Устройство и способ обнаружения сигнала, ассоциированного с компонентом
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для идентификации направления перфорации стреляющим перфоратором. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения местоположения скважинного компонента и предотвращение его разрушения. Для этого устройство содержит целевой компонент, трубчатую структуру (ТС), имеющую первый и второй участки, сформированные из различных материалов, и детектор для спуска в ТС для обнаружения сигнала, ассоциированного с целевым компонентом. При этом ТС расположена между детектором и целевым компонентом. Причем материал одного участка ТС имеет свойство, которое уменьшает ослабление сигнала, а материал второго участка ТС обеспечивает большее ослабление сигнала, чем материал первого участка. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники
Разнообразные компоненты обеспечиваются в скважине, чтобы завершить скважину. Такие компоненты включают в себя обсадные трубы, насосно-компрессорные колонны, линии управления, датчики, устройства управления, клапаны, пакеры, оправки и так далее. Поскольку такие компоненты устанавливаются, операция перфорирования обычно осуществляется для продолжения перфорации через колонны и/или обсадные трубы и в окружающую формацию. Перфорации создают возможность сообщения флюидов между окружающей формацией и стволом скважины.
Для осуществления операции перфорирования в скважину опускается стреляющий перфоратор до целевой глубины. Однако прежде осуществления стрельбы стреляющим перфоратором оператор скважины должен сперва убедиться, что стреляющий перфоратор не будет стрелять в направлении, которое может разрушить скважинные компоненты, такие как линии управления, датчики, устройства управления, насосно-компрессорные колонны и так далее. Традиционно разнообразные технологии ориентации применялись для идентификации направления перфорации для стреляющего перфоратора, которое не разрушало бы скважинные компоненты.
Из уровня техники известны устройства для обнаружения скважинных компонентов, размещенных в скважине, например патенты США 6003597, 6945330, 5541889 и ЕР 0412535, в которых используются различные технологии обнаружения.
Одна технология, которая применялась в упомянутых решениях, состоит в том, чтобы использовать устройства обнаружения, которые испускают электромагнитное поле и которые могут обнаружить искажение в магнитном поле, индуцированное заданным компонентом (таким как насосно-компрессорная колонна, линия управления, датчик, масса, расположенная на предварительно определенном местоположении, и так далее). Искажение может быть использовано для определения местоположения заданного компонента. Однако ферромагнитный слой (такой как слой стальной обсадной трубы или стальной колонны) обеспечивается между заданным компонентом и устройством обнаружения или за пределами целевого компонента (компонента, подлежащего обнаружению) и устройства обнаружения, тогда ферромагнитный слой может потенциально мешать точному обнаружению местоположения заданного компонента, основанному на обнаружении искажения, вызванного заданным компонентом.
Таким образом, все вышеперечисленные, известные из уровня техники решения (патенты США 6003597, 6945330, 5541889 и ЕР 0412535) имеют части трубчатых структур, которые выполнены только из одного материала, например стали, что потенциально препятствует точному обнаружению местоположения целевого компонента.
Неспособность точно определить местоположение скважинного компонента может иметь следствием разрушение компонента, если стреляющий перфоратор неосторожно стреляет в направлении такого компонента. Обычно это довольно дорого заменять разрушенный компонент, так как оборудование оснащенной скважины должно быть удалено из скважины для осуществления замены или ремонтных работ.
Сущность изобретения
Вообще, в соответствии с вариантом осуществления представлено устройство для обнаружения местоположения компонента в скважине, содержащее:
целевой компонент,
трубчатую структуру, имеющую первый участок, сформированный из первого материала; и
детектор для спуска в трубчатую структуру для обнаружения сигнала, ассоциированного с целевым компонентом, при этом трубчатая структура расположена между детектором и целевым компонентом, причем первый материал имеет свойство, которое уменьшает ослабление сигнала, причем трубчатая структура имеет второй участок, сформированный из второго материала, при этом второй материал обеспечивает большее ослабление сигнала, чем первый материал.
При этом первый участок трубчатой структуры размещается в непосредственной близости с целевым компонентом по сравнению со вторым участком трубчатой структуры.
Следует отметить, что сигнал представляет собой один из магнитного сигнала, ядерного сигнала и акустического сигнала.
При этом трубчатая структура содержит трубчатый канал, имеющий внутренний ствол, целевой компонент, размещенный снаружи трубчатого канала, и детектор, размещенный во внутреннем стволе.
Кроме того, в устройстве трубчатый канал содержит первую колонну, а целевой компонент содержит одно из второй колонны, линии управления, и устройства.
Кроме того, трубчатый канал содержит первую обсадную трубу.
А устройство согласно указанному варианту дополнительно содержит вторую обсадную трубу снаружи первой обсадной трубы, при этом целевой компонент содержит линию управления, проходящую через пространство между первой и второй обсадными трубами.
Согласно изобретению первая обсадная труба имеет секцию, которая перекрывается с секцией второй обсадной трубы, и детектор для обнаружения азимутального положения целевого компонента через секции первой и второй обсадной трубы.
При этом детектор содержит, по меньшей мере, одно из катушки детектора, чтобы обнаруживать искажение магнитного поля, вызванное целевым компонентом, акустический детектор, чтобы обнаруживать акустический сигнал от указанного компонента, и детектора ядерного сигнала, чтобы обнаруживать испущенный ядерный сигнал.
Согласно второму варианту реализации изобретения предусмотрено устройство для обнаружения местоположения компонента в скважине, содержащее: целевой компонент,
трубчатую структуру, определяющую внутренний ствол и имеющую первый участок, сформированный из неферромагнитного материала, и по меньшей мере второй участок, сформированный из ферромагнитного материала, и
зонд для спуска во внутренний ствол трубчатой структуры, при этом зонд обеспечивает испускание магнитного поля и обнаруживание сигнала, находящегося под воздействием целевого компонента, размещенного снаружи трубчатой структуры, в ответ на магнитное поле, при этом по меньшей мере участок магнитного поля распространен через первый участок трубчатой структуры, при этом указанный первый участок имеет свойство, уменьшающее ослабление сигнала.
При этом трубчатая структура содержит насосно-компрессорную колонну или обсадную трубу.
Согласно второму варианту реализации в устройстве трубчатая структура содержит первую обсадную трубу, и устройство дополнительно содержит вторую обсадную трубу, которая перекрывает первую обсадную трубу, в которой целевой компонент содержит линию управления, проходящую через пространство между первой и второй обсадными трубами, зонд, чтобы обнаруживать сигнал, находящийся под воздействием линии управления, размещенной между первой и второй обсадными трубами.
Кроме того, трубчатая структура содержит первую обсадную трубу, и устройство дополнительно содержит вторую обсадную трубу, которая перекрывает первую обсадную трубу,
зонд, чтобы обнаруживать сигнал, находящийся под воздействием целевого компонента, размещенного снаружи обеих первой и второй обсадных труб.
При этом устройство дополнительно содержит управляющий модуль для обнаруживания азимутального положения целевого компонента, основанное на сигнале.
Согласно третьему варианту реализации изобретения предусмотрена система для обнаружения местоположения компонента в скважине, содержащая:
детектор,
целевой компонент и
трубчатую структуру, имеющую первую секцию, сформированную из первого материала, и указанная трубчатая структура дополнительно имеет по меньшей мере вторую секцию, сформированную из второго материала, причем первая секция трубчатой структуры размещается между целевым компонентом и детектором,
детектор для спуска в трубчатую структуру и приема сигнала, ассоциированного с целевым компонентом через первую секцию, чтобы обеспечить возможность обнаружения азимутального положения целевого компонента,
причем первый материал ослабляет сигнал меньше, чем второй материал.
При этом в системе детектор обеспечивает прием сигнала, полученного в результате искажения магнитного поля, вызванного целевым компонентом, при этом первый материал содержит неферромагнитный материал и второй материал содержит ферромагнитный материал.
А детектор содержит акустический детектор, чтобы принимать акустический сигнал от целевого компонента, при этом первый материал имеет свойство более низкого акустического отражения, чем второй материал или детектор ядерного сигнала, чтобы принимать ядерный сигнал, отраженный от по меньшей мере одного из целевого компонента и источника в непосредственной близости к указанному компоненту.
Согласно еще одному аспекту изобретения заявлен способ обнаружения азимутального положения целевого компонента в стволе скважины, содержащий:
обеспечение детектора в стволе скважины и спуск детектора во внутренний ствол трубчатой структуры, при этом первая секция трубчатой структуры размещается между детектором и целевым компонентом, и в котором первая секция трубчатой структуры формируется из первого материала, причем трубчатая структура дополнительно имеет, по меньшей мере, вторую секцию, сформированную из второго материала, и
прием, посредством детектора, сигнала, ассоциированного с целевым компонентом через первую секцию, причем первый материал имеет свойство ослаблять сигнал, ассоциированный с целевым компонентом меньше, чем первый материал.
Причем в способе прием сигнала содержит прием по меньшей мере одного из сигнала, происходящего в результате искажения магнитного поля, акустического сигнала и ядерного сигнала, а также прием сигнала содержит прием магнитного сигнала внутри первой секции структуры, которая формируется из неферромагнитного материала.
Другие или альтернативные признаки или варианты осуществления изобретения станут видны из последующего описания, из чертежей и из формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1А изображает многоколонную систему оснащенной скважины, которая имеет составные насосно-компрессорные колонны, где инструмент размещается в одной из насосно-компрессорных колонн, в соответствии с вариантом осуществления.
Фиг.1 В является видом в разрезе секции оснащенной скважины на фиг.1А.
Фиг.2А изображает систему оснащенной скважины, имеющую обсадную колонну и линию управления, размещенную снаружи обсадной колонны, где инструмент размещается внутри обсадной колонны, в соответствии с другим вариантом осуществления.
Фиг.2В является видом в разрезе секции оснащенной скважины с фиг.2А.
Фиг.3А изображает систему оснащенной скважины, имеющую составные обсадные трубы и устройство снаружи обсадных труб, где инструмент располагается внутри обсадных труб, в соответствии с еще другим вариантом осуществления.
Фиг.3В является видом в разрезе секции оснащенной скважины с фиг.3А.
Фиг.4А изображает систему оснащенной скважины, имеющую составные обсадные трубы и линию управления, проходящую через пространство между обсадными трубами, где инструмент располагается внутри обсадных труб, в соответствии с еще дополнительным вариантом осуществления.
Фиг.4В является видом в разрезе секции оснащенной скважины с фиг.4А.
Подробное описание
В следующем описании излагаются многочисленные подробности для обеспечения понимания настоящего изобретения. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение может быть выполнено без этих подробностей и что могут быть возможны многочисленные разновидности или видоизменения от описанных вариантов осуществления.
Как использовано здесь, термины "вверх" и "вниз"; "верхний" и "нижний"; "вверху" и "внизу"; "вверх по потоку" и "вниз по потоку"; "выше" и "ниже" и другие подобные термины, указывающие относительные положения выше или ниже заданной точки или элемента, используются в этом описании, чтобы более ясно описать некоторые варианты осуществления изобретения. Однако примененные к оборудованию и способам для использования в скважинах, которые отклоняются горизонтально, такие термины могут относиться к слева направо, справа налево или другим взаимоотношениям как подходящие.
Ссылаясь на фиг.1А-1В, оснащенная скважина в соответствии с первой схемой включает в себя обсадную трубу 100 внутри ствола 102 скважины. Фиг.1А является видом сбоку оснащенной скважины, в то время как фиг.1В является видом в разрезе оснащенной скважины, взятым вдоль линии 1В-1В на фиг.1А. Составные насосно-компрессорные колонны 104 и 106 располагаются в стволе скважины 102. Колонна 108 инструмента опускается через внутренний ствол насосно-компрессорной колонны 104. Колонна инструмента 108 имеет инструмент 110, который содержит взрывчатое устройство, которое при детонации вызывает силу взрыва в конкретном направлении или диапазоне направлений в стволе 102 скважины для достижения или недостижения формации снаружи обсадной трубы 100. Примером такого инструмента 110 является стреляющий перфоратор, который имеет кумулятивные заряды. Кумулятивный заряд при инициировании вызывает перфорирующую струю для осуществления выстрела в конкретном направлении. Стреляющий перфоратор может иметь кумулятивные заряды, упорядоченные так, что кумулятивные заряды производят выстрел в одном направлении или в диапазоне направлений (например, внутри угла 30°, угла 45° и так далее). Имеются случаи, где задача перфорационной работы заключается только в открытии отверстия в колонне 130 и без риска для обсадной трубы 100. Другие случаи, как указанно выше, направлены на открытие отверстия в колонне 130 и обсадной трубе 100, позволяя флюиду из формации перемещаться к стволу 102 скважины и, следовательно, к колонне 130.
Желательно, чтобы взрывчатое устройство в инструменте 110 при производстве выстрела не вызывало повреждения в другой насосно-компрессорной колонне 106. Таким образом, инструмент 110 ориентируется так, что взрывчатое устройство инструмента 110 производит выстрел в направлении (или направлениях) в сторону от насосно-компрессорной колонны 106. В альтернативной схеме другой компонент может быть размещен в стволе 102 скважины в добавление к или вместо насосно-компрессорной колонны 106. Такой другой компонент может включать в себя датчик, устройство управления, линию управления, электрический кабель или некоторый другой скважинный компонент, который не должен быть поврежден производством выстрела взрывчатого устройства в инструменте 110.
Для осуществления ориентирования инструмента 110 колонна 108 инструмента включает в себя двигатель 112, который может поворачивать инструмент 110 по отношению к остальному участку колонны 108 инструмента. Для фиксирования положения колонны 108 инструмента внутри насосно-компрессорной колонны 104 колонна 108 инструмента включает в себя якорный модуль 114. Заметим, что составные якорные модули могут быть обеспечены в колонне 108 инструмента, хотя только один рисуется на фиг.1А. В некоторых реализациях якорный модуль 114 может централизовать колонну 108 инструмента внутри насосно-компрессорной колонны 104. В различных реализациях якорный модуль 114 может фиксировать колонну 108 инструмента децентрализованным способом внутри насосно-компрессорной колонны 104.
Поскольку якорный модуль 114 устанавливается, запуск двигателя 112 может поворачивать инструмент 110 наряду с другими частями инструмента, например, участком, включающим в себя зонд 116. "Зонд" относится к устройству, которое является частью колонны 108 инструмента, используемой для обнаружения азимутального положения другого компонента в стволе скважины. "Азимутальное положение" компонента относится к угловой ориентации компонента вокруг окружной поверхности ствола скважины. Другими словами, угловая ориентация измеряется в плоскости, которая в основном является перпендикулярной к оси пространства ствола скважины, где имеет место измерение.
В системе, представленной на фиг.1А, зонд 116 включает в себя передатчик 118 (необязательный) и детектор (устройство обнаружения) 120. Присутствует ли передатчик 118 в зонде 116, зависит от вида зонда 116, использованного в насосно-компрессорной колонне 108. Например, для зонда 116, который обнаруживает азимутальное положение заданного компонента в стволе скважины, основанное на ядерных сигналах (например, гамма-лучевого излучения), передатчик 118 может быть не включен. Однако для зондов 116, которые осуществляют обнаружение азимутальных положений скважинных компонентов, основанное на электромагнитных или акустических сигналах, передатчик 118 тогда обеспечивается в зонде 116 для формирования электромагнитных или акустических сигналов в некоторых применениях.
Детектор 120 в зонде 116 используется для обнаружения сигнала (или сигналов), относящихся к целевому компоненту, который должен быть обнаружен зондом 116. В примере с фиг.1А-1В целевой компонент, который должен быть обнаружен, является насосно-компрессорной колонной 106. В реализации примера на фиг.1А ярлык 126 прикрепляется к насосно-компрессорной колонне 106, чтобы усиливать сигнал, относящийся к насосно-компрессорной колонне 106, который обнаруживается детектором 120. Например, если обнаружение азимутального положения заданного компонента основывается на электромагнитном или акустическом сигналах, тогда ярлык 126 является компонентом для усиления искажения магнитного поля или для увеличения отражения акустических сигналов соответственно. Ярлык 126 может быть сформирован из ферромагнитного материала для усиления искажения магнитного поля. Альтернативно, ярлык 126 может также быть сформирован из материала, имеющего свойство усиливать отражения акустических сигналов. В еще другой реализации ярлык 126 может быть источником гамма-лучевого излучения или других ядерных сигналов, где такой ярлык 126 испускает сигналы для обнаружения детектором 120. Если обнаружение азимутального положения основывается на ядерных сигналах, тогда ярлык 126 может быть передатчиком ядерных сигналов (например, передатчиком гамма-лучевых сигналов).
Ярлык 126 может не включаться в других реализациях. Также, альтернативно, вместо прикрепления к насосно-компрессорной колонне 106 ярлык 126 может быть отнесен от насосно-компрессорной колонны 106 (например, отклонен на 180°, 90° или на другое отклонение от насосно-компрессорной колонны 106). Посредством расположения ярлыка 126 на местоположении, которое смещается азимутально или под углом от насосно-компрессорной колонны 106, взрывчатое устройство в инструменте 110 может быть ориентировано для выстрела в направлении к ярлыку 126 для избежания стрельбы в направлении насосно-компрессорной колонны 106.
Заметим, что заданный компонент, который должен быть обнаружен зондом 116, размещается "за пределами" насосно-компрессорной колонны 104. Компонент упоминается, чтобы быть размещенным "за пределами" структуры от зонда 116, если компонент отделяется от зонда 116 структурой. Таким образом, в системе с фиг.1А-1В структура является насосно-компрессорной колонной 104, зонд 116 размещается во внутреннем стволе насосно-компрессорной колонны 104, и заданный компонент (насосно-компрессорная колонна 106 и/или ярлык 126), чье азимутальное положение должно обнаруживаться, размещается за пределами (снаружи) насосно-компрессорной колонны 104.
В реализации, где зонд 116 использует электромагнитные сигналы, переменный ток подается к генераторной катушке (например, катушке соленоидного типа) в передатчике 118. Генераторная катушка производит первичное поле электромагнитного потока (магнитное поле). Магнитное поле распространяется радиально в окружающей насосно-компрессорную колонну 104 стенке и окружающей ствол скважины среде. Магнитное поле искажается компонентами в окружающей среде, включая насосно-компрессорную колонну 106 и ярлык 126 (если присутствует). Искаженное магнитное поле принимается базовой катушкой (или приемной катушкой), или множественными базовыми катушками, или приемными катушками в детекторе 120.
Искажение магнитного поля, вызванное компонентами в окружающем стволе скважины, вызывает изменения в амплитуде и фазе сигнала(ов), принятых детектором 120, где сигнал(ы) является(ются) следствием искаженного магнитного поля. Сигнал(ы), принятый(ые) детектором 120, рассматривается(ются) сигналом(ами), относящимся(имися) к заданному компоненту, например, насосно-компрессорной колонне 106 и/или ярлыку 126.
Принятый сигнал(ы) обеспечивается(ются) к управляющему модулю 146 (который может быть размещен на земной поверхности или где-либо в стволе скважины 102). Управляющий модуль обрабатывает сигнал(ы) и определяет азимутальное положение насосно-компрессорной колонны 106, основанное на обработке сигнала(ов). Если управляющий модуль размещается на земной поверхности, принятый(ые) детектором 120 сигнал(ы) передаются такому управляющему модулю модулем 122 телеметрии по кабелю 124. Кабель 124 может быть электрическим кабелем, оптоволоконным кабелем или каким-нибудь другим видом кабеля связи.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения для уменьшения ослабления сигнала, вызванного насосно-компрессорной колонной 104, по меньшей мере секция 130 насосно-компрессорной колонны 104 (в близости зонда 116) формируется из материала, который имеет свойство, влияющее на уменьшение ослабления сигналов, полученных детектором 120 с целью обнаружения азимутального положения насосно-компрессорной колонны 106. Секция 130 находится в пространстве, где должно произойти обнаружение азимутального положения заданного компонента.
Заметим, что в некоторых вариантах осуществления насосно-компрессорная колонна 104 имеет только секцию 130, которая формируется из первого материала. Остальные секции (132, 134) насосно-компрессорной колонны 104 могут быть сформированы из второго материала, который вызывает большее ослабление сигналов, чем первый материал. Термин "ослабление" или "ослаблять", когда относится к сигналам, принятым зондом 116 для обнаружения азимутального положения другого компонента в стволе скважины, относится к уменьшению помехой, уменьшению поглощением, увеличению в фоновом шуме или другом виде маскирования, что уменьшает способность зонда 116 точно определять азимутальное положение компонента в скважине.
Как пример, для уменьшения ослабления магнитного поля, генерированного передатчиком 118 в зонде 116, первый материал, формирующий секцию 130 насосно-компрессорной колонны 104, выполнен из неферромагнитного материала, такого как нержавеющая сталь, титан, стекловолокно и так далее. Так как нержавеющая сталь, титан и стекловолокно являются обычно дороже, чем сталь (которая является материалом, обычно использованным для формирования насосно-компрессорных колонн в скважине), количество таких неферромагнитных материалов ограничивается в насосно-компрессорных колоннах 104 для уменьшения затрат. Следовательно, в реализации, изображенной на фиг.1А, только секция 130 насосно-компрессорной колонны 104 формируется из неферромагнитного материала. Остальные секции 132, 134 насосно-компрессорной колонны 104 формируются из ферромагнитного материала (например, стали). Однако в других реализациях насосно-компрессорная колонна 104 в целом может быть сформирована из неферромагнитного материала.
В реализации, где зонд 116 обнаруживает азимутальное положение заданного компонента, основанное на акустическом обнаружении, передатчик 118 в зонде 116 испускает акустические импульсы радиально снаружи. Детектор 120 в зонде 116 принимает отраженные акустические сигналы от окружающих структур, например, насосно-компрессорной колонны 106 и/или ярлыка 126. Азимутальное положение заданного компонента определяется, основываясь на отраженных акустических сигналах.
Для уменьшения ослабления акустических сигналов, отраженных от заданного компонента, желательно, чтобы секция 130 насосно-компрессорной колонны 104 в непосредственной близости от зонда 116 была сформирована из первого материала, что уменьшает отражение акустических сигналов, переданных от зонда 116. Обычно каждая поверхность границы раздела (например, граница раздела между флюидом и поверхностью стенки колонны, граница раздела между флюидом и поверхностью заданного компонента и так далее) будет вызывать отражение акустических сигналов. Отраженные акустические сигналы от границ раздела стенки насосно-компрессорной колонны 104 и окружающего флюида рассматриваются как шум, который вызывает уменьшение возможности обнаруживать отраженные акустические сигналы от заданного компонента. Таким образом, вместо использования в секции 130 насосно-компрессорной колонны стали (которая относится к материалу с относительно высокими скоростями отражений) может быть использован альтернативный материал (например, хром, пластмасса, резина и так далее) в секции 130 насосно-компрессорной колонны для уменьшения амплитуды акустических отражений от насосно-компрессорной колонны 104. Секция 130 таким образом формируется из материала, который характеризуется более низким акустическим отражением. Уменьшение амплитуд акустических отражений от насосно-компрессорной колонны 104 имеет следствием улучшенное отношение сигнал-шум такое, что акустические сигналы, отраженные от заданного компонента, могут быть лучшим образом обнаружены зондом 116. Другими словами, секция 130 насосно-компрессорной колонны 104 вызывает уменьшение ослабления акустических сигналов (отраженных акустических сигналов), относящихся к заданному компоненту.
В альтернативной реализации вместо зонда 116, испускающего акустические сигналы, которые отражаются заданным компонентом (например, насосно-компрессорной колонной 106 и/или ярлыком 126), может быть предусмотрен источник акустических сигналов, при этом источник акустических сигналов испускает акустические сигналы, которые принимаются зондом 116. Источник акустического сигнала может быть обеспечен в ярлыке 126 или в местоположении на расстоянии от насосно-компрессорной колонны 106. В этой альтернативной реализации формирование секции 130 насосно-компрессорной колонны 104 из материала с уменьшенным свойством акустического отражения идентично усиливает способность зонда 116 более точно определять азимутальное положение заданного компонента. Другой источник акустического сигнала может быть другой колонной 108 инструмента, размещенной внутри колонны 106. В этой конфигурации источник 118 будет формировать акустический сигнал и будет обнаружен на инструменте 108 внутри колонны 104.
В реализации, где зонд 116 обнаруживает азимутальное положение заданного компонента, основанное на ядерных сигналах (например, гамма-лучевого излучения), зонд 116 не включает в себя передатчик 118. Вместо этого зонд 116 включает в себя детектор 120 для приема ядерных сигналов, испускаемых источником ядерных сигналов (например, источником гамма-лучевого излучения) в ярлыке 126. Азимутальное положение заданного компонента определяется, основываясь на испускаемых ядерных сигналах.
Для уменьшения ослабления ядерных сигналов, испущенных ярлыком 126 в этой реализации, секция 130 насосно-компрессорной колонны 104 может быть (1) сформирована из материала, который уменьшает поглощение ядерного излучения по сравнению со сталью или другим типичным материалом, использованным для формирования насосно-компрессорной колонны 104; или (2) сформирована из более тонкого слоя материала (например, более тонкого слоя стали) для уменьшения поглощения ядерного излучения. Другими словами, секция 130 насосно-компрессорной колонны 104 упоминается для уменьшения ослабления испущенных ядерных сигналов, относящихся к заданному компоненту (ярлык 126).
В примерном варианте осуществления, показанном на фиг.1А, обсадная труба 100 также имеет секцию 140, которая формируется из материала для уменьшения ослабления сигналов, принятых детектором 120 с целью обнаружения азимутального положения насосно-компрессорной колонны 106. Наблюдалось, что стальная обсадная труба, окружающая зонд 116, может вносить фоновый шум, вызывающий ослабление сигналов по окружной поверхности обсадной трубы таким образом, что детектор 120 является неспособным точно обнаружить азимутальное положение насосно-компрессорной колонны 106 и/или ярлыка 126. Для уменьшения этого ослабления секция 140 обсадной трубы 100 формируется из материала (например, неферромагнитного материала), который дает возможность уменьшения ослабления. В реализации, показанной на фиг.1А, только секция 140 обсадной трубы 100 формируется из первого материала. Остальные части 142 и 144 обсадной трубы 100 формируются из типичного материала, использованного для формирования оболочки, такого как сталь или другой материал.
Фиг.2А-2В изображают оснащенную скважину в соответствии с другой компоновкой, в которой насосно-компрессорная колонна 108 (так же конфигурированная, как колонна 108 инструмента на фиг.1А) используется для обнаружения азимутального положения линии 200 управления, которая размещается снаружи обсадной трубы 248. Фиг.2А является видом сбоку оснащенной скважины, и фиг.2В является видом в разрезе оснащенной скважины, взятым вдоль линии 2В-2В. Следует отметить, что в схеме на фиг.2А-2В насосно-компрессорные колонны не обеспечиваются в интервале, где размещается колонна 108 инструмента. Как показано на фиг.2А-2В линия 200 управления размещается внутри цементного слоя 204, который цементирует обсадную трубу 248 у стенки ствола скважины.
Необязательный ярлык 202 может быть расположен близко к линии 200 управления для усиления способности зонда 116 в колонне 108 инструмента обнаруживать азимутальное положение линии 200 управления. Альтернативно, необязательный ярлык 202 может быть расположен на азимутально смещенном местоположении от линии 200 управления так, что сила взрыва может быть направлена в направлении к ярлыку 202, чтобы избежать повреждения линии 200 управления. В альтернативных реализациях вместо линии 200 управления датчики, устройства управления и другие заданные компоненты могут быть расположены снаружи обсадной трубы 248 в цементном слое 204.
Как в реализации на фиг.1А-1В, секция 250. обсадной трубы 248 (в интервале, где азимутальное положение заданного компонента должно быть обнаружено) формируется из первого материала, имеющего свойство, которое уменьшает ослабление сигнала, относящегося к заданному компоненту (например, линии 200 управления и/или ярлыку 202). Например, для реализации, где зонд 116 формирует магнитное поле, секция 250 обсадной трубы 248 формируется из неферромагнитного материала, тогда как остальные секции 252, 254 обсадной трубы 248 формируются из ферромагнитного материала. Альтернативно, целая обсадная труба 248 может быть сформирована из неферромагнитного материала.
В реализациях, где зонд 116 обнаруживает азимутальное положение заданного компонента, основанное на акустическом или ядерном сигналах, секция 250 обсадной трубы 248 (или целая обсадная труба 248) формируется из материала для уменьшения ослабления отраженных акустических сигналов или ядерных сигналов, относящихся к заданному компоненту (например, линии 200 управления и/или ярлыку 202).
Фиг.3А-3В изображают оснащенную скважину, соответствующую другой компоновке. Фиг.3А является видом сбоку оснащенной скважины, и фиг.3В является видом в разрезе оснащенной скважины, взятым вдоль линии 3В-3В. В схеме на фиг.3А-3В составные обсадные трубы 300 и 302 обозначены таким образом, что первая обсадная труба 300 имеет более широкий диаметр, чем вторая обсадная труба 302. Секция 312 второй обсадной трубы 302 перекрывает секцию 316 первой обсадной трубы 300 в интервале 304. Компонент 307 (например, датчик, устройство управления или другое оборудование) размещается снаружи первой обсадной трубы 300, где такой компонент обеспечивается в цементном слое 308. Компонент 307 присоединяется кабелем 306 к другому оборудованию. Необязательный ярлык 310 обеспечивается и создает возможность зонду 116 в колонне 108 инструмента обнаруживать азимутальное положение ярлыка 310 или компонента 307. Альтернативно, необязательный ярлык 310 азимутально смещен от компонента 307. Секция 312 второй обсадной трубы 302 формируется из первого материала, который уменьшает ослабление сигналов, использованных для обнаружения азимутального положения заданного компонента. В реализации на фиг.3А вторая секция 314 второй обсадной трубы 302 формируется из второго материала, который является отличным от первого материала. Произвольно, секция 316 первой обсадной трубы 300 может быть сформирована из первого материала, который уменьшает ослабление сигналов, использованных для обнаружения азимутального положения заданного компонента, в то время как остальная часть 318 первой обсадной трубы 300 формируется из второго материала.
Заметим, что инструмент 108 на фиг.3А может быть размещен внутри насосно-компрессорной колонны (не показанной), которая находится внутри обсадной трубы 302.
Фиг.4А-4В изображают оснащенную скважину, соответствующую еще другой схеме. Фиг.4А является видом сбоку оснащенной скважины, и фиг.4В является видом в разрезе оснащенной скважины, взятым вдоль линии 4В-4В. В схеме на фиг.4А-4В изображены составные обсадные трубы 400 и 402, где первая обсадная труба 400 имеет более широкий диаметр, чем вторая обсадная труба 402. Секция 412 второй обсадной трубы 402 перекрывает секцию 416 первой обсадной трубы 400 в интервале 404. Линия 406 управления проходит через пространство между первой и второй обсадными трубами 400, 402. Зонд 116 в колонне 108 инструмента является способным обнаружить азимутальное положение линии 406 управления в интервале 404. Секция 412 второй обсадной трубы 402 формируется из первого материала, который уменьшает ослабление сигналов, использованных для обнаружения азимутального положения линии 406 управления. В реализации на фиг.4А вторая секция 414 второй обсадной трубы 402 формируется из второго материала, который является отличным от первого материала. Секция 416 первой обсадной трубы 400 также формируется из первого материала, который уменьшает ослабление сигналов, использованных для обнаружения азимутального положения линии 406 управления, в то время как остальная часть 418 первой обсадной трубы 400 формируется из второго материала.
В то время как изобретение раскрывалось по отношению к ограниченному числу вариантов осуществления, специалисты в данной области техники, имея преимущество этого раскрытия, оценят многочисленные модификации и варианты из настоящего описания. Предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает такие модификации и варианты осуществления в объеме и концепции настоящего изобретения.
1. Устройство для обнаружения местоположения компонента в скважине, содержащее:
целевой компонент,
трубчатую структуру, имеющую первый участок, сформированный из первого материала; и
детектор для спуска в трубчатую структуру для обнаружения сигнала, ассоциированного с целевым компонентом, при этом трубчатая структура расположена между детектором и целевым компонентом,
причем первый материал имеет свойство, которое уменьшает ослабление сигнала, причем трубчатая структура имеет второй участок, сформированный из второго материала, при этом второй материал обеспечивает большее ослабление сигнала, чем первый материал.
2. Устройство по п.1, в котором первый участок трубчатой структуры размещается в непосредственной близости с целевым компонентом по сравнению со вторым участком трубчатой структуры.
3. Устройство по п.1, в котором сигнал содержит один из магнитного сигнала, ядерного сигнала и акустического сигнала.
4. Устройство по п.1, в котором трубчатая структура содержит трубчатый канал, имеющий внутренний ствол, целевой компонент, размещенный снаружи трубчатого канала, и детектор, размещенный во внутреннем стволе.
5. Устройство по п.4, в котором трубчатый канал содержит первую колонну, и целевой компонент содержит одно из второй колонны, линии управления и устройства.
6. Устройство по п.4, в котором трубчатый канал содержит первую обсадную трубу.
7. Устройство по п.6, дополнительно содержащее вторую обсадную трубу снаружи первой обсадной трубы, при этом целевой компонент содержит линию управления, проходящую через пространство между первой и второй обсадными трубами.
8. Устройство по п.6, дополнительно содержащее вторую обсадную трубу снаружи первой обсадной трубы, целевой компонент, размещенный снаружи второй обсадной трубы.
9. Устройство по п.8, в котором первая обсадная труба имеет секцию, которая перекрывается с секцией второй обсадной трубы, детектор для обнаружения азимутального положения целевого компонента через секции первой и второй обсадных труб.
10. Устройство по п.1, в котором детектор содержит по меньшей мере одно из катушки детектора, чтобы обнаруживать искажение магнитного поля, вызванное целевым компонентом, акустического детектора, чтобы обнаруживать акустический сигнал от указанного компонента, и детектора ядерного сигнала, чтобы обнаруживать испущенный ядерный сигнал.
11. Устройство для обнаружения местоположения компонента в скважине, содержащее: целевой компонент,
трубчатую структуру, определяющую внутренний ствол и имеющую первый участок, сформированный из неферромагнитного материала, и по меньшей мере второй участок, сформированный из ферромагнитного материала, и
зонд для спуска во внутренний ствол трубчатой структуры, при этом зонд обеспечивает испускание магнитного поля и обнаружение сигнала, находящегося под воздействием целевого компонента, размещенного снаружи трубчатой структуры, в ответ на магнитное поле, при этом по меньшей мере участок магнитного поля распространен через первый участок трубчатой структуры, при этом указанный первый участок имеет свойство, уменьшающее ослабление сигнала.
12. Устройство по п.11, в котором трубчатая структура содержит насосно-компрессорную колонну.
13. Устройство по п.11, в котором трубчатая структура содержит обсадную трубу.
14. Устройство по п.11, в котором трубчатая структура содержит первую обсадную трубу, и устройство дополнительно содержит вторую обсадную трубу, которая перекрывает первую обсадную трубу, в которой целевой компонент содержит линию управления, проходящую через пространство между первой и второй обсадными трубами, зонд, чтобы обнаруживать сигнал, находящийся под воздействием линии управления, размещенной между первой и второй обсадными трубами.
15. Устройство по п.11, в котором трубчатая структура содержит первую обсадную трубу, и устройство дополнительно содержит вторую обсадную трубу, которая перекрывает первую обсадную трубу,
зонд, чтобы обнаруживать сигнал, находящийся под воздействием целевого компонента, размещенного снаружи обеих, первой и второй, обсадных труб.
16. Устройство по п.11, дополнительно содержащее управляющий модуль для обнаружения азимутального положения целевого компонента, основанное на сигнале.
17. Система для обнаружения местоположения компонента в скважине, содержащая:
детектор,
целевой компонент и
трубчатую структуру, имеющую первую секцию, сформированную из первого материала, и указанная трубчатая структура дополнительно имеет по меньшей мере вторую секцию, сформированную из второго материала, причем первая секция трубчатой структуры размещается между целевым компонентом и детектором,
детектор для спуска в трубчатую структуру и приема сигнала, ассоциированного с целевым компонентом через первую секцию, чтобы обеспечить возможность обнаружения азимутального положения целевого компонента,
причем первый материал ослабляет сигнал меньше, чем второй материал.
18. Система по п.17, в которой детектор обеспечивает прием сигнала, полученного в результате искажения магнитного поля, вызванного целевым компонентом, при этом первый материал содержит неферромагнитный материал, и второй материал содержит ферромагнитный материал.
19. Система по п.17, в которой детектор содержит акустический детектор, чтобы принимать акустический сигнал от целевого компонента, при этом первый материал имеет свойство более низкого акустического отражения, чем второй материал.
20. Система по п.17, в которой детектор содержит детектор ядерного сигнала, чтобы принимать ядерный сигнал, отраженный от по меньшей мере одного из целевого компонента и источника в непосредственной близости к указанному компоненту.
21. Способ обнаружения азимутального положения целевого компонента в стволе скважины, содержащий:
обеспечение детектора в стволе скважины и спуск детектора во внутренний ствол трубчатой структуры, при этом первая секция трубчатой структуры размещается между детектором и целевым компонентом, и в котором первая секция трубчатой структуры формируется из первого материала, причем трубчатая структура дополнительно имеет по меньшей мере вторую секцию, сформированную из второго материала, и
прием посредством детектора сигнала, ассоциированного с целевым компонентом через первую секцию, причем первый материал имеет свойство ослаблять сигнал, ассоциированный с целевым компонентом меньше, чем второй материал.
22. Способ по п.21, в котором прием сигнала содержит прием по меньшей мере одного из сигнала, происходящего в результате искажения магнитного поля, акустического сигнала и ядерного сигнала.
23. Способ по п.21, в котором прием сигнала содержит прием магнитного сигнала внутри первой секции структуры, которая формируется из неферромагнитного материала.
