生产测井仪的制作方法

生产测井仪的制作方法
【专利摘要】一种测井系统和用于操作测井系统的方法通常在井眼中使用。所述测井系统可包括测井仪和电缆，其中所述测井仪包括可再充电能量存储器和测井电子设备，所述电缆配置为使所述可再充电能量存储器涓流充电。所述可再充电能量存储器可包括超级电容器。所述可再充电能量存储器可通过电缆从远程电源涓流充电。
【专利说明】生产测井仪
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求基于2011年11月3日提交的临时申请N0.61/555，100和2012年4月13日提交的临时申请N0.61/624，080的优先权，其通过引用整体并入本文。
【背景技术】【技术领域】
[0003]本文中公开的本发明涉及油气的勘探，特别地涉及用于生产测井的井下仪器。
[0004]相关技术描述
[0005]在勘探油气时，有必要向土壤中钻出井眼。常利用降入井眼中的复杂工具来对土壤和周围地层进行评估。评估或测井可以在钻孔的同时(随钻测量(MWD或LWD))或在钻孔之后，例如通过下放电缆而完成。
[0006]可以使用许多种仪器。涉及诸如辐射测量(Y和中子产生)与涉及声学、地震、电阻率、磁共振的测量和多种其他形式的光谱的技术的仪器常被用于流体取样。遗憾的是，可用于测井的多种工具和仪器一般涉及需要连接至在上部的电源以及其他辅助装置的复杂装置。因此，要在井投入生产之前从井中移除测井装置。
[0007]然而，从井中移除测井装置导致操作者处于不可能表征井下资源的境况。因此，操作者定期停止生产以进行测井并对各生产井的运作情况进行评估。当然，生产的中断给操作者带来很大的经济影响。
[0008]因此，需要适合于在生产环境中进行测井的方法和设备。优选地，所述方法和设备应提供对生产具有最小影响的多种类型的分析。

【发明内容】

[0009]一种用于在井的生产期间进行井下测量的仪器，包括:勘探部件、通信通道、井下电子设备和电源模块。电源模块为生产测井仪提供电力。电源模块可包括发电机、电源连接(例如连接至上部电源)、原电池和高温可再充电能量存储器。可在能量存储器中使用超级电容器。
[0010]根据本发明的第一方面，一种用于操作测井系统的方法包括:在第一时间段期间使可再充电能量存储器涓流充电；以及在比第一时间段短的第二时间段期间使用来自可再充电能量存储器的电力来操作测井电子设备。
[0011]根据本发明的第二方面，一种用于操作测井系统的方法包括:使位于井眼中的测井仪的可再充电能量存储器进行涓流充电；以及在选定时间段期间使用来自可再充电能量存储器的电力来操作测井仪的测井电子设备。
[0012]根据本发明的第三方面，一种测井系统包括:包含可再充电能量存储器、电缆和电子设备的测井仪，其配置为从远程电源使可再充电能量存储器充电。
[0013]根据本发明的第四方面，一种测井仪包括:测井电子设备，其配置为进行测井操作；以及可再充电能量存储器，其配置为接收来自远程电源的涓流充电并在选定时间段期间向测井电子设备供应电力。
[0014]根据本发明的第五方面，一种测井仪包括:测井电子设备，其配置为进行测井操作；和一种或更多种传感器，所述传感器选自包括以下的传感器类型:压力、温度、套管接箍定位器、加速计、声学密度、地震、笼状内联流量计(caged and inline flow meters)、固态流量计、电容、电感、电阻率、声发射和/或接收、无源Y、有源Y、流体取样、地层取样、磁共振成像、核磁共振、定向或惯性传感器、磁性传感器和陀螺仪；以及高温可再充电能量存储器，其配置为向测井电子设备供应电力。
[0015]根据本发明的第六方面，一种用于操作测井系统的方法包括:通过机械地支持测井仪并且提供信息的传输和/或电力的传输的电缆在井内竖直地移动测井仪，其中测井仪包括高温可再充电能量存储器。
[0016]根据本发明的第七方面，一种用于操作测井系统的方法包括:通过支持测井仪并且提供信息的传输和/或电力的传输的电缆在至少一个时间段期间在井中竖直地移动测井仪；以及在第二时间段期间将测井仪保持在井中的固定位置，其中测井仪包括高温可再充电能量存储器。
[0017]根据本发明的第八方面，一种分布式测井系统包括:配置在井内不同位置处的多个测井仪，其中测井仪中的至少之一包括高温可再充电能量存储器。
[0018]根据本发明的第九方面，一种测井系统包括:能量输入，其包括原电池、远程源和/或发电机；高温可再充电能量存储器；以及用于接收来自可再充电能量存储器的能量的负载。
【专利附图】

【附图说明】
[0019]在说明书中特别地指出了本发明涉及的主题。本发明的前述及其他特征和优点通过结合附图的以下详述是明显的。在附图中:
[0020]图1示出了包括测井仪的钻柱的示例性实施方案；
[0021]图2示出了利用通过电缆部署的仪器用于测井的示例性实施方案；
[0022]图3描绘了利用生产测井仪用于测井的示例性实施方案；
[0023]图4描绘了图3的生产测井仪的部件；
[0024]图5描绘了利用多个生产测井仪的示例性构造；
[0025]图6描绘了生产测井仪的另一个实施方案；
[0026]图7描绘了生产测井仪的又一个实施方案；
[0027]图8示出了示例性超级电容器的各方面；
[0028]图9描绘了可包括在示例性超级电容器中的用于阳离子的一次结构的实施方案；
[0029]图10描绘了用于示例性超级电容器的壳体的实施方案；
[0030]图11示出了用于示例性超级电容器的存储单元的实施方案；
[0031]图12描绘了配置在壳体的本体内部上的阻隔物；
[0032]图13A和13B (在本文中统称为图13)描绘了壳体的盖的各方面；
[0033]图14描绘了根据本文中教导的超级电容器的组件；
[0034]图15A和15B(在本文中统称为图15)是分别描绘超级电容器的不具有阻隔物的实施方案和包括阻隔物的类似实施方案的性能的图；
[0035]图16描绘了作为包装材料配置在存储单元周围的阻隔物；
[0036]图17A、17B和17C(在本文中统称为图17)描绘了包括分多层的材料的盖的实施
方案；
[0037]图18是包括玻璃-金属密封件的电极组件的横截面图；
[0038]图19是安装在图17B的盖中的图18的电极组件的横截面图；
[0039]图20描绘了组装过程中能量存储单元的布置；
[0040]图21A、21B和21C(在本文中统称为图21)描绘了组装的能量存储单元的实施方案；
[0041]图22描绘了在电极组件之上聚合物绝缘的使用；
[0042]图23A、23B和23C(在本文中统称为图23)描绘了用于能量存储器的盖的另一个实施方案的模板的各方面；
[0043]图24是包括半球形材料的电极组件的透视图；
[0044]图25是包括安装在图23C的模板中的图24的电极组件的盖的透视图；
[0045]图26是图25的盖的横截面图；
[0046]图27是配置在圆柱形壳体内的能量存储单元的透明等距视图；
[0047]图28是在卷成卷制的能量存储单元之前的能量存储单元的实施方案的等距视图；
[0048]图29是存储单元的侧视图，示出了一个实施方案的多个层；
[0049]图30是卷制的存储单元的等距视图，其包括用于布置多根引线的参考标记；
[0050]图31是具有参考标记的图30的存储单元在卷制之前的等距视图；
[0051]图32描绘了包括多根引线的卷起的存储单元；
[0052]图33描绘了赋予到与存储单元耦接的对齐引线(即，端子)的Z型折叠；
[0053]图34至42是描绘对于示例性超级电容器的性能的各方面的图；
[0054]图43描绘了包括发电机和超级电容器的电源的实施方案；
[0055]图44至50描绘了对于电源的控制电路的实施方案。
[0056]发明详述
[0057]本文中公开了适合在井下环境中使用的生产测井仪的各种构造。该生产测井仪为使用者提供在从井中生产期间的测井信息。为了给生产测井仪及其使用方法提供上下文，提供了一些背景信息和定义。
[0058]现在参照图1，其示出了用于钻探井眼1(也称为“钻孔”)的设备的各方面。作为惯例，沿着Z轴描述井眼I的深度，而横截面设置在由X轴和Y轴描述的平面上。
[0059]在该实施例中，使用由其中提供转动能量和向下力的钻机(未示出)驱动的钻柱11向土壤2中钻出井眼I。井眼I通常穿过可包括各种地层3(示出为地层3A、3B、3C)的地下材料。本领域技术人员将认识到在地下环境中可能遇到的各种地质特征可以称为“地层”，并且钻孔下面(即，井下)的材料阵列可以称为“地下材料”。也就是说，地层3由地下材料形成。因此，如在本文中使用的，应该认为虽然术语“地层”通常是指地质层，但是“地下材料”包括任意材料，并且可以包括例如固体、流体、气体、液体等材料。
[0060]在该实施例中，钻柱11包括驱动钻头14的钻杆12的长度。钻头14还提供钻井液4(例如，钻井泥浆)的流动。经常通过钻杆12将钻井液4泵送到钻头14，所述钻井液在这里离开钻杆进入到井眼I中。这在井眼I内产生了钻井液4的上向流。该上向流通常冷却钻柱11及其部件，带走来自钻头14的岩屑，并且防止加压烃5的喷出。
[0061]钻井液4(也称为“钻井泥浆”)通常包括如液体(例如水)、钻井液、泥浆、油、气体以及环境中可能固有的地层流体的混合物。虽然钻井作业可能引入钻井液4，但是除了测井操作之外，钻井液4的使用或存在既不是需要的也不是必要的。一般而言，材料层将存在于钻柱11的外表面与井眼I的壁之间。该层被称为“间隙层(Standofflayer) ”，并且包括被称为“间隙，S”的厚度。
[0062]钻柱11通常包括用于执行“随钻测量”(MWD)，也称为“随钻测井”(LWD)的装置。执行MWD或LWD通常需要测井仪10的操作，所述测井仪10被结合到钻柱11中且设计用于随钻操作。一般而言，将用于执行MWD的测井仪10耦接到电子封装件，所述电子封装件也机载在钻柱11上，并因此称为“井下电子设备13”。一般而言，井下电子设备13提供数据采集、数据分析和操作控制(例如机电作动、通信和功率处理等)中的至少之一。通常，测井仪10和井下电子设备13耦接至上部装置7。可以包括上部装置7以进一步控制操作，提供更强的分析能力以及数据记录等。通信通道(下文所讨论的)可以提供到上部装置7的通信，并且可以经由如本领域已知的并且对于给定应用时切实可行的脉冲泥浆、有线管、EM遥测、光纤和其他技术来操作。
[0063]现在参照图2，示出了用于井眼I的电缆测井的示例性测井仪10。作为惯例，沿着Z轴描述井眼I的深度，而横截面配置在通过X轴和Y轴描述的平面上。在用测井仪10测井之前，使用钻孔设备(例如在图1中所示出的)将井眼I钻入土壤2中。
[0064]在一些实施方案中，井眼I已经至少在一定程度上被填充有钻井液4。钻井液4 (也称为“钻井泥浆”)通常包括液体(例如水)、钻井液、泥浆、油、气体以及如环境中可能固有的地层流体的混合物。虽然钻井作业可能引入钻井液4，但是除了电缆测井期间的测井操作之外，钻井液4的使用或存在既不是需要的也不是必要的。一般而言，材料层将存在于测井仪10的外表面与井眼I的壁之间。该层被称为“间隙层”，并且包括称为“间隙，S”的厚度。
[0065]套管21可以插入井眼I中以确保物理完整性。套管可以形成在井眼I中，插入井眼I中，或者以其他方式配置在井眼I中。套管21可以是分段的或连续的。为了在本文中讨论的目的，套管21通常包括水泥外壳21的各种装置以及内部生产管道(例如，生产管道)。
[0066]通常，在电缆测井中，使用通过井架6或类似装置部署的电缆8将测井仪10下放到井眼I中。一般而言，电缆8包括悬吊装置，例如，承载电缆以及其他设备。其他设备可以包括电源、通信链路(例如，有线的或光学的)以及其他这样的装置。一般而言，电缆8由服务卡车9或其他类似设备(例如，服务站、基站等)输送。通常，电缆8耦接到上部设备7。上部设备7可以向测井仪10提供电力，以及提供操作控制和数据分析中的至少之一的计算和处理能力。
[0067]在永久测井中，可以通过多种方式将测井仪输送到井眼中。在一些实施方案中，是“管道输送”的测井仪，这意指在插入井眼中之前将测井仪的至少一部分固定至生产管道的一部分。当将管道插入井眼中时，测井仪随之输送。在一些实施方案中，通过电缆输送测井仪，即，以与电缆测井相似的方式将测井仪下放到井眼中。在一些实施方案中，测井仪为“套管输送”，这意指在插入井眼中之前将测井仪的至少一部分固定至生产套管的一部分。设计者认为合适的其他输送方法也可以。管道输送和电缆输送二者都适应改造设计，而套管输送一般需要测井仪在完井期间安装。
[0068]一般而言，可以将永久测井仪连接至永久井下电缆(roc)。PDC可以是单导线或多导线。每种导线可以是实心的或绞合的。这些导线可以是绝缘的、封装的、铠装的或一些组合。多导线可以是绞合的或同轴配置的。该电缆可设计用于输电(电力、信息或二者)；其还可设计成支持大的机械负载，例如在电缆传输实施方案中。
[0069]在一些实施方案中，电力经光缆传输至生产测井仪100。加利福尼亚州橙郡的RLHIndustries提供了一种示例性的用于经光纤提供电力的器件，并且作为“经光纤系统供电(Power Over Fiber System, PoF) ” 销售。
[0070]电子设备13可包括电源转换器、控制器、处理器等中的至少之一。一般而言，电子设备13提供对从电源模块44向通信通道43和勘探部件15中的至少之一供电的控制。电子设备13可启动节能措施，例如通过关闭通信通道43和勘探部件15中的至少之一。当电源模块44中的供电情况(例如充电状态)未满足期望的阈值时，可以启动节能(也称为“休眠状态”或“休眠模式”)。
[0071]在一些实施方案中，电子设备13调节从多种类型的能量存储器42放电。例如，电子设备13可以从至少一个超级电容器提取电力以满足与一些器件(例如泥浆脉冲通信通道43)相关的初始启动负载。因此，电子设备13可提供“软启动”从而提高在能量存储器42中至少一种电池的可用寿命。
[0072]电子设备13可视情况调节来自电源模块44的电力。例如，电子设备13可模拟由某些类型的电源产生的电力(例如，可模拟在超级电容器中提取时由电池提供的电力)；电子设备13可缓冲电力、脉冲电力以及以被认为合适的其他方式一般地提供电力。
[0073]—般而言，测井仪10包括用于执行“井下”测量或在井眼I中测量的设备。这样的设备包括，例如多种勘测部件15。示例性勘测部件15可以包括辐射探测器、防护罩、传感器、转换器以及本领域中已知的许多的其他多种勘测部件15。部件15可以视情况与井下电子设备13通信。通常执行例如可以使用测井仪10执行的测量和其他步骤来确定并证明烃5的存在。
[0074]现参照图3，示出了示例性生产测井仪100。生产测井仪100可以放置在井眼I内，在其他设备都被取出之后该生产测井仪100将被留在井眼I内。生产测井仪100可以通过使用其他装置(例如牵引机(未示出))而放置到井下。在一些实施方案中，生产测井仪100可以包括牵引机的元件(例如马达和轨道)，使得生产测井仪100能够自放置。
[0075]一旦生产启动，则从井眼I中排出钻井液4。建立烃5的流动。在生产启动期间，在井眼I之上放置井口 30。井口 30提供对来自井眼I的流动的调节并且适应提取烃5的延长期。如通过向上箭头所示出的，当生产测井仪100就位时，生产(烃5的提取)可以持续不减。
[0076]现参照图4，示出了示例性生产测井仪100的部件。在该实施例中，生产测井仪100包括勘探部件15、通信通道43、井下电子设备13和电源模块44。电源模块44向生产测井仪100提供电力。[0077]包括在电源115中的能量源401可包括各种能量输入。能量输入一般可分为三类。这些类别包括原电池、远程系统和发电机。
[0078]发电机41可包括流动驱动发电机(例如由生产流动驱动的发电机)。例如，发电机41可包括旋转发电机、振动能量发电机(例如位移型发电机)或其他类型的发电机。其他类型的发电器件可单独使用或者彼此组合使用。示例性类型的发电机包括但不限于旋转发电机、电磁位移发电机、磁致伸缩位移发电机、压电位移发电机、热电发电机、热光伏发电机，并且可包括与远程发电机的连接，例如与保存在上面的发电机或电源的电缆连接。这样的发电机在工业中是公知的。一般而言，通过井下电子设备13来调节发电机41的输出。然而，该输出可以在发电机41上调节，从而使得能够从发电机41直接连接至能量存储器42。示例性能量存储器42包括多种形式的电池、超级电容器等。在一些实施方案中，能量存储器42(和/或生产测井仪10的其他部件)可替换，并且可以利用例如通过操作者提供用于远程操控的电缆工具在井下维修演化期间切换出。
[0079]示例性通信通道43包括用于提供EM遥测的部件，可以利用电场、磁场或电磁场，通过套管21和/或周围环境在通信通道43中传输信号。同样，可以通过套管21 (特别地，例如通过金属生产管道或通过利用套管21作为波导)来操作通信通道。可以利用脉冲流体通过光学通道、通过有线系统以及通过本领域中已知的或者后来开发的其他技术来完成通信。
[0080]生产测井仪100的一些实施方案包括配置在作为环形圆柱体的壳体中的那些，从而适应通过生产测井仪100的流动。其他实施方案可包括具有小横截面积(即，小直径)的实心圆柱形。生产测井仪100可包括伸缩式支臂或辅助例如位移和/或停留井下的其他部件(未示出)。简言之，生产测井仪100 —般可以是设计者、制造者、操作者等所期望的任何物理形式。
[0081]在一些实施方案中，借助于“承载部”输送测井仪，所述承载部在生产管道插入井眼中时承载测井仪的生产管道的特殊设计的部段。承载部是容纳通过其中央部分的流体流的环形圆柱体。承载部可以设计为固定测井仪，例如具有实心圆柱形的测井仪。或者，测井仪可以设计为承载部的一部分。在任一情况下，承载部可以设计为允许测井仪连接至生产管道内部和环状体外部二者。可以通过结合在承载部中的“端口”(承载部的用于传输与电、热、压力等相关的各种参数的机械开口或其他无源部分)来适应通过生产管道的壁的接口。
[0082]如上所述,示例性能量存储器42包括超级电容器。在一些实施方案中，能量存储器42适于高温操作(例如，高达约210摄氏度)。可用于能量存储器42中的其他部件包括例如可再充电电池、可逆燃料电池等。简言之，能量存储器42的多种实施方案包括适于在升高的温度下的操作并且表现出长的使用寿命。在下文中参照图8稍后描述了示例性超级电容器。
[0083]在一些实施方案中，生产测井装置100适用于在没有能量存储器42时(或在能量存储器42失效时)使用。在这些实施方案中的一些中，来自电源模块44的其他部件的电力用于为井下电子设备13和需要电力的其他部件供电。
[0084]井下测井仪100可作为独立系统使用，与其他井下测井仪100组合使用(例如以提供局部测量，以及在其他井下测井仪100之间传输数据)，或者以认为合适的任何配置使用。在一些实施方案中，可期望不使用通信通道43，而仅使用生产测井仪100作为后来取回的测井器件。在这些实施方案中，一旦生产测井仪100到达上部，则可从生产测井仪100下载数据。
[0085]一般而言，测井仪100的实施例方案装配成确认以下中的至少之一:环境温度、流量、环境压力、环境和/或感应辐射水平(例如，Y)、电阻率、流体密度、流体电容、流体介电性质和周围地层3的孔隙率。
[0086]在一些实施方案中，电源连接45包括与上部电源的有线连接。在一些实施方案中，可使用无线(EM)信号(例如非常低频的信号)来传输电力，其中生产测井仪100包括用于接收电力的接收器。在另一些实施方案中，电缆或有线套管可用于传输电力。在另一些实施方案中，可以依赖波导(例如套管21)来提供电力的传输。
[0087]现参照图5，示出了利用多个生产测井仪100的示例性构造。在该实施例中，多个生产测井仪100分布在井眼I中。第一类型的生产测井仪100布置在井眼I的底部。有利地，这种生产测井仪可包括并非方便地布置在井眼I的中间位置的部件。例如，底部型生产测井仪100可包括另外的能量存储器42、另外的勘探部件15和/或并非方便地配置在井眼I的中间位置的其他类型的发电机41。使用了第二类型的生产测井仪100(为了方便起见，称为“中间类型”，或者称为其他类似术语)。在该实施例中，两种类型的生产测井仪100稳固地配置在套管内。用于将生产测井仪100配置在套管21中的器件的一个实施方案包括例如定中心器69。该中间类型的生产测井仪100可以设计成具有小的横截面积，因此在烃5的生广或流动中提供最小减少。
[0088]中间生产测井仪100可用于在沿着井眼I的长度位置处提供测井。其可用于表征或鉴定周围土壤2中烃5的消耗等。此外，每个中间生产测井仪100可装配有双向通信，使得各个中间生产测井仪100可以从沿着井眼I的另一个生产测井仪100传输数据，最终到达上部接收器。例如，该后一实施方案可用于改进通信的可靠性、范围和/或带宽。
[0089]进一步参照图6更详细地示出了生成测井仪100的一个实施例。
[0090]现参照图6，示出了生产测井仪100的一个实施方案。在该实施例中，生产测井仪100包括多个发电机41 (即，旋转型发电机)。在井眼I中的烃5的流动被导向围绕涡轮叶片的罩中并促使发电机41发电。在流经涡轮叶片后，该流动离开侧通风孔71并继续沿着井眼I上升。在该实施方案中，生产测井仪100可以方便地并且可靠地通过定中心器69在井眼I中居中(如图6所示)。
[0091]当生产测井仪100中包括多个发电机41时(一些实施方案中只包括一个发电机41)，烃5的流动可以被引导到每个发电机41的周围。也就是说，每组侧通风孔71可以设置为与每个发电机41相关联。每组侧通风孔71 —般包括用于闭合各侧通风孔71的闭合器(例如可旋转闭合器，未示出)。因此，操作者可选择地操作每个发电机41 (或者电子设备13可以配置为在发电机41之间自动转换)。因此，在每个发电机41达到可用寿命结束时，可以开始使用另一个发电机41，从而提供长寿命的生产测井仪100。
[0092]现参照图7，示出了生产测井仪100的另一个实施方案。一旦布置就位，生产测井仪100则开始测井并追踪多个参数值。在该实施方案中，生产测井仪100包括模块化通信通道43，其包括多个分立的并且物理分开的元件(即，模块81)。当生产测井仪100将相关数据下载到多个模件81中之一时，发生周期性间隔通信，例如每月一次。每个模件81可包括例如电源(例如陶瓷电容器)、存储器(例如微型SD卡或等同物)和远程识别器件(例如射频识别(RFID)标签(或天线))。每个模件81可通过总线82耦接至生产测井仪100。一般而言，总线82包括用于分布电力以及与每个模件81通信的部件。此外，总线82包括多个用于选择性剥离每个模件81的多个剥离器(例如电磁或机电剥离器件)。
[0093]随着每个间隔结束，生产测井仪100确保相关数据集存储在选定的存储器中，例如其可通过以下为多个模件中的每个模件供电:使车载电源充电，对存储器进行编程(即，下载数据到存储器中)，然后将模件81剥离到烃5的流动中。然后该流动承载模件81直至井口 30。一旦剥离的模件81接近井口 30(烃5的提取在此处完成)，则完成了模件81的远程识别。例如，RFID接收器(未示出)将检测RFID标签(未示出)。一旦检测到，检测信号即可发送到操作者和/或自动化系统(例如马达操作的阀)以将模件81转移到回收点。
[0094]一旦模件81被操作者回收，则可下载数据。有利地，可以从井获得非常高的粒度数据(得自频繁取样和/或许多性质和参数的取样的数据)。此外，可以将数据与其他井(例如其他邻近的井)相关联。因此，则可表征油田的生产动态。这使生产者洞察另外的井的开发、现有的井的消耗以及洞察其他生产活动。
[0095]在一些实施方案中，通信通道43包括光纤兀件(未不出)。光纤兀件可用于从生产测井仪100到上部光纤信号接收器的直接通信。该光纤元件还可用作干涉仪，并且为使用者提供可由此收集的其他数据。光纤干涉仪的一个示例性实施方案提供于题为“Fiber Optic Sensor System Using White Light Interferometry” 的美国专利申请 N0.:12/368，576中，其通过引用整体并入本文。
[0096]总之，电源115—般包括电存储器和用于产生电输出的发电机。能量存储器可包括任何类型的可行技术。在许多个实施方案中，能量存储器包括至少一个超级电容器(在下文中参照图3对其进行了描述)。一般而言，在每种情况下，能量存储器提供高温可再充电能量存储器(HTRES)。在一些实施方案中，HTRES配置为在约80摄氏度至约210摄氏度的温度范围内的温度下操作。
[0097]HTRES的其他实施方案包括但不限于化学电池(例如铝电解电容器、钽电容器、陶瓷和金属膜电容器)、混合电容器磁能存储器(例如，空气芯或高温芯材的感应器)。其他类型的HTRES还可以适当地包括例如机械能存储装置，例如飞轮、弹簧系统、弹簧-质量系统、质量系统、热容系统(例如基于高热容液体或固体或相变材料的热容系统)、液压或气动系统。一个实例为可从美国罗得岛州普罗维登斯的埃文斯电容器公司(Evans CapacitorCompany)得到的，产品型号HC2D060122DSCC10004-16，额定125摄氏度的高温混合电容器。另一实例为可从美国罗得岛州普罗维登斯的埃文斯电容器公司(Evans CapacitorCompany)得到的，产品型号HC2D050152HT，额定200摄氏度的高温钽电容器。又一实例为可从德国慕尼黑EPCOS得到的，产品型号B41691A8107Q7，额定150摄氏度的铝电解电容器。又一实例为可从日本东京松下公司(Panasonic)得到的，日本产品型号ETQ-P5M470YFM，额定150摄氏度的感应器。其它的实施方案为可从法国巴涅奥莱市帅福得公司(Saft)得到的(产品型号锂离子VL32600-125)，其在高达125摄氏度下操作30个充放电循环；以及在高达约250摄氏度下可操作的，且处于Sadoway，Hu (马萨诸塞州坎布里奇的固体能源)的实验阶段的锂离子电池(实验的)。[0098]作为讨论的内容，本文中讨论的电源115的实施方案涉及使用高温超级电容器，但是，这不限于可包括在电源115的能量存储器中的技术。现在介绍适合于用作高温能量存储器的超级电容器的示例性方面。
[0099]本文公开了在宽的温度范围内为使用者提供改进性能的电容器。例如，该电容器可在低至-40摄氏度至高达约210摄氏度的温度下操作。在一些实施方案中，该电容器在约80摄氏度至高达约210摄氏度的温度下可操作。
[0100]一般而言，与现有技术器件相比，该电容器包括适于提供高功率密度和高能量密度的能量存储介质。该电容器包括配置成确保在所述温度范围内操作的部件，并且包括同样额定值为所述温度范围的多种形式的电解质中的任意一种或更多种。构造、能量存储介质和电解质的组合导致在极端条件下提供稳健操作的能力。为了提供一些观点，现在介绍一个7]^例性实施方案的各方面。
[0101]如图8所示，示出了电容器的一个示例性实施方案。在这种情况下，该电容器是“超级电容器210”。示例性超级电容器210是双电层电容器(EDLC)。该EDLC包括至少一对电极203 (其中，可将电极203单独地称为“负电极203”和“正电极203”中之一，但是，这仅仅为了在本文中引用的目的)。在组装成超级电容器210时，每个电极203在电解质界面存在双电荷层。在一些实施方案中，包括多个电极203 (例如，在一些实施方案中，包括至少两对电极203)。为了讨论的目的，仅示出一对电极203。在本文中作为惯例，电极203中的至少之一使用碳基能量存储介质201 (如在本文中进一步讨论的)以提供能量储存。但是，为了在本文中讨论的目的，一般假设每个电极均包括碳基能量存储介质201。应注意，电解质电容器不同于超级电容器，因为在电解质电容器中，金属电极在面积上通常相差悬殊(至少一个数量级)。
[0102]电极203中的每一个均包括各自的集电器202 (也称为“电荷收集器”)。在一些实施方案中，电极203通过隔离器205隔开。一般而言，隔离器205是用于将负电极203与正电极203隔开的薄的结构材料(通常为片)。隔离器205还可充当电极203的隔离对。一旦组装，电极203和隔离器205即提供存储单元212。注意，在一些实施方案中，电极203之一或二者可不包括碳基能量存储介质201。也就是说，在一些实施方案中，相应的电极203可能仅由集电器202组成。用于提供集电器202的材料可以是粗糙化的、经过阳极化处理的等以增加其表面积。在这些实施方案中，单独的集电器202可充当电极203。然而，出于这种考虑，本文中使用的术语“电极203” 一般指能量存储介质201与集电器202的组合(但出于至少前述原因，这并非限制性的)。
[0103]超级电容器210中包括至少一种形式的电解质206。电解质206填充电极203与隔离器205之中和之间的空隙空间。一般而言，电解质206是解离成带电离子的物质。适当时，在电解质206的一些实施方案中可以包括溶解该物质的溶剂。电解质206通过离子传输导电。
[0104]一般而言，存储单元212形成为卷绕形式或棱柱形式之一，然后将其封装到圆柱状或棱柱状壳体207中。一旦已容纳入电解质206,壳体207即可气密地密封。在各种实施例中，封装是通过利用激光、超声的技术和/或焊接技术来气密地密封。除了为存储单元212提供坚固的物理保护以外，壳体207还配置有外部接头以提供与壳体207内的各端子208的电通信。每个端子208进而提供对储存在能量存储介质201中的能量的电连接，所述电连接一般通过耦接至能量存储介质201的电引线实现。
[0105]如本文所讨论的，“气密”是指其性质(即，泄漏速率)以“atm-cc/秒”为单位定义的密封，“atm-cc/秒”意指在环境大气压力和温度下每秒I立方厘米的气体(例如，He)。这相当于以“标准He-cc/秒”为单位的表示。此外，认为latm-cc/秒等于1.01325豪巴-升/秒。一般而言，本文中公开的超级电容器210能够提供泄漏速率不大于约5.0X 10_6atm-cc/秒的气密密封，并且可以表现出不高于约5.0X lO^atm-cc/秒的泄漏速率。还认为成功气密密封的性能由使用者、设计者或制造者酌情判断，并且“气密”最终表示由使用者、设计者、制造者或其他利益方定义的标准。
[0106]可以例如通过使用示踪气体来实现检漏。使用示踪气体例如氦用于泄漏测试是有利的，因为它是干燥、快速、准确并且非破坏性的方法。在该技术的一个实施例中，将超级电容器210放入氦环境中。使超级电容器210经历加压的氦气。然后，将超级电容器210放在与能够监测氦存在的检测器(例如原子吸收单元)连接的真空室中。利用已知的加压时间、压力和内部容积，可以确定超级电容器210的泄漏速率。
[0107]在一些实施方案中，将至少一根引线(其在本文中也可称为“接片”)电耦接至相应的那个集电器202。多根引线(对应于超级电容器210的极性)可以组合在一起并耦接成为相应的端子20 8。进而，端子208可以耦接为电连接，称为“接头”(例如，壳体207和外部电极(在本文中也按照惯例称为“馈通件”或“引脚”)之一)。可参照图18、19和20。现在更详细地考虑能量存储介质201。
[0108]在示例性超级电容器210中，能量存储介质201由碳纳米管形成。能量存储介质201可以包括其他含碳材料，包括例如活性炭、碳纤维、人造纤维、石墨烯、气凝胶、碳布以及多种形式的碳纳米管。活性炭电极可以通过例如如下步骤来制造:对通过碳化合物的碳化所获得的碳材料进行第一活化处理来生产碳基材料；通过向该碳基材料添加粘合剂来制造形成体；碳化该形成体；以及最终通过对该碳化的形成体进行第二活化处理来制造活性炭电极。碳纤维电极可以例如通过使用具有高表面积的碳纤维的纸或布预成型来制造。
[0109]在一种用于制造碳纳米管的示例性方法中，用于制造定向碳纳米管聚集体的设备包括在具有催化剂的基底材料的表面上用于合成定向碳纳米管聚集体的设备。该设备包括:形成单元，该形成单元执行使催化剂周围的环境成为还原气体环境并且加热至少催化剂或还原气体的形成步骤；生长单元，该生长单元执行通过使催化剂周围的环境成为原料气体的环境和通过加热至少催化剂或原料气体来合成定向碳纳米管聚集体的生长步骤；和转移单元，该转移单元至少将基底材料从形成单元转移至生长单元。可以使用多种其他方法和设备来提供定向碳纳米管聚集体。
[0110]在一些实施方案中，用于形成能量存储介质201的材料可以包括除了纯碳(和目前可能存在的或之后设计的多种形式的碳)之外的材料。也就是说，能量存储介质201中可包括其他材料的各种制剂。更具体地，并且作为非限定性的实施例，能量存储介质201中可以使用至少一种粘合剂材料，但是，这并不是建议或要求添加其他材料(例如粘合剂材料)。然而，一般而言，能量存储介质201基本上由碳形成，并且因此在本文中可称为“含碳材料”、“含碳层”以及其他类似术语。简言之，尽管主要由碳形成，但是能量存储介质I可以包括任意形式的碳(以及被认为适当的或可接受的任意添加剂或杂质)以提供作为能量存储介质201的期望的功能性。[0111]在一组实施方案中，含碳材料包括按质量计至少约60%的元素碳，而在另一些实施方案中，按质量计至少约75%、85%、90%、95%或98%的元素碳。
[0112]含碳材料可以包括多种形式的碳，包括炭黑、石墨等。所述含碳材料可以包括碳颗粒，包括纳米颗粒例如纳米管、纳米棒、片形式的石墨烯片，和/或形成为锥、棒、球(巴基球)等。
[0113]本文中提供了适用于能量存储介质201的多种形式的含碳材料的一些实施方案作为实施例。这些实施方案提供稳固的能量储存并且良好地适用于电极203中。应注意，这些实施例是说明性的，而并不限制适用于能量存储介质201的含碳材料的实施方案。
[0114]一般而言，术语“电极”是指用于在可结合到电路的器件中与常为非金属的另一种材料接触的电导体。一般而言，本文中使用的术语“电极”涉及集电器202和可伴随集电器202的另外的部件(例如能量存储介质201)以提供期望的功能(例如，与集电器202相匹配以提供能量储存和能量传输的能量存储介质201)。
[0115]转到集电器202，在一些实施方案中，集电器202为约0.5微米(μ m)至约25微米(μπι)厚。在一些实施方案中，集电器202为约20微米(μπι)至约40微米(μπι)厚。集电器202可表现为薄层，例如通过化学气相沉积(CVD)、溅射、电子束、热蒸发或者通过另外的合适的技术施加的层。一般而言，集电器202针对其性质例如传导性、电化学惰性以及与能量存储介质201 (例如，CNT)的相容性来选择。一些示例性材料包括铝、钼、金、钽、钛，并且可包括其他材料以及多种合金。
[0116]一旦将集电器202与能量存储介质201 (例如，CNT)接合，即实现了电极元件215。每个电极元件215可以单独使用作为电极203，或者可以耦接至至少另外一个电极元件215以提供电极203。
[0117]隔离器205可以由各种材料制造。在一些实施方案中，隔离器205是非织造玻璃。隔离器205还可以由玻璃纤维、陶瓷和含氟聚合物来制造，所述含氟聚合物例如通常由特拉华州威明顿(Wilmington, DE)的DuPont Chemicals以TEFLON?销售的聚四氟乙烯(PTEE)。例如，使用非织造玻璃，隔离器5可以包括主要纤维和粘合剂纤维，每根粘合剂纤维的纤维直径小于每根主要纤维的纤维直径，并且使得主要纤维能够粘合在一起。
[0118]为了超级电容器210的长寿命以及为了确保在高温下的性能，隔离器205应具有降低量的杂质，并且特别是包含于其中的非常有限量的水分。特别地，已发现期望约200ppm的水分限制以减少化学反应和延长超级电容器210的寿命，以及提供在高温应用中的良好性能。用于隔离器205中的材料的一些实施方案包括聚酰胺、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、氧化铝(Al2O3)、玻璃纤维以及玻璃增强塑料(GRP)。
[0119]—般而言，用于隔离器205的材料根据水分含量、孔隙率、熔点、杂质含量、所得电性能、厚度、成本、可用性等来选择。在一些实施方案中，隔离器205由疏水性材料形成。
[0120]因此，可以采用一些方法来确保从每个隔离器205除去过量的水分。可以采用真空干燥方法以及其他技术。
[0121]注意，在一些实施方案中，超级电容器210不需要或不包括隔离器205。例如，在一些实施方案中，例如在电极203由结构的几何形状确保物理隔离的实施方案中，满足电极203之间只具有电解质206。更具体地，以及作为物理隔离的一个实例，一种这样的超级电容器210可以包括配置在壳体内使得在连续的基础上确保隔离的电极203。一种台式实例将包括设置在烧杯中的超级电容器210。
[0122]超级电容器210可以实施为若干不同形状因子(即，表现出某种外观)。潜在有用的形状因子的实例包括:圆柱状单元、轮状或环状单元、扁平棱柱单元或包括盒状单元的扁平棱柱单元的堆叠体，以及适合于容纳特殊几何形状(例如弯曲空间)的扁平棱柱单元。圆柱状形状因子可以在结合圆柱状工具或以圆柱状形状因子安装的工具时最有用。轮状或环状形状因子可以在结合环状工具或以环状形状因子安装的工具时最有用。形状为适合于特殊几何形状的扁平棱柱单元可以高效利用“死空间”(即，工具或设备中的未被以其他方式占据并且可以是一般难以接近的空间)。
[0123]虽然在本文中一般以“胶状卷”应用(即，存储单元212配置用于圆柱状壳体207)的形状公开，但是卷制的存储单元223可以采取任何期望的形状。例如，相对于卷起存储单元212，可以 进行存储单元212的折叠以提供卷制的存储单元223。可以使用其他类型的组件。作为一个实例，存储单元212可以是扁平的单元，称为“硬币型”单元。因此，卷起只是卷制的存储单元223的组件的一个选择。因此，虽然在本文中以“卷制的存储单元223”的方面进行讨论，但这并非限制。可以认为术语“卷制的存储单元223”通常包括以良好适合于壳体207的给定设计的任意合适形式的封装或包装的存储单元212。
[0124]可以将各种形状的超级电容器210连接在一起。可以使用已知的技术例如焊接接触在一起、通过使用至少一种机械连接器、通过布置彼此电接触的接头等来连接所述多种形状。多个超级电容器210可以以并联和串联形式中的至少之一电连接。
[0125]电解质206包括阳离子209和阴离子211对，并且可以包括溶剂。可以将电解质206视情况称为“离子液体”。可以使用阳离子209、阴离子211和溶剂的各种组合。在示例性超级电容器210中，阳离子209可以包括以下物质中的至少之一:1-(3-氰丙基)-3-甲基咪唑镦、1，2-二甲基-3-丙基咪唑锖、1，3_双(3-氰丙基)咪唑.镦、1，3-二乙氧基咪
唑:偷、1-丁基-1-甲基哌啶愉、1-丁基_2，3-二甲基咪唑镶、1-丁基-3-甲基咪卩生输、
1- 丁基-4-甲基吡啶、1- 丁基吡啶.輪、1-癸基-3-甲基咪唑盤、1-乙基-3-甲基咪唑
徽、3-甲基-1-丙基吡啶.倫:及其组合以及认为适当的其他等同物。其他示例性阳离子209
包括咪唑鑛、吡嗪鶴、哌啶輪、吡啶輪、嘧啶.輪以及吡咯烷餡(其结构描绘于图4中)。在示例性超级电容器210中，阴离子211可以包括以下物质中的至少之一:双(三氟甲磺酰盐/酯)亚胺、三(三氟甲磺酰盐/酯)甲基化物、二氰胺、四氟硼酸盐/酯、六氟磷酸盐/酯、三氟甲磺酸盐/酯、双(五氟乙烷磺酰盐/酯)亚胺、硫氰酸盐/酯、三氟(三氟甲基)硼酸盐/酯及其组合以及认为适当的其他等同物。
[0126]溶剂可以包括:乙腈、酰胺、苄腈、丁内酯、环醚、碳酸二丁酯、碳酸二乙酯、乙醚、二甲氧基乙烷、碳酸二甲酯、二甲基甲酰胺、二甲砜、二氧六环、二氧戊环、甲酸乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯、内酯、直链醚、甲酸甲酯、丙酸甲酯、甲基四氢呋喃、腈、硝基苯、硝基甲烷、N-甲基吡咯烷酮、碳酸亚丙酯、环丁砜、砜、四氢呋喃、四氢噻吩砜、噻吩、乙二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、碳酸酯、Y-丁内酯、腈、三氰基己烷、其任意组合或表现出适当性能特性的其他一种或更多种材料。
[0127]现在参照图9，示出了适用于离子液体以提供电解质206的阳离子209的许多个另外的实施方案。这些阳离子209可以单独使用或者彼此组合使用，与阳离子209的前述实施方案中的至少一些组合使用，并且还可以与使用者、设计者、制造者或其他类似的利益方认为相容并且合适的其他阳离子209组合使用。图9中描绘的阳离子209包括但不限于铵、咪
唑螨、嗉唑鑰、磷?、哌啶鐺、吡嗪鑛、吡嗪、哒嗪.輪、吡啶藥、嘧啶,镦、吡咯烷镎、锍、
噻唑锖、三唑镇、胍镇、异喹啉H、苯并三唑徽、紫精类以及官能化咪唑.偷阳离子。
[0128]关于图9中所示的阳离子209，包括各种支链基(m...Rx)。在阳离子209的情况下，每个支链基(Rx)可以是以下之一:烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基、齒素、氨基、硝基、氰基、羟基、硫酸酯基、磺酸酯基或羰基，其中任意一者任选地被取代。
[0129]术语“烷基”在本领域中是公认的，并且可以包括饱和的脂肪族基团，包括直链烷基、支链烷基、环烷基(脂环族)基团、烷基取代的环烷基以及经环烷基取代的烷基。在某些实施方案中，直链或支链烷基的骨架中具有约20个或更少的碳原子(例如，直链的C1-C2tl,支链的C1-C2tl)。同样，环烷基的环结构中具有约3至约10个碳原子，或者环烷基的环结构中具有约5、6或7个碳。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、戍基、己基、乙基己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。
[0130]术语“杂烷基”在本领域中是公认的，并且是指其中一个或更多个原子是杂原子(例如，氧、氣、硫等)的如本文所述的烷基。例如，烷氧基(例如，_0R)是杂烷基。
[0131]术语“烯基”和“炔基”在本领域中是公认的，并且是指与上述烷基的长度和可能取代基类似但分别含有至少一个双键或三键的不饱和的脂肪族基团。
[0132]术语“杂烯基”和“杂炔基”在本领域中是公认的，并且是指其中一个或更多个原子是杂原子(例如，氧、氣、硫等)的如本文所述的烯基和炔基烷基。
[0133]一般而言，可以使用任意带负电荷的离子作为阴离子211。所选择的阴离子211 —般与大的有机阳离子209成对以形成低温熔融的离子盐。室温(以及更低)熔融的盐主要来自大的带有一个负电荷的阴离子209。在甚至更低的温度下熔融的盐一般用具有容易离域的(delocalized)电子的阴离子211来实现。任何将降低离子之间亲和力的因素(距离、电荷离域)随后都将降低熔点。虽然可能的阴离子形成几乎是无限的，但是这些中只有一个子集将在低温离子液体应用中起作用。这是离子液体的可能的阴离子形成的非限制性概述。
[0134]适用于表1中提供的阴离子211的常见取代基(α )包括:-F_、-Cl_、-Br_、-r、-0CH3 >_CN^>_SCN^>-C2H3O2、-CIO >-ClO2、-ClO3 >-ClO4、-NCO、-NCS >-NCSe、-NCN^-OCH(CH3)2、-CH2OCH3'-COOH'-OH'-SOCH3'-SO2CH3'-SOCH3'-SO2CF3'-SO3H'-SO3CF3'-O (CF3) 2C2 (CF3)2O'-CF3、-CHF2、-CH2F、-CH3、-NO3、-NO2、-SO3、-SO42、-SF5、-CB11H12、-CB11H6C16、-CH3CB11H11、_C2H5CB11H11、—A-PO4、—A-SO2、A-SO3、—A-SO3H、—A-COO、—A-CO {其中 A 是苯基(苯基或苯环是具有式C6H5的原子的环状基团)或经取代的苯基、烷基(具有通式CnH2n+1的基团，通过从烷烃移去氢原子而形成)或经取代的烷基、带负电荷的烷烃基团(烷烃是仅由氢原子和碳原子组成并且只通过单键键合的化合物)、卤代烷烃和醚(其为含有与两个烷基或芳基连接的氧原子的一类有机化合物)。
[0135] 关于适用于提供电解质206的离子液体的阴离子211，可使用各种有机阴离子211。表1中提供了示例性阴离子211及其结构。在第一实施方案(第I个)中，示例性阴离子211由上文中提供的取代基(α)列表或其等同物形成。在另一些实施方案(第2至5个)中，示例性阴离子211由各基础结构(Υ2、Υ3、Υ4...Υη)和相应数目的阴离子取代基(a 1、α 2、a 3...α η)形成，其中相应数目的阴离子取代基(α )可选自上文中提供的取代基(α)列表或其等同物。注意，在一些实施方案中，多个阴离子取代基(α)(即，至少一种不同的阴离子取代基(α ))可用在阴离子11的任意一个实施方案中。还注意，在一些实施方案中，基础结构(Y)是单个原子或指定的分子(如表1所述)，或者可以是等同物。
[0136]更具体地，并且通过示例的方式，就表1中提供的示例性阴离子而言，可以实现某些组合。作为一个实例，在第2个的情况下，基础结构(Y2)包括与两个阴离子取代基U2)键合的单一结构(例如，原子或分子)。虽然示出为具有两个相同的阴离子取代基(α2)，但无需是这种情况。也就是说，基础结构(Y2)可以与不同的阴离子取代基(α2)键合，例如上文中列举的任意阴离子取代基(α)。类似地，如第3个情况所示，基础结构(Y3)包括与三个阴离子取代基(α3)键合的单一结构(例如，原子)。此外，包括在阴离子中的每个阴离子取代基(α)可以变化或不同，并且无需重复(重复的或对称的)，如表1所示。一般而言，对于表1中的符号，基础结构之一上的下标表不各基础结构可具有与阴离子取代基(ct )的键的数目。也就是说，各基础结构(Yn)的下标表示各阴离子中伴随的阴离子取代基(αη)的数目。
[0137]表1
[0138]离子液体的示例性有机阴离子
[0139]
【权利要求】
1.一种测井系统，包括: 测井仪，所述测井仪包括可再充电能量存储器和电子设备；和 电缆，所述电缆配置为从远程电源使所述可再充电能量存储器充电。
2.根据权利要求1所述的测井系统，其中所述可再充电能量存储器是高温可再充电能量存储器。
3.根据权利要求2所述的测井系统，其中所述高温可再充电能量存储器包括超级电容器。
4.根据权利要求1所述的测井系统，其中所述可再充电能量存储器包括以下中之一:超级电容器、电池、电解电容器、钽电容器、陶瓷电容器、金属膜电容器和混合电容器。
5.根据权利要求1所述的测井系统，其中所述可再充电能量存储器包括以下中之一:磁能存储器，例如感应器；机械能存储装置，例如飞轮、弹簧系统、弹簧-质量系统、质量系统；热容量系统(例如基于高热容量液体或固体或相变材料的热容量系统)；液压或气动系统。
6.根据权利要求1所述的测井系统，其中所述测井电子设备配置为在选定时间段期间 操作。
7.根据权利要求1所述的测井系统，其中所述测井电子设备配置为通过所述电缆传输数据。
8.根据权利要求1所述的测井系统，其中可再充电能量存储器在第一时间段期间涓流充电，并且其中测井电子设备配置为在比第一时间段短的第二时间段期间使用来自所述可再充电能量存储器的电力来操作。
9.根据权利要求1所述的测井系统，其中所述可再充电能量存储器包括可再充电超级电容器。
10.根据权利要求9所述的测井系统，其中所述可再充电超级电容器具有80°C至210°C的操作范围。
11.根据权利要求1所述的测井系统，其中所述测井仪配置为在井眼中操作，并且其中所述电缆配置为从位于所述井眼外部的所述远程电源使可再充电能量存储器涓流充电。
12.根据权利要求1所述的测井系统，其中所述电缆至少部分机械地支持所述测井仪。
13.根据权利要求1所述的测井系统，其中所述电缆包括至少一个钢导体。
14.根据权利要求13所述的测井系统，其中所述电缆包括双绞导线。
15.根据权利要求13所述的测井系统，其中所述电缆包括同轴电缆。
16.根据权利要求13所述的测井系统，其中所述电缆包括至少一个尺寸为22AWG的导体。
17.根据权利要求1所述的测井仪，其中所述电缆包括光缆。
18.一种用于操作测井系统的方法，包括: 在第一时间段期间使可再充电能量存储器涓流充电；和 在比所述第一时间段短的第二时间段期间使用来自所述可再充电能量存储器的电力来操作测井电子设备。
19.根据权利要求18所述的用于操作测井系统的方法，其中所述可再充电能量存储器是高温可再充电能量存储器。
20.根据权利要求19所述的用于操作测井系统的方法，其中所述高温可再充电能量存储器包括超级电容器。
21.根据权利要求18所述的用于操作测井系统的方法，其中所述可再充电能量存储器包括以下中之一:超级电容器、电池、电解电容器、钽电容器、陶瓷电容器、金属膜电容器和混合电容器。
22.根据权利要求18所述的用于操作测井系统的方法，其中所述可再充电能量存储器包括以下中之一:磁能存储器，例如感应器；机械能存储装置，例如飞轮、弹簧系统、弹簧-质量系统、质量系统；热容量系统(例如基于高热容量液体或固体或相变材料的热容量系统)；液压或气动系统。
23.根据权利要求18所述的用于操作测井系统的方法，其中使所述可再充电能量存储器涓流充电包括从远程电源通过电缆使所述能量存储器充电。
24.根据权利要求23所述的用于操作测井系统的方法，还包括所述测井电子设备通过所述电缆传输数据。
25.根据权利要求24所述的用于操作测井系统的方法，其中在使所述可再充电能量存储器涓流充电的同时通过所述电缆传输数据。
26.根据权利要求24所述的用于操作测井系统的方法，其中传输数据和使所述可再充电能量存储器涓流充电是时分复用的。
27.根据权利要求18所述的用于操作测井系统的方法，其中连续进行使所述可再充电能量存储器涓流充电。
28.根据权利要求18所述的用于操作测井系统的方法，其中使所述可再充电能量存储器涓流充电包括使超级电容器充电。
29.根据权利要求28所述的用于操作测井系统的方法，其中所述超级电容器配置为在80°C至210°C的温度范围下操作。
30.根据权利要求18所述的用于操作测井系统的方法，其中所述测井电子设备和所述可再充电能量存储器是位于井眼中的测井仪的部件，并且其中从所述井眼外部的电源使所述可再充电能量存储器涓流充电。
31.根据权利要求23所述的用于操作测井系统的方法，其中所述电缆在操作期间至少部分机械地支持所述测井电子设备和所述可再充电能量存储器。
32.根据权利要求23所述的用于操作测井系统的方法，其中所述电缆包括至少一个钢导体。
33.根据权利要求23所述的用于操作测井系统的方法，其中所述电缆包括导线绞合对。
34.根据权利要求23所述的用于操作测井系统的方法，其中所述电缆包括同轴电缆。
35.根据权利要求23所述的用于操作测井系统的方法，其中所述电缆包括实心导线和多股绞合导线中之一。
36.根据权利要求23所述的用于操作测井系统的方法，其中所述电缆包括光缆。
37.一种用于操作测井系统的方法，包括: 使位于井眼中的测井仪的可再充电能量存储器涓流充电；和 在选定时间段期间使用来自所述可再充电能量存储器的电力来操作所述测井仪的测井电子设备。
38.根据权利要求37所述的用于操作测井系统的方法，其中所述可再充电能量存储器是高温可再充电能量存储器。
39.根据权利要求38所述的用于操作测井系统的方法，其中所述高温可再充电能量存储器包括超级电容器。
40.根据权利要求37所述的用于操作测井系统的方法，其中所述可再充电能量存储器包括以下中之一:超级电容器、电池、电解电容器、钽电容器、陶瓷电容器、金属膜电容器和混合电容器。
41.根据权利要求37所述的用于操作测井系统的方法，其中所述可再充电能量存储器包括以下中之一:磁能存储器，例如感应器；机械能存储装置，例如飞轮、弹簧系统、弹簧-质量系统、质量系统；热容量系统(例如基于高热容量液体或固体或相变材料的热容量系统)；液压或气动系统。
42.一种测井仪，包括: 测井电子设备，所述测井电子设备配置为进行测井操作；和 可再充电能量存储器，所述可再充电能量存储器配置为接收来自远程电源的涓流充电并在选定时间段期间向所述测井电子设备供应电力。
43.根据权利要求42所述的测井仪，其中所述可再充电能量存储器是高温可再充电能量存储器。
44.根据权利要求43所述的测井仪，其中所述高温可再充电能量存储器包括超级电容器。
45.根据权利要求42所述的测井仪，其中所述可再充电能量存储器包括以下中之一:超级电容器、电池、电解电容器、钽电容器、陶瓷电容器、金属膜电容器、混合电容器。
46.根据权利要求28所述的测井仪，其中所述可再充电能量存储器包括以下中之一:磁能存储器，例如感应器；机械能存储装置，例如飞轮、弹簧系统、弹簧-质量系统、质量系统；热容量系统(例如基于高热容量液体或固体或相变材料的热容量系统)；液压或气动系统。
47.一种测井仪，包括: 测井电子设备，所述测井电子设备配置为进行测井操作； 高温可再充电能量存储器，所述高温可再充电能量存储器配置为向所述测井电子设备供应电力；和 环形壳体，所述环形壳体配置为安装所述测井电子设备和所述高温可再充电能量存储器，以及配置为容纳通过所述测井仪的流动。
48.根据权利要求47所述的测井仪，其中所述环形壳体形成井眼的生产管道的一部分。
49.根据权利要求47所述的测井仪，其中所述高温可再充电能量存储器包括超级电容器。
50.根据权利要求48所述的测井仪，其中所述环形壳体包括用于传输电的、热的、压力相关的和/或其他的参数的机械开口或其他无源部分，使得能够通过在所述生产管道内部和外部二者的所述测井电子设备进行所述参数的测量和/或监测。
51.一种测井仪，包括: 测井电子设备，所述测井电子设备配置为进行测井操作； 一种或更多种传感器，选自包括以下的传感器类型:压力、温度、套管接箍定位器、加速计、声学密度、地震、笼状内联流量计、固态流量计、电容、电感、电阻率、声发射和/或接收、无源Y、有源Y、流体取样、地层取样、磁共振成像、核磁共振、定向或惯性传感器、磁性传感器和陀螺仪；和 高温可再充电能量存储器，所述高温可再充电能量存储器配置为向所述测井电子设备供应电力。
52.根据权利要求51所述的测井仪，其中所述高温可再充电能量存储器配置为接收来自电源的涓流充电。
53.一种用于操作测井系统的方法，包括: 通过机械地支持所述测井仪并且提供信息的传输和/或电力的传输的电缆在井中竖直地移动测井仪，其中所述测井仪包括高温可再充电能量存储器。
54.一种用于操作测井系统的方法，包括: 通过支持所述测井仪并且提供信息的传输和/或电力的传输的电缆在至少一个时间段期间在井中竖直地移动测井仪；和 在第二时间段期间将所 述测井仪保持在所述井中的固定位置，其中所述测井仪包括高温可再充电能量存储器。
55.根据权利要求54所述的用于操作测井系统的方法，其中所述电缆包括由除铜以外的材料制成的至少一个导体。
56.根据权利要求54所述的用于操作测井系统的方法，其中所述电缆只包括由除铜以外的材料制成的导体。
57.根据权利要求54所述的用于操作测井系统的方法，其中所述电缆包括至少一个由钢制成的导体。
58.—种分布式测井系统,包括: 配置在井内不同位置处的多个测井仪，其中所述测井仪中至少之一包括高温可再充电能量存储器。
59.—种测井系统,包括: 能量输入，所述能量输入包括原电池、远程源和/或发电机； 高温可再充电能量存储器；和 用于接收来自所述可再充电能量存储器的能量的负载。
60.根据权利要求59所述的测井系统，其中所述高温可再充电能量存储器包括超级电容器。
61.根据权利要求59所述的测井系统，其中所述负载包括一种或更多种传感器，所述传感器选自包括以下的传感器类型:压力、温度、套管接箍定位器、加速计、声学密度、地震、笼状内联流量计、固态流量计、电容、电感、电阻率、声发射和/或接收、无源Y、有源Y、流体取样、地层取样、磁共振成像、核磁共振、定向或惯性传感器、磁性传感器和陀螺仪。
62.根据权利要求59所述的测井系统，其中所述远程系统通过电缆连接至所述高温可再充电能量存储器。
63.根据权利要求59所述的测井系统，其中所述远程系统通过光缆连接至所述高温可再充电能量存储器。
【文档编号】E21B49/00GK104024573SQ201280065843
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年11月5日 优先权日:2011年11月3日
【发明者】里卡尔多·西尼奥雷利, 约翰·J·库利, 莫里斯·格林, 帕德马纳班·萨斯桑·库蒂皮莱, 詹纳·麦格拉思, 克里斯托弗·约翰·西巴尔德·迪恩, 伊拉·M·特纳 申请人:快帽系统公司