Уклонение от пересечения скважины с использованием распределенных акустических измерений

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ бурения скважины, включающий определение местоположения скважины по мере того, как ее пробуривают через геологическую среду, содержащий этапы, на которых:

a) размещают по меньшей мере одно оптическое волокно или волоконно-оптический кабель по меньшей мере в одной буровой скважине в пределах акустической области пробуриваемой скважины или в пробуриваемой скважине или укладывают на морское дно в пределах области пробуриваемой скважины, при этом указанное волокно или волоконно-оптический кабель имеют проксимальный конец и удаленный конец, указанный проксимальный конец связывают с источником света и с проксимальным фотодетектором, указанный волоконно-оптический кабель акустически связывают с подземным пластом с тем, чтобы дать возможность акустическим сигналам в геологической среде воздействовать на физическое состояние кабеля;

b) размещают акустический источник в скважине, которую пробуривают, или в одной или нескольких буровых скважинах в пределах области пробуриваемой скважины, или на морском дне в пределах области пробуриваемой скважины;

c) пропускают по меньшей мере один световой импульс в волокно или кабель;

d) принимают на фотодетекторе световой сигнал, показывающий физическое состояние по меньшей мере одного отрезка кабеля, и анализируют световой сигнал для определения положения акустического источника и

e) используют положение акустического источника для определения положения пробуриваемой скважины.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этап определения, удовлетворяет ли световой сигнал заданному критерию, и изменения траектории скважины, которую пробуривают, если критерий удовлетворяется.

3. Способ по п.1, в котором по меньшей мере одно волокно или волоконно-оптический кабель подготавливают в каждой из множества буровых скважин в пределах акустической области пробуриваемой скважины, или в пробуриваемой скважине, или на морском дне в пределах пробуриваемой скважины, этапы с) и d) повторяют для каждого кабеля и информацию, собираемую из множества волоконно-оптических кабелей, используют для триангуляции положения (положений) акустического источника или источников.

4. Способ по п.3, дополнительно включающий в себя этап измерения степени ослабления акустического сигнала, когда он проходит по каждому отрезку кабеля.

5. Способ по п.3, дополнительно включающий в себя этап измерения времени прохождения акустического сигнала, когда он проходит по каждому отрезку кабеля.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя повторение по меньшей мере этапов с)-е) в течение некоторого времени.

7. Способ по п.1, в котором акустический источник представляет собой действующее буровое долото.

8. Способ по п.1, в котором акустический источник является модулированным.

9. Способ по п.1, в котором акустический источник создает случайно изменяющиеся частотный спектр и выходную мощность.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

УКЛОНЕНИЕ ОТ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ СКВАЖИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ Способ получения информации о местах вокруг скважины по мере того, как пробуривают ее сквозь геологическую среду, содержащий подготовку по меньшей мере одного волоконно-оптического кабеля, размещаемого в буровой скважине в пределах акустической области скважины, при этом проксимальный конец кабеля связывают с источником света и фотодетектором, волоконнооптический кабель акустически связывают с подземным пластом с тем, чтобы дать возможность акустическим сигналам в геологической среде воздействовать на физическое состояние кабеля,подготовку акустического источника в скважине, пропускание по меньшей мере одного светового импульса в кабель, прием на фотодетекторе первого светового сигнала, показывающего физическое состояние по меньшей мере одного первого отрезка кабеля. Первый отрезок выбирают так, чтобы первый световой сигнал обеспечивал информацию вокруг положения акустического источника, и выводят, по меньшей мере, информацию на дисплей. Коллинз Чарльз Луис, Дриа Деннис Эдвард, Форстер Ларри Дейл, Грант Лиза Шава, Рэмбоу Фредерик Генри Крайслер (US) Медведев В.Н. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL) Родственные заявки По этой заявке испрашивается приоритет предварительной заявки 61/150842 на патент США,поданной 9 февраля 2009 г., под названием "Method of detecting fluid in-flows downhole", которая включена в эту заявку путем ссылки. Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к использованию волоконно-оптических кабелей для построения системы распределенных акустических датчиков, которую можно использовать для получения информации о положении различных подземных объектов и, в частности, о местоположении стволов скважин во время бурения. Предпосылки создания изобретения При осуществлении добычи на морской платформе или площадке скважин на суше для существующих скважин возникает существенная опасность, когда бурят новую скважину или повторно бурят существующую скважину из того же самого места или поблизости. Опасность обусловлена возможностью столкновения бурового долота или другого бурильного устройства в новой скважине с обсадной колонной и/или насосно-компрессорными трубами существующих скважин. Такое столкновение будет приводить к повреждению оборудования и самих стволов скважин, ремонт которых связан с большими затратами (и также представляет дополнительную опасность), и может приводить к нежелательному выбросу углеводородов, возможно, без эффективного средства регулирования. Существующие приборы и способы для уклонения от столкновения основаны на измерениях во время бурения и других исследованиях, которые могут не обладать достаточной точностью для предотвращения столкновения. Вследствие наличия неопределенности и значительной опасности скважины, которые находятся вблизи новой или повторно пробуриваемой скважины, обычно останавливают и осуществляют мониторинг во время операции бурения, что уменьшает опасность, но отрицательно сказывается на экономической эффективности оборудования для ведения добычи. Надежный способ обнаружения положения ствола скважины относительно соседних стволов скважин во время выполнения бурения не только снизит вероятность возникновения значительной опасности, описанной выше, но также может позволить бурить скважины, которые считаются невозможными или нецелесообразными без применения надлежащего способа, и может повысить эффективность (скорость бурения) операции бурения. Акустические способы определения местоположения/построения изображения получили широкое распространение прежде, чем их стали применять во флюидных средах и почвенных средах (например,при малоглубинном акустическом профилировании для изучения придонных осадков), но они имеют более низкое пространственное разрешение по сравнению с требуемым для такого применения. С другой стороны, проникающая способность устройств/способов с достаточным разрешением (например, сканирующего гидролокатора) является недостаточной для объема/масштаба такого применения. Хотя устройства/способы с большей дальностью действия (например, акустического геоуправления, сейсмические) имеют достаточную дальность действия, но имеют недостаточное разрешение. По этим причинам желательно разработать акустическую систему мониторинга, для приобретения,размещения и технического обслуживания которой требуются относительно небольшие затраты и которая позволяет осуществлять точное обнаружение в реальном времени операции бурения и/или определение точной траектории существующей скважины. Краткое изложение изобретения Настоящим изобретением предоставляется акустическая система мониторинга, для приобретения,размещения и технического обслуживания которой требуются относительно небольшие затраты и которая позволяет осуществлять точное обнаружение в реальном времени операции бурения и/или определение точной траектории существующей скважины. Вследствие приспособляемости и динамичности настоящую систему можно использовать для эффективного сбора информации различными способами. Например, настоящую систему можно размещать во множестве существующих скважин и использовать для упреждающего обнаружения новой скважины,пробуриваемой или повторно пробуриваемой в окрестности. В других осуществлениях настоящую систему можно размещать во множестве существующих скважин и использовать в сочетании с одним или несколькими активными акустическими источниками для определения траектории существующей скважины. Согласно одному предпочтительному осуществлению изобретения предложен способ получения информации о местах вокруг скважины по мере того, как пробуривают ее сквозь геологическую среду,путем а) подготовки по меньшей мере одного оптического волокна или волоконно-оптического кабеля,размещаемого в буровой скважине в пределах акустической области пробуриваемой скважины, при этом волоконно-оптический кабель имеет проксимальный конец и удаленный конец, проксимальный конец связывают с источником света и с фотодетектором, волоконно-оптический кабель акустически связывают с подземным пластом с тем, чтобы дать возможность акустическим сигналам в геологической среде воздействовать на физическое состояние кабеля; b) подготовки акустического источника в скважине,которую пробуривают; с) пропускания по меньшей мере одного светового импульса в кабель; d) приема на фотодетекторе первого светового сигнала, показывающего физическое состояние по меньшей мере одного отрезка кабеля, при этом указанный первый отрезок выбирают так, чтобы первый световой сигнал обеспечивал первый элемент информации вокруг положения акустического источника; и е) вывода,по меньшей мере, первого элемента информации на дисплей. Способ может дополнительно включать в себя этап определения, удовлетворяет ли первый элемент информации заданному критерию, и изменения траектории скважины, которую пробуривают, если критерий удовлетворяется. В некоторых осуществлениях по меньшей мере одно оптическое волокно или волоконнооптический кабель подготавливают в каждой из множества буровых скважин в пределах акустической области пробуриваемой скважины и информацию, собираемую из множества волоконно-оптических кабелей, используют для триангуляции положения акустического источника. Способ может дополнительно включать в себя этап использования акустических данных для определения местоположения по меньшей мере одной из существующих буровых скважин. Способ может дополнительно включать в себя повторение, по меньшей мере, этапов с)-е) в течение некоторого времени. Акустический источник может быть действующим буровым долотом или может быть другим модулированным или немодулированным источником, а не буровым долотом. Краткое описание чертежей Для более полного понимания изобретения будет осуществляться обращение к сопровождающим чертежам, на которых фиг. 1 - схематичный вид в плане окружающей обстановки, в которой можно использовать изобретение; и фиг. 2 - схематичный вид сбоку окружающей обстановки, в которой можно использовать изобретение. Используемый в этой заявке термин "участок" означает площадную величину поверхности или геологической среды, которая воспринимается кабелем, отрезком оптического волокна или отрезком волоконно-оптического кабеля. В случае кабеля на поверхности участок определяется на поверхности, при этом границы участка устанавливаются воображаемой линией, проведенной на поверхности так, что она окружает кабель или отрезок кабеля. В случае подземного кабеля участок определяется на воображаемой плоскости, параллельной поверхности, на которую проецируется траектория подземного кабеля, при этом границы устанавливаются воображаемой линией, проведенной на плоскости так, что она окружает проекцию кабеля или отрезка кабеля на плоскость. Подробное описание предпочтительного осуществления Сначала обратимся к фиг. 1 и 2, на которых морская окружающая среда 10 включает в себя множество существующих скважин 12 и вновь создаваемую скважину 14 (показанную в виде фантомного изображения), обычно располагаемую на некоторой глубине относительно водной массы 20. Скважины продолжаются сквозь морское дно 21 и в геологическую среду 22. Геологическая среда 22 включает в себя целевой пласт 24. Как показано на фиг. 2, каждая скважина продолжается от морского дна по заданной траектории. Как показано, вновь создаваемую скважину 14, как обычно, пробуривают с платформы 30 или с чего-либо подобного. В показанной системе желательно пробуривать скважину 14 по показанной траектории для максимизации контакта с целевым пластом 24 и, следовательно, максимизации добычи из скважины 14. Скважины 12 расположены достаточно близко к заданной траектории скважины 14, так что имеется опасность, что скважина 14 пересечет траекторию одной из скважин 12, если траектория скважины 14 не будет адекватно направляться во время бурения или если траектория скважин 12 не известна с достаточной точностью или неопределенностью. Обнаружено, что путем мониторинга акустических сигналов в одной или нескольких скважинах 12 можно получать в реальном времени полезную информацию о траектории скважины 14. В частности, как описывается подробно ниже, расположив распределенные акустические датчики в одной или нескольких из существующих скважин 12, можно обрабатывать акустические сигналы, генерируемые в скважине 14 и принимаемые распределенными акустическими датчиками, чтобы получать информацию о скважине 14. Например, шумы, генерируемые буровым долотом при бурении скважины 14, передаются из скважины 14 сквозь геологическую среду в скважины 12. Как вариант один или несколько других акустических источников можно помещать в скважину 14 и использовать для посылки акустических сигналов к датчикам в скважинах 12. Известны распределенные акустические системы, которые пригодны для использования в настоящем изобретении. В качестве только примера единственный кабель или оптическое волокно можно разместить в каждой существующей скважине 12. Предпочтительно, чтобы каждый кабель содержал оптическое волокно, соединенное с центром обработки сигналов (непоказанным) в устье 32 скважины, который предпочтительно поддерживает связь с местом выполнения операции бурения через посредство шлангокабеля или чего-либо подобного в случае подводных скважин или непосредственно с местом выполнения операции бурения в случае устья скважины на платформе, буровом судне или промысловом судне. Центр обработки сигналов включает в себя источник света, выполненный с возможностью ввода оптического сигнала в проксимальный конец кабеля, и фотодетектор, выполненный с возможностью об-2 023355 наружения излучения, которое внутри кабеля отражается или рассеивается обратно к входному концу, и генерирования выходного сигнала в ответ на обнаруживаемое излучение. Источник света может быть выполнен с возможностью ввода световых импульсов в одно или несколько оптических волокон или волоконно-оптических кабелей, тогда как предпочтительно, чтобы фотодетектор был предусмотрен для каждого волокна или кабеля, но единственный фотодетектор может быть соединен с одним или несколькими волокнами через мультиплексор. Предпочтительно, чтобы оптическое волокно или волоконно-оптический кабель был расположен в каждой существующей скважине 12, с которой имеется опасность пересечения, но полезную информацию вокруг скважины 14 можно получать даже при использовании меньшего количества кабелей или снабжении не всех существующих скважин датчиками. В некоторых случаях можно использовать единственный кабель в единственной существующей скважине. Предпочтительно, чтобы каждый волоконно-оптический кабель был акустически связан с подземным пластом, при этом акустические сигналы, проходящие сквозь геологическую среду, могут воздействовать на физическое состояние кабеля и создавать оптически обнаружимые изменения. Благодаря изменению физического состояния кабеля акустические сигналы создают локализованное или полулокализованное изменение свойств обратного рассеяния в кабеле, что, в свою очередь, изменяет рассеиваемый обратно или отражаемый свет, который обнаруживается фотодетектором. Используя способы, которые известны в данной области техники, оптические сигналы, принимаемые из кабеля, можно использовать для извлечения информации о положении и амплитуде приходящего акустического сигнала (сигналов). Согласно изобретению эту информацию, в свою очередь, используют для оценивания местоположения акустического источника. Как упоминалось выше, источником может быть действующее буровое долото или любой другой акустический источник. Различные способы можно использовать для получения необходимой степени акустической связи. В одном осуществлении волоконно-оптический кабель спускают в существующую скважину 12 и не фиксируют в стволе скважины, в котором он обычно окружен жидкостью. В других осуществлениях волоконно-оптический кабель может быть прикреплен в отдельных местах к внутренней или внешней стороне обсадной колонны или эксплуатационной насосно-компрессорной колонны или нагнетательной колонны или закреплен на всем протяжении длины подходящим клеем или чем-либо подобным. В дальнейших осуществлениях волоконно-оптический кабель может быть расположен на наружной стороне обсадной колонны, чтобы он был акустически связан с пластом посредством цемента в кольцевом пространстве. В дальнейших осуществлениях волоконно-оптический кабель может быть включен в различные скважинные приборы и компоненты для заканчивания скважины, такие как песчаные фильтры, щелевые или перфорированные хвостовики, другие компоненты для борьбы с песком и телескопические секции, или включен в состав других приспособлений, обычно используемых для доступа в скважину,таких как гибкие трубы, составные полые или монолитные трубы, кабель в оплетке, кабели связи для транспортировки каротажных приборов или одножильные кабели малого диаметра, или включен в такие устройства, которые транспортируют в существующую скважину специально для получения необходимой акустической информации, или в подобные им. В каждом случае требуемая степень акустической связи может зависеть от особенности и степени заканчивания каждой скважины и свойств акустического источника и сигналов. В некоторых осуществлениях источник света представляет собой лазер со стабильной фазой и большой длиной когерентности и его используют для передачи вниз по волокну света, кодированного расширением спектра по методу прямой последовательности. Акустические вибрации или другие дестабилизирующие факторы приводят к небольшим изменениям в волокне, которые, в свою очередь, создают изменения рассеиваемого обратно светового сигнала. Поэтому возвращающийся световой сигнал содержит информацию об акустической вибрации и информацию о местоположении, указывающую на место,где на протяжении волокна звук воздействует на волокно. Местоположение акустического сигнала вдоль волокна можно определять, используя кодирование расширением спектра, которым однозначно кодируется время прохождения по длине волокна. Поскольку волокно можно избирательно опрашивать, настоящая система может быть адаптируемой и/или программируемой. Использование волоконной оптики позволяет изменять пространственное разрешение, временной режим, чувствительность и место акустического обнаружения, осуществляемого волокном, отдельно или совместно и в реальном времени. По этой причине настоящую систему можно отнести к динамичной системе. Волокно или кабель может быть двусторонним, то есть может осуществлять обратную передачу данных или включать в себя поворачивающий назад переходник на месте самого глубокого размещения,чтобы оба конца кабеля были доступными для источника, или может быть односторонним с одним концом на источнике и другим концом на месте, которое удалено от источника. Длина кабеля может быть в пределах от нескольких метров до нескольких километров или даже до нескольких сотен километров. В любом случае измерения могут быть основаны только на рассеиваемом обратно свете независимо от того, имеется ли средство приема света только на конце кабеля, относящемся к источнику света, или средство приема света предусмотрено на втором конце кабеля, так что интенсивность или другие свойства света на втором конце волоконно-оптического кабеля также могут быть измерены. Используя технологию оптической временной рефлектометрии, можно определять количество рассеиваемого обратно света, приходящего из любой точки на всем протяжении волоконно-оптического кабеля. Хотя длительностью светового импульса определяется нижний предел пространственного разрешения, результирующий сигнал можно использовать для извлечения информации на любом более значительном интервале. Это можно делать путем разделения обратно рассеиваемого светового сигнала на ряд элементов разрешения по времени. Данные в пределах каждого элемента разрешения суммируют,чтобы получать информацию о средней деформации по длине волокна между конечными точками элемента разрешения. Эти элементы разрешения можно делать произвольно большими, чтобы выбирать более длинные отрезки волокна. Элементы разрешения могут быть одинакового размера и непрерывно распределяться по всей длине волокна, при этом конец одного элемента разрешения становится началом следующего, но при желании размер и положение каждого элемента разрешения, в дополнение к расстоянию между последовательными элементами разрешения, можно рассчитывать из условия получения оптимальных заданных пространственного выборочного разрешения и чувствительности. Таким образом, путем временного стробирования принимаемого рассеиваемого обратно сигнала каждый волоконно-оптический кабель можно обрабатывать как множество дискретных распределенных акустических датчиков, при этом каждый датчик соответствует отрезку кабеля. Временное стробирование можно регулировать, чтобы получать отрезки/датчики, которые по желанию являются длинными или короткими. Например, одним участком кабеля можно осуществлять обнаружение с высоким разрешением при использовании относительно коротких отрезков кабеля, имеющих длину L1, тогда как другим участком кабеля можно осуществлять обнаружение с меньшим разрешением при использовании относительно длинных отрезков кабеля, имеющих длину L2. В некоторых осуществлениях предпочтительно,чтобы обеспечивающий повышенное разрешение отрезок длиной L1 попадал в пределы диапазона от 0,1 до 10 м, и предпочтительно, чтобы обеспечивающий пониженное разрешение отрезок длиной L2 попадал в пределы диапазона от 10 до 1000 м. Одним примером подходящей технологии распределенных акустических датчиков является системаBlue Rose ("Голубая роза" - система защиты периметра, разработанная Naval Undersea Warfare Center Division Newport, США). В этой системе использовано физическое явление рэлеевского оптического рассеяния, которое происходит естественным образом в оптических волокнах, традиционно используемых в способах оптической временной рефлектометрии. В системе Blue Rose обнаруживается рассеиваемый обратно свет, а сигнал используется для получения информации об акустических событиях, обусловленных деятельностью вблизи кабеля. Датчик представляет собой одну нитку одномодового оптического волокна с эластомерным, полимерным, металлическим, керамическим или композитным покрытием,которая проложена в грунте на глубине приблизительно девяти дюймов (22,86 см). В качестве варианта,как раскрыто в заявке 20090114386 на патент США, процессы когерентной оптической временной рефлектометрии можно использовать для получения аналогичной акустической информации от оптической системы. В других осуществлениях можно использовать такую оптическую систему, как система, описанная в заявке 2008277568 на патент США. В этой системе используются импульсные пары световых сигналов, которые имеют различные частоты и разделены во времени. При использовании такая система позволяет легче обрабатывать сигнал и с более высоким отношением сигнала к шуму, чем в случае, когда излучение единственной частоты, рассеиваемое обратно с различных мест на всем протяжении длины оптического волокна, используется для генерации сигнала на фотодетекторе при интерферометрии. Гибкое обнаружение, обеспечиваемое распределенными акустическими датчиками, позволяет брать выборки с максимальным разрешением на всем протяжении интервалов, представляющих большой интерес, без взятия выборок с уменьшенным шагом из областей, представляющих небольшой интерес. В некоторых осуществлениях данные могут собираться с кабеля распределенных акустических датчиков способом, который дает данные с относительно высоким разрешением с одного участка кабеля, такого как, например, участок, который расположен в секции скважины 12, которая находится ближе всех к скважине 14. Если кабель распределенных акустических датчиков постоянно установлен в скважине 12,возможность изменения участка кабеля, на котором измерение осуществляется с высоким разрешением,может быть выгодной, если скважина 14 остается близкой к скважине 12 на протяжении значительного расстояния или если вторая новая скважина 14' пробуривается позднее и приближается к другому участку скважины 12, а не к участку, к которому приближалась скважина 14. Поскольку можно иметь очень высокое разрешение во всех или выбранных частях кабеля распределенных акустических датчиков, настоящей динамичной системой предоставляется возможность сбора данных способом, который обеспечивает более высокую точность, чем точность, которая была возможна ранее. Кроме того, путем повторения измерения в течение некоторого времени и сравнения получаемой информации можно определять, удовлетворяется ли заданный критерий, такой как заданное минимальное разнесение между скважинами, и изменять направление новой скважины с тем, чтобы уклоняться от пересечения. Хотя изобретение можно использовать в единственной "прослушивающей" скважине 12, предпочтительные осуществления включают в себя по меньшей мере две, а более предпочтительно по меньшей мере три такие скважины с по меньшей мере одним волокном или кабелем распределенных акустических датчиков в каждой. Если располагать несколько волокон или кабелей в единственной скважине, данные из них можно использовать для повышения отношения сигнала к шуму и/или для выбора лучших данных из кабеля или участка кабеля, которые лучше связаны с окружающей средой. Независимо от того, какое количество волокон или кабелей распределенных акустических датчиков находится в скважине, данные из множества скважин можно объединять, что будет давать более точное определение местоположения акустического источника относительно каждого набора датчиков. В некоторых осуществлениях степень ослабления сигнала при приеме на каждом из множества датчиков можно использовать в качестве показателя расстояния и тем самым образовывать основу для определения местоположения источника. Как вариант, если акустический источник является модулированным, преднамеренно или случайно, произвольно или предсказуемо время прохождения каждой акустической модуляции от источника к каждому датчику может образовывать основу для триангуляционных вычислений. Обычно выполняют многократные измерения расстояния и затем используют их для вычисления местоположения ствола скважины триангуляционным способом, показанным на фиг. 1, или с использованием других алгоритмов определения местоположения. В дальнейших осуществлениях может быть желательным получение модулированного сигнала в дополнение к любому естественному акустическому сигналу для облегчения мультиплексирования сигналов из нескольких кабелей. При использовании двусторонних волокон один конец волокна в одной скважине может быть соединен с концом волокна в соседней скважине, при этом осуществляется эффективный сбор данных распределенных акустических датчиков из многочисленных скважин на единственном этапе извлечения данных без необходимости в многочисленных источниках света, фотодетекторах или мультиплексорах/переключателях. Точно так же может быть желательным включение дополнительных акустических источников и/или акустических датчиков на устье одной или нескольких скважин. Данные, собираемые с таких датчиков или с использованием таких источников, можно эффективно использовать в сочетании с данными,выбираемыми со скважинных распределенных акустических датчиков. Например, при расположении одного или нескольких акустических источников на поверхности в устьях скважин или в других местах данные из кабелей распределенных акустических датчиков в одной или нескольких скважинах 12 можно использовать в сочетании со сведениями о местоположении этих источников, чтобы определять местоположения скважин 12 относительно источника (источников). В одном осуществлении в центре обработки сигналов в устье 32 скважины непрерывно берутся выборки величины рассеиваемого обратно света из каждого отрезка на всем протяжении волоконнооптического кабеля и сравнивается интенсивность рассеиваемого обратно света с предыдущей выборкой для определения, произошло ли достаточное изменение интенсивности рассеиваемого обратно света и,если да, то в какой точке(точках). При таком подходе могут создаваться объемы данных, которые практически нецелесообразно или трудно обрабатывать, особенно в случае, если пространственное разрешение является относительно высоким. Поэтому в другом осуществлении измерение и определение местоположения рассеиваемого обратно света из определенных отрезков кабеля можно инициировать при обнаружении изменения интенсивности света из одного или нескольких отрезков, мониторинг которых осуществляется. Поскольку это позволяет сохранять меньшие объемы данных, такой подход может быть предпочтительным в случаях, когда имеются ограничения относительно объема данных, которые могут быть собраны, переданы или обработаны. Посредством настоящей адаптируемой системы мониторинга можно регистрировать акустические сигналы, генерируемые источниками сейсмической энергии, которые находятся на поверхности, в воде или в буровых скважинах. Системы мониторинга, которые являются следствием такого сочетания источников и адаптируемых схем датчиков, включают в себя все известные конфигурации, такие как двумерная или трехмерная наземная сейсмическая, двумерная или трехмерная донная или морская сейсмическая, двумерная или трехмерная вертикального сейсмического профилирования, межскважинная сейсмическая, микросейсмического мониторинга в буровых скважинах или на поверхности процессов гидравлического разрыва пласта или увеличения нефтеотдачи пласта и т.д. Аналогичным образом настоящую систему можно использовать для мониторинга всех режимов распространения, включая отражение и преломление (поперечных и продольных) волн, поверхностных волн, волн Лява, волн Стоунли и других волноводных волн. Когда волоконно-оптические кабели размещают вниз по стволу в горизонтальных скважинах, такие конфигурации позволяют использовать сейсмические способы с виртуальным источником, которые являются эффективными при мониторинге коллектора под сложными перекрывающими породами. Хотя настоящее изобретение было описано применительно к предпочтительным осуществлениям,должно быть понятно, что различные модификации к ним могут быть сделаны без отступления от объема изобретения, изложенного в формуле изобретения, которая следует ниже. Например, специалист в данной области техники должен понимать, что можно изменять количество и конфигурацию кабелей и датчиков, частоту выборок и частоты используемого света и свойства оптического волокна, а также покрытий и кабеля, устройств ввода, источников света и фотодетекторов. Аналогичным образом акустиче-5 023355 ские датчики и/или детекторы можно помещать выше или ниже почвы/среды. Изобретение пригодно для использования, но без ограничения этими случаями, в центрах кластерного бурения, в которых некоторое количество скважин начинают из зоны устьев скважин или от кустовой площадки с разнесением на небольшие расстояния (разнесением около 15 футов (4,572 м на грунте или на уровне дна моря, проходят почву/среду почти вертикально и затем отклоняют (на протяжении сотен или тысяч футов) к подземной цели. Допустимая глубина воды находится в пределах от минимально возможной на мелководье до 10000 футов (3048 м) или больше. В конечном счете, должно быть понятно, что способы, описанные в этой заявке, можно эффективно использовать в случаях, когда желательно сблизить новую скважину с существующей скважиной, а не поддерживать расстояние между скважинами. Наконец, способы, описанные в этой заявке, можно эффективно использовать в сочетании с другими известными способами, но без ограничения ими, такими как способы обнаружения магнитного поля. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ бурения скважины, включающий определение местоположения скважины по мере того,как ее пробуривают через геологическую среду, содержащий этапы, на которых:a) размещают по меньшей мере одно оптическое волокно или волоконно-оптический кабель по меньшей мере в одной буровой скважине в пределах акустической области пробуриваемой скважины или в пробуриваемой скважине или укладывают на морское дно в пределах области пробуриваемой скважины, при этом указанное волокно или волоконно-оптический кабель имеют проксимальный конец и удаленный конец, указанный проксимальный конец связывают с источником света и с проксимальным фотодетектором, указанный волоконно-оптический кабель акустически связывают с подземным пластом с тем, чтобы дать возможность акустическим сигналам в геологической среде воздействовать на физическое состояние кабеля;b) размещают акустический источник в скважине, которую пробуривают, или в одной или нескольких буровых скважинах в пределах области пробуриваемой скважины, или на морском дне в пределах области пробуриваемой скважины;c) пропускают по меньшей мере один световой импульс в волокно или кабель;d) принимают на фотодетекторе световой сигнал, показывающий физическое состояние по меньшей мере одного отрезка кабеля, и анализируют световой сигнал для определения положения акустического источника иe) используют положение акустического источника для определения положения пробуриваемой скважины. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя этап определения, удовлетворяет ли световой сигнал заданному критерию, и изменения траектории скважины, которую пробуривают, если критерий удовлетворяется. 3. Способ по п.1, в котором по меньшей мере одно волокно или волоконно-оптический кабель подготавливают в каждой из множества буровых скважин в пределах акустической области пробуриваемой скважины, или в пробуриваемой скважине, или на морском дне в пределах пробуриваемой скважины,этапы с) и d) повторяют для каждого кабеля и информацию, собираемую из множества волоконнооптических кабелей, используют для триангуляции положения (положений) акустического источника или источников. 4. Способ по п.3, дополнительно включающий в себя этап измерения степени ослабления акустического сигнала, когда он проходит по каждому отрезку кабеля. 5. Способ по п.3, дополнительно включающий в себя этап измерения времени прохождения акустического сигнала, когда он проходит по каждому отрезку кабеля. 6. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя повторение по меньшей мере этапов с)-е) в течение некоторого времени. 7. Способ по п.1, в котором акустический источник представляет собой действующее буровое долото. 8. Способ по п.1, в котором акустический источник является модулированным. 9. Способ по п.1, в котором акустический источник создает случайно изменяющиеся частотный спектр и выходную мощность.

МПК / Метки

МПК: E21B 47/00, G01V 1/28, G01V 1/22, E21B 47/14, G01V 8/16

Метки: пересечения, уклонение, распределенных, акустических, использованием, скважины, измерений

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-23355-uklonenie-ot-peresecheniya-skvazhiny-s-ispolzovaniem-raspredelennyh-akusticheskih-izmerenijj.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Уклонение от пересечения скважины с использованием распределенных акустических измерений</a>

Похожие патенты