用于远程表征在钻孔附近的断层的方法和装置制造方法及图纸

一种用于表征地下体积内的断层情况的方法和系统。用于产生体积内的应力情况的数学模型的装置，从该装置可以预测沿钻孔轨迹的崩落情况。用于检测沿延伸通过该体积的钻孔的实际崩落情况的装置。比较预测崩落数据和实际检测到的崩落情况以评估预测数据和实际数据之间的相关程度。提供能够使用户修正数学模型以反映在体积中存在至少一个活动断层面的装置，其中假设的断层面不与用来产生新的预测崩落数据的钻孔交叉。修正应力模型并评估预测崩落情况之间的相关性是可重复的以实现最优的相关性和反映钻孔附近的断层情况的正确应力模型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及碳氢化合物勘测和生产，以及更具体地涉及用 于表征钻孔附近的特征的方法和装置。
技术介绍
本领域的技术人员应该理解，在对靠近钻孔却不必^^钻孔穿透的 地下地壳构造特性进行成像并进行识别时所面临的挑战。表征地下特 征通常依靠远程感应成像应用(例如，釆用地震探测技术和/或测量电 势场的方法)或依靠直接采样，即钻取一个或多个钻孔。通常，诸如钻取钻孔的直接采样技术不合乎要求的效率低下且花 费大。另一方面，已经有限成功地在现有技术中采用了远程感应技术 和建模技术，因此，现在存在改进远程表征地壳构造特征或状况(例 如，在钻孔附近但不必被其穿透的位置处的活动断层)的技术的需要。 需要了解地下的活动断层来表征通过天然裂缝和/或断层的液体流量参数的能源、资源和环境实体，这需要表征这些活动断层的位置和方 向的信息。在其他需要考虑的事项中，如果要避免不期望的钻探事件 (例如井眼崩落)，那么表征这样的特征是非常重要的。
技术实现思路
鉴于上述和其他考虑，本专利技术旨在一种用于表征在地下体积内的 钻孔的附近但是不必被钻孔穿透的地壳构造特征的技术(方法和用于 执行该方法的相关装置)。根据本专利技术的一个方面，采用了一种方法，其依靠识别近来已经 为活动的断层将产生叠加在远场地壳构造的应力场上的次级或局部的 应力扰动。该叠加的应力场将影响钻孔引起的井眼崩落。更具体地，井眼崩落将旋转进入独特的方向，或其在钻孔壁上的发展将减少。在本专利技术的一个实施例中，从有线线路和/或实时成像或其他数据 可以将沿井眼的崩落的特征确定为沿井眼的位置的函数，通过模型化 断层引起的应力变化对这些崩落特征的影响来使用有线线路和/或实 时成像或其他数据来限制断层位置远离钻孔。根据本专利技术的另一方面，该方法不需要钻孔穿透断层，也不需要 任何将会存在断层的证据。相反，通过观察沿钻孔的崩落的方向和宽 度的变化来推断地确定断层的存在及其形状、方向和位置。附图说明本专利技术的上述和其他特征和方面将通过参考结合附图的具体实施方式的描述而被最好地理解，其中图l是具有在其中示出的钻孔轨迹的地下体积的透视图2a-2c是可能出现在地下区域中的各种类型的断层的透视图3a和3b共同地包括示出了根据本专利技术的一个实施例的远程表 征断层的处理的流程图4a是部分钻孔的预测崩落数据的图解表示；图4b是部分钻孔的预测崩落数据的图解表示，在其上叠加有相同 部分的实际崩落数据的图解表示；图5是示出了预测数据和实际数据之间的高度相关性的预测和实 际崩落数据的图解表示；图6的预测和实际崩落数据的图解表示，具体实施例方式在下面的公开中，为了简洁，不是所有的实际实施方式的特征都 被描述了。当然，应该理解，在开发任何这样的实际实施方式时，与 任何这样的项目相同，必须进行多次工程和4支术决策来达到开发者的 特定目的和子目标(例如，系统顺应性和技术约束)，其随着各个实施方式而改变。此外，有必要注意所讨论的环境中的适当的工程实践。 应该理解，这样的开发努力可能是复杂并且耗时的，但是对于本领域 的技术人员来说，其只是所采取的通常程序。参考图1,示出了体积20内的钻探操作的计算机产生的模型。 图1中所示的是从真垂线深度1000m到真垂线深度2400m延伸通过 体积20的钻孔22的轨迹。如在图1中所观测到的，钻孔22并不是 水平延伸直接向下进入该体，而是在大体向南偏移，这是在传统方向 钻探操作中普遍采用的。并不是钻孔22在模型体积20的"底部"上的 投影(阴影)24帮助观测者理解钻孔22的真实三维轨迹。图1的描述是使用当前技术水平的传感器、分析可用数据的计算 机工具和产生图形图像(诸如图1中所示的图形图像)的计算机硬件 提供给钻探操作者的井数据的图形表示的典型类型，以在钻探操作者 的实际操作中提供帮助。相信本领域的技术人员对于这样的各种工具、计算机硬件和应用程序以及可用的同类的东西是非常熟悉的，并不是特别相关的。本领域的技术人员应该理解，在任何给定地下体积中，对于体积 中的每个点，假设存在背景或周围应力状态，通常被表示为"远场"应 力值。在很多情况下，为了建模和分析，假设背景应力状态在所感兴 趣的给定体积中是均匀的。本领域的技术人员应进一步理解如果在体积中存在断层，则邻近 断层面的应力场，即局部应力状态，将不同于远场应力状态。图2a、 2b和2c示出了不同类型的断层，包括正常断层(图2a)、"冲断型" 断层(图2b)、以及"走向移动"断层(图2c)。这些断层的每一个 的共同特征是通常可以根据断层面，即，两个相对的地下区域之间的平界面来表征断层。如果在限定断层的区域之间存在任何相对运动， 则在整体上在体积的背景应力状态中可能存在变化。再参考图1，在假定理想的钻探操作中，钻孔22具有贯穿其长 度的基本相同和基本圆形横截面。然而在实践中，本领域的技术人员应该理解，在钻探过程中，旋转的钻柱可以导致在不同深度对钻孔的 机械损伤，导致钻孔不圆。此外，可能发生被称为"崩落"的现象。崩 落本质上是应力引起的钻孔壁的破坏，并且通常被认为是不期望的， 因为他们可能导致钻柱旋转的不规则，可能导致钻柱部件上的过分振 动和磨损。崩落的特性可能被各种因素影响，包括钻柱穿透的材料的 成分、环绕钻柱的区域的应力状态、以及其他因素。崩落的这些和其他特征和特性在Zorbak等人的"Well Bore Breakouts and in situ Stress", J.Gephys.Res.", 90， 5523-5530, 1985 ("Zorback")以及 Bell等人的"The use of Borehole Breakouts in the Study of Crustal Stress", Zoback等人的Hydraulic Fracturing Stress Measurements 中的201-209页，National Academy Press, Washington, D.C.， 1983 ("Bell")中有描述。Zorback和Bell的全部内容都通过引用结合于 此。钻探操作员也对感兴趣区域中出现的断层感兴趣。断层可以促进 各种不期望的状况，例如包括液体流失或液体喷发、储集层分离 (reservoir compartmentalization )等。由于断层可以导致钻探泥浆 循环的减少或损失、钻孔崩塌、或不期望和无计划的钻孔轨迹偏移， 所以断层也可以对钻探操作者构成危险。如上所述，多种技术和工具都可用来检测和表征钻探操作期间穿 透的断层，并且这些已知的断层的影响可以在钻孔过程中被考虑在 内。然而，靠近钻孔区域但不必被钻孔直接穿透的断层也可能对钻探 操作和储集层特性和生产力产生类似的不期望的影响。认识到这一点 就使得上述远程检测工具和技术的发展在正确检测和表征远离实际 钻孔的断层状态上仅享有有限的成功，正如之前所述的。本专利技术部分地基于识别活动断层和最近(变得)活动的断层将在 应力状态中产生的次级或局部扰动。该局部扰动将叠加在该区域的远 场应力状态上。这样叠加的应力场可能会不利地影响钻探操作。例如， 局部应力场可能会促进钻孔引起或应力引起的钻孔崩落。根据本专利技术的一个方面，分析在钻探操作中观察到的崩落可以帮助检测在钻孔附近却不必被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表征在延伸通过地下体积的钻孔附近的断层的方法，包括：　（ａ）产生初始数学应力模型，根据所述初始数学应力模型能够预测在所述体积中沿钻孔轨迹的崩落情况；　（ｂ）执行钻探操作以在所述体积中形成所述钻孔；　（ｃ）获取反映沿所述 钻孔的实际崩落情况的实际崩落数据；　（ｄ）将所述实际崩落数据与从所述初始应力模块导出的崩落数据进行比较以评估所述模型的准确性；　（ｅ）基于在所述体积中存在断层面的假设，修正所述初始应力模型；以及　（ｆ）将所述实际崩落数据与 从所述修正的应力模型导出的崩落数据进行比较以评估所述修正模型的准确性。

【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：D莫斯，P佩斯卡，DA卡斯蒂罗，
申请(专利权)人：地质力学国际公司，
类型：发明
国别省市：US[]