[其他]非破壞性井下地震振動源和利用該振動獲得地質結構信息的方法

無效

• 申請號: 87101987
• 申請日: 1987-03-18
• 公開（公告）號: CN87101987A
• 公開（公告）日: 1987-10-07
• 發明（設計）人: 比耶爾恩保爾森
• 申請（專利權）人: 切夫倫研究公司
• 主分類號: G01V1/02
• 分類號: G01V1/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉建國

本發明涉及井下地震源。特別，本發明涉及非破壞性的液壓的井下地震源和獲得被至少一個鉆井穿過的地下結構的信息的方法。

在鉆一口井的過程中或鉆完了一口井后，常常希望得到關于該鉆井周圍的結構的信息。在所鉆的井進入或穿過含有碳氫化合物的結構的區域時，要求具有得到有關這些生產區的信息的技術。測井曲線圖常常被用來決定諸如電阻率、電導率等參數，以及可用來導出油和產油結構的特性，給出該鉆井周圍環境的較清楚的圖案的其它一些參數。

一種測量技術包括在地面地震源產生穿過該地質結構的地震波的同時，使用放入鉆井下面的地震探測器。該地震探測器感受這些波，對由這些波所產生的記錄進行隨后的處理，提供鉆井周圍環境的較清楚的圖案。然而，地殼的風化層使地震源的能量在到達鉆井周圍感興趣的結構區域之前顯著地減弱了。在風化層以下，在鉆井內提供一個地震源并在離開一段距離的另外的鉆井中放置地震探測器可以消除風化層的影響。

典型地，通過在鉆井內用水泥固定一個套筒形成一口井的結構。在鉆井中使用的任何源必須能夠把所需量的能量傳入將要在地面或者在鄰近的鉆井中檢測的結構中。然而，能量的形式必須不產生能使套筒和水泥分離的剪切或壓縮鉆孔的應力。這種應力應小于推薦的在套管水泥界面上的最大剪切應力，它大約為20磅/平方英寸（Psi），這是由美國石油學會提出的（API，RP2A，1984年10月22日）。

圖12與圖13中比較了已知的破壞性井下源，即1.1磅（500克）的甘油炸藥，40立方英寸（655立方厘米）的氣槍和本發明的輸出為4，000磅（18，000牛頓）的地震源之間在鉆孔應力和有效能量上的區別。這些值適用于100赫茲附近，這頻率處于常用的頻帶之間。這些圖表明該地震振動源達到了高的有效能量而具有低的鉆孔應力。由本發明的地震源產生的10psi的鉆孔應力只是根據美國石油學會標準（API????RP2A????1984年10月22日）推薦的在套管水泥界面上的最大允許剪切應力的一半。

當前，采用一種稱為“垂直地震剖面”（VSP）的技術獲得關于鉆井周圍結構內感興趣的特殊區域的信息。典型地，這種技術要求在提供諸如甘油炸藥那樣的各種地面地震能源的同時在鉆井內放入地震探測器，把地震能量傳入結構中，被地震探測器接收。該地震探測器放在鉆井中的指定深度處，一個地面地震能源放在地面上，把地震能量傳入結構中，由地震探測器檢測與記錄。把地震探測器移到不同的深度，并重復此過程。把地面地震能源移到離鉆井不同距離的各種位置，并重復此過程。這種過程是極其費錢和費時的。這樣重復地使用破壞性的地面源使得這種方法不宜用于人口稠密地區，并且不受土地所有者的歡迎。

如果能把一個非破壞性的地震源放入鉆井中并使用逆VSP（RVSP）方法，可以節省大量時間與費用。RVSP方法需要在鉆井中的一個源和在地面上的許多地震探測器，由地面上的地震探測器來檢測地震源所產生的地震能量。由于大量的地震探測器可以相對于鉆井放置成一個兩維列陣，因而可以移動地震源，同時，保持地震探測器的位置不動，而不是要求同時移動地震源和地震探測器。

假定可以將一個非破壞性的地震源放在一個鉆井中，而在分開一段距離的一個鄰近的鉆井中放置一個或多個地震探測器，由于源可以放在引起衰減的地殼風化層之下，所以可以使用生產井的井間層面照相的高級方法。

在研究陸下結構時，要求接收并分析許多不同類型的地震波，例如P-波，S_V-波，S_H-波。這樣，極其希望有一種儀器能夠在一個鉆井中非破壞性地產生一種或幾種這樣類型的波，由放在地面或一個鄰近的鉆井中的地震探測器接收以推斷出關于結構的信息。還希望有一個能在風化層以下非破壞性地產生頻率超過100赫茲的源，以進行井間層面照相和井間剖面圖。目前不能用油井來實現相鄰鉆井之間的井間層面照相，是因為現在市售的井下地震源（諸如甘油炸藥或空氣槍）為得到可檢測的地面地震波都是產生超過API標準規定的剪應力的脈沖力。用地面數據采集源（例如地震探測器）形成層面照相圖象庫的企圖已經失敗，其原因是風化層的衰減效應和高頻濾波性質以及不恰當的源一接收器的結構。