持套管的整體性；(iii) 允許同時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)和監(jiān)測；(iv) 避免鉆單獨(dú)觀測井的需要；(v) 可以用于高滲透的地層，在該地層中，多個(gè)儲層被單個(gè)井眼 穿透；(vi) 使用多個(gè)子彈，提高建立與地層的壓力連通的機(jī)率. 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到，按照公開的實(shí)施例、構(gòu)造、材料和方法可能進(jìn)行很多修改和變型而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍.相 應(yīng)地，在此所附的權(quán)利要求書的范圍和等效物將不受在此所描述或闡 述的特殊實(shí)施例限制，因?yàn)樗鼈儽举|(zhì)上僅僅是是示意性的.
權(quán)利要求
1.一種用于在由至少一個(gè)井眼橫穿的地層中監(jiān)測壓力的方法，所述方法包括提供具有外表面的管形件；連接以如下方式定向的射孔槍，所述方式為當(dāng)射孔槍點(diǎn)火時(shí)，不會(huì)損壞管形件；在極接近于射孔槍處將傳感器連接到射孔槍上，其中傳感器暴露在井眼中；將管形件插入井眼；將管形件固定在井眼中；點(diǎn)火射孔槍以穿透地層；將傳感器暴露在地層壓力中；以及用傳感器監(jiān)測地層中的壓力以獲得壓力數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，所述方法還包括將無線通信模塊連 接到管形件的外部。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中管形件是套管，
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中通過水泥將套管抵靠地層進(jìn)行固定。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中通過加壓套管進(jìn)行點(diǎn)火，從 而引爆多個(gè)射孔彈.
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，所述方法還包括使用無線通信模塊 將壓力數(shù)據(jù)傳送到地面控制單元.
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，所述方法還包括從地層生產(chǎn)油。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，所述方法還包括使用硬連線連接將 傳感器連接到地面控制單元。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中使用水泥插入管進(jìn)行插入。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，所述方法還包括從地層生產(chǎn)油。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中使用油管進(jìn)行插入。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，所述方法還包括從地層生產(chǎn)油。
13. —種用于在由至少一個(gè)由套管嵌襯的井眼橫穿的地層中監(jiān)測 壓力的設(shè)備，所述設(shè)備包括安裝在套管外部的無線通信模塊； 遠(yuǎn)離套管定向的安裝在套管外部的射孔槍；以及 安裝在套管外部的傳感器，其中傳感器沒有過壓保護(hù)。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括地面控制單元， 所述地面控制單元可操作地連接到無線通信模塊上。
15. 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中傳感器是壓力計(jì).
16. —種用于在由至少一個(gè)井眼橫穿的地層中監(jiān)測壓力的設(shè)備， 所述設(shè)備包括具有外表面的管形件； 安裝在管形件外表面上的無線通信模塊；遠(yuǎn)離管形件定向的安裝在管形件外表面上的射孔槍；以及 安裝在管形件外表面上的傳感器，其中傳感器沒有過壓保護(hù)。
17. 如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括選自由油管、水 泥插入管和電纜組成的組的部署設(shè)備.
18. 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括地面控制單元， 所述地面控制單元可操作地連接到無線通信模塊上。
19. 如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中傳感器是壓力計(jì)。
全文摘要
一種用于在由至少一個(gè)井眼橫穿的地層中監(jiān)測壓力的方法，所述方法包括提供具有外表面的管形件，連接以如下方式定向的射孔槍，所述方式為當(dāng)射孔槍點(diǎn)火時(shí)不會(huì)損壞管形件，在極接近于射孔槍處將傳感器連接到射孔槍上，其中傳感器暴露在井眼中，將管形件插入井眼，將管形件固定在井眼中，點(diǎn)火射孔槍穿透地層，使傳感器暴露在地層壓力中，以及用傳感器監(jiān)測地層中的壓力以獲得壓力數(shù)據(jù)。
文檔編號E21B47/12GK101300402SQ200680040787
公開日2008年11月5日 申請日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者E·N·M·昆特 申請人:國際殼牌研究有限公司