利用分布式感测装置进行井监测制造方法及图纸

通过询问沿着井眼（１０６）的路径布置的未经修改的光纤（１０２）以提供分布式声学传感器且采样从光纤的多个连续感测部分收集的数据来提供用于井下监测的方法和设备。采样的数据被处理以确定一个或多个井眼参数。井眼参数可以包括井状况剖面且可以响应于声学激励而获得。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用分布式感测装置进行井监测专利
本专利技术涉及对诸如油和气井的生产井的监测。这种监测通常被称为井下监测。具体而言，本专利技术涉及使用分布式声学感测（DAS）的井下监测。
技术介绍
光纤传感器正变成用于例如地球物理应用的广泛应用的已被大家接受的技术。光纤传感器可以具有各种形式，且常被采用的形式是在心轴周围布置光纤线圈。诸如地震检波器或水中地震检波器的点传感器可以以这种方式制成以检测一点处的声学和地震数据，且这种点传感器的大阵列可以连同使用光纤连接线缆而被复用以形成完全的光纤系统。无源复用可以全光学地实现，且优点在于不需要电连接，这在电学装置容易损害的苛刻环境中是有很大益处的。已经发现光纤传感器在井下监测中的应用，且已知在井中或井周围提供地震检波器的阵列以检测地震信号，其中目标在于更好地理解局部地理状况和提取过程。这种方法的问题在于地震检波器倾向于相对大且所以难以在井下安装。另外，地震检波器倾向于具有有限的动态范围。WO2005/033465描述了一种使用具有很多周期性折射率扰动的光纤（例如布拉格光栅）的井下声学监测的系统。声学数据被光纤的部分检索到且用于监测井下状况。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供改善的井下监测系统和方法。根据本专利技术的第一方面，提供一种用于井下监测的方法，其包括：询问沿着井眼的路径布置的未经修改的光纤以提供分布式声学感测；同时采样从所述光纤的多个连续部分收集的数据；以及处理所述数据以确定一个或多个井眼参数。分布式声学感测（DAS）提供对于点传感器的光纤感测的备选形式，由此单一长度的纵向光纤通常通过一个或多个输入脉冲被光学询问以提供沿着其长度的声学/振动活动的基本连续感测。光学脉冲被发射到光纤中且从光纤内反向散射的辐射被检测和分析。瑞利反向散射最常被检测到。通过分析光纤内反向散射的辐射，光纤可以有效地分成可以（但是不必）邻近的多个离散的感测部分。在每个离散感测部分中，例如来自声学源的光纤的机械振动导致从该部分反向散射的辐射数量的变动。该变动可以被检测和分析且用于给出该感测部分处光纤的扰动强度的量度。当在本说明书中使用时，术语“分布式声学传感器”将表示包括被光学地询问以提供沿着光纤纵向分布的多个离散声学感测部分的光纤的传感器，且声学将表示包括地震波的任何类型的机械振动或压力波。该方法因此可以包括将一系列光学脉冲发射到所述光纤中且检测所述光纤瑞利反向散射的辐射；以及处理检测的瑞利反向散射辐射以提供光纤的多个离散纵向感测部分。注意当在本文中使用时，术语光学不限制为可见光谱且光学辐射包括红外辐射和紫外辐射。单一长度的光纤典型地是单模光纤，且优选地没有任何反射镜、反射器、光栅或（缺少任何外部激励的情况下）沿着其长度没有任何光学属性的改变。这提供了这样的优点：可以使用未经修改的基本连续长度的标准光纤，要求很少的修改或无需修改或使用准备。合适的DAS系统例如在其内容通过引用结合于此的GB2442745中描述。这种传感器可以看作是完全分布式或本征传感器，因为它使用在光纤中固有处理的本征散射，且因而贯穿整个光纤分布感测功能。因为光纤不具有不连续性，所以通过光纤的询问确定对应于每个信道的光纤区段的长度和布置。这些可以根据光纤和它监测的井的物理布置且还根据所需监测类型来选择。这样，沿着光纤的距离或在基本垂直井的情况中的深度以及每个光纤区段的长度或信道分辨率可以根据改变输入脉冲宽度和输入脉冲占空比的询问器的调节而变化，而不对光纤做任何改变。分布式声学感测可以用40km或更长的纵向光纤操作，例如，将感测的数据分解到10m的长度。在典型的井下应用中，几公里的光纤长度是常见的，即光纤沿着整个钻孔的长度延伸且光纤的纵向感测部分的信道分辨率可以是大约1m或几米。如上所述，空间分辨率（即光纤的各个感测部分的长度）以及信道的分布在使用期间例如可以响应于所检测到的信号而变化。光纤优选地位于要被监测的井眼内。在一种布置中，光纤沿着井套管的外部延伸，不过在一些实施例中光纤可以布置为在套管内延伸。光纤可以在它被插入到井眼中时附接到井套管，且如果位于套管的外部上，则随后被水泥巩固在水泥巩固的井的那些区段中的适当位置。光纤因此可以遵循井眼的一般线路且至少延伸进入井眼远至希望监测的区域，优选地为基本上井眼的整个长度。光纤因此可以被询问以提供沿着井眼的全部或者一个或多个部分布置的一个或优选地多个声学感测部分。感兴趣的感测部分的地点或位置一般应该从沿着光纤以及因此井的长度的知识获知。然而，当执行某些井处理（例如在井的形成期间的射孔）时，该方法可以包括监测通过例如射孔的过程产生的光纤中的声学扰动以确定对于井的感兴趣的区段的光纤的部分。例如，在射孔期间呈现最大声学扰动强度的光纤的部分将一般对应于射孔弹射出的位置。本专利技术的方法可以用于确定至少一个井眼参数。该至少一个井眼参数可以包括井状况剖面（profile）。井状况剖面可以是井的一个或多个区段或者井的整个长度的声学剖面。可以响应于声学激励通过测量由DAS传感器确定的声学信号来获得声学剖面。声学激励可以是专门用于确定声学剖面的目的而应用的激励。在一些实例中，附加地或备选地有可能使用在井的制造或操作的正常过程中产生的声学激励。具体而言，井生产的射孔步骤涉及射出一个或多个射孔弹。这提供可以用于在完成阶段获取井的声学剖面的剧烈声学激励。可以实时地提供井眼参数。当在本说明书中作为术语使用时，实时意味着在光纤检测的声学信号和产生的井眼参数之间没有明显延迟。该方法可以涉及提供由分布式声学传感器当前检测的声学信号的通用精确表达。除了确定各个井眼参数，在使用中，来自光纤的一个或多个相关区段的声学信号可以在适当的音频装置上播放。这将为操作井或特定井下过程的人员提供在井下实际发生什么的听觉反馈。监听由光纤的声学信道产生的信号的操作员因此可以提供有井下声学扰动的实时音频反馈。应当意识到，在深井眼下的条件可能是恶劣的。因此，尤其在执行井制造过程的时间，在井眼下放置专用传感器迄今仍没得到实践。本专利技术的方法使用可以位于井套管的外部上的光纤以在井的形成期间以及还有后续的油/气生产期间在井眼中提供井下传感器。该方法可以包括分析井下检测的声学扰动的强度水平。来自光纤的各个感测部分的声学信息可以显示在适当的显示器上。存在可以显示所选信道的强度的各种方法。例如，显示器可以针对每个信道以柱状图型布置示出预定或所选时间段上声学信号的当前强度、最大强度和/或平均强度。另外地或附加地，实时指示可以包括以颜色或灰度表达强度且针对每个信道相对于时间绘制强度的瀑布图。该方法还可以提供执行对于数据的频率分析且实时指示可以包括井下过程附近光纤的至少一个纵向部分检测的声学信号的频率的指示。频率的指示可以包括当前、最大或平均频率相对于信道的柱状图型图和/或具有例如如上所述由颜色或灰度表示的频率的瀑布型图。在该方法涉及将来自光纤的纵向感测部分的数据分成一个或多个谱带的情况下，该指示可以附加地或备选地包括特定频带内的强度的指示。换句话说，数据可以被过滤以仅包括具有特定带的频率范围内的频率的声学扰动。通过谱带分析数据可以更清晰地指示在一些情形中各个信道之间的声学差异。通过呈现所选信道的强度和/或频率，操作员能够确定在任何特定信道内是否存在任何显著活动。从DAS传本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于井下监测的方法，包括：询问沿着井眼的路径布置的未经修改的光纤以提供分布式声学感测；同时采样从所述光纤的多个连续部分收集的数据；以及处理所述数据以确定一个或多个井眼参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB0909038.22009年5月27日1.一种用于井下监测的方法，包括：询问沿着井眼的路径布置的未经修改的光纤以提供分布式声学感测；同时采样从所述光纤的多个连续部分收集的数据；以及处理所述数据以确定一个或多个井眼参数；其中处理所述数据包括检测对声学激励的响应，且其中所述参数是井状况剖面。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述声学激励包括射孔事件，且确定所述井状况剖面的步骤包括确定井眼套管中的声学脉冲的速度。3.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述数据包括检测至少一个压裂事件，且所述参数包括以下参数的至少之一：压裂的深度、压裂的速率、压裂的范围和压裂密度。4.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述数据包括检测井流体流动，且所述参数包括流速和流动的深度。5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中处理包括检测多个事件类型。6.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中采样速率大于或等于1kHz。7.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中采样速率大于或等于5kHz。8.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中至少100个信道被同时采样。9.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中至少250个信道被同时采样。10.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中所述信道对应于长度小于或等于10m的光纤的...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ希尔，
申请(专利权)人：秦内蒂克有限公司，
类型：发明
国别省市：GB