[發明專利]通過使用鉆頭地震對斷裂的干涉測量鉆頭成像、時間反演成像來進行斷裂表征、和經由時間反演的聲學和電震對斷裂產生的監測

有效

• 申請號: 201080066459.1
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN103250072B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: P·F·羅得尼;S·A·萊文
• 申請（專利權）人: 哈里伯頓能源服務公司
• 主分類號: G01V1/40
• 分類號: G01V1/40
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 張欣

背景技術

斷裂是在儲層的流體流動中經常起作用（無論是作為管道或障礙）的近地表要素，且因此，檢測與定位斷裂是有用的。斷裂可自然地發生或人為地引起（如，通過將流體高壓注入地下地層）。檢測與定位斷裂在多個油氣區中有用，包括美國西部地區的較大的“致密天然氣”項目（play），此處的商業性開采利用了大量斷裂來克服儲集巖中的低滲透性。在儲層中和儲層周圍所存在的斷裂定位的資料可被用于更有效地使用鉆探、水力壓裂處理、和生產。

地表鉆頭或某個其他能源（諸如安裝在鉆頭附近的振動或壓電井下（downhole）能源）所產生的彈性能，自圍繞鉆口（borehole）的界面和結構反射并散射。這樣的能量可由沿建筑物下的鉆口、沿監測鉆口、或位于地面表面處放置的接收器所記錄。彈性能可在散射過程中（經由震電效應）被轉換為電磁（EM）能并由相應的EM接收器所記錄。彈性能和電磁能還可在人為斷裂創建過程中被直接產生，并可類似地被記錄。

當鉆頭被用作能量源時，已知的記錄技術，使用置于鉆柱上和鉆機上的傳感器來測量、或至少來估算，該源的實際遠場特征波形。在大多數情況下，相比于和受控源相關聯的頻譜內容，由鉆頭源提供的信號的頻譜內容更為受到限制；所得到的圖像經常具有較少的分辨率和更多偽像。

當在鉆柱上可得到受控源時，可使用垂直地震剖面（VSP）和井間分析/成像工具來在地層的走廊或子體積（sub-volume）上產生圖像。在這個設置中，通過結合鉆探產生井間或VSP數據組，人員可實現實用的運作開銷節省。此外，有時可在近乎原始的開孔環境中產生源能量并將之傳遞至地下，而不延遲放置打鉆后外殼。

當人為斷裂提供能量源時，能量從該斷裂輻射出來且可由位于一個或多個附近鉆口中的傳感器所記錄。商用微震服務使用一個或多個彈性傳感器陣列來對于由斷裂處理產生的微震的位置進行三角測量。然而，至今，對于如何使用由斷裂處理所創建的震電地產生的電磁輻射，來單獨地或結合微震記錄地，檢測并定位斷裂，還沒有研究。

在任意的這些情況下，被用于記錄能量存在的傳感器可用被證明為不適用于常規地下成像的方式被布置。例如，傳感器陣列可被布置為在儲層層段中或靠近儲層層段的側線（sidetrack）或附近的井中來記錄在水平鉆探過程中產生的地震能。來自儲層中的礦床界面（即，接近于鉆頭）的反射可不同于直接波至的。所記錄的信號還可極大地被在儲集層中回蕩（reverberating）的引導波影響。作為結果，很多所感興趣的近地表要素（諸如斷裂）的可靠的檢測或定位，可能是難以克服的挑戰。

附圖說明

圖1是示出根據本發明各實施例的裝置和方法的功能框圖。

圖2是示出根據本發明各實施例的裝置和方法的另一個功能框圖。

圖3是示出根據本發明各實施例的裝置的框圖。

圖4-5示出本發明的附加系統實施例。

圖6是示出根據本發明各實施例的數種方法的流程圖。

圖7是示出根據本發明各實施例的制品的框圖。

具體實施方式

在特定實施例中，公開了裝置、系統、和方法，用于通過用鉆頭或鉆柱上的受控源產生的彈性能來照射預先存在的斷裂、使得這些斷裂用作輻射回地下的彈性和電磁能的次級來源（在地下，該次級來源可由合適的傳感器所檢測），從而定位預先存在的斷裂。在一些實施例中，公開了裝置、系統、和方法，用于無論是例如在鉆探處理過程中同時產生斷裂、或作為商業斷裂操作的結果產生斷裂時，用于定位斷裂。在很多實施例中，使用合適的傳感器監測來自斷裂初始化或照射的彈性、磁性、和/或電場發射。在很多這些實施例中，使用時間反演的信號處理來接近地確定地層中斷裂的位置。以此方式，不僅是斷裂的位置、還有受到該斷裂影響的地層的范圍、和斷裂的取向，可被可靠地確定。

因此，在特定實施例中，使用彈性能量。假設該彈性能包括在所有方向中（而不僅是在某個反射平面中）向外傳播的震源能。因此，當這個能量遭遇到位于地下的包含在常規沉積礦床中的、或跨常規沉積礦床切割得到的阻抗間斷點，一些能量在該間斷點被散射，從而在沿鉆口的傳感器處被接收。然后，使用下文所述的各處理技術，可標識出該間斷點的位置。間斷點的示例包括斷裂的空洞、碎屑、瑕疵、和邊緣。

為了從位于或靠近斷裂地下地層處的基于鉆口的傳感器處獲得斷裂位置信息，可使用至少兩個不同的非常規成像技術—每一個可提供在鉆口附近的斷裂的圖像。這兩個技術利用斷裂本身作為主或次級源。