使用分布式声传感器的地下监控制造技术

本申请涉及用于在井眼内地球物理监控的方法和装置。所述方法包括询问基本上沿井眼（201）的整个长度所部署的光纤（106）以提供分布式声传感和响应于地震刺激（204）来检测基本上来自井眼的整个长度的声响应。来自光纤的单独传感部分的声返回可以被处理以提供诸如垂直地震剖面（VSP）的剖面。使用地震源的单一爆破，来自井的整个长度的声响应可以被记录。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用分布式声传感器的地下监控
本专利技术涉及使用光纤分布式声传感器的地下监控和特别地涉及用于井眼中地震地球物理监控、例如垂直地震剖面法的方法和装置。
技术介绍
地震地球物理监控被用于各种应用中。例如在石油和天然气行业中，可以在井建造和操作的许多不同阶段进行地震勘测。特别地，一旦井建造已经被完成并且井是可操作的，可能有执行周期性地震勘测的期望以便强调井和/或储层(reservoir)的条件随时间的任何显著改变。地震勘测也可以用于评估用于存储危险或有害材料的储层，例如在二氧化碳封存(sequestration)方案中。在这些应用中，可能再次有以下期望，即采取周期性地震勘测以随时间监控现场的条件。被称为垂直地震剖面法(VSP)的一种类型地震勘测包括将地震检波器的一连串阵列沿井眼往下降低并且在表面处测量对地震刺激的响应。已知用于产生地震刺激的各种类型的地震源，例如可以使用爆炸物或气枪，但是特别是在石油和天然气工业中常见的是使用一个或多个经常被称作Vitooseis?车的车载地震振动器。所述地震振动器能够将低频振动注入大地(earth)中并且可以用时变频率扫描来施加刺激。在VSP中，接收器通常相对靠近，即相隔大约15-25m并且所获得的数据是来自地震源的初至(first arrival)和反射数据。通过确定地震检波器对声刺激的响应，关于储层和/或钻孔的信息可以被确定。为了执行VSP勘测，地震检波器阵列需要位于井眼内。如果井眼实际上是操作井目艮、即生产或注入井，这意味着操作必须被中断并且地震检波器阵列位于井的适当部分中。这种井干预的成本、不便和风险意味着井中地球物理监控是昂贵的并且经常不可行。在某些情况下，可以钻分离的观测井眼以允许在不中断生产或注入井中的操作的情况下插入用于地球物理监控的地震检波器阵列。然而这意味着必须钻分离的观测井眼-其是昂贵的和耗费时间的操作并且在一些领域中可能不是可行的。此外，尽管在观测井眼中的监控可以提供有用数据，对于监控实际生产或注入井本身，可能更好是从正被评估的井眼内进行测量。除了其中地震检波器被降低到一个或多个井中的测量之外，也有以下情况，其中地震检波器可以被永久安装在生产或注入井中。这些安装是昂贵的、复杂的并且提供比常规地震检波器阵列甚至更短的阵列。如所提及的，VSP通常包括将地震检波器连串阵列沿井眼往下降低并且测量对声源的响应，所述声源位于所期望的位置并且用于激励地面。在大约2km或更多的井深情况下，使用单一地震检波器阵列以覆盖井的整个深度是不实用的并且要求多重工具设置。因而地震检波器阵列被定位以覆盖井的第一分段并且勘测被进行。地震检波器阵列于是随后被移动以覆盖井的另一分段并且勘测用相同刺激被重复。这被重复直到已经从井的全部获得测量为止。来自井的不同分段的各种测量于是可以被合并成用于整个井的单一数据集。然而合并在不同时间从不同井深所获得的多重数据集确实引起一些问题。首先，地震检波器阵列在井内的位置必须被精确地控制以允许各种数据集被精确地合并。这不是微不足道的。在一些井中，套管直径可能在井内不同深度处变化，要求在不同深度处使用不同夹紧机械装置。在井内重新定位地震检波器阵列花费时间并且因此在一个井深处获得第一数据和然后从不同井深获得第二数据集之间有相对长的延迟。该延迟意味着在获得所述数据集之间，井和/或储层内的条件可能已经改变到值得注意的程度，这可能导致作为结果的井剖面中的赝像(artefact)和/或阻止从整个井创建瞬时井剖面。当在井内重新定位地震检波器阵列时也必须小心并且破损不是罕见的。在常规VSP中，当地震检波器阵列被重新定位以覆盖整个井时，地震源可以保持基本上静止并且要求重复的源信号。然而在一些类型的VSP中，地震源可以于是被移动到不同位置并且过程被重复，即在爆破之间地震检波器阵列被移动的情况下，一系列同样的地震刺激可以从新位置被施加。地震源的位置可以从井以线性或面模式被移开。这种类型的技术包括变偏移距VSP和3D VSP。在变偏移距VSP或3D VSP中，必须在井中移动地震检波器阵列以从井的不同深度为每个多重源位置获得数据变得更昂贵(变偏移距(walk-away))或昂贵得惊人(3D VSP)的提议。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供地球物理监控，其至少减轻一些以上提及的缺点。尤其，值得期望的是提供能够在不必移动地震检波器阵列和没有高得惊人的成本的情况下执行VSP、变偏移距VSP或3D VSP的系统。因而，根据本专利技术提供一种在井眼内地球物理监控的方法，该方法包括询问基本上沿井眼的整个长度所部署的光纤以提供分布式声传感和响应于地震刺激而检测基本上来自整个井眼的声响应。本专利技术的方法因此使用光纤分布式声传感以响应于地震刺激而检测基本上来自井的整个深度的声响应。所述方法因此提供从井的整个深度或至少感兴趣的井的整个深度获得数据的单一爆破(single-shot)方法。换句话说，可以使用单一爆破、即地震刺激、诸如时变地震扫描并且使用分布式声传感来检测来自井的整个深度的响应。作为结果的声响应可以被处理以提供对于井的整个深度的剖面，诸如垂直地震剖面。所述数据因此可以被处理以提供与入射地震波到达纤维的各个传感部分的时间以及地震波反射有关的信息。因而使用单一地震刺激可以获得对于整个井的地震剖面，即所述剖面可以基于在相同时间响应于相同声刺激所获得的数据，而不是使用在不同时间的数据获得。因而不要求以下多重获得，所述多重获得使用被重新定位在井眼中不同深度处的传感装备。此外，由于光纤沿井眼的长度往下是连续的，避免了需要恰当地将来自不同深度的数据集绑结在一起的问题。如以下将被更详细解释的，可能有从多重刺激获得数据的期望，例如为了数据堆叠的目的和/或为了在刺激(即爆破)之间移动地震源用以为在勘查中的区域获得更好数据的目的，例如用于变偏移距VSP (walk-away VSP)、斜井VSP (walk above VSP)或3D VSP。然而在所有情况下，没有在被施加的不同声刺激之间重新定位传感纤维的需要，其具有显著优点。光纤分布式声传感(DAS)是已知技术,从而通常通过一个或多个光输入脉冲来询问光纤的单一长度，用以提供声活动沿其长度的基本连续的传感。光学脉冲被发射进纤维中并且从纤维内后向散射的福射被检测和分析。通过分析纤维内瑞利(Rayleigh)后向散射的辐射，入射在纤维上的声信号的效应可以被检测到。后向散射返回通常在多个时间箱(time bin)中被分析，通常与询问脉冲的持续时间有关联，并且因此来自多个离散传感部分的返回可以被分离地分析。因而纤维可以有效地被分成纤维的多个离散传感部分。在每个离散传感部分内，例如来自声源的纤维扰动引起从该部分被后向散射的辐射的特性变化。该变化可以被检测和分析并且被用于给出在该传感部分处纤维扰动强度的测量。虽然这种传感器主要被用于检测声波，但是已经发现，所述纤维对任何类型的机械振动或应变是灵敏的，并且因而提供沿该纤维的任何类型机械扰动的指示。此外已经发现，光纤分布式声传感器可以被用于检测包括P和S波的地震波。使用相干瑞利后向散射的分布式声传感已经被发现是特别有利的并且已经令人惊讶地发现，这种传感器可以提供与地震检波器阵列可比的结果，但是已知其他类型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在井眼内地球物理监控的方法，包括询问基本上沿井眼的整个长度所部署的光纤以提供分布式声传感和响应于地震刺激来检测基本上来自井眼的整个长度的声响应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.16 GB 1104423.71.一种在井眼内地球物理监控的方法，包括询问基本上沿井眼的整个长度所部署的光纤以提供分布式声传感和响应于地震刺激来检测基本上来自井眼的整个长度的声响应。2.如在权利要求1中所述的方法，包括处理所述声响应以基本上为井眼的整个长度提供剖面。3.如在权利要求1或权利要求2中所述的方法，其中剖面是垂直地震剖面。4.如在任一前述权利要求中所述的方法，其中剖面是变偏移距垂直地震剖面或3D垂直地震剖面。5.如在权利要求3或4中所述的方法，包括将地震堆叠应用到多个声响应。6.如在任一前述权利要求中所述的方法，包括多次重复以下步骤:响应于地震刺激来检测基本上来自井眼的整个长度的声响应。7.如在权利要求6中所述的方法，包括处理多个声响应以将所述声响应组合成单一组合结果。8.如在权利要求6或权利要求7中所述的方法，包括将地震堆叠应用到所述多个声响应。9.如在任一前述权利要求中所述的方法，包括比较使用所述光纤在至少两个不同时间所检测到的声响应。10.如在权利要求9中所述的方法，其中比较声响应包括比较从所述声响应所生成的地震剖面。11.如在任一前述权利要求中所述的方法，其中井眼是生产井、观测井或注入井。12.如在权利要求11中所述的方法，其中在井的正常...

【专利技术属性】
技术研发人员：D希尔，A刘易斯，
申请(专利权)人：光学感应器控股有限公司，
类型：
国别省市：