[发明专利]基于干涉测量的井下分析工具

说明书

本申请是哈利伯顿能源服务公司的发明专利申请(申请日为2009年12月23日、申请号为200980157701.3，发明名称为“基于干涉测量的井下分析工具”)的分案申请。

背景技术

现代油田操作者需要获取大量关于井下遇到的参数和条件的信息。这种信息通常包括钻孔所穿过的地层的特征以及与钻孔本身的尺寸和构造有关的数据。可以通过包括电缆测井、“随钻测井”(LWD)和油管传送测井在内的若干方法来执行井下条件相关信息的采集，其通常被称为“测井”。

在电缆测井中，在一些或全部的井被钻成之后，将探头或“测井电极系(sonde)”下放到钻孔中。测井电极系悬挂在对测井电极系提供机械支撑并且还在测井电极系和位于井的地面处的电气设备之间提供电连接的“测井电缆”的长缆或“电缆”的端部。根据现有的测井技术，当测井电极系被拉向井口时，地层的各种参数被测量并与测井电极系在钻孔中的位置联系起来。

在LWD中，钻具组件包括当地层被穿透时测量各种参数的感测仪器，从而可以实现地层的测量，而较少地被流体侵入影响。当需要进行LWD测量时，钻井操作所产生的环境通常不利于电子仪表、遥感勘测和传感器操作。

油管传送测井是在已有的钻孔内进行的，与电缆测井类似。与电缆测井不同的是，油管传送测井能够使测井工具移动到悬挂在电缆上的工具无法到达的地方，例如水平或向上的钻孔。油管传送测井工具通常要忍受有限的通信带宽，这意味着所获取的数据通常被存储在存储器中，并且在工具返回到地面时从工具下载。

在这些和其它的测井环境中，通常以测井记录的形式记录和显示被测参数，测井记录即为将被测参数显示为工具位置或深度的函数的二维曲线图。除了进行作为深度的函数的参数测量之外，一些测井工具还提供作为方位角的函数的参数测量。这种工具测量常常被显示为钻孔壁的二维图像，一个维度代表工具位置或深度，另一维度代表方位角定向，像素强度或颜色代表参数值。

一旦钻好钻孔，操作者常常希望在确定完井投产策略之前执行井下地层测试。流体取样工具使操作者能够直接从钻孔壁抽出流体样品并且通常基于抽到样品室中的材料的特性(例如光学性质、电性质、密度、NMR和PVT性质)来测量污染程度、成分和相。

发明内容

为此，本发明提出一种井下工具，包括：井下光探测器；宽带光源和所述光探测器之间的光路上的井下双光束干涉仪，其中所述干涉仪从沿所述光路接收的光产生光谱化光束，所述光谱化光束具有可通过所述光谱化光束的强度的时间变化来测量的具有多个频率分量的光谱成分；所述光路上的窗口，所述窗口能够使沿所述光路接收的光照射待分析的材料；以及电子处理装置，所述电子处理装置连接到光探测器以探测代表所述光谱化光束的强度的时间变化的电子信号，并且从所述电子信号确定所述多个频率分量以及所述材料的参数；所述干涉仪包括具有低热膨胀系数的集成光路元件，且所述集成光路元件包括分束器。

在一实施例中，所述材料是从坐落在钻孔壁上的出口抽出的流体。

在一实施例中，所述窗口位于存储用于向地面传输的流体的样品室上，所述光路通过所述流体。

在一实施例中，所述参数是流体的污染物水平。

在一实施例中，所述参数包括至少一种流体类型的数量。

在一实施例中，所述参数包括至少一种物质的浓度。

在一实施例中，所述参数是所述流体中的微粒的尺寸分布。

在一实施例中，所述材料是钻孔流体，所述参数是流体密度或至少一种流体类型的数量。

在一实施例中，所述材料是钻孔壁的一部分。

在一实施例中，所述光探测器感测从所述材料反射的光。

在一实施例中，所述光探测器感测通过所述材料透射的光。

在一实施例中，所述干涉仪包括含有透明材料块的集成光路元件。

在一实施例中，所述干涉仪包括具有连接到所述电子处理装置的位置编码器的旋转回射器。

在一实施例中，该工具进一步包括参考光源，所述参考光源提供至少穿过包括所述干涉仪和所述光探测器的光路部分的光，其中所述电子处理装置基于来自于所述参考光源的光的测量确定运动补偿。

在一实施例中，所述工具适合作为以下装置的至少其中之一的一部分：电缆测井组件、钻具组件和油管传送测井装置。

在一实施例中，所述电子处理装置将所述信号与一个或多个模板关联，以确定至少一种物质的相对浓度。