[发明专利]用于检测地下岩层中的断口的方法

说明书

井孔壁处和包围井孔壁的区域中的断口可通过监视从断口散射的伽玛射线来检测。伽玛射线有策略地从设置在井孔中的工具指向所述壁和/或区域。某些伽玛射线从断口散射，并且利用检测器来检测，检测器设置在离伽玛射线源指定的轴向距离处。除了识别断口的存在之外，还可估算断口的位置和尺寸。基于断口的位置和排列，在岩层中形成了穿孔，从而在断口和井孔之间提供连通性。

相关申请的交叉引用

本申请是于2011年12月21日提交的待审美国申请No.13/332,543的延续部分并要求其权益，该待审美国申请是2009年7月1日提交的美国申请No.12/496,163的延续部分，并要求享有其权益，这些申请的全部公开通过引用而结合在本文中，以用于所有目的。

技术领域

本发明总地涉及检测地下井孔中的断口并表征其特征。更具体地说，本发明涉及一种装置和方法，其使用辐射源来检查地下岩层，并使用辐射检测器来检测或识别管道附近岩层中的断口的存在。

背景技术

用于生产烃的地下井孔通常衬有套管柱，其通过水泥固定在与井孔相交的岩层上。套管和周围岩层然后被穿孔，以便在岩层和套管内部之间提供流体连通。从井生产出的流体通过穿孔流向套管中，并且在生产导管中流向地面，生产导管插入在内套管柱的内部。

某些烃承载岩层可由于页岩或非常紧密的岩层岩石(例如在灰岩岩层中)的存在而具有低的渗透率；这又可限制烃的生产。然而，这些岩层中的自然或人工断口可增加岩层渗透性，从而提高烃的生产。识别这些断口的位置和尺寸对于确定井孔的哪个部分进行穿孔和生产是相当重要的。时常，页岩层位于包含烃的岩层的顶部。通常在页岩层中钻井比在烃承载岩层中钻井更为稳定。在这些情况下，井孔钻穿页岩，希望与页岩中的断口相交，断口延伸到具有烃的储层中，因为断口提高了地下岩层的可渗透率。

发明内容

这里公开了一种井孔操作的方法，其在一个示例中包括将辐射从源指向包围井孔的岩层，检测从岩层散射的辐射，估算所测辐射的计数率和能量，和基于所测辐射的计数率和能量方面的变化而识别岩层中的断口。在一个示例中，井孔衬有套管，使得至少某些来自源的辐射从套管的内部穿过套管的壁。同样在这个示例中，至少一部分从岩层散射的辐射通过套管壁而从套管的外部返回。可选地，检测辐射的步骤利用偏离源的检测器来执行。辐射可从源处以基本圆锥形的型式进行定向，并且所测辐射的能量可依赖于辐射的散射角。在一个示例中，该方法还可包括估算断口的厚度，并且/或者还包括估算断口的位置。断口还可与井孔的壁相交。

这里还公开了一种在井孔中操作的备选方法，其中井孔衬有套管。在这个示例中，该方法包括提供具有辐射源和辐射检测器的测井仪，将测井仪设置到井孔和套管内部，并且将辐射从源沿着某一路径指向包围井孔的岩层。至少某些辐射在从岩层朝着辐射检测器的方向上进行散射，并且利用辐射检测器进行检测。基于所测辐射的计数率方面的变化，识别岩层中的断口。这个示例还可包括将辐射源和辐射检测器设置成分开指定的距离。可选地，源和检测器可设置成分开不同的距离，使得辐射检测器所检测的辐射从包围井孔的岩层的环形区域散射。该方法还可包括在围绕测井仪的周边的间隔开的位置提供多个检测器，从而利用检测器观察沿周向间隔开的不同部段，并且基本上对所述管道的纵长部分的整个周边进行成像。在一个示例性的实施例中，在发射和接收辐射的步骤期间以及在识别岩层中的断口步骤期间，测井仪在井孔中被移动至不同的深度。断口的竖向厚度可基于检测到辐射的计数率变化时的深度进行估算。此外，断口的位置可通过监视测井工具的深度进行估算。在一个示例中，岩层邻近烃承载岩层，并且断口与烃承载岩层中的流体连通。

附图说明

已经陈述了本发明的某些特征和好处，其它特征和好处将随着结合附图所做的说明而变得清晰明了，其中：

图1是根据本发明的井下成像工具的示例性实施例的示意图，其具有设置在井孔中的辐射源和检测器。

图2是根据本发明的图1的工具的一个实施例的透视图。