Устройство распознавания ископаемых, а также соответствующая система и способ

Устройство распознавания ископаемых, а также соответствующая система и способ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

[0001] Микроископаемыми являются ископаемые останки одноклеточных и многоклеточных микроорганизмов, диссоциированных элементов и скелетных фрагментов макро-организмов. Среди прочих, они включают в себя типы ископаемых фораминифер, остракод, кокколитофорид, диатомовые водоросли, радиолярии и динофлагелляты. Эти ископаемые можно найти во многих уровнях геологической формации.

[0002] Биостратиграфия может быть полезна в создании геологических моделей для разведки углеводородов и в операциях бурения, проверяющих эти модели. Понимая структуру и свойства геологических формаций, можно снизить стоимость бурения скважин для добычи нефти и газа. По этой причине ископаемые, в том числе микроископаемые, появляющиеся в шламе, поднимаемом на поверхность при бурении скважин и операциях очистки скважины, исследуются вручную. Тем не менее, эти способы исследования подвержены влиянию человеческого фактора, и иногда бывает трудно определить происхождение шлама/ископаемых, особенно в вертикальных разведочных скважинах.

Краткое описание чертежей

[0003] Фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую несколько способов в соответствии с различными вариантами изобретения.

[0004] Фиг. 2A и 2B представляют собой блок-схемы устройств и систем в соответствии с различными вариантами изобретения.

[0005] Фиг. 3 иллюстрирует ископаемые, предоставляя данные для координации с записями смещения, в соответствии с различными вариантами изобретения.

[0006] Фиг. 4 иллюстрирует вариант изобретения с системой каротажного кабеля.

[0007] Фиг. 5 иллюстрирует вариант изобретения с системой буровой установки.

[0008] Фиг. 6 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую несколько дополнительных способов в соответствии с различными вариантами изобретения.

[0009] Фиг. 7 представляет собой блок-схему изделия в соответствии с различными вариантами изобретения.

Подробное описание

[0010] Микроископаемые и наноископаемые ведут себя как индикаторы пластов, которые на данный момент интерпретируются человеком. В рамках настоящего документа, микроископаемые измеряются в пределах 1-1000 микрометров в диаметре, а наноископаемые - в пределах 1-1000 нанометров в диаметре. В дальнейшем термин "ископаемое" будет использоваться для обозначения как микроископаемых так и наноископаемых. Таким образом, ископаемые на данный момент исследуются палеонтологами на поверхности, с использованием микроскопа для просмотра шлама, поднимаемого из скважины на поверхность.

[0011] Для решения некоторых из проблем, описанных выше, а также других, описывается оборудование, системы и способы для автоматического определения ископаемых в образцах пластового флюида, поднятого с известных глубин. Этот механизм помогает точно определить характеристики и структуры пласта и, возможно, позволяет обойтись без привлечения палеонтолога. Изображения могут передаваться на поверхность по высокоскоростной телеметрии, и направляться для изучения эксперту, если требуется подтверждение найденного с помощью механизма определения ископаемых, находящегося в скважине. Для определения ископаемых на изображениях, переданных на поверхность, изображения могут также быть обработаны на более мощных вычислительных системах на поверхности. Кроме того, полученная информация иногда может быть использована для корректировки буровых работ, осуществляемой путем отклонения на основании биологической структуры среды в режиме реального времени.

[0012] Некоторые варианты осуществления объединяют свои итоговые данные по определению ископаемых (напр. определение типов ископаемых) с итоговыми данными скважинной системой определения флюида. Таким образом, чтобы получить конкретную информацию о характеристиках пласта, из которого отбирался флюид, можно определять ископаемые в конкретном образце флюида.

[0013] Фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую несколько способов 111 в соответствии с различными вариантами изобретения. В некоторых вариантах осуществления способы 111 начинаются с этапа 121 забором пластового флюида инструментом для отбора проб, либо с помощью кабель-троса, или в составе каротажной колонны (КВБ).

[0014] На этапе 125, чтобы улучшить определение ископаемых, в образец флюида может быть подмешан краситель. Состав красителя может быть подобран таким образом, чтобы он или присоединялся или вступал в реакцию с углекислым кальцием и/или другими компонентами, обычно встречающимися в ископаемых. Контрастирование красителем определенного цвета может быть использовано в помощь алгоритму исследования изображения ископаемого для более точного измерения размеров конкретных частиц ископаемого, определяемых на изображении.

[0015] Наблюдательное окно емкости с флюидом может быть промыто между разными образцами на этапе 129 чистой текучей средой, такой, как вода или масло, хранящейся в скважинном инструменте, либо просто оставлено как есть и промыто следующим образцом флюида или бурового раствора.

[0016] На этапе 133 флюид проходит через тонкую наблюдательную емкость, образованную двумя оптически прозрачными окнами. Для записи изображения взвешенных во флюиде частиц в момент протекания образца флюида в окне выборки может быть использована цифровая камера с установленным фонарем и микроскопом. Для того, чтобы камера могла делать неподвижные снимки через определенные интервалы времени, выборка может быть приостановлена, но если камера имеет техническую возможность делать снимки с большой частотой, то можно использовать непрерывный поток.

[0017] Для поиска ископаемых различных размеров во флюиде, микроскоп может изменять кратность увеличения, чтобы обеспечить обзор больших и малых ископаемых путем настройки масштабирования объектива, переключения объективов или использования камеры с другой степенью масштабирования. Для более четкого определения внешнего вида ископаемых и улучшения распознавания процессор может управлять оптическим и/или цифровым увеличением микроскопа. Для изменения степени увеличения могут использоваться несколько микроскопов или сменные объективы. Также с несколькими микроскопами в любом сочетании могут использоваться несколько образцов пластин, в том числе, пластины с цветными окнами. Для поиска во флюиде карбоната кальция, помогающего в нахождении предпочтительного расположения ископаемых на изображении могут использоваться спектральные камеры, такие, как видеокамеры гиперспектрального изображения Arrow™ производства компании Rebellion Photonics LLC, Хьюстон, штат Техас.

[0018] Изображения могут быть представлены в формате видео или фотоизображения. Визуальная информация о флюиде направляется в процессор, который, используя программу распознавания, обрабатывает эту информацию на этапе 137 для поиска и распознавания объектов на изображении, как правило, в цифровой форме, как различных типов ископаемых.

[0019] К алгоритму распознавания ископаемого среди прочих могут быть адаптированы алгоритмы, применяющиеся для распознавания отпечатков пальцев или распознавания лиц. К ним относятся алгоритмы, аналогичные или идентичные предлагаемым программным обеспечением по управлению и исследованию изображений PAX-it производства компании MIS Inc. Вилла Парк, штат Иллинойс и автоматизированной системой цифрового анализа изображений Split-Online® производства компании Split Engineering LLC, а также программным комплексом 3D распознавания лиц SureMatch производства компании Genex Technologies, Inc., Бетесда, штат Мэриленд. На основании технических требований и необходимой универсальности может применяться также другое программное обеспечение и правила обработки.

[0020] Для хранения референсных образцов, применяемых алгоритмом распознавания при сравнении изображений, может использоваться память, находящаяся в скважине. Например, для выявления слоя пласта, из которого был взят конкретный образец флюида, могут использоваться формы изображений различных типов микроископаемых, включая донные, планктонные фораминиферы, известковые наноископаемые, палиноморфы и другие частицы, которые могут быть идентифицированы оптически.

[0021] На этапе 141, результат в виде визуальной информации об ископаемом сохраняется в памяти и/или передается как набор идентифицирующих признаков исследуемых типов ископаемых, наблюдаемых во флюиде. Если инструмент распознавания ископаемых находит нужный тип ископаемого или группу объединенных ископаемых во флюиде, то флюид, содержащий определенные ископаемые, может быть автоматически сохранен.

[0022] Процессор также может быть настроен игнорировать частицы, не представляющие интереса, такие, как песчинки. Для более легкого исключения из процесса обработки определителем ископаемых таких элементов, как песок, сланец, частицы грязи, такие, как барит, для их выделения может быть добавлен краситель. Определитель также может быть использован для записи типа и размера различных замеченных не ископаемых частиц, при желании с сохранением результатов в памяти. Плотность и размер наблюдаемых частиц также могут служить показателями мощности пласта и могут быть записаны и сохранены в памяти, и/или переданы на поверхность в режиме реального времени.

[0023] На этапе 145 существующие модели геологической среды могут быть обновлены информацией о глубине залегания, концентрации и определением типов найденных ископаемых.

[0024] На этапе 149 может быть реализована первая часть процесса осуществления поворота на основании биологической структуры среды. То есть, на основании известной стратиграфической сводки ископаемых для определения необходимости изменения направления движения бурового долота может быть использовано наличие или отсутствие определенных типов ископаемых.

[0025] На этапе 153 может быть реализована вторая часть осуществления поворота на основании биологической структуры среды. Здесь изменение направления для достижения требуемой области геологического пласта производится посредством вмешательства человека, либо замкнутой системой управления путем подачи команды буровому долоту продолжать или изменять направление движения. Такая геологическая информация в сочетании с биостратиграфической моделью может быть расположена в локальной памяти компьютера в скважине. Компьютер поворота может вычислять, а затем прокладывать оптимальный путь, основываясь на ограничениях поворотного механизма и данных по возможным отклонениям других скважин с целью оптимизации нового пути к измененному на основании результатов анализа ископаемых положению необходимой цели. Также могут быть реализованы дополнительные варианты осуществления.

[0026] Например, фиг. 2A и 2B являются блок-схемами устройства 200 и систем 264 в соответствии с различными вариантами изобретения. Обращаясь к фиг. 2A, можно видеть, что пластовый флюид 204 из пластового пробоотборника поступает в устройство 200 по линии 208 отбора проб посредством всасывающего усилия насоса 212 двустороннего действия. При необходимости соответствующие клапаны 216 открываются, чтобы кислота, краситель, и/или травитель могли быть введены в поток, чтобы растворить карбонаты, или способствовать повышению распознавания частиц, представленных камерами 220.

[0027] Насос 212 двухстороннего действия, в зависимости от направления движения поршня в нем, вытягивает флюид 204 из пласта, используя приводные клапаны 216. Часть или весь флюид 204, несущий твердые частицы, направляется в один или несколько модулей 224 камер. Для настройки глубины, фокуса и приближения камер 220 могут быть использованы двигатели, например, серводвигатели. Камеры могут также содержать элементы с фиксированным фокусом, а также с глубиной фокуса, настроенной на плоскость окна 228, контактирующего с флюидом. В некоторых вариантах осуществления окно 228 выполнено из полированного сапфира, в том числе искусственного сапфира, который имеет очень высокую твердость и не может легко поцарапаться. Для изготовления окна 228 также могут быть использованы стекло, минералы (в том числе кварц) и другие оптически прозрачные материалы.

[0028] Для выравнивания давления, камеры 220 могут содержаться сухими, или погруженными в наполненный маслом корпус (показанный на фиг. 2A). Камеры 220 могут иметь различные степени увеличения. Например, микрокамера может быть использована для отображения микроископаемых, а нанокамера, имеющая степень увеличения примерно в 1000 раз больше, чем микрокамера, может быть использована для отображения наноископаемых. Чтобы обеспечить обе степени увеличения, включая одно или более промежуточных увеличений между ними, в одной камере 220 могут быть использованы составные объективы. Отдельные камеры 220 могут обеспечить степень избыточности и дополнительную скорость обработки изображения. Для обработки изображения или просмотра объекта сами цифровые камеры могут также использовать цифровое масштабирование, изменяя размер используемых пикселей.

[0029] Во многих вариантах осуществления камеры 220 используют объектив 234, настроенный на обзор большей части поверхности окна. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления (не показанных здесь), камеры 220 могут быть смещены от центра окна 228 наблюдения, и окно 228 с поршнем 244 сжатия могут поворачиваться приводом, позволяя делать множественные изображения более широкой области наблюдения.

[0030] Вокруг объектива 234 камеры может быть установлен источник света 232. Источник света 232 может быть выполнен из светодиодов (СИД) высокой интенсивности, а также, среди прочих, из ламп накаливания. При использовании спектрального обзора, для лучшей локализации отображаемых ископаемых в поле зрения, можно выбирать источник света, взаимодействующий с карбонатом кальция.

[0031] Для захвата неподвижных и видео изображений флюида 204 в камерах 220 может применяться ПСЗ матрица. Для отвода энергии нежелательных диапазонов на оптическом пути может быть размещена ПСЗ матрица, которая обнаруживает различные длины волн и фильтрует их (не показано), также, как матрица многомерных оптических элементов (МОЭ) (похожая или идентичная матрице МОЭ, описанной в документе US 20100245096, включенном в настоящую заявку посредством ссылки в полном объеме) или тонкопленочные фильтры.

[0032] Изображение может быть захвачено, когда достаточное количество флюида 204, выкаченное из пласта, заполняет приемную камеру. Для перемещения поршня 244 к задней стороне (т.е. стороне, обращенной к образцу флюида) окна 228 могут быть активированы насосы или моторы 240. Лицевая сторона поршня, взаимодействующая с окном 228, может быть любого подходящего цвета и/или выполнена отражающей для более легкого получения изображений и обнаружения ископаемых. Цвет и/или уровень отражающей способности зависит от типа используемого красителя или травителя, если таковые используются.

[0033] Лицевая сторона поршня 244, движущегося в сторону окна 228 может также быть покрыта эластичным материалом, например резиной такого состава, чтобы не раздавить частицы во флюиде 204, удерживая их вплотную к окну 228 для их стабилизации при съемке камерой 220. Таким образом, уровень эластичности таков, что частицы во флюиде 204 удерживаются близко к задней части окна 228, как вспомогательное средство при получении детального изображения. Для настройки давления, оказываемого поршнем 244 на образец флюида, может использоваться обратная связь.

[0034] Обращаясь теперь к фиг. 2В, можно видеть, что устройство 200 используемое для идентификации ископаемого может принимать разнообразные формы. В таком случае, устройство 200 может быть прикреплено к корпусу, например к воротнику 202 в буровой скважине 212. Устройство 200 может содержать выдвижной отборный зонд 203, используемый для вытягивания пластового флюида в сочетании с опорным вкладышем, наряду с камерами, приводами, контроллерами и процессором, которые выполняют инструкции по получению визуальной информации о флюиде, и для обработки визуальной информации об ископаемом (входит в визуальную информацию о флюиде) для определения типов ископаемых. Для хранения библиотеки визуальных данных для операций сравнения (при определении типов ископаемых по визуальной информации о флюиде), а также результатов операций распознавания, в устройство 200 устанавливается память.

[0035] Таким образом, устройство 200 может содержать дополнительные процессоры 230, память 250 и логические схемы 240 распознавания. Для содействия в обработке изображений также могут применяться параллельные способы обработки с использованием множества процессорных модулей или многоядерных процессоров и модулей памяти для ускорения обработки неподвижных изображений и/или видео с камер для идентификации частиц, в том числе ископаемых и типов ископаемых. Устройство 200 также может содержать скважинный поворотный модуль 236, возможно, для управления роторным поворотным приспособлением, расположенным над буровым долотом, для осуществления поворота на основании биологической структуры среды, а также модуль 238 телеметрии. Сигналы и поток данных в устройство 200 и из него необходимы для поддержки операций захвата/обработки изображений, а также осуществления поворота на основании биологической структуры среды и передачи информации на поверхность 266.

[0036] На поверхности 266 в рамках системы 264, содержащей одно или более устройств 200 может присутствовать комплекс 256 обработки данных. Комплекс 256 может быть использован для выполнения как некоторых, так и всех задач по обработке, которые ранее описывались, как осуществляемые устройством 200. Комплекс 256 может содержать приемник телеметрии, процессоры и память для хранения инструкций, моделей и данных, которые могут быть использованы для реализации процедур распознавания ископаемых, а также осуществления поворота на основании биологической структуры среды. Дисплей 296 может быть использован для отображения данных в виде результатов распознавания и вариантов решения осуществления поворота на основании биологической структуры среды.

[0037] В некоторых вариантах осуществления данные собираются из одного или нескольких модулей камер и обрабатываются скважинным процессором (процессорами) на основании инструкций, хранящихся в памяти, также расположенной в скважине. Работа модулей камер управляется скважинным процессором (процессорами). Для ускорения операций захвата и обработки изображений, включая множество параллельных процессоров и память для каждой отдельной камеры, каждый модуль камер может иметь свой собственный процессор и память.

[0038] Поворотный модуль 236 управления может содержать модель геологической среды, путь бурения и информацию о цели. Когда модуль камеры идентифицирует ископаемое, идентификационная информация передается на скважинный модуль 236 управления поворотом, где процессор в модуле 236 управления поворотом следует инструкциям о том, как реагировать на информацию посредством поворота долота в скважине, основываясь на необходимом положении скважины, связанному с найденным ископаемым, и ее положению или глубине под землей. Сейсмические данные, показывающие неровности и углы наклона/направления различных интересующих слоев в земле могут составлять дополнительные данные о повороте и целевые данные, которые могут храниться на поверхности или в скважине. Вся имеющаяся информация и данные могут быть использованы в помощь процессору модуля управления поворотом при пересчете пути бурения для направления скважины по необходимой траектории и достижения намеченной цели.

[0039] Передача визуальной информации на поверхность 266 может потребовать более высокую пропускную способность, чем доступна. Количество информации, может быть сокращено до нескольких байт (вместо миллионов байт) с помощью типовых битовых кодов для определенных типов ископаемых на основании стандартной библиотеки типов ископаемых, доступной скважинному процессору (процессорам) распознавания. Информация о качественном факторе также может быть отправлена на поверхность, возможно, представляя вероятность соответствия изображения, определенную системой распознавания, наряду с количеством рассмотренных ископаемых каждого типа в заданном наборе образцов.

[0040] Таким образом, в условиях, когда доступна высокая пропускная способность (например, проводная труба, оптоволокно, или система телеметрии «труба в трубе»), изображения могут быть переданы непосредственно на поверхность 266, где может быть осуществлен процесс распознавания ископаемого. С другой стороны, при более ограниченной полосе пропускания, полученные изображения и расчеты/идентификация, сделанные скважинным процессором могут быть сохранены в памяти, расположенной в скважине и считаны после извлечения инструмента из скважины 212.

[0041] С помощью компьютеров на поверхности (напр. комплекса 256) по нисходящему каналу телеметрии могут быть запущены команды по отбору проб. Для начала отбора проб также могут быть использованы определенные комбинации условий, например, когда скважинный процессор фиксирует неподвижность буровой трубы в течение, как минимум, трех минут и поток при этом отсутствует.

[0042] В составе устройства 200 также может быть логическая схема 240, возможно, содержащая программируемый привод и/или системы управления отбором проб. Эта логическая схема 240 может быть использована для получения данных с изображения, а также других данных, например акустического шума и информации о сопротивляемости.

[0043] Память 250, расположенная внутри или снаружи кожуха 202, может быть использована для хранения полученных данных и/или результатов обработки (например, в базе данных). Память 250 объединена, с возможностью обмена данными, с процессором (процессорами) 230. Хотя это и не показано на фиг. 2, следует отметить, что память 250 может быть расположена в скважине, или над поверхностью 266 пластов.

[0044] Фиг. 3 иллюстрирует типы 300 ископаемых, предоставляя данные для координации с записями 310 смещения в соответствии с различными вариантами изобретения. Здесь показаны следующие типы ископаемых: Бентосная Фораминифера, Планктонная Фораминифера, Остракоды, Кокколитофора, Диатомеи, Радиолярия, и Динофлагелляты. Также могут быть распознаны и другие типы.

[0045] Программное обеспечение по распознаванию настроено на выявление ископаемых и их фрагментов, совпадающих с образцами из библиотеки типов ископаемых. Таким образом, в библиотеке распознавания могут быть сохранены внутренние и внешние формы. Для распознавания типов ископаемого среди прочих может быть использовано программное обеспечение для распознавания объекта производства компании Imagu Ltd. Тель-Авив, Израиль. Такая идентификация может существенно помочь в определении положения скважины относительно стратиграфических слоев, особенно когда случается сдвиг породы.

[0046] В некоторых вариантах осуществления идентификацию типов встречающихся ископаемых, можно сравнить с записями 310 смещения из существующих в данном месте скважин (например, скважины 320) или с данными, полученными именно при бурении настоящей скважины 212. Для определения конкретного места пласта 330, в котором в настоящее время находится инструмент захвата изображения, каждый объем информации может быть использован в различных вариантах осуществления системы 264. Таким образом, могут быть реализованы дополнительные варианты изобретения.

[0047] Например, обращаясь к фиг. 1-3, можно видеть, что устройство 200 может содержать одну или более емкостей для флюида, насос для перемещения флюида в сосуд и из него, формирователь изображений (например, одна или несколько камер), чтобы получать визуальную информацию о флюиде, и процессор, чтобы извлекать визуальную информацию об ископаемом из визуальной информации о флюиде, а также определять типы ископаемых.

[0048] Таким образом, устройство 200 может содержать емкость для флюида (например, цилиндр, внутри которого работает поршень 244), имеющую оптически прозрачное окно 228 и содержащую флюид 204 и ископаемые. Устройство 200 также может содержать насос 212 для перемещения флюида 204 в емкость с флюидом и из нее. Для получения визуальной информации о флюиде из флюида 204, где данная информация содержит визуальную информацию об ископаемом, в большинстве вариантов осуществления устройство 200 содержит, по меньшей мере, один формирователь изображений (например, камеру 220).

[0049] Для извлечения визуальной информации об ископаемом из визуальной информации о флюиде для определения типов ископаемых во флюиде 204 как данных, связывающих типы ископаемого с пластом, из которого был получен флюид 204, и для определения местоположения первой скважины 212 в пласте на основании данных и записях смещения, связанных со второй скважиной 320, устройство 200 может также содержать процессор 230.

[0050] Для увеличения контрастности изображения может быть добавлен краситель, для растворения ископаемых может быть добавлена кислота. Таким образом, для введения красителя или кислоты во флюид 204 под управлением процессора 230, устройство 200 может содержать, по меньшей мере, либо инжектор красителя, либо инжектор 218 кислоты. Кроме того, в случае, если какое-то ископаемое остается от предыдущего набора образцов, для более легкого определения принадлежности конкретного ископаемого соответствующему набору образцов, через последовательность образцов могут быть пропущены красители разных цветов.

[0051] Для размещения ископаемых напротив окна может быть использован один или несколько приводов. Таким образом, для продвижения и отведения эластичной поверхности (напр. поршня 244 с резиновым покрытием) с целью фиксации ископаемых напротив оптически прозрачного окна 228 устройство 200 может содержать, по меньшей мере, один привод двустороннего действия (напр. насос или двигатель 240). Окно 228 в емкости может быть изготовлено из различных прозрачных или цветных материалов, в том числе из искусственного сапфира, такого как оксид алюминия (Al2O3) производства компании Rayotek Inc., Сан-Диего, Калифорния. Также могут быть реализованы дополнительные варианты осуществления.

[0052] Система 264 может быть выполнена с использованием одного или более устройств 200. Система 264 может содержать кожух 202 скважинного инструмента, соединенный с устройством 200. Кожух 202 может содержать корпус проводного инструмента, скважинный инструмент для измерения в процессе бурения (ИПБ), или скважинный инструмент для каротажа в процессе бурения (КВБ).

[0053] Для просмотра данных в режиме реального времени может использоваться дисплей. Следовательно, система 264 может включать в себя дисплей 296 для отображения данных, содержащих определенные типы ископаемых.

[0054] Для отправки данных на поверхность в системе может присутствовать передатчик, например, телеметрический. Таким образом, для передачи, по меньшей мере, части данных в удаленный процессор (например, комплекс 256), система 264, как часть модуля 238 телеметрии, может содержать передатчик.

[0055] Фиг. 4 иллюстрирует вариант изобретения с системой 464 каротажного кабеля, а фиг. 5 иллюстрирует вариант изобретения с системой 564 буровой установки. Таким образом, как часть проводной каротажной операции системы 464, 564 могут содержать элементы корпуса 470 проводного каротажного инструмента, или как часть операции скважинного бурения - скважинный инструмент 524.

[0056] На Фиг. 4 показана скважина при проводных каротажных операциях. Буровая платформа 486 оснащена вышкой 488, поддерживающей подъемную установку 490.

[0057] Бурение нефтяных и газовых скважин обычно проводят с использованием колонны бурильных труб соединенных таким образом, чтобы образовать бурильную колонну, опускаемую через поворотный стол 410 в шурф или скважину 412. Здесь предполагается, что бурильная колонна была временно удалена из скважины 412, чтобы позволить телу каротажного инструмента 470 на кабеле, например, искателю или каротажному зонду, опускаться на кабель тросе или каротажном кабеле 474 в скважину 412. Как правило, корпус кабельного каротажного инструмента 470 опускается до интересующего уровня, а затем вытягивается наверх с постоянной скоростью.

[0058] Для выполнения измерений в приповерхностных геологических пластах 414, непосредственно прилегающих к скважине 412 (и телу 470 инструмента), при движении вверх на разных глубинах могут использоваться приборы (например, устройство 200 показанное на фиг. 2A и 2B), находящиеся в корпусе инструмента 470. Данные измерений могут быть переданы в каротажный узел 492 на поверхности для хранения, обработки и анализа. Каротажный узел 492 может быть снабжен электронным оборудованием для различных типов обработки сигнала, которые могут быть реализованы одним или более компонентами устройства 200 на фиг. 2A и 2B. Подобные оценочные данные пласта могут быть собраны и проанализированы в процессе буровых работ (например, во время операций каротажа в процессе бурения и, соответственно, при отборе проб в процессе бурения).

[0059] При отборе образцов с помощью кабель-троса, его движение временно приостанавливается так, чтобы шноркель и прижимная подушка могли расшириться для прикрепления к стенке скважины. Это позволяет извлечь флюид из пласта. В некоторых вариантах осуществления для запечатывания глубинного интервала используются расширяемые кольцевые пакеры, после чего флюид извлекается в запечатанную зону и откачивается наружу за пределы запечатанной пакером зоны, что позволяет извлечь больше флюида.

[0060] В некоторых вариантах осуществления для получения и анализа проб флюида из подземного пласта через ствол скважины корпус инструмента 470 содержит многокамерную подсистему выборки. Инструмент подвешен в стволе скважины с помощью кабель-троса 474, соединяющего инструмент с блоком управления на поверхности (например, содержащим рабочую станцию 454). Инструмент может быть размещен в стволе скважины на гибкой трубе, сочлененной бурильной трубе, жестко собранной бурильной трубе, или любым другим подходящим способом размещения.

[0061] Обращаясь теперь к фиг. 5, можно видеть, как система 564 может также образовывать элемент буровой установки 502, расположенной на поверхности 504 скважины 506. Буровая установка 502 может обеспечивать поддержку бурильной колонны 508. Бурильная колонна 508 может работать, проходя сквозь поворотный стол 410 для бурения скважины 412 в подземных пластах 414. Бурильная колонна 508 может содержать ведущую трубу 516, бурильную трубу 518, и забойный узел 520, возможно, расположенный в нижней части бурильной трубы 518.

[0062] Забойный узел 520 может содержать утяжеленные бурильные трубы 522, скважинный инструмент 524 и буровое долото 526. Буровое долото 526 может работать для создания скважины 412, проникая через поверхность 504 и подземные пласты 414. Скважинный инструмент 524 может содержать любое количество различных типов инструментов, включая инструменты для измерений в процессе бурения, инструменты для каротажа в процессе бурения и другие.

[0063] В процессе бурения бурильная колонна 508 (возможно содержащая ведущую трубу 516, бурильную трубу 518 и забойный узел 520) может вращаться с помощью поворотного стола 410. Дополнительно или в качестве альтернативы, забойный узел 520 также может вращаться с помощью двигателя (например, забойного двигателя), расположенного в скважине. Утяжеленные бурильные трубы 522 могут быть использованы для добавления веса к буровому долоту 526. Утяжеленные бурильные трубы 522 могут также придавать жесткость забойному узлу 520, позволяя ему передавать дополнительный вес буровому долоту 526, и в свою очередь, помогая буровому долоту 526 проникать через поверхность 404 и подземные пласты 414.

[0064] В процессе бурения буровой насос 532 может перекачивать буровой раствор (иногда называемый специалистами данной области техники как "буровая грязь") из амбара 534 для бурового раствора через шланг 536 в бурильную трубу 518 и далее вниз к буровому долоту 526. Буровой раствор может вытекать из бурового долота 526 и возвращаться на поверхность 504 по кольцевой области 540 между бурильной трубой 518 и стенками скважины 412. Буровой раствор затем может быть возвращен в амбар 534 для бурового раствора, где он фильтруется. В некоторых вариантах осуществления буровой раствор может быть использован для охлаждения бурового долота 526, а также для обеспечения смазки бурового долота 526 в процессе бурения. Кроме того, буровой раствор может быть использован для удаления шлама, выбуренного буровым долотом 526 из подземного пласта 414.

[0065] Таким образом, со ссылкой на фиг. 2A-2B и 4-5, можно видеть, что в некоторых вариантах осуществления для размещения одного или более устройств 200, похожих или идентичных устройству 200, описанному выше и проиллюстрированному на фиг. 2A-2Б системы 264, 464, 564 могут содержать утяжеленные бурильные трубы 522, скважинный инструмент 524 и/или корпус 470 каротажного проводного инструмента. Для целей данного документа термин "корпус" может содержать любой или несколько из приведенных ниже элементов: утяжеленные бурильные трубы 522, скважинный инструмент 524, зонд внутри утяжеленных бурильных труб с доступом к внешней части утяжеленных бурильных труб для извлечения образцов, или корпус 470 каротажного проводного инструмента (все имеющие наружную стенку для вмещения или прикрепления оборудования, в том числе датчиков, камер, устройств для отбора проб флюида, устройств для измерения давления, передатчиков, приемников, схем по захвату и обработке информации и систем сбора данных). Инструмент 524 может содержать скважинный инструмент, такой как инструмент для каротажа в процессе бурения или инструмент для измерений в процессе бурения. Корпус 470 проводного каротажного инструмента может содержать проводной каротажный инструмент, в том числе искатель или зонд, в сочетании, например, с каротажным кабелем 474. Таким образом, могут быть реализованы многие варианты осуществления.

[0066] В некоторых вариантах осуществления, для представления стратиграфической информации ископаемого, как измеренной, так и обработанной/вычисленной, а также информации из базы данных, возможно, в графической форме, в системах 264, 464, 564 может быть установлен дисплей 496. Для приема сигналов от передатчиков и приемников, камер и другой аппаратуры по определению свойств пласта 414 системы 264, 464, 564 могут также содержать вычислительные схемы, возможно, в рамках каротажного объекта 492 на поверхности или компьютерной рабочей станции 454.

[0067] Таким образом, системы 264, 464, 564 могут содержать корпус скважинного инструмента, например, корпус 470 проводного каротажного инструмента или скважинного инструмента 524 (например, корпус инструментов каротажа в процессе бурения или измерений в процессе бурения), и одно или более устройств 200, присоединенных к корпусу инструмента, при этом устройство 200 должно быть сконструировано и работать, как описано выше.

[0068] Устройство 200; кожух 202; пластовый флюид 204; линия 208 отбора проб; насос 212; клапаны 216; камеры 220; модули 224 камер; окно 228; процессоры 230; источник света 232; объектив 234; модуль 236 поворота; модуль 238 телеметрии; схема 240 захвата; поршень 244; память 250; устройство 256 обработки данных; системы 264, 464, 564; дисплей 296; поворотный стол 410; скважина 412; компьютерные рабочие станции 454; системы 464, 564; корпус 470 проводного каротажного инструмента; каротажный кабель 474; буровая платформа 486; вышка 488; подъемная установка 490; каротажный объект 492; дисплей 496; бурильная колонна 508; ведущая труба 516; бурильная труба 518; забойный узел 520; утяжеленные бурильные трубы 522; скважинный инструмент 524; долото 526; буровой насос 532; амбар бурового раствора 534; и шланг 536 в данном документе могут быть характеризованы как "модули".

[0069] По замыслу разработчика устройства 200 и систем 264, 464, 564 и по мере необходимости для конкретных реализаций различных вариантов осуществления эти модули могут содержать аппаратные схемы и/или процессор и/или микросхемы памяти, модули и объекты программного обеспечения, и/или прошивки и их комбинации. Например, в некоторых вариантах осуществления такие модули могут быть включены в операции пакета моделирования устройства и/или системы, таких как пакет программного моделирования электрического сигнала, пакет моделирования потребления и распределения мощности, пакет моделирования рассеивания мощности/тепла, и/или сочетание программного и аппаратного обеспечения, используемого для моделирования работы различных потенциальных вар