使用速率校准的震源定时测量结果进行微震裂缝测绘制造技术

一种用于使用速率校准（２８）和测绘的震源定时测量结果进行微震裂缝测绘的系统和方法。利用传感器、发射机、接收器和微震速率分析器来部署该系统和将该系统耦合到钢丝绳（３６）和震源触发器，该发射机被耦合到该传感器并且发射第一信号的时间值，该微震速率分析器使用被发送到分析器（２８）的第一信号的接收和发射以及第二信号的接收和发射，并且基于第一时间值和与第二信号相关联的第二时间值之间的时间差对微震速率进行校准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及微震事件，并且更特别地涉及一种用于现场确定裂缝在地层中的分布和取向的方法。
技术介绍
在很多科学领域中，地震数据被用于监控地下岩层中的地下事件。为了调查这些地下事件，对也被称为微震的微地震进行检测和监控。类似于地震，微震发射弹性波(压缩式(“p波”)和剪切式(“s波”))，但这些微震以比地震的频率高得多的频率发生并且通常落入200Hz到大于2000Hz的声频范围内。标准微震分析技术通过流体注入或水力压裂来定位微震活动的来源。在很多天然气田中，渗透性太低，以至于无法有效地生产经济数量的天然气。水压致裂是通过故意在天然气田中创建提供管道以增强气流的裂缝来解决这个问题。流体以足够的压力被泵入井中，以使岩石破裂。流体还将压力支撑介质(也被称为“压力支撑剂”)传输到裂缝中。通常是沙子或者陶瓷颗粒的压力支撑剂停留在裂缝中，并且当压裂操作停止时有助于保持裂缝张开。作为改善储层内的流动能力的结果，加速了天然气的生产。同样，对大量消耗的油田，注水法试图将石油推到其它的正在生产的井。裂缝经常在沿潜在地未知的方向对石油进行引导的过程中产生。在这个过程中，使用水(或者可能是蒸汽)来增加压力和/或温度，以将石油转移到更适合生产的位置。经常与水力压裂或注水技术相结合地利用微震检测来对所产生的裂缝进行测绘。水压裂缝引起与净压裂压力成比例的地层应力的增加，以及由于压裂流体的泄漏而引起孔隙压力的增加。在裂缝尖端之前形成大的张应力，这产生大量的剪切应力。孔隙压力增加和地层应力增加的这两种机制都影响围绕水压裂缝的软弱面(诸如自然裂缝和层面)的稳定性，并且导致这些软弱面遭受剪切滑动。正是这些剪切滑动类似于沿断层的小地震。利用被部署在一个或多个探边井孔中的钢丝绳阵列上的多个接收器(换能器)来检测微震。利用被部署在若干个井中的接收器，可以像在地震检测中所完成的那样来对微震位置进行三角测量。通过确定不同p波和s波的到达时间，以及使用构造速率来找到最合适的微震位置来实现三角测量。然而，通常并不是可获得多个探边井。当只有单个附近的探边观测井时，使用多级垂直阵列接收器来定位微震。然后将数据传输到表面用于进行随后处理，以产生水压裂缝几何形状和方位角的绘图。一旦微震被定位，实际的裂缝在所测绘的微震的包络内得以解释。然而，除非微震事件从开始到结束被准确检测到，否则无法获得所产生的裂缝的精确长度、方向、以及高度。附图简述附图说明图1为本专利技术实施例的示意图；图2为本专利技术的一个实施例中的发射机系统的示意图；图3为本专利技术的一个实施例中的数据分析系统的示意图；图4为本专利技术的一个实施例的操作流程的图解说明；以及图5为由本专利技术的一个实施例所生成的数据的曲线图。图6为用于实现本专利技术的一个实施例的计算机系统的示意图。专利技术详述本专利技术涉及微震事件，并且更特别地涉及一种用于现场确定裂缝在地层中的分布和取向的方法。然而应理解，后面的公开内容提供了多个不同的实施例或例子。下面描述了组成部分和装置的特定的例子，以简化本公开内容。当然，这些仅仅是举例而非限定。另外，本公开内容可以重复引用各种实例中的编号和/或字母。这种重复是出于简化和清楚的目的，而本身并不要求所讨论的不同实施例和/或配置之间具有关系。而且，采用附图来简化本公开内容，并且不必按比例画出这些附图。现在参考图1，示出了局部剖视图10，其中处理井(treatment well)18穿过一个或多个地质层14a-14e向下延伸到地层12中。虽然井按照惯例是垂直的，但是本专利技术不限于用于垂直的井。从而，术语“垂直的”和“水平的”在通常意义上被用于指不同取向的井。用于水力压裂的处理井18的准备工作典型地包括钻出孔20。孔20可被钻到任何希望的深度。可以将套管22用水泥结合到井18中，以将孔20与地质层14隔离。穿孔定时组件28可被用于使用速率校准的震源定时测量结果来进行微震裂缝测绘。在一个实施例中，穿孔定时组件28包括经由传输介质34耦合的发射机系统30和数据分析系统32，传输介质34诸如光缆、线缆、无线电或者其它常规的传输系统。在一个实施例中，发射机系统30被连接到延伸到井18中的钢丝绳36。震源38可被耦合到钢丝绳36。如本领域技术人员所理解的那样，震源38可以是能够生成地震事件的任何类型的设备，例如是射孔枪(perforating gun)、井下爆破器、缠绕在射孔枪或其它工具外围的引爆索、或者任何其它被触发的震源。在一个实施例中，震源以电气方式通过钢丝绳36被触发。出于测试目的，除了射孔枪38或者代替射孔枪38可以将射孔枪模拟器耦合到钢丝绳36。在一个实施例中，射孔枪38产生穿过套管22的穿孔40。虽然本专利技术的实施例可以在中有套管的井中被实践，但是可以预料本专利技术的实施例也可以在没有套管的井中被实践。射孔枪38可以通过调整钢丝绳36的长度在井18内被升起和降下。穿孔40的位置可以位于井20内的任何希望的深度，但典型地位于岩层16的等级处，岩层16可以在一个或多个地质层14a-14e内。岩层16可以由石油/或天然气、以及其它流体和具有类似流体属性的材料组成。在一个实施例中，数据分析系统32可以将钢丝绳44延伸进入井42中。一个或多个接收器单元46可被耦合到钢丝绳44。在一个实施例中，接收器单元46的阵列被耦合到钢丝绳44。接收器单元46优选地包含三轴地震接收器(换能器)，诸如地震检波器或加速度计，即三个正交的地震检波器或加速度计，尽管对于某些应用不需要针对所以三个方向均使用接收器。所选的接收器单元的类型取决于要被检测的事件的特性。在一个实施例中，该特性可以是事件的频率。所希望的独立信息的数量(以及要从地震事件中获得的信息的准确程度)将影响所用的接收器单元46的最小数量。在包含水力压裂技术的许多应用中，重要信息包含微震波源相对于单独的接收器单元46的高度，以及包含距离给定接收器单元46的距离。地震事件发生的时间也是经常使用的度量。如在图1中所示，在钢丝绳44上，至少一个接收器单元60垂直地被置于井42内。按照本专利技术的某些实施例，多个接收器单元46可以在钢丝绳44上间隔分开。多单元阵列中的单独的接收器单元46之间的距离被选择来足以允许源自井18的地震事件传出的可测量的声波到达时间差。井42可以在横向上与井18间隔开，并可以向下延伸穿过岩层16。虽然在很多情况下，在处理井附近只能获得单个探边井孔，然而可以理解，靠近井18可存在多个井42，以及可以与多个井42一起使用多个数据分析系统32。井18和井42之间的距离常常取决于现有井的位置，以及取决于本地地层的渗透性。例如在某些位置，周围的地层可能需要井18和井42相对地靠近在一起。在其它位置，周围的地层可能使井18和井42相对远离地被定位。还可以理解，井42可以包含套管或者被暴露。现在参考图2，图解说明了示例性的发射机组件30。在这个实施例中，发射机组件30包含传感器或电流探针48、放大器50、滤波器52、函数发生器或触发检测电路54、示波器56、以及发射机58。发射机组件30的某些实施例还可以包含麦克风62。通过本专利技术可以设想，发射机系统30的某些或所有组成部分可被组合到一个或多个计算装置中。在一个实施例中，射孔枪38经由钢丝绳36被连接到震源触发器68。在一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定微震裂缝分析的速率的系统，该系统包含：被耦合到钢丝绳和震源触发器的震源；能够从震源触发器中检测到第一信号的传感器；被耦合到所述传感器的、能够发射与所述第一信号相关联的时间值的发射机；能够检测由所述 震源所产生的事件的接收器；和能够计算所述事件的微震速率的分析器。

【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：JE乌尔，C赖特，E达维斯，J沃德，N沃平斯基，
申请(专利权)人：顶峰技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]