多个钻孔的井下测距.pdf

上传人:n****g 文档编号:263999 上传时间:2018-02-06 格式:PDF 页数:20 大小:1.26MB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201380071917.4

申请日:

2013.03.11

公开号:

CN105074126A

公开日:

2015.11.18

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):E21B 47/0228申请日:20130311|||公开

IPC分类号:

E21B47/0228; E21B47/13

主分类号:

E21B47/0228

申请人:

哈里伯顿能源服务公司

发明人:

B·东德里奇

地址:

美国得克萨斯州

优先权:

专利代理机构:

上海专利商标事务所有限公司31100

代理人:

张欣

PDF下载: PDF下载
内容摘要

本发明公开了多个井筒的井下测距。在一个实例中,多个发射器和多个接收器设置在多个井筒中以交换电磁信号。通过实施完全补偿技术,计算机系统确定多个补偿信号。补偿信号由从第一井筒接收的信号和从第二井筒接收的第二信号确定。在另一个实例中,第一发射器设置在第一井筒中,第一接收器设置在第二井筒中,并且第二发射器或第二接收器设置在所述第一井筒或所述第二井筒中。通过实施部分补偿技术,计算机系统确定补偿信号。使用所述补偿信号,所述计算机系统确定第一井筒相对于第二井筒的位置,并提供所述位置。

权利要求书

1.一种用于在井筒中测距的系统,所述系统包括:
设置在多个井筒中的多个发射器,每个发射器用以发射电磁信
号;
设置在所述多个井筒中的多个接收器,每个接收器用以接收由所
述多个发射器发射的所述电磁信号;以及
处理器,其连接至所述多个发射器和所述多个接收器,所述处理
器被配置成:
在由所述多个发射器发送时,从所述多个接收器接收多个信号,
由所接收的多个信号确定多个补偿信号,至少一个补偿信号由从
所述多个井筒中的第一井筒接收的第一信号和从所述多个井筒中的
第二井筒接收的第二信号确定,
处理所述多个补偿信号以确定所述多个井筒中的所述第一井筒
相对于所述多个井筒中的所述第二井筒的位置,并且
提供所述第一井筒相对于所述第二井筒的所述位置。
2.如权利要求1所述的系统,其中所述第一井筒是已有的生产
井筒,并且其中所述多个接收器或所述多个发射器或至少一个接收器
和至少一个发射器的组合设置在所述生产井筒中。
3.如权利要求2所述的系统,其中所述多个接收器或所述多个
发射器或至少一个接收器和至少一个发射器的组合被间隔开并且固
定至设置在所述生产井筒内的套管的一个或多个部分。
4.如权利要求1所述的系统,其中所述第二井筒是正在钻探的
蒸汽辅助重力泄油(SAGD)井筒,并且其中所述多个接收器或所述多
个发射器或至少一个接收器和至少一个发射器的组合设置在所述
SAGD井筒中。
5.如权利要求4所述的系统,其还包括设置在所述SAGD井筒
中的随钻测量(MWD)工具,其中所述多个接收器或所述多个发射器
或至少一个接收器和至少一个发射器的组合固定至所述MWD工具。
6.如权利要求4所述的系统,其中所述多个接收器或所述多个
发射器或至少一个接收器和至少一个发射器的组合间隔开范围在2
英尺与50英尺之间的距离。
7.如权利要求1所述的系统,其中所述第一井筒和所述第二井
筒是大体上互相平行或大体上互相垂直的。
8.如权利要求1所述的系统,其中所述多个发射器包括第一发
射器并且所述多个接收器包括第一接收器和第二接收器,并且其中所
述第一发射器、所述第一接收器和所述第二接收器设置在所述多个井
筒中,以使由连接所述第一接收器和所述第一发射器的第一线路和连
接所述第二接收器和所述第一发射器的第二线路形成的角度满足阈
值角度。
9.如权利要求8所述的系统,其中所述阈值角度为至少5度。
10.如权利要求1所述的系统,其中所述处理器被进一步配置成
测量作为复电压的所述多个信号中的每个信号的值。
11.如权利要求1所述的系统,其中所述处理器被进一步配置成:
从所述多个井筒中的所述多个发射器和所述多个接收器的第一
多个位置接收所述多个信号;并且
从所述多个发射器和所述多个接收器在所述多个井筒中被移动
的第二多个位置接收另外的多个信号。
12.如权利要求1所述的系统,其还包括计算机可读存储介质以
存储所述多个信号和所述多个补偿信号。
13.如权利要求1所述的系统,其中,为了确定所述多个补偿信
号,所述处理器被配置成在第一时间点:
确定由第一发射器发射且由第一接收器接收的第一信号的值与
由第二发射器发射且由第二接收器接收的第二信号的值的第一乘积;
确定由所述第一发射器发射且由所述第二接收器接收的第三信
号的值与由所述第二发射器发射且由所述第一接收器接收的第四信
号的值的第二乘积;并且
用所述第一乘积除以所述第二乘积,从而产生第一补偿信号。
14.如权利要求13所述的系统,其中所述处理器被进一步配置
成在第二时间点:
确定由所述第一发射器发射且由所述第一接收器接收的第五信
号的值与由所述第二发射器发射且由所述第二接收器接收的第六信
号的值的第三乘积;
确定由所述第一发射器发射且由所述第二接收器接收的第七信
号的值与由所述第二发射器发射且由所述第一接收器接收的第八信
号的值的第四乘积;并且
用所述第三乘积除以所述第四乘积,从而产生第二补偿信号。
15.如权利要求14所述的系统,其中所述处理器被进一步配置
成:
分别记录作为第一时间函数和第二时间函数的所述第一补偿信
号和所述第二补偿信号;并且
获取在所述第一时间点与所述第二时间点之间的时延测量结果。
16.如权利要求15所述的系统,其中,为了获取在所述第一时
间点与所述第二时间点之间的所述时延测量结果,所述处理器被配置
成:
将对数函数应用于所述第一时间函数;
将对数函数应用于所述第二时间函数;并且
确定应用于所述第一时间函数的所述对数函数与应用于所述第
二时间函数的所述对数函数之间的差异。
17.如权利要求14所述的系统,其中所述多个发射器和所述多
个接收器在所述第一时间点和在所述第二时间点期间是静止的。
18.如权利要求14所述的系统,其中所述多个发射器或所述多
个接收器在所述第一时间点或所述第二时间点期间是移动的。
19.如权利要求1所述的系统,其中所述处理器被进一步配置成
在实施所述补偿技术之前在所述多个信号上实施预处理技术。
20.一种用于在井筒中测距的系统,所述系统包括:
第一发射器,其设置在第一井筒中以发射电磁信号;
第一接收器,其设置在第二井筒中以接收由所述第一发射器发射
的所述电磁信号;
第二发射器或第二接收器,其设置在所述第一井筒或所述第二井
筒中,以与所述第一发射器或所述第一接收器传达电磁信号;以及
处理器,其连接至所述第一发射器、所述第一接收器、以及所述
第二发射器或所述第二接收器,所述处理器被配置成:
接收由所述第一发射器、所述第一接收器、以及所述第二发射器
或所述第二接收器传达的多个信号,其中所述多个信号包括对应于由
所述第一接收器从所述第一发射器接收的电磁信号的信号;
在所述多个信号上实施补偿技术,从而产生多个补偿信号;
处理所述多个补偿信号以确定所述多个井筒中的第一井筒相对
于所述多个井筒中的第二井筒的位置;并且
提供所述第一井筒相对于所述第二井筒的所述位置。
21.如权利要求20所述的系统,其包括设置在所述第一井筒中
以发射电磁信号的所述第二发射器,其中所述第一接收器设置在所述
第二井筒中以接收由所述第二发射器发射的所述电磁信号,并且其中
所述处理器被进一步配置成接收信号,所述信号对应于由所述第一接
收器从所述第二发射器接收的电磁信号。
22.如权利要求21所述的系统,其中所述处理器被进一步配置
成在第一时间点用由所述第一发射器发射且由所述第一接收器接收
的第一信号的值除以由所述第二发射器发射且由所述第一接收器接
收的第二信号的值,从而产生第一补偿信号。
23.如权利要求21所述的系统,其中所述处理器被进一步配置
成在第二时间点用由所述第一发射器发射且由所述第一接收器接收
的第三信号的值除以由所述第二发射器发射且由所述第一接收器接
收的第四信号的值,从而产生第二补偿信号。
24.如权利要求23所述的系统,其中所述处理器被进一步配置
成:
分别记录作为第一时间函数和第二时间函数的所述第一补偿信
号和所述第二补偿信号;并且
获取在所述第一时间点与所述第二时间点之间的时延测量结果。
25.如权利要求24所述的系统,其中,为了获取所述时延测量
结果,所述处理器被配置成:
将对数函数应用于所述第一时间函数;
将对数函数应用于所述第二时间函数;并且
确定应用于所述第一时间函数的所述对数函数与应用于所述第
二时间函数的所述对数函数之间的差异。
26.如权利要求20所述的系统,其包括设置在所述第二井筒中
以接收由所述第一发射器发射的所述电磁信号的所述第二接收器,并
且其中所述处理器被进一步配置成接收信号,所述信号对应于由所述
第二接收器从所述第一发射器接收的电磁信号。
27.如权利要求26所述的系统,其中所述处理器被进一步配置
成用由所述第一发射器发射且由所述第一接收器接收的第三信号的
值除以由所述第一发射器发射且由所述第二接收器接收的第四信号
的值,从而产生第二补偿信号。
28.如权利要求26所述的系统,其中所述第一井筒是正在钻探
的蒸汽辅助重力泄油(SAGD)井筒,并且其中所述第一接收器或所述
第一发射器或所述第二接收器或所述第二发射器设置在所述SAGD
井筒中。
29.如权利要求28所述的系统,其中所述第二井筒是已有的生
产井筒,并且其中所述第一接收器或所述第一发射器或所述第二接收
器或所述第二发射器设置在所述已有的生产井筒中。
30.如权利要求26所述的系统,其还包括在所述SAGD井筒中
的随钻测量(MWD)工具,其中包括所述第一接收器、所述第一发射
器、所述第二接收器或所述第二发射器中的至少两个的组合固定至所
述MWD工具且在所述MWD工具上间隔开。
31.如权利要求26所述的系统,其中所述处理器被进一步配置
成测量作为复电压的所述多个信号中的每个信号的值。
32.如权利要求26所述的系统,其中所述处理器被配置成:
接收由分别设置在所述第二井筒内的第一位置和第二位置的所
述第一接收器和所述第二接收器从设置在所述第一井筒内的第三位
置的所述第一发射器接收的所述多个信号;并且
接收由在所述第二井筒内分别移动至第四位置和第五位置的所
述第一接收器和所述第二接收器从设置在第三位置的所述第一发射
器接收的另外多个信号。
33.如权利要求20所述的系统,其还包括计算机可读存储介质
以存储所述多个信号和所述补偿的多个信号。
34.一种计算机可读介质,其存储可由处理器执行以在井筒中进
行测距操作的指令,所述操作包括:
接收来自设置在多个井筒中以发射电磁信号的多个发射器和设
置在所述多个井筒中以接收由所述多个发射器发射的所述电磁信号
的多个接收器的多个信号,其中所述多个信号中的每个信号由每个发
射器从每个接收器接收,
由所接收的多个信号确定多个补偿信号,至少一个补偿信号由从
所述多个井筒中的第一井筒接收的第一信号和从所述多个井筒中的
第二井筒接收的第二信号确定,
处理所述多个补偿信号以确定所述多个井筒中的第一井筒相对
于所述多个井筒中的第二井筒的位置,以及
提供所述第一井筒相对于所述第二井筒的所述位置。
35.一种用于在井筒中测距的方法,所述方法包括:
由处理器接收来自设置在多个井筒中以发射电磁信号的多个发
射器和设置在所述多个井筒中以接收由所述多个发射器发射的所述
电磁信号的多个接收器的多个信号,其中所述多个信号的每个信号由
每个发射器从每个接收器接收,
由所接收的多个信号通过处理器来确定多个补偿信号,至少一个
补偿信号由从所述多个井筒中的第一井筒接收的第一信号和从所述
多个井筒中的第二井筒接收的第二信号确定,
由所述处理器来处理所述多个补偿信号以确定所述多个井筒中
的第一井筒相对于所述多个井筒中的第二井筒的位置,以及
由所述处理器提供所述第一井筒相对于所述第二井筒的所述位
置。
36.一种计算机可读介质,其存储可由处理器执行以在井筒中进
行测距操作的指令,所述操作包括:
接收在设置在第一井筒中以发射电磁信号的第一发射器、设置在
第二井筒中以接收由所述第一发射器发射的所述电磁信号的第一接
收器、以及设置在所述第一井筒或所述第二井筒中以与所述第一发射
器或所述第一接收器传达电磁信号的第二发射器或第二接收器之间
传达的多个信号,其中所述多个信号包括对应于由所述第一接收器从
所述第一发射器接收的电磁信号的信号;
在所述多个信号上实施补偿技术,从而产生补偿的多个信号;
处理所述补偿的多个信号以确定所述多个井筒中的第一井筒相
对于所述多个井筒中的第二井筒的位置;以及
提供所述第一井筒相对于所述第二井筒的所述位置。
37.一种用于在井筒中测距的方法,所述方法包括:
由处理器接收在设置在第一井筒中以发射电磁信号的第一发射
器、设置在第二井筒中以接收由所述第一发射器发射的所述电磁信号
的第一接收器、以及设置在所述第一井筒或所述第二井筒中以与所述
第一发射器和所述第一接收器传达电磁信号的第二发射器或第二接
收器之间传达的多个信号,其中所述多个信号包括对应于由所述第一
接收器从所述第一发射器接收的电磁信号的信号;
由所述处理器在所述多个信号上实施补偿技术,从而产生补偿的
多个信号;
由处理器处理所述补偿的多个信号以确定所述多个井筒中的第
一井筒相对于所述多个井筒中的第二井筒的位置;以及
由所述处理器提供所述第一井筒相对于所述第二井筒的所述位
置。

说明书

多个钻孔的井下测距

技术领域

本公开涉及用于在含烃地下地层中形成井筒的软件、计算机系统
和计算机实施的介质。

技术背景

形成在地下烃储层中的井筒使得能够使用生产技术开采一部分
烃。烃可例如由于毛细管力、粘附力、内聚力和液压力的组合而粘附
至储层。蒸汽辅助重力泄油(SAGD)是增强型烃开采技术的一个实例,
其中加热的处理流体(例如,蒸汽)可应用于地层以促进并提高粘附至
地层的烃的开采。在SAGD技术的实施方式中,注入井筒可邻近生
产井筒形成,并且加热的处理流体可通过注入井筒注入到围绕生产井
筒的地层中。加热流体可降低烃对地层的粘附力,从而将烃释放到生
产井筒中。

在形成(例如,钻探)注入井筒时,已知生产井筒相对于注入井筒
的位置可能是十分重要的。测距是控制正在钻探的井筒相对于现有井
筒的位置的方法的实例。在测距过程中,位于现有井筒中的电磁源提
供电磁信号,所述电磁信号由正在钻探的井筒中的传感器接收。在测
距的另一个实例中,电磁源和传感器可位于正在钻探的井筒中。若干
条件(例如,井筒钻探条件)可对电磁源或传感器(或两者)交换电磁信
号的能力造成不利影响,并因此影响井筒的测距。

附图简述

图1A-1D是用于测距的多个井筒的实例的示意性立视图。

图2是用于在多个井筒中测距的系统的实例的框图。

图3是示出处理单元、补偿单元和反演单元之间关系的示例性操
作图表。

图4A和图4B是比较补偿的电磁信号和未补偿的电磁信号的曲
线图。

图5是用于实施完全补偿的多个井筒测距的示例性程序的流程
图。

图6是用于实施部分补偿的多个井筒测距的示例性程序的流程
图。

在各图中,类似的参考符号表示类似的元件。

具体实施方式

本公开涉及用于使用补偿的电磁信号来进行多个井筒的井下测
距的计算机实施的方法、计算机系统和计算机可读介质。在SAGD
应用的实例中,蒸汽注入井筒的准确测距可能是十分重要的。如果注
入井筒和生产井筒相交,那么井之间的压力差可导致井喷。如果蒸汽
注入井筒距离生产井筒太远,那么蒸汽注入可能不会导致开采显著增
加。此处所描述的测距方法可用于在钻探注入井筒时确定距离和精确
位置。

测距着重于电磁发射器和接收器的位置变化,以提供精确测量。
发射器和接收器设置在井筒中以用于测距。例如,发射器可放置在生
产井筒中,而接收器放置在正在钻探的井筒(例如,用于蒸汽注入)中。
可能不能准确得知发射器和接收器的强度。可存在一定程度的变化
性,其与制造差异、电子元件差异、温度变化或其组合相关。此外,
电磁信号可经历变化,例如,在接近目标井的过程中。补偿是可用于
消除或最小化这类可对电磁信号的测量造成不利影响的效应的技术。
例如,补偿可消除或最小化多种因素(例如,制造差异、电子差异、
温度变化等)的效应以确保余下被观测和测量的变化与测距应用相
关。

如下文所述,两种类型的补偿——即,部分补偿和完全补偿——
中的一种或两种可应用于例如增强型烃开采中所使用的多井筒的测
距。在完全补偿实施方式中,例如,多个电磁信号发射器和多个电磁
接收器可分别位于生产井筒和注入井筒中。在部分补偿实施方式中,
例如,一个电磁信号发射器和两个电磁传感器,或两个电磁信号发射
器和一个电磁传感器可分别位于生产井筒和注入井筒中。生产井筒可
以是现有井筒;注入井筒可以是邻近生产井筒的用于蒸汽注入的正在
钻探的井筒。下文所述的计算机系统可在一个或多个发射器和一个或
多个接收器之间的电磁信号出现解释变化时实施任一或两种补偿技
术,以消除或最小化上文所述的不利效应的一些或全部。例如,通过
实施部分补偿技术或完全补偿技术,计算机系统能够消除或最小化任
何类型的振幅漂移或相位偏移的混杂作用,所述振幅漂移或相位偏移
可归因于电子漂移,即由温度变化,或未知相位或振幅导致的漂移。
在计算机系统实施部分补偿技术或完全补偿技术(或两者)后,计算机
系统能将在电磁信号中观测到的变化用作测量基础以在注入井筒测
距中使用。

在测距之前,在电磁信号上实施部分补偿技术或完全补偿技术
(或两者)可降低对其它校正或校准技术的依赖,所述校正或校准技术
是复杂的或将严格要求强加于电子元件。相对于其它校正/校准技术,
补偿技术可降低对电子元件的要求并产生更简单和更稳健的测量。下
文所述的补偿技术可扩展测距的覆盖范围。测量可以比常规补偿技术
更准确和稳健。补偿技术还可提供在增强型烃开采技术(如SAGD)中
实施的电子元件或机械装置(或两者)的更多设计灵活性。补偿可以校
正温度、故障或腐蚀对传感器电子元件的作用,如振幅漂移或相位偏
移。由于无需现场校准,所以补偿还可允许更简单的传感器部署。

图1A和图1B是示出实施完全补偿的测距的多个井筒的实例的
示意性立视图。在一些实施方式中,多个发射器(例如,第一发射器
102、第二发射器104)可设置在多个井筒(例如,第一井筒110、第二
井筒122)中。每个发射器(即,第一发射器102、第二发射器104)可
发射电磁信号。多个接收器(例如,第一接收器114、第二接收器116)
可设置在多个井筒中。每个接收器(即,第一接收器114、第二接收器
116)可接受由多个发射器发射的电磁信号。例如,第一发射器102和
第二发射器104可设置在已有的生产井筒110中,并且可间隔开范围
在2英尺与50英尺之间的距离。第一接收器114和第二接收器116
可设置在正在钻探的SAGD井筒122中,并且可间隔开范围在2英
尺与50英尺之间的距离。总而言之,至少两个发射器和至少两个接
收器可设置在至少两个井筒中以实施完全补偿。

在一些实施方式中,第一接收器114和第二接收器116可固定至
设置在SAGD井筒122中的随钻测量(MWD)工具126。或者或此外,
传感器可固定至生产测井工具,其方式为:在特殊壳体上的套管外部,
在套管内部以发射或从地层接收、在井内的裸眼井段中、或其组合。
或者或此外,传感器可放置在套管内部的生产工具上。套管可以是设
置在井筒中的一个或多个套管柱的全部或部分。

图1C和图1D是示出实施部分补偿的测距的多个井筒的实例的
示意性立视图。在一些实施方式中,第一发射器152可设置在第一井
筒154(例如,已有的生产井筒)中以发射电磁信号。第一接收器156
可设置在第二井筒180(例如,SAGD井筒)中以接收由第一发射器发
射的电磁信号。第二发射器或第二接收器可设置在第一井筒或第二井
筒中以与第一发射器和第一接收器交换电磁信号。例如,如图1C所
示,第一接收器156和第二接收器158可设置在第二井筒160中的
MWD工具162上。在另一个实例中,如图1D所示,第一发射器172
和第二发射器174可设置在已有的生产井筒176中,以与设置在生产
测井工具182上的接收器178交换电磁信号,所述生产测井工具182
设置在SAGD井筒180中。总而言之,至少第一发射器、至少第一
接收器,以及第二发射器或第二接收器可设置在至少两个井筒中以实
施部分补偿。

第一井筒相对于第二井筒的配置(例如,井筒110相对于井筒122
的布置、井筒112相对于井筒124的布置、井筒154相对于井筒160
的布置,或者井筒176相对于井筒180的布置)以及发射器和接收器
在第一井筒和第二井筒中的布置是示例性的。若干其它配置是可能
的。例如,在部分补偿实施方式和完全补偿实施方式中,多于两个发
射器和多于两个接收器可分别设置在第二井筒122和第一井筒110
中。在此情况下,补偿可以四种方式进行。在部分补偿实施方式和完
全补偿实施方式中,发射器和接收器可设置在同一井筒中。第一井筒
大体上垂直于第二井筒,例如,在地层140(图1A)中或在地层166(图
1C)中。或者,如地层150(图1B)或地层184(图1D)所示,第三井筒
可大体上平行于第四井筒。

两个井筒中的一个可以是生产井筒,其中设置一个或多个发射
器。另一个井筒可以是注入井筒,其中设置工具(例如,MWD工具
128)。在完全补偿实施方式中,多个接收器(例如,第三接收器118
和第四接收器120)可设置在第四井筒124中,例如固定至MWD工具
128。在部分补偿实施方式中,一个发射器178可固定至井筒180中
的工具(例如,生产测井工具182)。在一些实施方式中,在地层中形
成的井筒可彼此呈任何角度,而不是大体上平行或者大体上垂直。发
射器和接收器能够可互换地设置在任何井筒中。总而言之,此处描述
的技术可通过在两个井筒中的任一个中设置传感器(即,发射器和接
收器)来在对具有任何配置的井筒进行测距中实施。

在一些完全补偿实施方式中,第一发射器102、第一接收器114
和第二接收器116可设置在第一井筒110和第二井筒122(图1A)中,
以使由连接第一接收器114和第一发射器102的第一线路和连接第二
接收器116和第一发射器106的第二线路形成的角度满足阈值角度,
其在一些实施方式中可为至少5度。类似地,第三发射器106、第三
接收器118和第四接收器120可设置在第三井筒112和第四井筒124
中,以使由连接第三接收器118和第三发射器106的线路和连接第四
接收器120和第三发射器106的线路形成的角度满足阈值角度。在一
些实施方式中,发射器和接收器在多个井筒中的位置可以定期变化,
例如,当井筒中的一个相对于另一个现有井筒形成,以使保持上述角
度以满足阈值角度时。感测系统的灵敏区可包括通过连接每种情况下
的两个发射器和两个接收器而形成的梯形形状。为了增加覆盖范围,
可使用多于两个发射器和多于两个接收器。

图2是用于在可实施部分补偿或完全补偿或两者的多个井筒中
测距的控制系统200的实例的框图。控制系统200可实施为计算机系
统(例如,台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、个人数字助理、
智能手机等等),所述计算机系统执行存储在计算机可读介质222中
的计算机指令以进行此处所述的操作。控制系统200可连接至发射器
单元202和接收器单元204。发射器单元202和接收器单元204中的
每一个可实施为计算机指令,所述计算机指令存储在计算机可读介质
222上并且可响应于来自控制系统200的指令而执行。发射器单元202
可连接至设置在井筒中的多个发射器(例如,发射器106、发射器108)。
接收器单元204可连接至设置在井筒中的多个接收器(例如,接收器
114、接收器116)。

每个发射器可连接至或可包括相应的发射天线(例如,发射天线
206连接至发射器106,发射天线208连接至发射器108,其它发射
天线连接至相应的发射器)。类似地,每个接收器可连接至或可包括
相应的接收天线(例如,接收天线210连接至接收器118,接收天线
212连接至接收器120,其它接收天线连接至相应的接收器)。在一些
实施方式(包括部分补偿实施方式和完全补偿实施方式)中,控制系统
200可使得一个或多个发射天线在周围地层中产生EM(电磁)激励信
号,例如,使用发射器单元202。控制系统200可使得一个或多个接
收天线接收由多个发射天线产生的EM激励信号,例如,使用接收器
单元204。由接收天线接收的EM信号受到地层特性的影响,所述地
层中设置有发射器和接收器。发射天线的激励信号可以是单频或宽带
的。对于宽带激励来说,接收器可记录时域信号并经由傅里叶变换计
算相关频域信号。

连接至多个发射器和多个接收器的控制系统200可接收多个信
号,其中每个信号是或代表由每个发射器从每个接收器接收的每个信
号。例如,控制系统200可接收作为复电压的每个信号。控制系统
200可将多个信号存储在计算机可读存储介质(例如,计算机可读介质
222)中。控制系统200可在多个信号上实施(下文所述的)部分补偿或
完全补偿技术从而产生多个已补偿的信号。控制系统200可将多个已
补偿的信号存储在计算机可读存储介质中。控制系统200可处理多个
已补偿的信号以确定第一井筒(例如,井筒110)相对于第二井筒(例如,
井筒122)的位置并将所述位置提供给,例如,连接至控制系统200
的显示装置(未示出)。

在完全补偿实施方式中,控制系统200可基于由至少两个发射器
发射的和至少两个接收器接收的EM信号来实施补偿技术。为此,控
制系统200可从至少两个发射器和至少两个接收器所交换的信号中
确定多个补偿信号。控制系统200可从接收自第一井筒的第一信号和
接收自第二井筒的第二信号中确定至少一个补偿信号。发射器和接收
器中的每一个均提供振幅测量和相位测量。控制系统200可测量每个
EM信号的值,即,测量每个EM信号的振幅和相位,例如,通过将
信号数字化。在图1B所述的示例性配置中,控制系统200可从设置
在生产井筒中的两个发射器和设置在注入井筒中的两个接收器——
从发射器106至接收器118,从发射器106至接收器120,从发射器
108至接收器118,以及从发射器108至接收器128——获取四个测
量结果。控制系统200可接收作为复电压的测量结果,各测量结果具
有振幅和相位。

从这些测量结果中,控制系统200可获取R值,所述R值是信
号比。例如,在第一时间点,控制系统200可确定由发射器106发射
至接收器118(T1R1)的第一信号的值与由发射器108发射至接收器
120(T2R2)的第二信号的值的第一乘积。在第一时间点,控制系统200
还可确定由发射器106发射至接收器120(T1R2)的第三信号的值与
由发射器108发射至接收器118(T2R1)的第四信号的值的第二乘积。
控制系统200可用第一乘积除以第二乘积,从而产生第一补偿信号。
指示地层特性的R值随着时间变化以用于测距应用。

补偿信号能够抵消程式的发射器和接收器的任何乘数效应
其中V’为受发射器X(CTX)的乘数效应影响的电压,
并且V是无效应影响的理想测量结果。当控制系统200确定上文所
述信号的四项比率时,乘数效应抵消,如下所示:

R ( t ) = V T 1 R 1 t V T 2 R 2 t V T 1 R 2 t V T 2 R 1 t = C T 1 t C R 1 t V T 1 R 1 t C T 2 t C R 2 t V T 2 R 2 t C T 1 t C R 2 t V T 1 R 2 t C T 2 t C R 1 t V T 2 R 1 t = V T 1 R 1 t V T 2 R 2 t V T 1 R 2 t V T 2 R 1 t ]]>

与在第一时间点进行的操作类似,在第二时间点,控制系统200
可确定由发射器106发射且由接收器118接收的第五信号的值与由发
射器108发射且由接收器120接收的第六信号的值的第三乘积。在第
二时间点,控制系统200可确定由发射器106发射且由接收器120接
收的第七信号的值与由发射器108发射且由接收器118接收的第八信
号的值的第四乘积。控制系统200可用第三乘积除以第四乘积,从而
产生第二补偿信号。以这种方式,控制系统200可利用时间差异来获
取时延测量结果,例如,在第一时间点与第二时间点之间。

在第一时间点与第二时间点之间,多个发射器和多个接收器可以
是静止的。或者,多个发射器或多个接收器(或两者)可在第一时间点
与第二时间点之间移动。使发射器或接收器(或两者)移动或使发射器
或接收器(或两者)保持静止的决定可取决于在第一时间点与第二时
间点之间所钻探的井筒(例如,注入井筒)的长度。例如,如果将在钻
探井筒时移动的多个接收器固定至MWD工具,那么多个接收器可在
第一时间点与第二时间点之间移动。如果在MWD工具移动后由多个
接收器与发射器形成的(上述)角度不再能满足阈值,那么发射器也可
移动。

在一些实施方式中,在控制系统200使发射器发射EM信号并且
使接收器接收EM信号的瞬时,接收器和发射器可以是静止的。或者,
发射器中的一个或多个,或接收器中的一个或多个(或两者)可在EM
信号发射和接收期间为移动的。以此方式,控制系统200可从发射器
和接收器的多个第一位置接收多个信号,并且可从多个发射器和多个
接收器在井筒中被移动的多个第二位置接收多个其它信号。

控制系统200记录作为时间函数的补偿信号。通常,在减法之前
可使用函数f,如下所示:

R ( t ) = V T 1 R 1 t V T 2 R 2 t V T 1 R 2 t V T 2 R 1 t ]]>

S(t1,t2)=f(R(t1))-f(R(t2))

在部分补偿实施方式中,控制系统200可基于在至少一个发射
器、至少一个接收器与一个发射器或一个接收器之间交换的EM信号
来实施补偿技术。在具有两个发射器和一个接收器的实施方式中,可
能有两个测量结果——从发射器172至接收器178(T1R1)和从发射器
174至接收器178(T2R1)。在具有两个接收器和一个发射器的实施方
式中,可能有两个测量结果——从发射器152至接收器156(T1R1)
和从发射器152至接收器158(T1R2)。控制系统200可接收为复电压
的EM信号,每个EM信号具有振幅和相位。在具有两个发射器和一
个接收器的实例中,为了确定R(比率)值,控制系统200可用由发射
器172发射至接收器178(T1R1)的第一信号的值(即,电压值)除以由
发射器174发射至接收器178(T2R1)的第二信号的值。当控制系统
200获得所述信号的两项比率时,乘数效应抵消,如下所示,从而产
生第一补偿信号:

R R ( t ) = V T 1 R 1 t V T 2 R 1 t = C T 1 t C R 1 t V T 1 R 1 t C T 2 t C R 1 t V T 2 R 1 t = C T 1 t V T 1 R 1 t C T 2 t V T 2 R 1 t ]]>

控制系统200可在第一时间点实施前文所述的部分补偿技术。在
第二时间点,控制系统200可用由发射器172发射至接收器178的第
三信号的值除以由发射器174发射至接收器178的第四信号的值。控
制系统200可用第三信号除以第四信号,从而产生第二补偿信号。指
示地层特性的R值随着时间变化以用于测距应用。部分补偿信号能
够抵消下列程式中的任一发射器的乘数效应:

V T X R Y t = C T X t C R Y t V T X R Y t ]]>

在上面的等式中,V’为受发射器X(CTX)的乘数效应影响的电压,
并且V是无效应影响的理想测量结果。

类似地,在具有两个接收器和一个发射器的实例中,为了确定
R(比率)值,控制系统200可用由发射器152发射至接收器156(T1R1)
的第一信号除以由发射器152发射至接收器158(T1R2)的第二信号的
值。当控制系统200获得所述信号的两项比率时,乘数效应抵消,如
下所示:

R T ( t ) = V T 1 R 1 t V T 1 R 2 t = C T 1 t C R 1 t V T 1 R 1 t C T 1 t C R 2 t V T 1 R 2 t = C R 1 t V T 1 R 1 t C R 2 t V T 1 R 2 t ]]>

控制系统200可在第一时间点实施前文所述的部分补偿技术。在
第二时间点,控制系统200可用由发射器152发射至接收器156的第
三信号的值除以由发射器152发射至接收器158的第四信号的值。与
完全补偿类似,在部分补偿中,所接收信号可记录为时间函数,并且
可利用时间差异来获取时延测量结果。

S(t1,t2)=f(R(t1))-f(R(t2))

在此等式中,R可为未补偿的、部分补偿的或完全补偿的,这取
决于控制系统200所实施的补偿技术的类型。函数f的一个实例是恒
等函数,即,f(x)=x。函数f的另一个实例是对数函数,所述对数函
数用S指示在第一时间点(即,t1)与第二时间点(即,t2)之间信号电平
的对数变化。函数f的其它实例也是可能的。另外,在一些实施方式
中,控制系统200可确定三个时间点的测量结果的第二差异。

在一些实施方式中,控制系统200可连接至数据采集单元214,
以接收来自接收单元204的由控制系统200接收的信号。作为将信号
存储在计算机可读介质222中的替代方案或除此之外,信号可存储在
连接至控制系统200和数据采集单元214的数据缓冲器216中。处理
器(例如,数据处理设备218)可实施为控制系统200的部件或可驻留
于控制系统200的外部(或两者兼有)。为了向处于地表的显示装置提
供第一井筒相对于第二井筒的位置,控制系统200可连接至通信单元
220,其可使用有线或无线网络(或两者)传输数据。例如,通信单元
220可实施为遥测系统。

在参照控制系统200所述的示例性操作中,补偿技术实施为计算
机操作。或者或此外,补偿技术可使用硬件或固件来实施。例如,在
补偿技术中使用的比率可通过硬件来计算,代替(或除了)测量绝对信
号,所述计算测量接收器之间的相位差和衰减。另外的时延处理也可
应用在补偿信号上。控制系统200可在井下或地表实施。

图3是在部分补偿或完全补偿之前预处理电磁信号的预处理单
元的实例。如图3所示,控制系统200可包括用于预处理的多个部件,
其中每个部件可实施为存储可由处理器(例如,数据处理设备218)执
行的指令的计算机可读介质。在一些实施方式中,控制系统200可在
实施补偿技术之前在从一个或多个发射器接收的多个信号上实施预
处理技术。例如,第一预处理单元304可在时间t1,即,第一时间点
从多个源(即,发射器)接收传感器数据。例如,第二预处理单元302
可在时间t2,即,第二时间点从多个源(即,发射器)接收传感器数据。
在一些实施方式中,补偿信号计算单元306可实施电阻率测井信号处
理技术,例如,多分量合成、差分信号合成、由深度/时间延迟数据
产生的虚拟阵列、或其结合。预处理可包括相对于时间或深度的过滤
以提高信噪比。预处理可另外包括通过结合来自不同传感器位置的信
息来进行的多阵列合成。预处理还可包括方位分箱和多箱处理以获取
偶极张量分量,如在随钻测井传播感应电阻率测井中众所周知的。预
处理还可包括利用移动的传感器系统的过去测量或预测位置(或两者)
或环境条件的校准操作。

或者或此外,控制系统200可基于经由正演模拟(如,使用正演
模型310)和反馈(如,使用库312)的补偿信号来实施反演单元308。
反演单元接受作为输出管和输入管参数或环境参数,如管的距离和方
向、发射器位置、接收器位置、环境参数等的补偿信号。基于输入信
号与模拟结果之间的差异,可调整输出参数的变量集合以减少差异。
一旦所述差异减少以满足阈值,前文所述操作即可迭代或停止。或者
或此外,可计算和使用将输入参数映射至输出参数的查找表。包括管
的距离和方向,发射器位置,井筒尺寸以及其它环境参数的参数可通
过实施预处理来获取。

图4A和图4B是比较补偿的电磁信号和未补偿的电磁信号的曲
线图。使用接收器接收的电磁信号确定两个井筒之间的距离,所述井
筒中设置有发射器和接收器。在没有时延信号测量的情况下,高信号
可指示井靠近而低信号可指示井相隔较远。在具有时延信号测量的情
况下,高信号可指示井正在靠近而低信号可指示井之间的间隔正在增
加。上述反演过程可作为解释补偿信号的紧密度的基础。图4A和图
4B所示的曲线图由SAGD应用中的测距确定。曲线图402为所测量
的补偿信号、真正的补偿信号、所测量的未补偿信号和真正的未补偿
信号的时延衰减相对于时间的曲线图。曲线图404为所测量的补偿信
号、真正的补偿信号、所测量的未补偿信号和真正的未补偿信号的时
延相位相对于时间的曲线图。使用产生的信号来确定接收器或等效地
工具主体相对于参照的位置,所述参照如注入井或生产井中的位置或
先前已知的接收器的位置。尽管在此实例中接收器是移动的,或者或
此外,发射器也可为移动的。在此实例中,振幅漂移和相位偏移被用
在所有接收器上。尽管存在漂移,曲线图显示已补偿的测量结果不受
相位偏移的影响,而未补偿的测量结果则受其影响。

图5是用于实施完全补偿的多个井筒的测距的示例性程序500的
流程图。程序500可实施为存储在计算机可读介质(例如,计算机可
读介质222)上且可由处理器(例如,数据处理设备218)执行的计算机
指令。例如,程序500可由控制系统200来实施。在502中,多个信
号被接收。每个信号对应于一个电磁信号,其由设置在多个井筒中的
多个接收器中的一个接收器从设置在多个井筒中的多个发射器中的
一个发射器接收。

在504中,完全补偿技术在多个信号上实施,从而产生多个补偿
信号。例如,多个补偿信号可由所接收的多个信号确定。至少一个补
偿信号可由从第一井筒接收的第一信号和从多个井筒中的第二井筒
接收的第二信号确定。在506中,多个补偿信号被处理以确定多个井
筒中的第一井筒相对于多个井筒中的第二井筒的位置。在508中,提
供了第一井筒相对于第二井筒的位置。

图6是用于实施部分补偿的多个井筒的测距的示例性程序600的
流程图。程序600可实施为存储在计算机可读介质(例如,计算机可
读介质222)上且可由处理器(例如,数据处理设备218)执行的计算机
指令。例如,程序500可由控制系统200来实施。在602中,多个信
号被接收。每个信号对应于一个电磁信号,所述电磁信号由第一发射
器、第一接收器以及第二发射器或第二接收器交换,所述第一发射器
设置在第一井筒中以发射电磁信号,所述第一接收器设置在第二井筒
中以接收由第一发射器发射的电磁信号。第二发射器或第二接收器可
设置在第一井筒或第二井筒中,或设置在除所述井筒之外的位置(如,
在地表)处。

在604中,部分补偿技术在多个信号上实施,从而产生多个补偿
信号。在606中,多个补偿信号被处理以确定多个井筒中的第一井筒
相对于多个井筒中的第二井筒的位置。在608中,提供了第一井筒相
对于第二井筒的位置。

已描述多个实施方案。然而,应理解的是,在不脱离本发明的精
神和范围的情况下,可以进行各种修改。

多个钻孔的井下测距.pdf_第1页
第1页 / 共20页
多个钻孔的井下测距.pdf_第2页
第2页 / 共20页
多个钻孔的井下测距.pdf_第3页
第3页 / 共20页
点击查看更多>>
资源描述

《多个钻孔的井下测距.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多个钻孔的井下测距.pdf(20页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

本发明公开了多个井筒的井下测距。在一个实例中,多个发射器和多个接收器设置在多个井筒中以交换电磁信号。通过实施完全补偿技术,计算机系统确定多个补偿信号。补偿信号由从第一井筒接收的信号和从第二井筒接收的第二信号确定。在另一个实例中,第一发射器设置在第一井筒中,第一接收器设置在第二井筒中,并且第二发射器或第二接收器设置在所述第一井筒或所述第二井筒中。通过实施部分补偿技术,计算机系统确定补偿信号。使用所述。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 >


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1