[發明專利]勘探和開采環境內的電震勘測

在審

• 申請號: 201480048150.8
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN105531443A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: R·英格蘭;A·湯普森;A·卡茨;T·W·本森;M·格里芬
• 申請（專利權）人: 亨特能量企業有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00;G01V1/40;G01V1/50
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

背景技術

用于控制井下作業的常規技術可能依賴于各種模型、傳感器、探試以 及操作人員的判斷來確定例如鉆頭在地表下(subsurface)巖層內的位置或 者地表下巖層內的破裂傳播。但是，這些常規勘測技術受到某些限制，這 些限制可能妨礙對井下作業的位置和范圍的充分了解。例如，特定的勘測 技術可能需要使用昂貴和/或耗時的勘測設備和方法，其可能限制對特定的 遠景區域進行勘測的經濟可行性。此外，特定的技術或許能夠提供有關地 表下區域的一個或多個地球物理性質的信息，但是不能提供有關其它地球 物理性質的信息。這樣的限制可能導致基于對遠景區域的不完整和/或不正 確的了解來識別要進行鉆孔或勘探的遠景區域，其可能導致對不具有預期 地球物理性質的區域進行勘探或鉆探所引起的不必要的耗時和/或費用。例 如，基于不完整或不正確的地球物理勘測，鉆探作業可能鉆出干井或者鉆 到巖層的非目標部分內。

發明內容

根據本公開內容的教導，可以減少和/或消除與鉆井、傳播壓裂、開采 儲集層的常規技術相關聯的缺陷和問題。例如，通過將被動電震或震電勘 測技術用于鉆井、巖層增強和儲集層開采而提供了一種勘測系統。所述勘 測系統可以利用來自被動電震或震電勘測的勘測數據來監測或控制井作 業。

根據本公開內容的一個實施例，一種用于監測地下(subterrannean)巖 層的壓裂作業的方法，包括：從第一傳感器陣列接收至少部分地由地下巖 層內的壓裂作業而導致的一個或多個信號。所述方法還包括：從第一傳感 器陣列接收通過由至少部分地由地下巖層內的壓裂作業而導致的一個或多 個地震信號的電震或震電轉換來生成的一個或多個電磁信號。所述方法還 包括：至少部分地基于從第一傳感器陣列所接收的信號來至少部分地確定 壓裂和地下巖層中的一者或多者的性質。將所述第一傳感器陣列布置為監 測所述壓裂作業。

本發明的某些實施例的技術優勢包括執行被動電震或震電勘測的能 力。這樣的勘測可以檢測響應于由井處理所導致的電震或震電轉換而生成 的電磁信號，例如，所述井處理可以是鉆井、開采增強作業(例如，壓裂) 或者儲集層開采。類似地，這樣的勘測可以檢測響應于由井處理所導致的 電震或震電轉換而生成的地震信號。所述電震或震電轉換可以發生在地表 下地球巖層內。利用這樣的技術，可以在不需要昂貴的主動電磁或地震能 量源的情況下執行地球物理勘測，其可以提高現場安全性并且減少環境影 響。設備和功率量的降低連同對應的測量現場的占地面積的減少可以相對 于其它勘測系統和方法成為優勢。從環境和健康角度來講，運輸、井場準 備和高能源的減少可以改善操作設備的工人的總體健康水平和安全性。此 外，井作業所生成的電磁場包括從亞赫茲頻率到數萬赫茲頻率的寬頻率譜。 這一寬頻率譜允許從數十米到數萬米的很寬范圍的穿透深度。這一寬頻譜 還允許實現高空間和深度分辨率。因此，可以對檢測到的電磁和/或地震信 號進行處理，從而識別出地表下地球巖層和井作業的各種性質。

對于本領域的普通技術人員而言，在參閱了下述附圖、說明書和權利 要求之后，本發明的其它技術優勢將變得顯而易見。此外，下文將討論特 定勘測技術和組合的其它具體優點。此外，盡管在本公開內容中解釋了具 體優點，但是各種實施例可以包括這些優點中的一些或全部，也可以不包 括這些優點。

附圖說明

為了更為透徹地理解本發明及其特征和優點，現在將參考下述結合附 圖給出的說明，其中：

圖1是圖示了用于被動電震和震電勘測的示例性系統的透視圖；

圖2是圖示了用于被動電震和震電勘測的示例性系統的透視圖；

圖3A和3B是采用本公開內容的技術的監測鉆探作業的示例性方法的 流程圖；

圖4是根據本公開內容的計算系統的塊圖；

圖5是示例性井及儲集層的截面圖；

圖6是示例性井及儲集層的截面圖，該圖的視平面與圖5的視平面垂 直；

圖7和圖8是包含儲集層內的井的平面內的截面圖和所產生的電場的 截面圖；

圖9和圖10是圖解深處水平偶極子的隨著與通過橫向的豎直平面的水 平距離而變化的豎直電場的圖表；

圖11和圖12是圖解隨著與中心線的水平距離而變化的水平電場的幅 度的圖表；