[发明专利]传感器输送装置和引导装置

说明书

一种穿过井眼运送传感器组件的传感器输送装置。该装置包括具有：配合结构，该配合结构将传感器输送装置连接到传感器组件；以及一个或多个轮子，当输送装置连接到传感器组件时，该一个或多个轮子绕大致垂直于传感器组件的纵向轴线的转动轴线转动。定向结构，该定向结构限定具有带转动中心的横向轮廓的形状，其中转动中心从细长传感器组件的形心轴线偏移。

本发明专利申请是国际申请号为PCT/NZ2013/000210，国际申请日为2013年11月15日，进入中国国家阶段的申请号为201380059792.3，名称为“传感器输送装置和引导装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于输送传感器装置的设备和方法，且具体涉及用于电缆测井应用场合中的设备和方法。

背景技术

烃类的勘探和开发活动依赖于从各传感器获得的信息，各传感器捕获关于勘探区域地质特性的数据。用于获取该数据的一种方法是通过电缆测井。电缆测井通常直接在钻完新的井部分之后在井眼内进行。这些井眼钻至覆盖所关注区域的目标深度，通常在1000-5000米深之间。然后将也称为“测井工具”或“工具管柱”的传感器成套设备下降到井眼内并在重力下降低到井眼井的目标深度。将测井工具在电缆上下降，电缆是套在连接到测井工具的钢缆内的电通信线的集合。一旦测井工具达到目标深度，则以受控的上升速率将其穿过井眼向上拉回，测井工具内的传感器操作以产生和捕获地质数据。

有设计成测量岩石和包含在岩石内流体的各种物理特性的广泛的测井工具。测井工具包括感测器和传感器以测量诸如电阻、伽马射线密度、声速等的性能。各单个测井工具通常可组合且通常连接在一起以形成测井工具管柱。这些仪器是相对专业的传感器，相对专业的传感器在某些情况下需要与金属物体电绝缘或相对于金属物体远程定位，金属物体是所产生数据中的噪声源。某些传感器设计成在数据获取期间与井孔壁形成紧密接触，而其它传感器则理想地对中在井筒内以获得最佳效果。这些要求需要与附连到工具管柱的任何装置相容。

井的钻取和电缆测井操作是昂贵的任务。这主要是由于钻井设备的资金成本和缆索测井系统的特殊性质。重要的是这些活动尽可能迅速地进行和完成以使这些成本最低。尽可能地避免部署缆索测井工具时的延迟。

这些延迟的一个原因是将电缆测井工具下降到井眼的目标深度的困难。当测井工具仅通过重力由缆索下降到井眼时，井顶的操作者对于测井工具的下降具有非常少的控制。测井工具会被挡在在形成于井内的岩石壁架上，岩石壁架通常在相邻岩石层破碎的硬岩石层的边界处发现。操作者可能不会立即识别出测井工具已经卡在壁架上，且可能还花费大量时间将缆绳和工具管柱卷回并试图将其移动通过由壁架形成的障碍。

电缆测井工具卡住或受阻的几率也随着斜井而显著增加。斜井并非竖直向下直线延伸而是成角度地向下延伸。通常从单个表面位置钻出多个斜井以允许开采所关注的大面积。随着电缆测井工具用缆绳在重力作用下在井眼内向下延伸，工具管柱将横越井眼壁的下侧和底部且在其向下行进到目标深度时立即遇到井眼壁上的任何障碍物。

此外，斜井中钻屑有可能聚集在井眼的下侧上。当井眼是斜井时更难去除岩屑。测井工具必须行进经过或穿过这些钻屑，这些钻屑会阻碍其进程并还聚集在测井工具前方。在某些情况下，测井工具可能不能犁过碎屑而到达井眼底部。

此外，随着井眼斜度增加，滑动摩擦会防止测井工具下降。该实践上的极限是相对于竖直方向为约50-60°，且在这些高角度井中，可降低摩擦的任何装置都是非常有价值的。在工具管柱的设计中还需要考虑工具管柱在井眼的下侧表面上的行进，且具体是对其敏感传感器和感测器的容纳和包含。

已经尝试在电缆测井工具的部署中解决这些问题，如美国专利7866384、7395881和美国专利申请20120061098中所描述的。这些专利说明书描述了整合到测井工具管柱内的多种不同形式的内嵌式辊轮装置。这些装置旨在降低当工具管柱沿斜井眼的下侧坡延伸时工具管柱所经受的摩擦。