地层的声波成像制造技术

一种估计地表地层的特性的方法的实施例包括：将声学工具设置在地表地层中的钻孔内，所述声学工具包括声学多极发射器和至少一个多极声学接收器；将声学信号传输到所述钻孔中，所述声学信号生成远离所述钻孔辐射进入远场地层区域中的至少一个声学体波；测量包括所述远场地层区域中的从反射边界反射的体波的反射信号；识别所述地层中的反射边界以及与所述反射边界相关联的反射属性；以及基于所述反射信号和所述反射属性估计碳氢化合物地层特征的厚度、距离和侧向范围中的至少一者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请要求于2013年10月21日提交的美国专利申请No.61/893431的权益，其全文以引用方式并入本文。

技术介绍
碳氢化合物勘探和生产的有效性依赖于识别及区分包含大量碳氢化合物的区域或地层的能力。例如，在非常规资源诸如页岩中，估计此类资源的位置和范围的能力在规划并执行操作诸如钻井和水力压裂中是重要的。
技术实现思路
一种估计地表地层的特性的方法的实施例包括：将声学工具设置在地表地层中的钻孔内，所述声学工具包括声学多极发射器和至少一个多极声学接收器；将声学信号传输到所述钻孔中，所述声学信号生成远离所述钻孔辐射进入远场地层区域中的至少一个声学体波；测量包括所述远场地层区域中从反射边界反射的体波的反射信号；识别所述地层中的反射边界以及与所述反射边界相关联的反射属性；以及基于所述反射信号和所述反射属性估计碳氢化合物地层特征的厚度、距离和侧向范围中的至少一者。一种用于估计地表地层的特性的系统的实施例包括被配置成设置在地表地层的钻孔中的声学工具以及处理器。所述声学工具包括声学多极发射器和至少一个多极声学接收器，所述发射器被配置成将声学信号传输到所述钻孔中，所述声学信号生成远离所述钻孔辐射进入远场地层区域中的至少一个声学体波。所述处理器被配置成基于包括所述远场地层区域中从反射边界反射的体波的所接收的反射信号接收测量数据，识别所述地层中的反射边界以及与所述反射边界相关联的反射属性，并且基于所述反射信号和所述反射属性估计碳氢化合物地层特征。附图说明以下描述无论如何都不应视作是限制性的。参照附图，相同元件被相似地编号：图1描绘用于评估或测量地层的系统的实施例；图2为示出估计地层特性的方法的实施例的流程图；以及图3描绘图2的方法的示例性测量结果。具体实施方式提供了一种用于估计地表地层特性诸如碳氢化合物地层的范围和特性的系统和方法。一种方法的实施例包括传输压缩波和/或剪切波并从近场和/或远场区域接收反射信号。分析所述反射信号以识别地层或其区域的特性，包括所述地层中反射边界的的特性和各种地层性质或属性。一种方法的实施例包括传输声学信号，所述声学信号生成远离钻孔辐射的体波。分析反射的体波以估计地层特性。所述反射的体波包括压缩波和/或剪切波。例如，该方法包括通过测量从反射边界反射的深剪切波以测量地层特性和/或评估地层的碳氢化合物含量来借助套管井或裸眼井执行深剪切波(DSW)成像。本文所述的实施例使用反射体波成像来估计各种对于成功的储层表征来说重要的参数，并可与用于完井优化及生产预测的工艺相结合。该分析可用在井的一个或多个(或全部)阶段，诸如裸眼井阶段期间、套管设置后、初始水力增产后、某个生产周期后或再增产阶段后。该分析针对特定阶段可以是独立的或针对另外两个阶段进行组合。在一个实施例中，沿着(在近场中的)钻孔的折射和引导模式连同反射的体波进行分析，以提供近场成像和远场成像两者。分析和/或解释成像结果以估计地层和/或储层表征参数，如基于地层中反射边界识别的层理面或岩相面，该成像结果可用于估计碳氢化合物地层范围(例如厚度和侧向范围)。其他示例性参数包括可通过沿循反射层位中的断口或梯状部识别的断层或裂缝以及基于分析所接收的信号的属性(例如反射振幅)识别的具有相对高碳氢化合物浓度的区域。所接收的信号可包括从地层中的反射边界反射的体波(例如压缩体波信号和/或DSW成像信号)，并且也可包括沿着并靠近钻孔(近场)生成的导波和折射波模式。对此类参数的估计可导致能源产业操作诸如完井和增产操作的更准确执行。在一个实施例中，提供一种系统和方法用于将声学信号传输到地层相对于钻孔的近场区域和远场区域中，其中导波和折射波模式沿着井筒(即，在近场中)生成，并且压缩体波和剪切体波进一步发射出来进入地层(即，远场)中。分析反射波或使其成像以估计地层的特性和特征。该分析可以应用于压缩波(即，压缩波成像)并且/或者应用于反射在远场中的深剪切波(即，深剪切波成像(DSWI))。分析属性诸如信号振幅以识别并且分析在地层中的反射边界，并且可以分析波传播性质以便识别其他地层属性。例如，识别由声学阻抗对比度(相对于压缩波和/或剪切波)引起的一个或多个反射边界并且估计对应地层区域的厚度。图1示出用于执行能源产业操作诸如地层测量和/或评估、碳氢化合物生产、完井和增产的系统10的示例性实施例的各个方面。系统10包括钻孔柱12，诸如管柱、盘管、钢丝绳或设置在钻孔14内的其他载体，该钻孔柱12适用于通过钻孔降低工具或其他部件或者将部件连接至地面。如本文所用的术语“载体”指可以用于传送、容纳、支撑或以其他方式方便另一装置，装置部件、装置的组合、介质和/或构件使用的任何装置、装置部件、装置的组合、介质和/或构件。示例性的非限制性载体包括套管、钢丝绳、钢丝绳探测器、平直管线探测器、熔滴弹丸(dropshots)、井下接头、BHA、压裂口和钻柱。在一个实施例中，系统10包括测量和/或监视系统。数据采集工具16设置在钻孔14中并且推进至地层18内的相关区域或位置。例如，钻孔14包括在相关区域下面或穿过相关区域钻凿的侧向钻孔段20，诸如碳氢化合物资源22(例如，页岩层或区域)或者其中被认为是存在碳氢化合物资源的区域。数据采集工具16被配置成将测量信号发射到碳氢化合物资源22中(或者其他相关区域22)以估计其特性。要注意的是虽然本文所述的实施例结合侧向井来描述，但是它们不限于此，因为它们可以与具有穿过地层的任何所选路径的垂直、偏斜、水平和任何其他钻孔一起使用。数据采集工具16被配置成监视和/或收集与地层特性相关的数据。工具16可以经由任何合适的载体部署在井下并且可以被配置成结合其他井下工具或者地面工具进行操作。在一个实施例中，工具16和/或其他井下部件与一个或多个处理单元或装置诸如井下电子器件单元24和/或地面处理单元26通信。处理装置被配置成执行各种功能，包括接收、存储、传输和/或处理来自工具16的数据。处理装置包括任何数目的合适部件，诸如处理器、存储器、通信装置和电源。通信可以经由任何合适的配置实现，诸如电通信或光通信(例如，经由通信线缆28)、无线通信和泥浆脉冲遥测。在一个实施例中，工具16和/或系统10被配置用于声学监视地层18和/或可以是碳氢化合物资源22的相关区域。工具16包括声学单极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种估计地表地层的特性的方法，其包括：将声学工具设置在地表地层中的钻孔内，所述声学工具包括声学多极发射器和至少一个多极声学接收器；将声学信号传输到所述钻孔中，所述声学信号生成远离所述钻孔辐射进入远场地层区域中的至少一个声学体波；测量包括从所述远场地层区域中的反射边界反射的体波的反射信号；识别所述地层中的反射边界以及与所述反射边界相关联的反射属性；以及基于所述反射信号和所述反射属性估计碳氢化合物地层特征的厚度、距离和侧向范围中的至少一者。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.21 US 61/8934311.一种估计地表地层的特性的方法，其包括：
将声学工具设置在地表地层中的钻孔内，所述声学工具包括声学多极
发射器和至少一个多极声学接收器；
将声学信号传输到所述钻孔中，所述声学信号生成远离所述钻孔辐射
进入远场地层区域中的至少一个声学体波；
测量包括从所述远场地层区域中的反射边界反射的体波的反射信号；
识别所述地层中的反射边界以及与所述反射边界相关联的反射属性；
以及
基于所述反射信号和所述反射属性估计碳氢化合物地层特征的厚度、
距离和侧向范围中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的方法，其中估计所述特征包括估计所述特
征相对于所述钻孔的所述厚度、所述距离和所述侧向范围中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述声学信号也沿着所述钻孔
在近场区域产生折射波和导波模式。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述反射信号包括深剪切波
(DSW)信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述反射边界由所述地层中的
声学阻抗对比度引起。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述传输和反射的体波为压缩
波和剪切波中的至少一者。
7.根据权利要求6所述的方法，其中估计包括通过测量所述压缩波
和所述剪切波中的至少一者的波传播性质识别地层边界。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述地层特征包括地质结构、
地层顶部、岩相特征、天然裂缝、水力次生裂缝以及引起所述体波的声学

\t阻抗的地层属性中的至少一者。
9.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·梅基茨，D·J·帕特森，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US