定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定在井中的套管中以一速度移動(dòng)的井下工具的位置的定位方法，所述方法包括如下步驟：在沿著由金屬制成的套管的第一部分移動(dòng)時(shí)，借助于第一傳感器在一定的時(shí)間期間內(nèi)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向若干次；從測(cè)量結(jié)果確定套管的沿著所述第一部分的制造圖樣；在沿著由金屬制成的套管的第二部分移動(dòng)時(shí)，借助于所述第一傳感器在一定的時(shí)間期間內(nèi)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向若干次；確定所述工具沿著所述第二部分的速度；以及基于制造圖樣調(diào)整所述工具沿著所述第二部分的被確定的速度。
【專利說(shuō)明】定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于確定井下套管中的工具的位置的定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)在井下套管中操作工具時(shí)，可能經(jīng)常希望知道該工具的具體位置。特別是當(dāng)操作不同類型的檢查或測(cè)井工具時(shí)，知曉在檢查或測(cè)井期間進(jìn)行的各觀測(cè)的精確位置可能非常重要。由于該原因和一些其他原因，已經(jīng)作出很多嘗試來(lái)開(kāi)發(fā)一種能夠在被定位在井下時(shí)確定工具的位置的設(shè)備。
[0003]已知的用于確定井下工具的位置的設(shè)備稱為“套管接箍定位器”。典型地，該定位器包括一個(gè)或多個(gè)磁體以及一個(gè)或多個(gè)線圈，以在經(jīng)過(guò)接箍或經(jīng)過(guò)足以使磁通量和電通量產(chǎn)生可測(cè)量的改變的套管特征時(shí)測(cè)得磁通量和電通量的改變。因此，該設(shè)備只能夠逐個(gè)接箍地確定工具套管的位置，而不能在兩個(gè)接箍之間確定工具套管的位置，并且為了測(cè)量通量的不同，必須在套管中以相當(dāng)大的速度移動(dòng)該設(shè)備。
[0004]另一種“套管接箍定位器”包括一個(gè)或多個(gè)用于測(cè)量在套管接箍中殘留或自發(fā)產(chǎn)生的磁力的線圈形式的磁通門(mén)磁力計(jì)。然而，為了確定工具在兩個(gè)接箍之間的位置，必須使用鋼絲/線纜深度。
[0005]如US6，768，299所示的，“套管接箍定位器”還可包括一個(gè)用于測(cè)量由磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度變化的磁力計(jì)。該“套管接箍定位器”也可包括多于一個(gè)的磁力計(jì)，以實(shí)現(xiàn)不同的檢測(cè)模式，從而使得一個(gè)磁力計(jì)檢測(cè)接箍，而另一個(gè)磁力計(jì)檢測(cè)工具的方向，以便控制工具的鉆頭的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是全部地或部分地克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷和缺點(diǎn)。更具體地，本發(fā)明的目的是提供一種能夠確定工具的精確位置的改進(jìn)方法。
[0007]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的解決方案能夠完成從以下的說(shuō)明中將變得顯而易見(jiàn)的上述目的以及多個(gè)其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征，本發(fā)明涉及一種用于確定在井中的套管中移動(dòng)的井下工具的位置的定位方法，所述方法包括如下步驟:
[0008]-在所述井下工具沿著所述套管的第一部分移動(dòng)時(shí)，借助于包含在所述井下工具中的第一傳感器在一時(shí)間期間內(nèi)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向若干次，
[0009]-基于測(cè)量結(jié)果確定所述套管的所述第一部分的制造圖樣(manufacturingpattern),
[0010]-通過(guò)比較所述套管的所述第一部分的參考制造圖樣與所述套管的所述第一部分的所確定的制造圖樣來(lái)確定所述井下工具的位置。
[0011]此外，可從一參考位置、諸如套管接箍確定井下工具的位置。
[0012]所述定位方法還包括如下步驟:
[0013]-在所述井下工具沿著所述套管的具有已知長(zhǎng)度的第一部分移動(dòng)時(shí)，通過(guò)借助于包含在所述井下工具中的第一傳感器在一時(shí)間期間內(nèi)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向若干次來(lái)確定參考制造圖樣，
[0014]-基于所述參考制造圖樣的波的個(gè)數(shù)和已測(cè)得的所述套管的所述第一部分的已知長(zhǎng)度來(lái)評(píng)估所述參考制造圖樣的波長(zhǎng)，以及
[0015]-計(jì)數(shù)隨著所述井下工具從一參考位置開(kāi)始沿著所述套管的所述第一部分移動(dòng)所經(jīng)過(guò)的波的個(gè)數(shù)，
[0016]其中，基于所計(jì)數(shù)的波的個(gè)數(shù)以及所評(píng)估的波長(zhǎng)，連續(xù)地確定隨著所述井下工具沿著所述套管的所述第一部分移動(dòng)，所述井下工具相對(duì)于所述參考位置的位置。
[0017]此外，所述定位方法可包括如下步驟:
[0018]-在所述井下工具沿著所述套管的所述第一部分移動(dòng)時(shí)，借助于包含在所述井下工具中的第二傳感器在一時(shí)間期間內(nèi)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向若干次，所述第二傳感器以與所述第一傳感器相距一軸向距離的方式被布置在所述井下工具中，以及
[0019]-從所測(cè)得的測(cè)量所述套管的第一位置的所述第一傳感器和測(cè)量所述套管的該相同的第一位置的所述第二傳感器之間相距的時(shí)間期間確定所述井下工具沿著所述套管的所述第一部分的速度。
[0020]此外，所述定位方法可包括如下步驟:通過(guò)比較來(lái)自于所述第一傳感器的測(cè)量結(jié)果與來(lái)自于所述第二傳感器的測(cè)量結(jié)果來(lái)確定所述井下工具沿著所述套管的所述第一部分的速度，以便計(jì)算工具的速度。
[0021]另外，所述定位方法可包括如下步驟:
[0022]-在所述井下工具沿著所述套管的第二部分移動(dòng)時(shí)，借助于所述第一傳感器在一時(shí)間期間內(nèi)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向若干次，
[0023]-基于測(cè)量結(jié)果確定所述套管的所述第二部分的制造圖樣，
[0024]-從所測(cè)得的測(cè)量所述套管的第一位置的所述第一傳感器和測(cè)量所述套管的該相同的第一位置的所述第二傳感器之間相距的時(shí)間期間確定所述井下工具沿著所述套管的所述第二部分的速度，以及
[0025]-比較所述套管的所述第一部分的制造圖樣與所述套管的所述第二部分的制造圖樣，以確定所述井下工具的位置，從而能夠基于制造圖樣來(lái)調(diào)整所確定的所述工具沿著所述第二部分的速度。
[0026]此外，可通過(guò)比較不同的制造圖樣的區(qū)別標(biāo)記來(lái)比較所述套管的第一部分的制造圖樣與所述套管的第二部分的制造圖樣，從而確定所述井下工具的位置。
[0027]另外，所述套管可由金屬制成。
[0028]本發(fā)明還涉及一種用于確定在井中的套管中以一速度移動(dòng)的井下工具的位置的定位方法，所述定位方法包括如下步驟:
[0029]-在所述井下工具沿著由金屬制成的套管的第一部分移動(dòng)時(shí)，借助于第一傳感器在一時(shí)間期間內(nèi)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向若干次，
[0030]-從測(cè)量結(jié)果確定所述套管沿著所述第一部分的制造圖樣，
[0031]-在所述井下工具沿著由金屬制成的套管的第二部分移動(dòng)時(shí)，借助于所述第一傳感器在一時(shí)間期間內(nèi)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向若干次，
[0032]-確定所述工具沿著所述第二部分的速度，以及[0033]-基于制造圖樣調(diào)整所述工具沿著所述第二部分的被確定的速度。
[0034]確定制造圖樣的步驟可包括:當(dāng)制造套管、諸如借助于滾軋、冷拉、軋碾形成套管時(shí)，確定測(cè)量中的循環(huán)。
[0035]此外，所述制造圖樣可以是套管中的滾筒或滾軋線。
[0036]在一個(gè)實(shí)施例中，可借助于套管接箍連接所述套管，并且所述套管的第一部分和第二部分可被布置在兩個(gè)接箍之間。
[0037]此外，所述套管的第一部分可包括若干通過(guò)接箍連接的套管區(qū)段。
[0038]此外，所述制造圖樣可以是套管中的厚度變化。
[0039]另外，套管的厚度變化可由于在通過(guò)滾軋制造套管時(shí)使用非圓形的滾子產(chǎn)生。
[0040]所述制造圖樣可由于滾軋工藝、碾軋、冷拉或熱拉產(chǎn)生。
[0041]另外，所述傳感器可布置在檢測(cè)單元中，所述檢測(cè)單元布置在工具中并且包括被彼此相距一軸向距離布置且被布置在同一平面中、諸如被布置在板上的兩個(gè)傳感器和兩個(gè)磁體。
[0042]此外，所述制造圖樣可以是所述套管的介于一局部最小厚度或一最大厚度與該套管的下一局部最小厚度或最大厚度之間的距離。
[0043]此外，所述第一傳感器可與一第二傳感器相距一軸向距離，并且從所測(cè)得的測(cè)量所述套管的第一位置的所述第一傳感器和測(cè)量所述套管的該相同的第一位置的所述第二傳感器之間相距的時(shí)間期間實(shí)現(xiàn)確定速度的步驟。
[0044]另外，套管的厚度變化可由于在通過(guò)滾軋制造套管時(shí)使用非圓形的滾子產(chǎn)生。
[0045]所述制造圖樣可以是沿著所述套管的第一部分識(shí)別的若干部段/片段。
[0046]此外，根據(jù)本發(fā)明的方法可包括如下步驟:
[0047]-借助于所述第二傳感器測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向，以及
[0048]-比較來(lái)自于所述第一傳感器的測(cè)量結(jié)果與來(lái)自于所述第二傳感器的測(cè)量結(jié)果，以計(jì)算所述工具的速度。
[0049]可在一個(gè)時(shí)間期間內(nèi)執(zhí)行所述的測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向的步驟若干次，并且比較來(lái)自于所述傳感器的測(cè)量結(jié)果的步驟可在該時(shí)間期間之后執(zhí)行。
[0050]本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行如上所述的方法的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0051]-檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元包括被彼此相距一軸向距離布置并且被布置在同一平面中、諸如被布置在板上的兩組傳感器和兩個(gè)磁體。
[0052]通過(guò)比較彼此相距一軸向距離的兩組傳感器，所述定位工具能夠通過(guò)計(jì)數(shù)制造圖樣的波的個(gè)數(shù)以及通過(guò)基于該制造圖樣連續(xù)地計(jì)算工具的速度來(lái)評(píng)估工具的精確位置。由此，所述定位工具使用多種方法以提高位置確定的精確度。
[0053]此外，本發(fā)明還涉及一種上述方法的用于實(shí)時(shí)地精確地顯示井下?tīng)顟B(tài)的用途。
[0054]最后，本發(fā)明還涉及一種上述方法的用于實(shí)時(shí)地精確地顯示井下位置的用途。
[0055]“精確地”是指狀態(tài)的顯示與借助于套管接箍定位器所執(zhí)行的顯示相比更精確。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0056]以下將參考示意性附圖更加詳細(xì)地對(duì)本發(fā)明及其多個(gè)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，所述附圖為了說(shuō)明的目的僅示出了 一些非限制性的實(shí)施例，其中:[0057]圖1A示出了傳感器的測(cè)量序列，
[0058]圖1B示出了在圖1A中示出的序列的一部分的放大視圖，
[0059]圖2示出了 一定位工具，
[0060]圖3A示出了由傳感器獲得的測(cè)量的另一序列，以及
[0061]圖3B至3C示出了在圖3A中示出的序列的一部分的放大視圖。
[0062]所有的附圖都是高度示意的，并不一定按比例繪制，并且它們只示出了為了解釋本發(fā)明所必需的一部分，其他部分被省略了或僅僅給予暗示?！揪唧w實(shí)施方式】
[0063]本發(fā)明涉及一種用于確定在井中的套管中以一定速度移動(dòng)、并且位于兩個(gè)套管接箍之間的井下工具的位置的定位方法。當(dāng)井下工具進(jìn)行某些井特性(諸如井流量、流體特性、溫度、壓力等)的測(cè)量時(shí)，沿著套管在特定時(shí)間和位置上分別進(jìn)行測(cè)量。然而，如果由于該工具以不同于期望速度的速度移動(dòng)而使得該位置不精確的話，則測(cè)量結(jié)果提供不精確的井特性狀況。當(dāng)使用現(xiàn)有的定位工具諸如套管接箍定位器時(shí)，當(dāng)定位工具經(jīng)過(guò)一套管接箍時(shí)其位置被調(diào)整，并且其自從經(jīng)過(guò)前一套管接箍之后經(jīng)過(guò)的距離被相應(yīng)地調(diào)整。然而，這種調(diào)整假設(shè)工具速度在前一套管接箍與當(dāng)前套管接箍之間是恒定的，但情況可能并非總是如此。當(dāng)此種情況發(fā)生時(shí)，所測(cè)量的井特性不能提供井的精確狀況。
[0064]使用根據(jù)本發(fā)明的定位方法，如圖1A和IB所示，當(dāng)井下工具沿著由金屬制成的套管的第一部分移動(dòng)時(shí)，借助于該第一傳感器在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)磁場(chǎng)的大小和/或方向進(jìn)行若干次測(cè)量。如圖2所示，該傳感器被布置在包括檢測(cè)單元2的定位工具I中。檢測(cè)單元2包括兩個(gè)磁體4和兩組傳感器5、6。這些傳感器5、6被定位成在磁體4的各側(cè)分別定位一個(gè)傳感器。兩組傳感器5、6布置成彼此相距軸向距離d2，并且位于相同平面7中，諸如位于板8上。
[0065]定位工具I具有大致筒形的形狀，檢測(cè)單元2被布置在該定位工具I中央且沿著工具的長(zhǎng)度延伸。板8被固定到工具I的壁上。當(dāng)工具I向套管3下方移動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)根據(jù)周圍環(huán)境改變，并且當(dāng)工具I移動(dòng)時(shí)，傳感器5、6檢測(cè)磁力線的方向Θ。如圖1B所示，通過(guò)執(zhí)行方向和/或大小的大致連續(xù)的測(cè)量，當(dāng)工具I經(jīng)過(guò)套管3的位于兩個(gè)接箍或接合部之間的部分時(shí)，測(cè)量小的變化。由于制造工藝(即，當(dāng)借助于滾軋制造套管時(shí)在套管中形成滾筒線或滾軋線)產(chǎn)生所述厚度的小變化。所述測(cè)量結(jié)果來(lái)自于滾子直徑的小的不精確性，并產(chǎn)生如圖1B所示的制造圖樣，該制造圖樣具有以局部最大和局部最小的形式的尖峰。
[0066]每個(gè)傳感器5、6測(cè)量相同的改變，但是由于傳感器之間存在距離，因此測(cè)量結(jié)果之間存在時(shí)間差異。來(lái)自于傳感器5、6的數(shù)據(jù)被卷積處理，并且從卷積的最大值，可以推導(dǎo)出第一組傳感器中的傳感器5何時(shí)經(jīng)過(guò)與第二組傳感器中的第二傳感器6相同的位置，等等。第一傳感器和第二傳感器經(jīng)過(guò)相同的位置的時(shí)間點(diǎn)之間的期間被命名為AT，并且因?yàn)榈谝粋鞲衅?和第二傳感器6之間的距離d2是已知的，因此能夠借助于如下的公式計(jì)算定位工具的速度:
[0067]vestimate=d2/ Δ T
[0068]速度的評(píng)估基于多次測(cè)量，并且通過(guò)連續(xù)地計(jì)算工具I的速度，可以借助于如下的公式計(jì)算自前一計(jì)算之后經(jīng)過(guò)的距離Δχ:Δχ=ν "At
[0069]其中Λ t是計(jì)算之間的時(shí)間，V是被評(píng)估的速度。當(dāng)累加這些被評(píng)估的距離時(shí)，則得知在特定時(shí)間(例如在觀測(cè)到諸如泄漏的不規(guī)則時(shí))距離井頂端的距離。[0070]使用從至少兩個(gè)傳感器接收的數(shù)據(jù)組之間的卷積而不是僅僅逐個(gè)測(cè)量地比較來(lái)自一個(gè)傳感器的測(cè)量與來(lái)自另一個(gè)測(cè)量的測(cè)量，該方法對(duì)于測(cè)量中的噪音相對(duì)不敏感。這樣，獲得了更精確的結(jié)果。另外，由于在兩個(gè)組中存在相同的特性，因此數(shù)據(jù)的比例并不重要。
[0071]當(dāng)工具I經(jīng)過(guò)將兩個(gè)套管部分安裝在一起的接合部或接箍時(shí)，磁場(chǎng)方向的改變顯著地增加。在該位置處，與接箍的距離為零，并且可以消除工具的被評(píng)估位置的任何誤差。因?yàn)榻庸恐g的距離是已知的，所以經(jīng)過(guò)的接箍的數(shù)量和與最后一個(gè)接箍相距的距離指示工具的確定位置。然而，如上所述，該確定的位置基于工具在兩個(gè)接箍之間以恒定的速度移動(dòng)的假設(shè)。
[0072]圖1A示出了借助于移動(dòng)經(jīng)過(guò)兩個(gè)套管接箍的傳感器進(jìn)行的測(cè)量序列。遺憾的是，該測(cè)量序列示出了在測(cè)量時(shí)用來(lái)支承套管的由金屬制成的支承件，參見(jiàn)由標(biāo)記51標(biāo)示的測(cè)量部分，因此，僅能夠在與支承件和接箍相距一定距離處才可見(jiàn)制造圖樣。在定位工具經(jīng)過(guò)套管接箍時(shí)進(jìn)行的測(cè)量序列部分由標(biāo)記52標(biāo)示。因此，示出制造圖樣的測(cè)量序列由標(biāo)記53標(biāo)示并且在圖1B中以放大視圖示出。
[0073]在圖1B中，由例如在沿著第一套管部分的特定位置處形成的兩個(gè)距離X和Y識(shí)別圖樣，接著，該圖樣用于調(diào)整速度以及由此工具在兩個(gè)接箍之間的位置。當(dāng)定位工具在井中向下移動(dòng)時(shí)，定位工具經(jīng)過(guò)兩個(gè)接箍之間的很多套管部分，因此，當(dāng)定位工具經(jīng)過(guò)這些第一部分時(shí)識(shí)別所述制造圖樣。所識(shí)別的第一套管部分的制造圖樣也可被稱為參考制造圖樣。所述圖樣可具有恒定的厚度改變，從而在套管的特定部分處，可以識(shí)別套管的局部最小厚度或最大厚度與套管的下一局部最小厚度或最大厚度之間的距離X。當(dāng)借助于滾軋來(lái)制造套管時(shí)，這種恒定的厚度變化可由于滾子的非圓形直徑產(chǎn)生。隨后，當(dāng)定位工具經(jīng)過(guò)第二套管部分時(shí)，識(shí)別另一制造圖樣，相對(duì)于第一被識(shí)別的制造圖樣或參考制造圖樣的任何改變均可用于調(diào)整工具的速度，并由此校正進(jìn)行特定的井特性測(cè)量的位置。
[0074]在另一情況下，所述制造圖樣是更獨(dú)特的圖樣，因?yàn)椴荒茏R(shí)別到恒定的厚度改變。然而，當(dāng)井下工具向井下移動(dòng)時(shí)與從第一套管部分到下一套管部分相同地識(shí)別的圖樣仍提供沿著第二套管部分的區(qū)別標(biāo)記，在該區(qū)別標(biāo)記處，可以通過(guò)比較所測(cè)得的套管的第二部分的序列與被識(shí)別的制造圖樣來(lái)調(diào)整所述工具的被確定的速度和位置。因此，能夠與借助于傳統(tǒng)的套管接箍定位器執(zhí)行的情況相比更加精確地確定工具的速度和位置，因?yàn)樵摴ぞ咚俣鹊拇_定不僅基于測(cè)量的序列而且基于期望的制造圖樣與被識(shí)別的制造圖樣之間的比較。因此能夠更加精確地確定進(jìn)行井特性測(cè)量的位置。
[0075]被識(shí)別的制造圖樣可以僅是測(cè)量結(jié)果中的示出了套管部分的厚度變化的部段，因此，不需要在兩個(gè)套管接箍之間沿整個(gè)套管部分識(shí)別該圖樣。通過(guò)沿著一套管部分具有可識(shí)別的制造圖樣部段，可以在工具沿著套管的第二部分移動(dòng)時(shí)借助于傳感器對(duì)磁場(chǎng)的大小和/或方向的序列進(jìn)行測(cè)量時(shí)，將這些可識(shí)別的制造圖樣部段用于調(diào)整工具的被確定的速度和位置。當(dāng)沿著一套管部分具有兩個(gè)被識(shí)別的制造圖樣部段時(shí)，從磁場(chǎng)的大小和/或方向的序列確定的速度和位置沿著第二部分被調(diào)整兩次并由此在到達(dá)下一接箍之前被調(diào)整兩次。
[0076]當(dāng)借助于滾子生產(chǎn)套管時(shí)，套管的厚度以特定的圖樣變化，該特定的圖樣在定位工具中被識(shí)別、作為期望圖樣被儲(chǔ)存在定位工具中并且被與所確定的速度進(jìn)行比較。如果期望的圖樣與用于確定工具的速度的測(cè)得的圖樣不對(duì)應(yīng)，則確定測(cè)得的圖樣相對(duì)于期望圖樣的距離改變，并且相應(yīng)地調(diào)整測(cè)得的圖樣和相應(yīng)地重新計(jì)算或調(diào)整速度。
[0077]如果所識(shí)別的制造圖樣是沿著介于兩個(gè)套管接箍之間的整個(gè)套管部分的、例如套管的局部最大厚度與套管的下一局部最大厚度之間的恒定距離X，則能夠基于測(cè)量套管的局部最大厚度與套管的下一局部最大厚度之間所消耗的時(shí)間來(lái)調(diào)整工具速度。
[0078]圖2的檢測(cè)單元2只具有4個(gè)傳感器5、6，必須在磁體4的相同側(cè)上設(shè)置這些傳感器中的兩個(gè)，以計(jì)算工具的位置。兩個(gè)傳感器5、6在工具的縱向上被布置得越近，就越能快速地進(jìn)行測(cè)量。一個(gè)磁體4能夠被布置在一傳感器5、6的外側(cè)上,使得第一磁體被布置在第一傳感器的外側(cè)上，第二磁體被布置在第二傳感器的外側(cè)上。當(dāng)磁體4被布置在各傳感器5、6的外側(cè)上時(shí)，所有的傳感器定位成與磁體相距相同的距離，這使得測(cè)量更加精確，并且獲得更好的速度評(píng)估。
[0079]因此，定位工具可包括第一傳感器5和第二傳感器6，其中通過(guò)借助于第一傳感器然后借助于第二傳感器測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向確定速度，然后，比較來(lái)自于第一傳感器的測(cè)量與來(lái)自于第二傳感器的測(cè)量，以計(jì)算工具的速度。
[0080]在根據(jù)本發(fā)明的另一定位方法中，在沿著套管移動(dòng)工具時(shí)測(cè)得的制造圖樣以略微不同的方式使用。圖3A至圖3C示出了通過(guò)位于已經(jīng)經(jīng)過(guò)套管的一部分的定位工具中的傳感器獲得的測(cè)量序列。所述定位工具可以是例如上述的定位工具。測(cè)量結(jié)果示出了表示套管的特性(諸如，如上所述的材料特性)的制造圖樣。在該特定示例中已被掃描的套管的區(qū)段表示大約70英尺的長(zhǎng)度。圖3A所示的測(cè)量結(jié)果揭示了三個(gè)明顯特征52，所述特征52表示出現(xiàn)在套管的被掃描區(qū)段中的套管接箍。在圖3B和圖3C中，在圖3A中示出的測(cè)量的區(qū)段被取出并逐步放大。測(cè)量結(jié)果顯示了制造圖樣類似于大致周期性的波，如上所述的，所述波具有以局部最小和局部最大的形式的波峰。
[0081]在圖3C中示出的測(cè)量序列的放大圖表示了大約3英尺的套管長(zhǎng)度，并且示出了大致5個(gè)波峰56。在已知套管的大致長(zhǎng)度和波的個(gè)數(shù)的情況下，在該特定示例中，評(píng)估波長(zhǎng)為大致7英寸。
[0082]以類似的方式，現(xiàn)存的井眼中的套管可以被掃描，由此獲得參考制造圖樣。如果井下套管的被掃描區(qū)段的長(zhǎng)度已知，那么基于所識(shí)別的波的個(gè)數(shù)，能夠評(píng)估套管的特定區(qū)段的參考制造圖樣的波長(zhǎng)。如果套管的被布置在兩個(gè)套管接箍之間的區(qū)段或其他的參考位置被掃描，則可以獲知或評(píng)估套管的被掃描區(qū)段的長(zhǎng)度。
[0083]隨后，從參考制造圖樣獲得的關(guān)于波長(zhǎng)的信息可與通過(guò)隨后的套管被掃描的步驟確定的套管的同一區(qū)段的另一制造圖樣進(jìn)行比較。在已知套管的該區(qū)段的參考制造圖樣的波長(zhǎng)的情況下，可以在定位工具沿著套管的之前被掃描的區(qū)段向前移動(dòng)時(shí)通過(guò)識(shí)別波的個(gè)數(shù)來(lái)確定井下位置。用于計(jì)數(shù)波的個(gè)數(shù)的方法對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是已知的，可以以自動(dòng)的方式進(jìn)行。
[0084]理論上，可以從井的頂部開(kāi)始計(jì)數(shù)波的個(gè)數(shù)，從而確定井下位置。但是，諸如套管的不同區(qū)段的制造圖樣的變化或者波的個(gè)數(shù)的識(shí)別的不精確性之類的因素都可導(dǎo)致不期望的位置確定的不精確性。在實(shí)際中，可以有利地從已知的井下位置的參考位置開(kāi)始計(jì)數(shù)波的個(gè)數(shù)。井下存在的特定特征(諸如套管接箍、閥、接頭或短鉆桿)可表示這種參考位置。
[0085]在一個(gè)示例性用途中，上述方法可用于在沿著套管的區(qū)段的特定位置處定位井下工具。所述井下工具例如使用井下?tīng)恳鞅灰苿?dòng)經(jīng)過(guò)井，直到到達(dá)預(yù)定參考位置。然后致動(dòng)定位工具，并且如上所述地確定制造圖樣。根據(jù)套管的特定區(qū)段之前是否已被掃描或測(cè)量和是否存在參考制造圖樣，可以通過(guò)僅計(jì)數(shù)隨著井下工具經(jīng)套管移動(dòng)出現(xiàn)的波的個(gè)數(shù)，或者通過(guò)首先確定參考制造圖樣然后從參考位置開(kāi)始計(jì)數(shù)波的個(gè)數(shù)來(lái)識(shí)別特定位置。對(duì)于特定的套管元件，可以在將套管元件插入到井中之前、在套管已經(jīng)被安裝之后的較早步驟中、或者在即將開(kāi)始位置評(píng)估之前確定用于評(píng)估波長(zhǎng)的參考制造圖樣。或者，可以針對(duì)所有套管元件(例如針對(duì)來(lái)自特定制造的套管、針對(duì)來(lái)自特定批次的套管元件等)分別地確定參考制造圖樣。
[0086]通過(guò)傳感器檢測(cè)到的制造圖樣以及磁場(chǎng)中的相關(guān)變化也可由于套管材料的材料特性或者其他制造工藝諸如碾軋、冷拉或熱拉產(chǎn)生。
[0087]流體或者井流體指的是任意類型的可存在于油井或氣井中的流體，諸如天然氣、油、油基泥漿、原油、水等。氣體指的是任意類型的在井、完井或者裸井中存在的氣體成分，油指的是任意類型的油成分，諸如原油、含油流體等。因此，氣體、油以及水流體均可分別包含除氣體、油和/或水之外的其他元素或物質(zhì)。
[0088]套管指的是用在井下的與油或天然氣生產(chǎn)有關(guān)的任意類型的管道、管件、管狀體
坐寸ο
[0089]在工具未被全部沒(méi)入套管的情況下，可使用井下?tīng)恳髟诰袑⒐ぞ咄浦琳_位置。井下?tīng)恳魇侨我忸愋偷哪軌蛟诰型七M(jìn)或牽拉工具的驅(qū)動(dòng)工具，諸如WellTractor?.[0090]雖然以上已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離由下述的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的情況下明顯可以設(shè)想多種修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定在井中的套管中移動(dòng)的井下工具的位置的定位方法，所述方法包括如下步驟: -在所述井下工具沿著所述套管的第一部分移動(dòng)時(shí)，借助于包含在所述井下工具中的第一傳感器在一時(shí)間期間內(nèi)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向若干次， -基于測(cè)量結(jié)果確定所述套管的所述第一部分的制造圖樣， -通過(guò)比較所述套管的所述第一部分的參考制造圖樣與所述套管的所述第一部分的所確定的制造圖樣來(lái)確定所述井下工具的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟: -在所述井下工具沿著所述套管的具有已知長(zhǎng)度的第一部分移動(dòng)時(shí)，通過(guò)借助于包含在所述井下工具中的第一傳感器在一時(shí)間期間內(nèi)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向若干次來(lái)確定參考制造圖樣， -基于所述參考制造圖樣的波的個(gè)數(shù)和已測(cè)得的所述套管的所述第一部分的已知長(zhǎng)度來(lái)評(píng)估所述參考制造圖樣的波長(zhǎng)，以及 -計(jì)數(shù)隨著所述井下工具從所述參考位置開(kāi)始沿著所述套管的所述第一部分移動(dòng)所經(jīng)過(guò)的波的個(gè)數(shù)， 其中，基于所計(jì)數(shù)的波的個(gè)數(shù)以及所評(píng)估的波長(zhǎng)，連續(xù)地確定隨著所述井下工具沿著所述套管的所述第一部分移動(dòng)，所述井下工具相對(duì)于所述參考位置的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定位方法，還包括如下步驟: -在所述井下工具沿著所述套 管的所述第一部分移動(dòng)時(shí)，借助于包含在所述井下工具中的第二傳感器在一時(shí)間期間內(nèi)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向若干次，所述第二傳感器以與所述第一傳感器相距一軸向距離的方式被布置在所述井下工具中，以及 -從所測(cè)得的測(cè)量所述套管的第一位置的所述第一傳感器和測(cè)量所述套管的該相同的第一位置的所述第二傳感器之間相距的時(shí)間期間確定所述井下工具沿著所述套管的所述第一部分的速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位方法，還包括如下步驟: -在所述井下工具沿著所述套管的第二部分移動(dòng)時(shí)，借助于所述第一傳感器在一時(shí)間期間內(nèi)測(cè)量磁場(chǎng)的大小和/或方向若干次， -基于測(cè)量結(jié)果確定所述套管的所述第二部分的制造圖樣， -從所測(cè)得的測(cè)量所述套管的第一位置的所述第一傳感器和測(cè)量所述套管的該相同的第一位置的所述第二傳感器之間相距的時(shí)間期間確定所述井下工具沿著所述套管的所述第二部分的速度，以及 -比較所述套管的所述第一部分的制造圖樣與所述套管的所述第二部分的制造圖樣，以確定所述井下工具的能夠基于制造圖樣來(lái)調(diào)整所確定的所述工具沿著所述第二部分的速度的位置。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定位方法，其特征在于，由于所述套管中的厚度變化產(chǎn)生所確定的制造圖樣。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定位方法，其特征在于，由于滾軋工藝、碾軋、冷拉或熱拉產(chǎn)生所確定的制造圖樣。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定位方法，其特征在于，由于所述套管的一局部最小厚度或一局部最大厚度與所述套管的下一局部最小厚度或最大厚度之間的距離產(chǎn)生所確定的制造圖樣。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定位方法，其特征在于，所述傳感器布置在檢測(cè)單元中，所述檢測(cè)單元布置在工具(I)中并且包括被彼此相距一軸向距離(d2)布置且被布置在同一平面(7)中、諸如被布置在板(8)上的兩個(gè)傳感器(5,6)和兩個(gè)磁體(4)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定位方法，其特征在于，所述制造圖樣是沿著所述套管的一部分被識(shí)別的若干制造圖樣部段。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定位方法，其特征在于，借助于套管接箍來(lái)連接所述套管，所述套管的所述第一部分和所述第二部分被布置在兩個(gè)套管接箍之間。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的定位方法，其特征在于，所述套管的所述第一部分包括通過(guò)接箍連接的若干套管區(qū)段。
12.一種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的定位方法的定位工具，包括: 檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元包括被彼此相距一軸向距離(d2)布置并且被布置在同一平面(7 )中、諸如被布置在板(8 )上的兩組傳感器(5，6 )和兩個(gè)磁體(4 )。
13.一種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法的定位工具。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法的用于實(shí)時(shí)顯示井下?tīng)顟B(tài)的用途。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法的用于實(shí)時(shí)顯示井下位置的用途。
【文檔編號(hào)】E21B47/092GK103649461SQ201280034250
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月11日
【發(fā)明者】J·哈倫德巴克, M·弗蘭克 申請(qǐng)人:韋爾泰克有限公司