通过使用钻头地震对断裂的干涉测量钻头成像、时间反演成像来进行断裂表征、和经由时间反演的声学和电震对断裂产生的监测制造技术

装置、系统、和方法，可用于在辐射能与地质地层交互后接收辐射能作为散射能，其中在用于将散射能转换为接收到的信号的地下多通道传感器阵列处接收到散射能，且其中所接收到的信号由弹性能的地下源所提供；并且用于通过将所接收到的信号干涉测量比较作为在传感器阵列中的一些传感器的弹性信号和/或电磁信号、或者通过将所接收到的信号时间反演传播作为在地质地层的体积的数字模型中的弹性信号和/或电磁信号，来标识地质地层中的不连续特征。还公开了附加装置、系统、和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过使用钻头地震对断裂的干涉测量钻头成像、时间反演成像来进行断裂表征、和经由时间反演的声学和电震对断裂产生的监测
技术介绍
断裂是在储层的流体流动中经常起作用（无论是作为管道或障碍）的近地表要素，且因此，检测与定位断裂是有用的。断裂可自然地发生或人为地引起（如，通过将流体高压注入地下地层）。检测与定位断裂在多个油气区中有用，包括美国西部地区的较大的“致密天然气”项目（play），此处的商业性开采利用了大量断裂来克服储集岩中的低渗透性。在储层中和储层周围所存在的断裂定位的资料可被用于更有效地使用钻探、水力压裂处理、和生产。地表钻头或某个其他能源（诸如安装在钻头附近的振动或压电井下（downhole）能源）所产生的弹性能，自围绕钻口（borehole）的界面和结构反射并散射。这样的能量可由沿建筑物下的钻口、沿监测钻口、或位于地面表面处放置的接收器所记录。弹性能可在散射过程中（经由震电效应）被转换为电磁（EM）能并由相应的EM接收器所记录。弹性能和电磁能还可在人为断裂创建过程中被直接产生，并可类似地被记录。当钻头被用作能量源时，已知的记录技术，使用置于钻柱上和钻机上的传感器来测量、或至少来估算，该源的实际远场特征波形。在大多数情况下，相比于和受控源相关联的频谱内容，由钻头源提供的信号的频谱内容更为受到限制；所得到的图像经常具有较少的分辨率和更多伪像。当在钻柱上可得到受控源时，可使用垂直地震剖面（VSP）和井间分析/成像工具来在地层的走廊或子体积（sub-volume）上产生图像。在这个设置中，通过结合钻探产生井间或VSP数据组，人员可实现实用的运作开销节省。此外，有时可在近乎原始的开孔环境中产生源能量并将之传递至地下，而不延迟放置打钻后外壳。当人为断裂提供能量源时，能量从该断裂辐射出来且可由位于一个或多个附近钻口中的传感器所记录。商用微震服务使用一个或多个弹性传感器阵列来对于由断裂处理产生的微震的位置进行三角测量。然而，至今，对于如何使用由断裂处理所创建的震电地产生的电磁辐射，来单独地或结合微震记录地，检测并定位断裂，还没有研究。在任意的这些情况下，被用于记录能量存在的传感器可用被证明为不适用于常规地下成像的方式被布置。例如，传感器阵列可被布置为在储层层段中或靠近储层层段的侧线（sidetrack）或附近的井中来记录在水平钻探过程中产生的地震能。来自储层中的矿床界面（即，接近于钻头）的反射可不同于直接波至的。所记录的信号还可极大地被在储集层中回荡（reverberating）的引导波影响。作为结果，很多所感兴趣的近地表要素（诸如断裂）的可靠的检测或定位，可能是难以克服的挑战。附图说明图1是示出根据本专利技术各实施例的装置和方法的功能框图。图2是示出根据本专利技术各实施例的装置和方法的另一个功能框图。图3是示出根据本专利技术各实施例的装置的框图。图4-5示出本专利技术的附加系统实施例。图6是示出根据本专利技术各实施例的数种方法的流程图。图7是示出根据本专利技术各实施例的制品的框图。具体实施方式在特定实施例中，公开了装置、系统、和方法，用于通过用钻头或钻柱上的受控源产生的弹性能来照射预先存在的断裂、使得这些断裂用作辐射回地下的弹性和电磁能的次级来源（在地下，该次级来源可由合适的传感器所检测），从而定位预先存在的断裂。在一些实施例中，公开了装置、系统、和方法，用于无论是例如在钻探处理过程中同时产生断裂、或作为商业断裂操作的结果产生断裂时，用于定位断裂。在很多实施例中，使用合适的传感器监测来自断裂初始化或照射的弹性、磁性、和/或电场发射。在很多这些实施例中，使用时间反演的信号处理来接近地确定地层中断裂的位置。以此方式，不仅是断裂的位置、还有受到该断裂影响的地层的范围、和断裂的取向，可被可靠地确定。因此，在特定实施例中，使用弹性能量。假设该弹性能包括在所有方向中（而不仅是在某个反射平面中）向外传播的震源能。因此，当这个能量遭遇到位于地下的包含在常规沉积矿床中的、或跨常规沉积矿床切割得到的阻抗间断点，一些能量在该间断点被散射，从而在沿钻口的传感器处被接收。然后，使用下文所述的各处理技术，可标识出该间断点的位置。间断点的示例包括断裂的空洞、碎屑、瑕疵、和边缘。为了从位于或靠近断裂地下地层处的基于钻口的传感器处获得断裂位置信息，可使用至少两个不同的非常规成像技术—每一个可提供在钻口附近的断裂的图像。这两个技术利用断裂本身作为主或次级源。第一个非常规方法结合了来自干涉测量的技术和微震监测分析来检测和定位作为次级源的间断点。对于受控的靠近钻头的源，在布置于侧线中或靠近井的传感器阵列中所记录的多通道震动图，具有来自每一个次级源的曲线波至，这是由于每一个靠近钻头的源活动发射的信号的散射引起的。在使用三组件传感器的一般情况下，检测到压缩（P-波）和剪切波（S-波）波至。使用固定的钻口阵列，这些波至的形式一样，因为钻头移动时散射器的位置没有改变。在靠近钻头的源移动地接近或远离散射器时，仅是到达时间和相对幅值改变。然后，可直接应用微震处理技术来定位并成像次级源散射器。如果仅记录了单个分量（如，使用水听器），可通过源自靠近钻头源活动的渐进（progressive）位置到潜在散射中心的每一个栅格化体积的射线来确定散射器的三维位置。最为接近地预测在传感器阵列上的实际多通道波至的体积中的位置，被认为是次级源的位置。在为所有所选曲线波至族执行这个操作后，出现次级源的分布，突出了围绕钻口的体积中的断裂的位置。当钻头本身用作连续的未受控的源时，可使用干涉测量（如，包括任意一个或多个相对相位比较、互相关、或去卷积）建立散射器的图像。此处，阵列中的任意传感器，假设没有一般性损失地被固定到位（如，位于阵列中间的传感器），被选择且使用由所选择的传感器所记录的信号来互相关或去卷积来自每一个其他传感器、和所选择的传感器，的信号。在钻柱或平台处测得前导信号的情况下，在干涉测量处理之前，可使用带有该前导信号的互相关或去卷积达到附加带宽和分辨率。次级源位置引起在所选择的传感器位置处穿过时间零的曲线弧，并且向上或向下倾斜，其开口向着该次级源位置。为了在三维空间中定位该散射源，标识出对应于该次级源散射器的P-波和S-波弧。由于这是用微震分析的情况下，弧的标识允许确定P-波的颗粒方向并允许射线轨迹从每一个传感器离开达由P-波、S-波时间差异确定的时间量、或仅仅是一些所选择的时间范围，从而发现在地下模型中最佳收敛的射线。当在附加钻口中采用传感器时，可使用三角测量来进一步约束该次级源位置估算。在第二个非常规方法中，替代互相关接收器来创建脉冲化的曲线波至，原始接收的信号被直接传播回围绕着钻口的三维体积栅格中（由独立的单元构成）。波至每一个单元的被传播回的能被累积（如，通过使用在时间数列、或包络上的平方和（RMS）），并按需被放大来解决几何扩散和受限的孔径。因此，在一些实施例中，这个处理可与在照相机中暴露底片相比较，所以该方法本质上是“照相”。在所得到的强度容积（intensityvolume）上扫描，可视地或通过算法地，可标识出对应于由断裂（和其他散射器）创建的次级源的强聚焦的区域。除了累积数据来形成散射器的“照片”之外，还可有用于将每一个独立时间步进的影像（movie）捕捉为波的传播。对于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：多通道传感器阵列，用于在辐射能与地质地层交互之后，来接收辐射能作为散射能，所述交互包括在弹性和电磁能之间的至少部分的震电或电震转换，其中所述多通道传感器阵列将散射能转换为所接收的信号；和处理模块，用于通过将所述所接收的信号干涉测量比较作为在所述多通道传感器阵列中的一些传感器的弹性信号和电磁信号、或者通过将所述所接收的信号时间反演传播作为在地质地层的体积的数字模型中的弹性信号和电磁信号，来标识所述地质地层中的不连续特征，其中所述处理模块耦合至波形特征估算模块，以从所接收的弹性信号中直接确定的弹性源波形特征中估算第一电磁源波形特征，并直接从多通道传感器阵列所接收的信号中估算第二电磁源波形特征。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多通道传感器阵列包括：至少一个弹性传感器；和至少一个电磁传感器。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多通道传感器阵列包括：正交的电场天线。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理模块耦合至时间反演模块，来以反向时间顺序处理所述所接收的信号来将所述所接收的信号传播回到所述地质地层的所述数字模型中。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理模块耦合至建模模块，来提供与位于所述地质地层的所述数字模型中的所述辐射能的源相关联的传播的模型。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理模块耦合至差异检测模块，来确定，与所述弹性信号相关联的弹性导出的第一电磁源波形特征的峰值位置和与电磁信号相关联的经过滤的、时间反演的第二电磁源波形特征相关联的峰值位置何时相差小于所选择的量。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理模块耦合至趋势估算模块，来估算谱功率随与所述电磁信号相关联的频谱的频率的趋势，或谱功率随与从所估算的弹性源波形特征导出的估算的第一电磁源波形特征相关联的频谱的频率的趋势。8.一种系统，包括：井下工具；耦合至所述井下工具的装置，所述装置包括：多通道传感器阵列，在辐射能与地质地层交互之后，来接收辐射能作为散射能，所述交互包括在弹性和电磁能之间的至少部分的震电或电震转换，其中所述多通道传感器阵列将散射能转换为所接收的信号，和处理模块，用于通过将所述所接收的信号干涉测量比较作为在所述多通道传感器阵列中的一些传感器的弹性信号和电磁信号、或者通过将所述所接收的信号时间反演传播作为在地质地层的体积的数字模型中的弹性信号和电磁信号，来标识所述地质地层中的不连续特征，其中所述处理模块耦合至波形特征估算模块，以从所接收的弹性信号中直接确定的弹性源波形特征中估算第一电磁源波形特征，并直接从多通道传感器阵列所接收的信号中估算第二电磁源波形特征。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述井下工具包括测井电缆工具或随钻测量工具之一。10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，包括：钻头，用于一旦在所述地质地层中旋转则产生所述辐射能。11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述处理模块耦合至频谱计算模块，来计算所述所接收的信号的频谱，或正向传播的、估算的电震源波形特征的频谱。12.一种处理器实现的方法，将在执行所述方法的一个或多个处理器上被执行，包括：在辐射能与地质地层交互后接收辐射能作为散射能，其中在用于将散射能转换为所接收的信号的多通道传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·F·罗得尼，S·A·莱文，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：
国别省市：