通过套管钻井进行的裂缝评估制造技术

一种估计地层中的裂缝的方法包括：将声波工具设置在地层中的套管钻井中，所述声波工具包括多极声波发射器和声波接收器；将声波信号发射到所述钻井中；测量所述钻井周围的地层的远场区域中的深剪切波(DSW)信号，所述深剪切波(DSW)信号由反射在所述地层中的剪切体波产生；以及基于所述DSW信号至少估计所述地层中的裂缝的位置和朝向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】通过套管钻井进行的裂缝评估相关申请的交叉引用本申请要求2013年6月24日提交的美国申请第61/838656号的权益，并在此通过引用整体并入。
技术介绍
烃类的典型回收方法是使含有或包括所述烃类的流体流出地层内的储集层，流入穿透所述地层的钻井。水力压裂和其他改造技术可应用于所述地层，以通过压裂地层和/或延长地层中现有的裂缝促进烃类的去除。对裂缝的范围、复杂性和朝向进行评估，对于有效地管理此类操作和评估水力压裂操作来说是很重要的。
技术实现思路
—种用于估算地层中裂缝的方法的实施例包括:在地层内的套管钻井中设置声波工具，所述声波工具包括多极声波发射器和声波接收器;将声波信号发射到所述钻井中；测量所述钻井周围地层远场区域中的深剪切波(DSW)信号，所述DSW信号由所述地层中反射的剪切体波产生；以及基于所述DSW信号至少估算地层中裂缝的位置和朝向。—种用于估算地层中裂缝的装置的实施例包括:声波工具，其配置为设置在地层中的套管钻井中，所述声波工具包括多极声波发射器和声波接收器，所述声波工具配置为将声波信号发射到钻井中，并测量钻井周围地层远场区中的深剪切波(DSW)信号，所述DSW信号由所述地层中反射的剪切体波产生；以及处理器，其配置为基于所述DSW信号至少估算地层中裂缝的位置和朝向。【附图说明】以下描述无论如何都不应视作限制性的。参照附图，相同元件的编号相同:图1示出了地层改造系统的实施例；图2示出了用于监测地层中地震活动的系统的实施例；以及图3为一个流程图，示出了用于评估地层中裂缝网的方法的实施例；图4示出了示例性地层改造和评估操作的结果；图5示出了图4的示例性地层改造和评估操作的结果；以及图6示出了图4的示例性地层改造和评估操作的结果。【具体实施方式】提供了用于执行、评估和提高地层改造的系统和方法。方法的一个实施例包括在水力压裂操作之前通过套管井或裸眼井进行深剪切波(DSW)成像和/或在水力压裂操作之后通过套管井进行深剪切波(DSW)成像，以评估操作的有效性和/或调整或改善裂缝模型和操作。图1示出了地层12中烃类生产、改造和/或测量系统10的示例性实施例的各个方面。系统10包括设置在钻井16内的钻井柱14，诸如改造柱、电缆或其它载体，所述钻井16适于通过钻井降下工具或其它部件，或连接部件到地表面。本文中所用的术语“载体”是指任何设备、设备部件、设备组合、媒介和/或构件，所述任何设备、设备部件、设备组合、媒介和/或构件可以用来输送、容纳、支撑或以其它方式方便使用另一设备、设备部件、设备组合、媒介和/或构件。示例性非限制性载体包括套管、电缆、电缆探测器、钢丝探测器、下降铅球、井下接头、BHA (井底钻具组合)、压裂端口和钻柱。在一个实施例中，系统10被配置为一个液压改造系统。如本文所述，“改造”可以包括任何将流体注入地层的操作。示例性改造系统可配置为一个套管井或裸眼井系统，用于引发裂缝和/或改造地层中现有的裂缝。流体可以是任何可流动的物质，诸如液体或气体和/或可流动的固体，诸如砂子。在本实施例中，钻井16包括套管18，所述柱14包括促进地层12改造的一个或多个工具或部件。例如，所述柱14包括压裂组件20，所述组件包括，例如，注射喷嘴和机械阀装置，诸如压裂套筒和/或落球装置。所述柱14还可包括穿孔组件22。所述柱还可包括其它部件，例如一个或多个隔离或封隔器接头24。在图1所示的实施例中，所述系统配置为使地层12改造，但并不局限于此。所述系统可配置为执行各种功能，诸如井下测量和烃类生产。一个或多个压裂组件20、穿孔组件22和/或封隔器接头24可包括配置为与表面处理单元通信和/或控制相应部件或组件的适当的电子元件或处理器。在一个实施例中，系统10为水力压裂系统，所述水力压裂系统包括与流体箱28或其它流体源流体连通的喷射装置(诸如高压栗26)。栗26将流体注入柱14，以将流体引入地层12中，例如，以改造和/或压裂地层12。可以包括各种测量和/或控制装置，以监测和/或控制改造或水力压裂操作。例如，一个或多个流速和/或压力传感器30可设置成与栗26和柱14流体连通。传感器30可以定位在任何合适的位置，如靠近或处于栗26内，处于或接近井口。本文中所描述的传感器的类型是示例性的，因为各类传感器都可用于测量各种参数。处理和/或控制单元32被设置成与至少传感器30和栗26可操作通信。处理和/或控制单元32配置为接收、存储和/或发送由传感器30和/或栗26产生的数据，且包括配置为分析数据和/或控制操作参数的处理部件。处理和/或控制单元32包括任意数量的适当部件，诸如处理器、存储器、通信装置以及电源。图2示出了测量和/或监测系统40的一个实施例。系统40包括设置在地层46中的钻井44中的数据采集工具42。数据采集工具42配置为监测和/或收集与改造操作(诸如通过系统10执行的操作)相关的数据。工具42可通过如图2所示的任何适当载体布置于井底、可被设置在地面(例如作为地面地震阵列的一部分)处，和/或配置为与其它井下或地面工具一起操作。在图2所示的实施例中，载体为电缆47，所述电缆47为工具42提供支撑并且还为井下工具10和地面处理单元48之间提供通信。在一个实施例中，在压裂操作(例如，通过系统10执行)之前和/或在压裂操作之后工具42通过套管钻井设置于地层中以评估操作。应注意的是，尽管本文所述的实施例是与垂直井一起描述的，但并不仅限于此，因为它们可与水平井和/或具有水平段或其他偏离垂直方向的区段的井一起使用。地层46可包括设置于岩缝中烃类或其它目标流体的储集层中。也示出了地层46中的多个岩石裂缝50。裂缝可为天然裂缝、由水力压裂引发的裂缝或它们的组合。数据采集工具42配置为测量地层46的特性，包括裂缝50的特征(例如，裂缝朝向、裂缝尺寸、裂缝密度、裂缝透光度或裂缝孔隙度)。由数据采集工具42执行的测量的非限制性实施例包括地震、声波、脉冲-中子、电阻率、放射性、勘测和成像。在一个实施例中，工具42和/或系统40配置为用于在压裂操作之前和之后进行地层12的声波监测。工具42包括声波单极和/或多极声波发射器52，所述发射器发射通常从发射器径向向外行进的声波能量脉冲。多个定向发射器可被设置于发射器52所示的位置处。一个或多个声波接收器54(诸如接收器54的轴向阵列)沿工具42定位。工具42可配置为通过使用各种技术中的一个或多个评估地层。这种技术包括单极技术，诸如钻井声波反射勘测(BARS)。其它技术包括偶极技术，诸如交叉偶极成像和深剪切波成像(DSWI)。钻井声波反射勘测(BARS)成像技术使用具有方位接收器的单极源以提供方向敏感度。钻井中的单极源产生多个模式(压缩波、剪切波和斯通利波)。为观察反射波状况，所有这些模式都受到抑制。单极工具通常局限于约1kHz的高频，由于地层衰减其可受到更为严重的局限。钻井声波反射勘测(BARS)成像技术使用P波，所述P波产生相对复杂的反射波场(反射的P-P和P-S以及折射的P-P和P-S)。对于偶极配置，示例性工具42使用一个或多个将能量发送到钻井和地层中偶极源。例如，偶极源在远离钻井延伸的方向“X”上进行发送，所述方向“X”通常垂直或基本垂直于钻井和/或工具42朝向，并在此示例中描述为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种估计地层中裂缝的方法，其包括：在地层中的套管钻井中设置声波工具，所述声波工具包括多极声波发射器和声波接收器；将声波信号发射到所述钻井中；测量所述钻井周围的所述地层的远场区域中的深剪切波(DSW)信号，所述深剪切波(DSW)信号由所述地层中反射的剪切体波产生；以及基于所述DSW信号至少估计所述地层中裂缝的位置和朝向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·梅基茨，D·J·帕特森，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US