[发明专利]井下传感器系统及其方法

说明书

相关申请

本申请要求于2009年4月10日提交的美国临时专利申请序列号No.61/168,218的优先权，该美国临时专利申请的整个内容在此通过参考引入。

技术领域

本发明涉及用于评估和测试地层以为了勘探和开采烃生产井例如油或者气井的地质地层的取样和分析的领域。更特别地，本公开涉及利用具有配置或者设计为具有离散的、独立的、具有个体控制和通信功能的传感器的传感器阵列的井下设备的方法和系统。在此，本公开提供用于利用配置或者设计用于井下油田应用的即插即用构型的测井工具的井下传感器系统结构。

背景技术

井下取样和分析是典型地用于确定具有烃沉积物的地质地层的特征和属性的重要的且有效率的调查技术。在此，典型的油田勘探和开采包括用于确定烃藏储的岩石学、矿物学和流体学属性的井下取样和分析。这样的特征对于烃藏储地层的经济可用性的精确评估是密不可分的。

典型地，流体例如油、气和水的复杂混合物在井下在藏储地层中被发现。井下流体，其也可以称作地层流体，除了其它流体属性之外，具有包括压力、温度、体积的特征。为了评价围绕钻孔的地下地层，通常希望评估流体的特征，包括组分分析、流体属性和相特性。例如在美国专利3,780,575和3,859,851中公开了一种有线地层测试工具，并且Schlumberger的Reservoir Formation Tester(RFT)and Modular formation Dynamics Tester(MDT)是这样的工具的例子。

在井下取样和分析的最新发展包括用于隔离井眼或者钻孔中的井下地层流体并评估该流体的特征的技术。在此，MDT可包括一个或多个流体分析模块，例如Schlumberger的Composition Fluid Analyzer(CFA)and LiveFluid Analyzer(LFA)，以当流体仍位于井下时分析通过工具取样的井下流体。在这样的井下取样和分析模块中，被在井下取样和分析的地层流体流动通过与取样和分析模块相关联的传感器模块。这样的井下取样和分析模块还典型地包括其它的传感器类型以获得关于地质地层的相关的重要数据。

在上方描述类型的典型传感器模块中，传感器是所述模块的一体部分，并且井下工具配置或者设计用于通过固定和特定的传感器构型进行操作。在此，传感器单元的增加或者移除要求重新设计和重新配置包括与工具相关的控制和通信功能的工具。增大传感器阵列的尺寸意味着总的工具尺寸必须增大以容纳额外的传感器单元。类似地，一个或多个传感器单元的修理要求整个工具被装运或者转运以便进行需要的操作。此外，新的传感器设计的实地测试通过构建包括新的传感器的新的工具原型而完成，这增加了对新传感器开发和测试的复杂性。

因为新的传感器的设计和开发已经发展并且井下分析的能力已经增长，已经感觉到一种对提供容易的传感器连接和移除的柔性的且可配置的井下工具结构的需求。在此，作为具有独立控制和通信能力的离散的单元的井下传感器的可用性将消除用于井下分析的典型的固定结构的传感器系统中存在的一些限制。

相应地，将认识到，存在一种希望，即改进传统的井下传感器系统，以为了使得该系统更加柔性并且更加适用于井下应用。本申请人认识到，上面描述类型的现有井下系统可以通过实施新的机械、电和软件基础结构而得以改进，这有利于基于即插即用结构的离散的、模块化的传感器单元。

在前面提及的传统系统的限制并不是穷举的，而是会降低以前已知的井下系统的效率的许多限制中的一部分。但是，上面内容足以表明，在过去既有的井下传感器系统将值得予以改进。

发明内容

针对上面讨论的背景技术以及井下取样和分析系统领域已知的其它因素，本公开提供一种关于用于地质地层的井下特征的方法和系统的改进的传感器系统结构。特别地，本公开的一些实施例提供利用新颖的传感器阵列结构的方法和系统，其中所述传感器阵列结构具有即插即用能力和具有相关通信和控制能力的离散的、独立的传感器元件。