用于利用声学测井装置检测含烃层压地层中的薄弱交界层的测量和处理制造方法及图纸

本发明专利技术提供了利用超声波声学测井工具的方法，所述方法用于检测薄地层，所述薄地层与例如层压致密的含烃地层中的周围岩石的柔性相比具有明显更高的柔性。这些层可以被解释为具有潜在的交界薄弱面，这可能与跨它们传播的水力裂缝传播的程度有关。

Measurement and processing of weak boundary layers in hydrocarbon containing laminates by acoustic logging device

The present invention provides a method for the use of an ultrasonic acoustic logging tool, which is used to detect thin formations, which have a significantly higher flexibility compared to the flexibility of the surrounding rocks in a dense hydrocarbon bearing stratum, for example. These layers can be interpreted as having potential weak juncture, which may be related to the degree of propagation of hydraulic fractures propagating across them.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于利用声学测井装置检测含烃层压地层中的薄弱交界层的测量和处理本申请要求2015年7月6日提交的美国临时申请序号62/188,834的权益和优先权，所述申请据此全文以引用的方式并入本文。
本公开涉及油气田的测井。更具体地，本公开涉及使用钻孔中形成的超声波测量值来勘测地下地层的方法。
技术介绍
致密的含烃地层(石油和/或天然气)是渗透性低的地层，如致密页岩、砂岩和碳酸盐岩。此类含烃地层的示例包括北美的巴肯页岩(BakkenShale)、鹰滩页岩(EagleFordShale)和奈厄布拉勒(Niobrara)含烃地层，俄罗斯的Achimov地层，澳大利亚的库伯佩迪(CooberPedy)地层等。为了从这些致密地层中经济地生产烃类，通常在与地层中的含烃地层相对应的期望深度位置钻出水平井，并且将井的上方和下方的岩石压裂以获得尽可能多的含烃储层。最优完井设计和施工取决于对这些致密地层的力学性能的了解。致密的页岩/砂岩或粉砂岩/砂岩/碳酸盐岩地层由与柔性有机和/或粘土成分接触的坚硬矿物成分构成。这些层的厚度可以大到几英尺，薄到几英寸(例如，两英寸厚)，或甚至以亚英寸(mm)的尺寸更薄。然而，这些地层的目前技术水平的测量主要限于在几英尺分辨率下的原位声波测量和在几英寸分辨率下的岩心的实验室测量。这两种测量都具有局限性。使用信号频率至多20kHz的声波工具和技术在钻孔附近进行的测量平均轴向地超过几英尺(例如，在一些接收器孔径配置中高达6英尺)并径向超过3至4英尺。当用此类工具测量时，英寸厚的层的机械性能的实际变化显著降低。这些声波测井仪器不能检测到薄弱层，除非这些层碰巧为敞开的水平裂缝，由于地层所承受的巨大的上覆应力，这些裂缝不可能在原位发生。另一方面，在实验室在岩心上进行的测量反映了岩石变化的条件，因为岩石基体可能在收回后已经松弛，甚至可能已经沿着裂缝和薄弱面破碎或裂开。尽管关于某些平面上的岩石分离的观察是有用的信息，但它并不能提供对原位条件下水力压裂可能遇到的弱点的相对量化。
技术实现思路
提供本概述是为了介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不意欲识别要求保护的主题的关键特征或重要特征，也不意欲被用作来辅助限制要求保护的主题的范围。本公开的说明性实施方案涉及检测薄地层的方法和系统，这些薄地层与例如层压页岩/粉砂岩和砂岩/碳酸盐岩地层中的周围岩石的不坚实性相比具有显著更高的不坚实性。这些地层可能会阻止垂直水力裂缝的增长。在一些这样的地层中，更不坚实(例如，更柔性、更弱或较不硬)的层可以包括页岩和/或粉砂岩，而更坚实(例如，较不柔性、更强或更硬)的层可以包括砂岩和/或碳酸盐岩。利用这些方法，可以将这些层解释为具有潜在的交界薄弱面，这可能与跨它们传播的水力裂缝传播的程度有关。本公开的一个实施方案涉及一种勘测钻孔所穿过的层压地层的方法。该方法包括在钻孔中操作超声波声学测井工具以沿钻孔的长度生成一发一收测量值。使用一发一收测量值来沿钻孔的长度确定地层的慢度指示(例如，慢度值和/或波速值)。通过识别地层的第一层，其慢度指示相对于两个或更多个第二层的慢度指示更高，来沿钻孔的长度确定潜在的地层薄弱面。第一层设置在两个或更多个第二层之间。本公开的另一个实施方案涉及一种使用超声波一发一收测量值和脉冲-回波测量值来勘测钻孔所穿过的层压地层的方法。该方法包括在钻孔中操作超声波声学测井工具以生成超声波一发一收测量值和脉冲-回波测量值。使用一发一收测量值来根据方位角沿钻孔的长度生成慢度指示。使用慢度指示来沿钻孔的长度确定地层的机械强度。使用超声波脉冲-回波测量值来沿钻孔的长度确定钻孔半径。通过使钻孔半径的局部增大与和地层的第二层相比机械强度更低的地层的第二层相关联来确定潜在的薄弱面。第一层各自设置在第二层的两个或更多个之间。本公开的另一个实施方案涉及一种勘测钻孔所穿过的层压地层的方法。该方法包括在钻孔中操作超声波声学测井工具以生成地层的超声波一发一收测量值。使用超声波一发一收测量值来根据方位角沿地层的长度生成慢度指示。使用慢度指示来沿钻孔的长度确定地层的机械强度。该方法还包括识别地层中的断裂点。通过识别相对于第二层机械强度更小的第一层处的断裂点的不连续性来确定潜在的薄弱面，这些第二层与机械强度更小的第一层相邻。在一些实施方案中，进行超声波高分辨率一发一收测量以便沿钻孔/地层的期望部分找出剪切波(S)和/或压缩波(P)的地层慢度指示。可以将S和或P慢度指示绘制成钻孔周围的方位角的函数。一方面，可以将S和P慢度指示组合以便生成地层的局部强度/弱点(柔性)的指示。因此，在一个实施方案中，可以生成泊松比曲线图，这是S和P波速(Vs，Vp)的函数。在另一个实施方案中，使用地层密度(ρ)结合S和P波速的信息，生成杨氏模量曲线图，以提供地层的局部强度/弱点(柔性)的指示。还可以生成泊松比和/或杨氏模量随钻孔周围的方位角而变化的曲线图。在一些实施方案中，进行超声波高分辨率脉冲-回波测量以便找出钻孔直径/形状的指示。地层中的钻孔的形状可以用作地层的柔性的代表以及交界弱点的代表。一方面，通过一发一收和/或脉冲-回波测量来成像的轴向断裂程度(轴向不连续性)是因为存在潜在的薄弱面。这个信息对于水力压裂过程的最优设计和预测是有价值的。根据本公开的一个实施方案，一种方法使用由层压地层中的裸眼井内部的超声波一发一收和脉冲-回波测量工具获取的数据来提供各种层的机械性能和钻孔形状的定量。柔性相对高的薄层与表示薄弱面的倾向性相关联并且还提供在这些层的水力压裂期间的弱点的倾向性的定量。各种实施方案涉及一种方法，该方法利用脉冲-回波测量(例如，单独地)来提供钻孔形状信息并将钻孔形状的局部增大(例如，在基本上全部方位角上)解释为存在薄弱面的指示。相对增大量成为弱点振幅的代表。后面的示例方法还可以提供在机械柔性对比鲜明的地层中存在层压的代表。其他实施方案(替代地或另外)依赖于利用一发一收(或脉冲-回波)模态来检测断裂图像的轴向程度并且将它们的不连续性归因于薄弱面的存在。根据一些实施方案，使用高分辨率超声波一发一收测量来使层压地层中的P和S慢度指示(例如，波速值)成像。将波速与地层密度测井记录组合以提供包含地层的各个层的地层机械强度的测井记录。将薄层，其与它们的周围厚层相比机械强度相对更低，指示为具有潜在的薄弱面。根据一些实施方案，使用高分辨率超声波一发一收和脉冲-回波测量值来使层压地层中的P和S慢度指示(例如，波速值)成像并且测量钻孔的几何形状。将波速与地层密度测井记录组合以提供地层中的各个层的地层机械强度的测井记录。将钻孔几何形状转化成钻孔的半径。将与薄层相关联的半径的局部增大指示为具有潜在的薄弱面，这些薄层与它们的周围厚层相比机械强度相对更低。根据一些实施方案，使用高分辨率超声波一发一收测量来使层压地层中的P和S慢度指示(例如，波速值)成像。将波速与地层密度测井记录组合以提供地层内的各个层的岩石机械强度的测井记录。如果存在断裂点，则将它们成像并测量它们的轴向程度。将机械强度更小的层处的断裂点的不连续性指示为具有薄弱面。根据一些实施方案，使用高分辨率超声波脉冲-回波测量值来使钻孔的几何形状成像。将钻孔几何形状转化成钻孔半径。将半径的局部增大解释为与和它们的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种勘测钻孔所穿过的层压地层的方法，所述方法包括：在所述钻孔中操作超声波声学测井工具以沿所述钻孔的长度生成一发一收测量值；使用所述一发一收测量值来沿所述钻孔的所述长度确定所述地层的慢度指示；以及通过识别所述地层的第一层，其慢度指示相对于两个或更多个第二层的慢度指示更高，来沿所述钻孔的所述长度确定潜在的地层薄弱面，其中所述第一层设置在所述两个或更多个第二层之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.06 US 62/188,8341.一种勘测钻孔所穿过的层压地层的方法，所述方法包括：在所述钻孔中操作超声波声学测井工具以沿所述钻孔的长度生成一发一收测量值；使用所述一发一收测量值来沿所述钻孔的所述长度确定所述地层的慢度指示；以及通过识别所述地层的第一层，其慢度指示相对于两个或更多个第二层的慢度指示更高，来沿所述钻孔的所述长度确定潜在的地层薄弱面，其中所述第一层设置在所述两个或更多个第二层之间。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述慢度指示包括沿所述长度生成所述地层的压缩波和剪切波慢度指示，并且其中识别所述地层的设置在所述两个或更多个第二层之间的所述第一层包括将所述压缩波和剪切波慢度指示组合以沿所述长度生成所述地层的机械强度的指示的测井记录。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述组合包括根据以下公式进行组合：其中ν为泊松比，其为所述机械强度的所述指示，Vs为剪切波速且Vp为压缩波速。4.根据权利要求2所述的方法，其还包括：沿所述长度获得所述地层的密度的确定，其中所述组合包括根据以下公式进行组合：其中E为杨氏模量，其为所述机械强度的所述指示，ρ为所述密度确定，Vs为剪切波速且Vp为压缩波速。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述两个或更多个第二层中的每一个比所述第一层更厚。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一层小于或等于两英寸厚。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一层由不坚实岩石构成，并且所述两个或更多个第二层各自由坚实岩石构成。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一层由(a)页岩和(b)粉砂岩中的至少一者构成，并且所述两个或更多个第二层各自由(a)砂岩和(b)碳酸盐岩中的至少一者构成。9.根据权利要求1所述的方法，其中操作所述超声波声学测井工具还包括：沿所述钻孔的所述长度生成脉冲-回波测量值；使用所述脉冲-回波测量值来测量所述钻孔的半径；以及使钻孔半径的局部增大与所识别的第一层相关联以确认所述第一层表示地层薄弱面。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述两个或更多个第二层比所述第一层更厚。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一层小于或等于两英寸厚。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一层由不坚实岩石构成并且所述两个或更多个第二层各自由坚实岩石构成。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一层由(a)页岩和(b)粉砂岩中的至少一者构成，并且所述第二层各自由(a)砂岩和(b)碳酸盐岩中的至少一者构成。14.根据权利要求1所述的方法，其还包括：使用所述一发一收测量值来沿所述钻孔的长度识别断裂点；以及识别所述第一层处的所述断裂点的不连续性以确认所述第一层表示地层薄弱面。15.根据权利要求1所述的方法，其还包括：沿所述钻孔的所述长度生成脉冲-回波测量值；使用所述一发一收测量值和所述脉冲-回波测量值中的至少一者来沿所述钻孔的长度识别断裂点；以及使用所述一发一收测量值识别所述第一层处的所述断裂点的不连续性以确认所述第一层表示地层薄弱面。16.根据权利要求1所述的方法，其中以小于或等于两英寸的分辨率沿所述钻孔的所述长度确定所述地层的所述慢度指示。17.一种用于勘测钻孔所穿过的层压地层的系统，所述系统包括：超声波声学测井工具，所述超声波声学测井工具被配置成沿所述钻孔的长度生成一发一收测量值；以及处理系统，所述处理系统被配置成(i)使用所述一发一收测量值沿所述钻孔的所述长度确定所述地层的慢度指示；以及(ii)通过识别所述地层的第一层，其慢度指示相对于两个或更多个第二层的慢度指示更高，来沿所述钻孔的所述长度确定潜在的地层薄弱面，其中所述第一层设置在所述两个或更多个第二层之间。18.根据权利要求17所述的系统，其中以小于或等于两英寸的分辨率沿所述钻孔的所述长度确定所述地层的所述慢度指示。19.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：S泽鲁格，BK辛哈，P蒂尔克，GA沃特斯，
申请(专利权)人：斯伦贝谢技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL