[發(fā)明專利]使用分布式聲學(xué)感測的井碰撞避免

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080057313.0
• 申請(qǐng)日: 2010-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN102870015A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C.L.科林斯;D.E.德里亞;L.D.福斯特;L.S.格蘭特;F.H.K.蘭博夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 殼牌國際研究有限公司
• 主分類號(hào): G01V8/16
• 分類號(hào): G01V8/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬永利;李家麟

相關(guān)案件

本案件要求2009年2月9日提交的并且標(biāo)題為“Method?Of?Detecting?Fluid?In-Flows?Downhole”的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/150842的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申請(qǐng)被結(jié)合在此以作參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用光纖電纜以提供分布式聲學(xué)傳感器的系統(tǒng)，其能夠被用來提供關(guān)于各種地下物體的位置的信息，并且特別能夠被用來在鉆探期間定位現(xiàn)有井筒。

背景技術(shù)

當(dāng)從同一設(shè)施或附近的一個(gè)設(shè)施鉆探新井或者重新鉆探現(xiàn)有井時(shí)，在海上平臺(tái)或陸上井場（well?pad）投產(chǎn)的現(xiàn)有井具有重大風(fēng)險(xiǎn)。該風(fēng)險(xiǎn)是由于新井中的鉆頭或其他鉆探設(shè)備與現(xiàn)有井的套管（casing）和/或井管的碰撞的可能性所造成的。這種碰撞將導(dǎo)致設(shè)備和井筒本身的損壞，而修理是昂貴的（并且還引入另外的風(fēng)險(xiǎn)），以及這種碰撞可能導(dǎo)致不希望有的碳?xì)浠衔锏尼尫牛赡軟]有有效手段來控制。用于避免碰撞的現(xiàn)有工具和技術(shù)是基于隨鉆測量和其他勘測，這可能沒有足夠的準(zhǔn)確性以防止碰撞。由于不確定性和重大風(fēng)險(xiǎn)，在鉆探操作期間通常關(guān)閉并監(jiān)測與新的或重新鉆探的井相鄰的井，這減小了風(fēng)險(xiǎn)，但是對(duì)生產(chǎn)設(shè)施具有經(jīng)濟(jì)影響。

用于在進(jìn)行鉆探的同時(shí)定位井筒相對(duì)于相鄰井筒的位置的可靠方法將不僅減小上述的重大風(fēng)險(xiǎn)，而且可以允許在沒有合適方法的情況下本不會(huì)被視為可能或謹(jǐn)慎的井的鉆探，以及可以增加鉆探操作的效率（鉆探速度）。

聲學(xué)定位/成像以前在流體介質(zhì)中以及在基于土壤的介質(zhì)中具有廣泛使用（例如海底地層聲學(xué)剖面測定），但是具有比本申請(qǐng)所需的空間分辨率低的空間分辨率。另一方面，具有足夠分辨率的裝置/技術(shù)裝置/技術(shù)（例如掃描聲納）的穿透能力對(duì)于本申請(qǐng)的尺寸/規(guī)模而言是不足的。更長距離的裝置/技術(shù)（例如聲學(xué)地質(zhì)導(dǎo)向、地震）盡管具有足夠的距離，但是不具有足夠的分辨率。

因?yàn)檫@些原因，期望提供下述聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)：相對(duì)較便宜地獲得、部署和維護(hù)該系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)允許鉆探操作的精確實(shí)時(shí)檢測和/或現(xiàn)有井的精確軌跡的確定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供下述聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)：相對(duì)較便宜地獲得、部署和維護(hù)該系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)允許鉆探操作的實(shí)時(shí)檢測和/或現(xiàn)有井的精確軌跡的確定。

因?yàn)楸鞠到y(tǒng)的適應(yīng)性和靈活性，它能夠被用來以各種方式高效地收集信息。例如，本系統(tǒng)能夠被部署在多個(gè)現(xiàn)有井中并被用來檢測在附近正在鉆探或重新鉆探的新井的進(jìn)展。在其他實(shí)施例中，本系統(tǒng)能夠被部署在多個(gè)現(xiàn)有井中并與一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)聲源結(jié)合使用以確定現(xiàn)有井的軌跡。

本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供一種用于通過下述操作來獲得在地下鉆井時(shí)關(guān)于井的位置信息的方法：a）提供至少一個(gè)光纖或光纖電纜，所述光纖或光纖電纜被部署在正在鉆探的井的聲學(xué)范圍內(nèi)的井眼中，所述光纖電纜具有近端和遠(yuǎn)端，所述近端被耦合到光源和光電探測器，所述光纖電纜以聲學(xué)方式被耦合到地下地層以便允許地下的聲學(xué)信號(hào)影響電纜的物理狀態(tài)；b）在正在鉆探的井中提供聲源；c）把至少一個(gè)光脈沖傳送到電纜中；d）在光電探測器處接收指示電纜的至少一個(gè)第一部分的物理狀態(tài)的第一光信號(hào)，其中選擇所述第一部分以使得第一光信號(hào)提供關(guān)于聲源的位置的第一項(xiàng)信息；以及e）把至少第一項(xiàng)信息輸出到顯示器。該方法還可包括下述步驟：確定第一項(xiàng)信息是否滿足預(yù)定準(zhǔn)則，并且如果滿足該準(zhǔn)則，則改變正在鉆探的井的軌跡。

在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)光纖或光纖電纜被提供在正在鉆探的井的聲學(xué)范圍內(nèi)的多個(gè)井眼中的每個(gè)中，并且從多個(gè)光纖電纜收集的信息被用來對(duì)聲源的位置進(jìn)行三角測量。

該方法還可包括下述步驟：使用聲學(xué)數(shù)據(jù)以確定至少一個(gè)現(xiàn)有井眼的位置。該方法還可包括：隨著時(shí)間過去重復(fù)至少步驟c）至e）。

聲源可以是工作的（active）鉆頭，或者可以是除鉆頭之外的調(diào)制的或未調(diào)制的源。

附圖說明

為了更詳細(xì)地理解本發(fā)明，參照附圖，其中：

圖1是其中可以使用本發(fā)明的環(huán)境的示意性平面圖；以及

圖2是其中可以使用本發(fā)明的環(huán)境的示意性側(cè)視圖。

如本文所用，術(shù)語“區(qū)域”是指由電纜、光纖的一部分或光纖電纜的一部分感測的表面或地下的面積量。對(duì)于在表面的電纜，在表面確定該區(qū)域，其中該區(qū)域的邊界由在表面上繪制以便包圍電纜或電纜的一部分的假想線來建立。在地下電纜的情況下，在平行于表面的假想平面上確定該區(qū)域，地下電纜的路徑被投影在該假想平面上，其中該區(qū)域的邊界由在該平面上繪制以便包圍電纜或電纜的一部分在該平面上的投影的假想線來建立。