诸如地震勘测之类的非侵入式方法通常用于探明地层中潜在的 碳氢化合物蕴藏区。在应用这种地震方法时，在地表面上产生地震波， 并且探测到来自各种地层的反射，以提供有关各种地层结构的数据。 然而地震探测技术在空间与对比分辨(spatial and constrast resolution)方面受到了限制，并且通常地震勘测要由探测性勘探钻井 (scouting exploration drilling)来补充，而接下来的评估钻井 (appraisal drilling)用来提供对适当位置的碳氢化合物液体的含量和 可开采的储藏量的更明确的评估。
在勘探钻井中，将一个或多个勘测工具下降到在地层中所钻凿出 的一井眼内，以提供有关地层特征的数据。在钻井过程中，钻屑(即 在钻井过程中被削落的岩石颗粒)在钻柱与井眼壁之间的环形空间内 流动的钻井液流中被向上传输到表面。为防止井眼塌陷，井眼设有一 套管。
这种传统的勘测方法是昂贵的，因为需要在井眼内设置套管来稳 定井眼，其中套管部段以套置的方式安装，上面的部段具有相对较大 的直径，而沿向下的方向部段的直径逐渐降低。

本发明的一目的是提供经在地层内形成的一井眼来勘测地层的 一改进的设备，该设备无需在井眼内设置套管部段。
根据本发明提供了一种勘测地层的方法，它应用在地层中所形成 的一井眼内所用的勘测设备，该设备包括一装载基体，该基体装载有 地层勘测装置和设置在该设备前端用于钻凿井眼的钻凿装置；该方法 包括以下步骤：随着由钻凿装置的钻凿前进而经井眼使装载基体前进； 移走由钻凿过程造成的岩石颗粒，包括将岩石颗粒输送到设备后端并 且将岩石颗粒沉积到位于该设备后端的后面的井眼内。
通过将钻屑沉积到设备后的井眼内，就不再需要在一钻井液流 (stream of drilling fluid)中将钻屑输送到表面。因此无需在井眼内 保持一钻井液流通道，并且也就无需在井眼内设置套管。此外，井眼 内大量的钻屑将井眼内的渗透率降低到一足够低的程度，以防止碳氢 化合物流体未经控制地溢出到表面(喷出)。
根据本发明的设备意在用一巧妙的方式寻找石油或天然气，以提 供有关在勘探的地层中发现石油和天然气的证据(迹象)，并且完成 对地层的复杂的测量。
为了进一步降低地层不同层之间的压力连接，并且降低从任何这 样的层到表面(的压力连接)，该设备合适地包括用于向设备后的井 眼内注入一井眼密封混合物的装置。这种密封混合物可以是例如塑料 泡沫或水泥。
为了获得有关设备在地层中位置的信息并且沿着一选择的路线 来操纵该设备，该设备合适地设有一陀螺仪。
为了完整，可参见美国专利说明书US3857289。该专利公报公开 了一伸缩式土壤取样设备，在该设备的前端设有一钻头，该设备的后 端则连接到用于旋转钻头的一钻柱(drill string)上。
附图说明
下面将以示例的方式、结合附图更详细地描述本发明，其中图l 示意性地表示了根据本发明的设备的一纵向侧视图。

图中所示的设备具有大致圆柱形的一装载基体1。装载基体1包 括由一伸缩接头7相互连接的第一和第二部件3、5，其中伸缩接头7 适于在一收缩位置和一伸张位置之间移动，并且当从收缩的位置移动 到伸张的位置时可以在两个部件3、5之间提供一推力。第一部件3设 有一钻头9，其位于基体1的前端，以在一地层中钻凿出一井眼。钻 头9被一电机驱动，该电机由装载基体1内的一可再充电的能量储存/ 供应系统(未示出)提供动力。合适的是，可再充电的能量储存/供应 系统包括由一电机(未示出)驱动的一飞轮，以储存能量，该飞轮可 驱动一发电机来供应电能。可再充电的能量储存/供应系统经合并在一 复式电线(multi-line wire)15内的一电缆接收电力，其中复式电线 15贮藏在第二部件5内侧的一卷轴(未示出)上，并且经在第二部件 5后端16的一开口15a延伸，且连接到在一合适位置的一能量供应站 (未示出)上。
第一部件3设有凸垫(pad)17、18，用于有选择地固定第一部 件3在井眼内的位置，并且第二部件5设有凸垫19、20，以有选择地 固定第二部件5在井眼内的位置。每一凸垫17、18、19、20可在一径 向收缩的位置和一径向伸张的位置之间有选择地移动，并且在其朝向 井眼壁的外表面上设有一夹持外形(gripping profile未示出)。凸垫 17、18、19、20由可再充电的能量储存/供应系统所供给的电力驱动。
装载基体1还设有螺旋状输送器，该输送器采用从装载基体1的 前端到其后端延伸的螺旋推进螺纹22、24、26的形式。螺旋推进螺纹 22、24、26通过由可再充电的能量储存/供应系统供给的电力而相对于 装载基体1的纵向轴线被驱动旋转。
地层的勘测是通过由设置在第一部件3上的一空心岩心钻具28 从地层中提取样本岩心塞(specimen core plug)来完成的。岩心钻具 28可径向地伸入钻凿有井眼的岩石层，以从该岩石层中提取岩心塞。
在第一部件3上设置一流体取样器30，以对从地层流入井眼内的 流体进行取样。在所选择的井眼深度，通过确定在井眼壁对从地层中 提取的流体的压力响应和接着将该流体重新注入地层中，测量环绕设 备的局部范围的地层上的有效流动特性。
此外，在设备上设有分析装置(未示出)，用于分析岩心塞和在 地层内主要的状况下的流体样品；还设有数据传输装置，以将由分析 和压力测量所获得的数据经合并在复式电线15内的一光纤数据传输 线传输到表面。
在图中所示设备的正常操作过程中，通过旋转钻头9而使该设备 在地层中钻凿出一井眼。设备的正常操作起始于该设备位于已钻凿的 一井眼部位，其中已钻凿的井眼既可使用该设备、也可使用任何其它 合适的钻凿设备来钻凿。伸缩接头7处于其收缩的位置。可再充电的 能量储存/供应系统通过复式电线15内的电缆而被供给充足的能量， 从而以高速旋转飞轮。凸垫17、18移向其收缩位置，而凸垫19、20 则移向其伸张位置，从而其夹持外形牢固地压靠到井眼壁上，以固定 第二部件5在井眼内的位置。
然后通过向钻头马达同时传输旋转的飞轮的能量来旋转钻头9而 钻凿进一步的井眼部分，并且伸缩接头7逐渐地延伸到其伸张的位置。 通过伸张收缩接头，部件3前移并向钻头9提供一推力，从而钻头9 被推靠到井眼底部和切入岩石层内，以钻凿井眼进一步的部分。由伸 缩接头产生的推力所造成的反作用力被凸垫19、20传输给井眼壁。
在钻凿进一步的井眼部分的过程中，螺旋推进螺纹22、24、26 被转动，以将钻屑输送到装载基体1的后端16，并且将钻屑沉积在装 载基体1后的井眼内。复式电线15在钻屑之间保持静态，因而不会受 到由摩擦造成的磨损。
为了启动一更进一步的井眼部分的钻凿，可再充电的能量储存/ 供应系统经复式电线15内的电缆被再次供给足够的能量，从而以高速 旋转飞轮。凸垫17、18伸展到井眼壁上，以固定第一部件3在井眼内 的位置。接着，凸垫19、20收缩并且伸缩接头7收缩，从而第二部件 5前移。接下来凸垫17、18收缩并且凸垫19、20伸展到井眼壁上， 以固定第二部件5在井眼内的位置。然后以上面结合先前的井眼部分 所述的方式类似地进行进一步的井眼部分的钻凿。
随着井眼的加深和设备在井眼内前移，复式电线15从位于第二 部件5内的卷轴被逐渐地卷出，从而复式电线在井眼内延伸而不需其 在井眼内作轴向运动。
井眼以该方式由自身推进的设备逐步延伸。
钻屑被沉积在设备后的井眼内，从而无需将钻屑输送到表面。复 式电线15保持静态地位于钻屑内和钻屑之间。
该方式意味着不需保持井眼打开，因而也就无需在井眼内设置套 管。井眼内的钻屑降低了井眼内的渗透率，足以防止在钻凿过程中遇 到的高压地层流体泄漏到表面。
在所选择的深度，用流体取样器30提取进入井眼内的地层流体 样品，并且用岩心钻具28提取岩心塞。通过分析装置分析流体样品和 岩心塞并且通过数据传输装置经复式电线15内的数据传输线将结果 数据传输到表面。这些数据包括，例如孔隙率、绝对渗透率、相对渗 透率、毛细管压力和碳氢化合物流体储藏量，例如原始和残余油饱和 程度。
设备1可以在地球表面上进行操作、以将整个井眼钻凿到所需深 度；或者也可以从位于一较早钻凿的井眼内的一钻井台(docking station)操作该设备。考虑到可贮藏在装载基体1内侧的电线15的有 限长度、并且考虑到设备的动力消耗以及较慢的钻凿速度，后者选择 是更优的。应当尽可能有效地使用电线15来将设备施展(deploy)在 被认为有价值的地层勘探中。
此外，设备1还可设有各种地层勘测装置。例如该设备可设置一 强声源以在地层产生声频信号，并且可以在设备内设置一个或多个声 频接收器(例如位于设备的后端)来接收来自不同地层、不规则奇点、 高速区、流体阱(fluid trap)等的声频反射。此外，该设备还可设置 一温度传感器和一地层流体压力传感器。
通过同时操作如前所述的两个或多个设备，可以在位于同一井眼 或不同井眼或井眼分支内的设备之间测量声频干涉。因此能产生在设 备之间的地层的声速分布的一详细图像(X断层Cross-well摄影术)。 而且通过从一个设备同时向地层中注入流体和从另一设备中抽出地层 流体，可以完成在两个(或多个)设备或井眼分支之间的流动干涉测 试。由两个设备测量的井眼壁上的压力响应是在地层的一选择位置的 有效流动特性的测量结果(measure)。