监测地层性质
专利汇可以提供监测地层性质专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于在由至少一个井眼横穿的 地层 中监测压 力 的方法，所述方法包括提供具有外表面的管形件，连接以如下方式定向的射孔枪，所述方式为当射孔枪点火时不会损坏管形件，在极接近于射孔枪处将 传感器 连接到射孔枪上，其中传感器暴露在井眼中，将管形件插入井眼，将管形件固定在井眼中，点火射孔枪穿透地层，使传感器暴露在地 层压 力中，以及用传感器监测地层中的压力以获得压力数据。，下面是监测地层性质专利的具体信息内容。
1.一种用于在由至少一个井眼横穿的地层中监测压力的方法， 所述方法包括：
提供具有外表面的管形件；
连接以如下方式定向的射孔枪，所述方式为当射孔枪点火时，不 会损坏管形件；
在极接近于射孔枪处将传感器连接到射孔枪上，其中传感器暴露 在井眼中；
将管形件插入井眼；
将管形件固定在井眼中；
点火射孔枪以穿透地层；
将传感器暴露在地层压力中；以及
用传感器监测地层中的压力以获得压力数据。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括将无线通信模块连 接到管形件的外部。
3.如权利要求2所述的方法，其中管形件是套管。
4.如权利要求3所述的方法，其中通过水泥将套管抵靠地层进 行固定。
5.如权利要求4所述的方法，其中通过加压套管进行点火，从 而引爆多个射孔弹。
6.如权利要求5所述的方法，所述方法还包括使用无线通信模块 将压力数据传送到地面控制单元。
7.如权利要求6所述的方法，所述方法还包括从地层生产油。
8.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括使用硬连线连接将 传感器连接到地面控制单元。
9.如权利要求8所述的方法，其中使用水泥插入管进行插入。
10.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括从地层生产油。
11.如权利要求8所述的方法，其中使用油管进行插入。
12.如权利要求11所述的方法，所述方法还包括从地层生产油。
13.一种用于在由至少一个由套管嵌衬的井眼横穿的地层中监测 压力的设备，所述设备包括：
安装在套管外部的无线通信模块；
远离套管定向的安装在套管外部的射孔枪；以及
安装在套管外部的传感器，其中传感器没有过压保护。
14.如权利要求13所述的设备，所述设备还包括地面控制单元， 所述地面控制单元可操作地连接到无线通信模块上。
15.如权利要求14所述的设备，其中传感器是压力计。
16.一种用于在由至少一个井眼横穿的地层中监测压力的设备， 所述设备包括：
具有外表面的管形件；
安装在管形件外表面上的无线通信模块；
远离管形件定向的安装在管形件外表面上的射孔枪；以及
安装在管形件外表面上的传感器，其中传感器没有过压保护。
17.如权利要求16所述的设备，所述设备还包括选自由油管、水 泥插入管和电缆组成的组的部署设备。
18.如权利要求17所述的设备，所述设备还包括地面控制单元， 所述地面控制单元可操作地连接到无线通信模块上。
19.如权利要求18所述的设备，其中传感器是压力计。
技术领域
本发明涉及用于监测由至少一个井眼横穿的地层中的性质的方法 和设备。
背景技术
可以使用多种方法测量地层压力。最常用的方法是在裸眼完井或 者衬管完井中操作有线地层压力测试器(FPT)。本方法需要钻入地层 或在套管中射孔。FPT方法在可渗透地层工作良好；然而，其被限 制为一个在指定时间的压力数据点。因为很难确定压力测量反映的是 原始地层压力还是完井后的压力，所以获得多个数据点是所希望的。 另外，进行长时间的大量测量允许用于压力枯竭的识别，即使真实的 原始地层压力未知。
在致密的较低渗透的地层中，传统的FPT方法具有局限性，因为 该方法花费大量时间将压力恢复(build up)到地层压力。另外，由 于倾向于出现通常所说的增压现象，该方法在地层中较不精确。增压 作用是井眼周围的地层压力的增加，结果暴露在来自钻井过程中所用 的泥浆的较高压力下。在增压储层中，泥饼不能充分保持井眼中的钻 井液，导致钻井液穿透地层并形成高压区或“增压”区。在这些情况下 使用FPT方法可能需要外插法或者生成不准确的压力数据点，所述压 力数据点处于泥浆压力和地层压力之间。
在致密地层中使用的另一种方法是诊断地层注入试验法 (DFIT)。在该方法中，地层被加压，超过增压区产生地层断裂，而且 监控下降返回到地层压力的压力。通常在地面测量压力而且精确度在 百分之几psi(磅/平方英尺)之内。也可以将量具放置在井下以获得 更精确的测量；然而，在致密地层，获得100psi以内的精确测量仍然 是一个难题。
长期压力恢复是用于测量地层压力的另一种方法。此时长期(几 个星期或几个月)关井，而且当压力恢复回到当前地层压力时测量压 力。使用DFIT方法时，可以在地面或井下进行测量，但是两种方法 都需要关井不进行生产。长期压力恢复方法传统地生成一个表示整个 井的压力的数据点。原则上，通过在套管中的桥塞之间放置许多量具 可以获得图表，但是这样做可能迫使操作员废弃井或者依赖于可取式 桥塞(retrievable bridge plug)。长期压力恢复法也可能损害套管的整 体性，因为套管必须被射孔以实现量具和地层之间的连通。
美国专利5,467,823公开了一种监测包括至少一个流体储层和由 至少一个井眼横穿的地下地层的方法和设备。所述方法包括将传感器 下放到与储层相应的深度，将传感器定位在该深度，同时将传感器定 位的井段与井的其余部分隔开并提供传感器和储层之间的流体连通。 因为本系统需要将传感器定位的井段与井的其余部分隔开，这不能用 作长期压力测量的选择。另外，有机会保持压力隔离并同时通过电缆 以及多个传感器实现遥控到地面的通信。
发明内容
本发明还包括一种用于在由至少一个由套管嵌衬的井眼横穿的地 层中监测压力的设备，所述设备包括安装在套管外部的无线通信模块， 远离套管定向的安装在套管外部的射孔枪，以及安装在套管外部的传 感器，其中传感器没有过压保护。
本发明还包括一种用于在由至少一个井眼穿过的地层中监测压力 的设备，所述设备包括具有外表面的管形件，安装在管形件外表面上 的无线通信模块，远离管形件定向的安装在管形件外表面上的射孔枪， 以及安装在管形件外表面上的传感器，其中传感器没有过压保护。
附图说明
通过参照附图阅读下列非限定性实施例的描述可以更好地理解本 发明，其中每个图的相似零件由相同的参考符号识别，简要描述如下：
图1描述压力监测设备的一个实施例的透视图。
图2描述设置在井眼中的压力监测设备的一个实施例的侧视图。
图3显示描述穿孔方向的井眼的俯视图。
图4描述设置在井眼中的压力监测设备的另一个实施例的侧视 图。
具体实施方式
可以使用任何类型的射孔枪；然而，穿孔的方向必须远离套管(管 形件101)瞄准，以使当射孔枪点火时不会损坏套管。在本发明的一 个无线实施例中，射孔枪102可以使用传统的无线射孔的方法通过加 压套管来点火。在一个可选择的实施例中，线可以连接到射孔枪102 上并且用于点火。在本实施例中，显示了传统的套管运送无线射孔枪， 其所带有的面向内的射孔弹(shaped charge)被移出。
可以使用任何类型的传感器，所述传感器包括，例如，应变仪，石 英计以及其它传统的传感装置。本申请的实施例讨论了使用压力传感 器；然而，可采用测量其它的井性质的传感器。
显示了连接到管形件101上的无线通信模块104。工业中公知无 线遥感技术，而且可以将其应用于将从井下收集的数据传送到地面生 产设备。在这种情况下，无线通信模块104将传感器103收集的压力 数据实时传送到地面。
图2描述了图1所示的设置在井眼201中的设备。显示了用下放 到井眼内的管形件101横穿地层202的一段井眼201。如图1所示， 将射孔枪102、传感器103和无线通信模块104安装在管形件101的 外部。在图2中，只显示了一段井眼。因为传输系统是无线的，操作 者可以在单个井眼中设置许多传感器和射孔枪以获得想要的数据。
在操作中，一旦管形件103被下放到井眼201中的预定位置，水 泥203被可选地泵送通过环形空间204，将管形件101固定在适当位 置。然后增压套管并启动射孔枪102。图3描述了井眼中的设备的俯 视图以显示射孔的方向。显示了连接到射孔枪102上的射孔弹301。 当射孔弹301点火时，其按照路径302穿透水泥203和地层202，从 而使传感器103暴露在地层压力中。在射孔操作过程中，管形件101 保持完整，而且传感器103未被损坏，即使传感器处于与枪的直接压 力连通而且不受保护以抵抗由枪点火时所产生的压力冲击(参照工业 中的“过压”)。传感器103收集数据，该数据通过无线通信模块104 被传送到地面单元205，从而提供压力数据，而不需要钻专用的观测 井或者危及套管的整体性。
本发明的另一个实施例使用硬连线连接以传送从井下收集的压力 数据。图4描述了设置在一段套管的外部的硬连线的实施例。显示了 井眼401横穿地层402。显示了安装在套管405外部的第一设备403 和第二设备404。第一设备403和第二设备404通过延伸到地面(未 示出)的线406连接。第一设备403和第二设备404包括射孔枪(407 和410)、传感器(408和411)、以及通信模块(409和412)。整套设 备被用水泥413固定在井眼中。在本实施例中，由传感器408和411 收集的数据被使用线406传送到地面(未示出)。使用线传输可能比使 用无线通信的可靠性差，因为线在孔眼中布置的过程中或当在生产区 穿孔时可能被损坏。然而，硬连线传输系统的优点在于：其提供更高 频率的数据，能够更长周期地传送数据，而且能包含更深的测量。此 外，线也可以用于点火射孔枪。
尽管本发明的一些实施例的系统发展成为用于致密、低渗透的储 层，本发明的一些实施例在高渗透的储层也是有用的。在许多区域， 由单个井眼穿透的多个储层因为需要合法管理或储层管理，因此被分 别生产和管理。本发明的一些实施例能够使操作者对单个井眼进行一 个层段的生产，同时用作另一个或多个其它储层的压力观测井，从而 避免钻专用压力观测井的需要。
本发明实施例的优点包括下述的一个或多个优点：
(i)提供致密的低渗透的地层中的精确压力测量；
(ii)保持套管的整体性；
(iii)允许同时进行生产和监测；
(iv)避免钻单独观测井的需要；
(v)可以用于高渗透的地层，在该地层中，多个储层被单个井眼 穿透；
(vi)使用多个子弹，提高建立与地层的压力连通的机率。
所属领域的技术人员将意识到，按照公开的实施例、构造、材料 和方法可能进行很多修改和变型而不会脱离本发明的精神和范围。相 应地，在此所附的权利要求书的范围和等效物将不受在此所描述或阐 述的特殊实施例限制，因为它们本质上仅仅是是示意性的。
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