勘探和开采环境内的电震勘测制造技术

用于监测地下岩层内的钻探作业的系统、方法和计算机程序，包括：从第一传感器阵列接收至少部分地由所述地下岩层内的所述压裂作业而导致的一个或多个信号；从所述第一传感器阵列接收通过至少部分地由所述地下岩层内的所述压裂作业而导致的地震信号的电震或震电转换来生成的一个或多个电磁信号；以及至少部分地基于从所述第一传感器阵列所接收的信号来确定破裂或所述地下岩层中的一者或多者的性质。将所述第一传感器阵列布置为监测所述压裂作业。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
用于控制井下作业的常规技术可能依赖于各种模型、传感器、探试以及操作人员的判断来确定例如钻头在地表下(subsurface)岩层内的位置或者地表下岩层内的破裂传播。但是，这些常规勘测技术受到某些限制，这些限制可能妨碍对井下作业的位置和范围的充分了解。例如，特定的勘测技术可能需要使用昂贵和/或耗时的勘测设备和方法，其可能限制对特定的远景区域进行勘测的经济可行性。此外，特定的技术或许能够提供有关地表下区域的一个或多个地球物理性质的信息，但是不能提供有关其它地球物理性质的信息。这样的限制可能导致基于对远景区域的不完整和/或不正确的了解来识别要进行钻孔或勘探的远景区域，其可能导致对不具有预期地球物理性质的区域进行勘探或钻探所引起的不必要的耗时和/或费用。例如，基于不完整或不正确的地球物理勘测，钻探作业可能钻出干井或者钻到岩层的非目标部分内。
技术实现思路
根据本公开内容的教导，可以减少和/或消除与钻井、传播压裂、开采储集层的常规技术相关联的缺陷和问题。例如，通过将被动电震或震电勘测技术用于钻井、岩层增强和储集层开采而提供了一种勘测系统。所述勘测系统可以利用来自被动电震或震电勘测的勘测数据来监测或控制井作业。根据本公开内容的一个实施例，一种用于监测地下(subterrannean)岩层的压裂作业的方法，包括：从第一传感器阵列接收至少部分地由地下岩层内的压裂作业而导致的一个或多个信号。所述方法还包括：从第一传感器阵列接收通过由至少部分地由地下岩层内的压裂作业而导致的一个或多个地震信号的电震或震电转换来生成的一个或多个电磁信号。所述方法还包括：至少部分地基于从第一传感器阵列所接收的信号来至少部分地确定压裂和地下岩层中的一者或多者的性质。将所述第一传感器阵列布置为监测所述压裂作业。本专利技术的某些实施例的技术优势包括执行被动电震或震电勘测的能力。这样的勘测可以检测响应于由井处理所导致的电震或震电转换而生成的电磁信号，例如，所述井处理可以是钻井、开采增强作业(例如，压裂)或者储集层开采。类似地，这样的勘测可以检测响应于由井处理所导致的电震或震电转换而生成的地震信号。所述电震或震电转换可以发生在地表下地球岩层内。利用这样的技术，可以在不需要昂贵的主动电磁或地震能量源的情况下执行地球物理勘测，其可以提高现场安全性并且减少环境影响。设备和功率量的降低连同对应的测量现场的占地面积的减少可以相对于其它勘测系统和方法成为优势。从环境和健康角度来讲，运输、井场准备和高能源的减少可以改善操作设备的工人的总体健康水平和安全性。此外，井作业所生成的电磁场包括从亚赫兹频率到数万赫兹频率的宽频率谱。这一宽频率谱允许从数十米到数万米的很宽范围的穿透深度。这一宽频谱还允许实现高空间和深度分辨率。因此，可以对检测到的电磁和/或地震信号进行处理，从而识别出地表下地球岩层和井作业的各种性质。对于本领域的普通技术人员而言，在参阅了下述附图、说明书和权利要求之后，本专利技术的其它技术优势将变得显而易见。此外，下文将讨论特定勘测技术和组合的其它具体优点。此外，尽管在本公开内容中解释了具体优点，但是各种实施例可以包括这些优点中的一些或全部，也可以不包括这些优点。附图说明为了更为透彻地理解本专利技术及其特征和优点，现在将参考下述结合附图给出的说明，其中：图1是图示了用于被动电震和震电勘测的示例性系统的透视图；图2是图示了用于被动电震和震电勘测的示例性系统的透视图；图3A和3B是采用本公开内容的技术的监测钻探作业的示例性方法的流程图；图4是根据本公开内容的计算系统的块图；图5是示例性井及储集层的截面图；图6是示例性井及储集层的截面图，该图的视平面与图5的视平面垂直；图7和图8是包含储集层内的井的平面内的截面图和所产生的电场的截面图；图9和图10是图解深处水平偶极子的随着与通过横向的竖直平面的水平距离而变化的竖直电场的图表；图11和图12是图解随着与中心线的水平距离而变化的水平电场的幅度的图表；图13A和13B是用于采用本公开内容的技术来监测压裂作业的示例性方法的流程图；图14A和14B是采用本公开内容的技术来监测开采作业的示例性方法的流程图；图15A、15B和15C是根据本公开内容的传感器的示意图；图16是用于执行钻探作业的电震和震电勘测的示例性方法的流程图；图17是用于执行压裂作业的电震和震电勘测的示例性方法的流程图；并且图18、19A、19B和20是采用本公开内容的技术来监测开采作业的示例性方法的流程图。具体实施方式文中的示例性实施例可以利用电震和/或震电传感器来检测因井作业而被动生成的电场和/或地震波。文中讨论的某些实施例可以至少部分地采用被动勘测技术，其利用被动源，例如，自然发生的电磁场和/或地震波，并且利用由这些来源所生成的电磁或地震信号通过电震和/或震电转换与地下岩层的相互作用来识别地表下地球岩层的特征和/或性质。这样的勘测可用于各种目的，包括识别地下水和矿物。尽管被动勘测可能适于被用作独立的地球物理勘测方法，但是在一些实施例中可以将被动勘测连同其它地球物理勘测方法一起执行，以识别地表下地球岩层的性质。本公开内容的教导旨在包含将被动勘测用作独立勘测技术的实施例以及将被动勘测连同地球物理勘测的一种或多种其它方法一起使用的实施例。可以利用被动源来提供用于在地下岩层或结构特征中生成电震和/或震电转换的能量。例如，地球的电磁场和/或环境地震能量可能在包含碳氢化合物或其它矿物质的地表下地球岩层内引发电震或震电转换。文中采用的“被动源”可以包括任何并非因勘测作业主动激发而主动生成地震和/或电磁能量源的来源。尽管被动源一般包括自然的电磁能量和/或地震能量源，例如，地球的自然电磁场，但是在特定实施例中也可以将其它人工电磁和/或地震辐射源，例如，电源线或机械设备也可归为被动源。尽管某些人工源可能引发电磁场或地震波，但是与诸如地震发生器、爆破器材、电场发生器等的“主动源”还是有区别的，因为这样的被动源一般是由用以促进地下岩层勘测的作业所激发的和/或与之相关。文中采用的“被动勘测”、“被动电震勘测”和“被动震电勘测”可以指利用与主动源相对的被动源的勘测。被动勘测可以通过电磁源场与各种岩系的耦合而检测二次震波的生成(电震动效应)，并通过所生成的地震波与各种岩系的耦合而检测后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测地下岩层内的压裂作业的方法，所述方法包括：从第一传感器阵列接收至少部分地由所述地下岩层内的所述压裂作业而导致的一个或多个信号；从所述第一传感器阵列接收一个或多个电磁信号，所述一个或多个电磁信号是通过至少部分地由所述地下岩层内的所述压裂作业而导致的地震信号的电震或震电转换来生成的；至少部分地基于从所述第一传感器阵列接收的信号来确定破裂或所述地下岩层中的一者或多者的性质；以及其中，将所述第一传感器阵列布置为监测所述压裂作业。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.14 US 61/890,682;2013.10.15 US 61/891,096;1.一种用于监测地下岩层内的压裂作业的方法，所述方法包括：
从第一传感器阵列接收至少部分地由所述地下岩层内的所述压裂作业
而导致的一个或多个信号；
从所述第一传感器阵列接收一个或多个电磁信号，所述一个或多个电
磁信号是通过至少部分地由所述地下岩层内的所述压裂作业而导致的地震
信号的电震或震电转换来生成的；
至少部分地基于从所述第一传感器阵列接收的信号来确定破裂或所述
地下岩层中的一者或多者的性质；以及
其中，将所述第一传感器阵列布置为监测所述压裂作业。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少部分地基于从所述第一传
感器阵列接收的所述信号来确定所述破裂或所述地下岩层中的一者或多者
的性质还包括：
确定破裂取向和程度中的一者或两者。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，至少部分地基于从所述第一传
感器阵列接收的所述信号来确定所述破裂或所述地下岩层中的一者或多者
的性质还包括：
确定由所述压裂作业而引发的破裂的密度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一传感器阵列包括多个
地震传感器和多个电磁传感器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一传感器阵列包括多个
地音探测器。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
从第二阵列的一个或多个传感器接收由所述地下岩层响应于本底噪声

\t或基础设施噪声而生成的信号；以及
至少部分地基于从所述第二阵列的一个或多个传感器接收的所述信号
来从来自所述第一传感器阵列的所述信号中去除至少一些噪声。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
从第三传感器阵列接收通过至少部分地由所述地下岩层内的所述压裂
作业而导致的地震信号的电震或震电转换来生成的一个或多个电磁信号；
其中，第三组传感器位于与所述第一传感器阵列分开的位置；并且
其中，确定压裂取向和程度中的一者或两者还至少部分地基于从所述
第三传感器阵列接收的电磁信号。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
在来自所述第一传感器阵列、所述第二传感器阵列和所述第三传感器
阵列中的一者或多者中的两个传感器的信号之间执行交叉相关。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括：
对来自所述第一传感器阵列、所述第二传感器阵列和所述第三传感器
阵列的其中之一中的一个传感器的至少一个信号执行自相关。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，至少部分地基于从所述第一
传感器阵列接收的所述信号来确定破裂或所述地下岩层中的一者或多者的
性质还包括：
向从所述第一传感器阵列接收的所述信号施加一个或多个滤波器，以
将一个或多个表面波与一个或多个地震波分离。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，向从所述第一传感器阵列接
收的所述信号施加一个或多个滤波器以将一个或多个表面波与一个或多个
地震波分离还包括：
向从所述第一传感器阵列接收的所述信号施加一个或多个速度滤波
器，以将一个或多个表面波与一个或多个地震波分离。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，向从所述第一传感器阵列接
收的所述信号施加一个或多个滤波器以将一个或多个表面波与一个或多个
地震波分离还包括：
向从所述第一传感器阵列接收的所述信号施加一个或多个空间滤波
器，以将一个或多个表面波与一个或多个地震波分离。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
至少部分地基于所确定的压裂取向和程度中的一者或两者来改变所述
压裂作业。
14.一种用于监测地表下岩层内的压裂作业的方法，包括：
在所述压裂作业之前的时间处，从第一传感器阵列接收第一勘测数据；
在所述压裂作业之后的时间处，从所述第一传感器阵列接收第二勘测
数据；
对所述第一勘测数据和所述第二勘测数据进行处理，以确定地表下地
球岩层的所述压裂作业的一个或多个性质；以及
其中，所述第一勘测数据和所述第二勘测数据包括由地表下地球岩层
响应于被动源电磁信号而生成的信号，其中，电磁信号是通过所述被动源
电磁信号的电震或震电转换来生成的；
其中，所述被动源电磁信号包括地球的自然电磁场，并且其中，对所
述第一勘测数据和所述第二勘测数据进行处理以确定所述地表下岩层的所
述一个或多个性质至少部分地基于地球的电磁场与通过地球的自然电磁场
的电震或震电转换所生成的所述电磁信号的相关性。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，对所述第一勘测数据和所述
第二勘测数据进行处理以确定地表下地球岩层的所述压裂作业的一个或多
个性质还包括：
确定破裂程...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·英格兰，A·汤普森，A·卡茨，T·W·本森，M·格里芬，
申请(专利权)人：亨特能量企业有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US