利用分布式感測裝置進行井監測的製作方法

2023-05-11 13:23:16 4

專利名稱：利用分布式感測裝置進行井監測的製作方法
技術領域：
本發明涉及對諸如油和氣井的生產井的監測。這種監測通常被稱為井下監測。具體而言，本發明涉及使用分布式聲學感測(DAS)的井下監測。
背景技術：
光纖傳感器正變成用於例如地球物理應用的廣泛應用的已被大家接受的技術。光纖傳感器可以具有各種形式，且常被採用的形式是在心軸周圍布置光纖線圈。諸如地震檢波器或水中地震檢波器的點傳感器可以以這種方式製成以檢測一點處的聲學和地震數據， 且這種點傳感器的大陣列可以連同使用光纖連接線纜而被復用以形成完全的光纖系統。無源復用可以全光學地實現，且優點在於不需要電連接，這在電學裝置容易損害的苛刻環境中是有很大益處的。已經發現光纖傳感器在井下監測中的應用，且已知在井中或井周圍提供地震檢波器的陣列以檢測地震信號，其中目標在於更好地理解局部地理狀況和提取過程。這種方法的問題在於地震檢波器傾向於相對大且所以難以在井下安裝。另外，地震檢波器傾向於具有有限的動態範圍。WO 2005/033465描述了一種使用具有很多周期性折射率擾動的光纖(例如布拉格光柵)的井下聲學監測的系統。聲學數據被光纖的部分檢索到且用於監測井下狀況。

發明內容
本發明的目的是提供改善的井下監測系統和方法。根據本發明的第一方面，提供一種用於井下監測的方法，其包括詢問沿著井眼的路徑布置的未經修改的光纖以提供分布式聲學感測；同時採樣從所述光纖的多個連續部分收集的數據；以及處理所述數據以確定一個或多個井眼參數。分布式聲學感測(DAS)提供對於點傳感器的光纖感測的備選形式，由此單一長度的縱向光纖通常通過一個或多個輸入脈衝被光學詢問以提供沿著其長度的聲學/振動活動的基本連續感測。光學脈衝被發射到光纖中且從光纖內反向散射的輻射被檢測和分析。 瑞利反向散射最常被檢測到。通過分析光纖內反向散射的輻射，光纖可以有效地分成可以 (但是不必)鄰近的多個離散的感測部分。在每個離散感測部分中，例如來自聲學源的光纖的機械振動導致從該部分反向散射的輻射數量的變動。該變動可以被檢測和分析且用於給出該感測部分處光纖的擾動強度的量度。當在本說明書中使用時，術語「分布式聲學傳感器」將表示包括被光學地詢問以提供沿著光纖縱向分布的多個離散聲學感測部分的光纖的傳感器，且聲學將表示包括地震波的任何類型的機械振動或壓力波。該方法因此可以包括將一系列光學脈衝發射到所述光纖中且檢測所述光纖瑞利反向散射的輻射；以及處理檢測的瑞利反向散射輻射以提供光纖的多個離散縱向感測部分。注意當在本文中使用時，術語光學不限制為可見光譜且光學輻射包括紅外輻射和紫外輻射。單一長度的光纖典型地是單模光纖，且優選地沒有任何反射鏡、反射器、光柵或(缺少任何外部激勵的情況下)沿著其長度沒有任何光學屬性的改變。這提供了這樣的優點可以使用未經修改的基本連續長度的標準光纖，要求很少的修改或無需修改或使用準備。合適的DAS系統例如在其內容通過引用結合於此的GBM42745中描述。這種傳感器可以看作是完全分布式或本徵傳感器，因為它使用在光纖中固有處理的本徵散射，且因而貫穿整個光纖分布感測功能。因為光纖不具有不連續性，所以通過光纖的詢問確定對應於每個信道的光纖區段的長度和布置。這些可以根據光纖和它監測的井的物理布置且還根據所需監測類型來選擇。這樣，沿著光纖的距離或在基本垂直井的情況中的深度以及每個光纖區段的長度或信道解析度可以根據改變輸入脈衝寬度和輸入脈衝佔空比的詢問器的調節而變化，而不對光纖做任何改變。分布式聲學感測可以用40km或更長的縱向光纖操作，例如，將感測的數據分解到IOm的長度。在典型的井下應用中，幾公裡的光纖長度是常見的，即光纖沿著整個鑽孔的長度延伸且光纖的縱向感測部分的信道解析度可以是大約Im或幾米。如上所述，空間解析度(即光纖的各個感測部分的長度)以及信道的分布在使用期間例如可以響應於所檢測到的信號而變化。光纖優選地位於要被監測的井眼內。在一種布置中，光纖沿著井套管的外部延伸， 不過在一些實施例中光纖可以布置為在套管內延伸。光纖可以在它被插入到井眼中時附接到井套管，且如果位於套管的外部上，則隨後被水泥鞏固在水泥鞏固的井的那些區段中的適當位置。光纖因此可以遵循井眼的一般線路且至少延伸進入井眼遠至希望監測的區域，優選地為基本上井眼的整個長度。光纖因此可以被詢問以提供沿著井眼的全部或者一個或多個部分布置的一個或優選地多個聲學感測部分。感興趣的感測部分的地點或位置一般應該從沿著光纖以及因此井的長度的知識獲知。然而，當執行某些井處理(例如在井的形成期間的射孔)時，該方法可以包括監測通過例如射孔的過程產生的光纖中的聲學擾動以確定對於井的感興趣的區段的光纖的部分。例如，在射孔期間呈現最大聲學擾動強度的光纖的部分將一般對應於射孔彈射出的位置。本發明的方法可以用於確定至少一個井眼參數。該至少一個井眼參數可以包括井狀況剖面(profile)。井狀況剖面可以是井的一個或多個區段或者井的整個長度的聲學剖面。可以響應於聲學激勵通過測量由DAS傳感器確定的聲學信號來獲得聲學剖面。聲學激勵可以是專門用於確定聲學剖面的目的而應用的激勵。在一些實例中，附加地或備選地有可能使用在井的製造或操作的正常過程中產生的聲學激勵。具體而言，井生產的射孔步驟涉及射出一個或多個射孔彈。這提供可以用於在完成階段獲取井的聲學剖面的劇烈聲學激勵。可以實時地提供井眼參數。當在本說明書中作為術語使用時，實時意味著在光纖檢測的聲學信號和產生的井眼參數之間沒有明顯延遲。該方法可以涉及提供由分布式聲學傳感器當前檢測的聲學信號的通用精確表達。除了確定各個井眼參數，在使用中，來自光纖的一個或多個相關區段的聲學信號可以在適當的音頻裝置上播放。這將為操作井或特定井下過程的人員提供在井下實際發生什麼的聽覺反饋。監聽由光纖的聲學信道產生的信號的操作員因此可以提供有井下聲學擾動的實時音頻反饋。
應當意識到，在深井眼下的條件可能是惡劣的。因此，尤其在執行井製造過程的時間，在井眼下放置專用傳感器迄今仍沒得到實踐。本發明的方法使用可以位於井套管的外部上的光纖以在井的形成期間以及還有後續的油/氣生產期間在井眼中提供井下傳感器。該方法可以包括分析井下檢測的聲學擾動的強度水平。來自光纖的各個感測部分的聲學信息可以顯示在適當的顯示器上。存在可以顯示所選信道的強度的各種方法。例如，顯示器可以針對每個信道以柱狀圖型布置示出預定或所選時間段上聲學信號的當前強度、最大強度和/或平均強度。另外地或附加地，實時指示可以包括以顏色或灰度表達強度且針對每個信道相對於時間繪製強度的瀑布圖。該方法還可以提供執行對於數據的頻率分析且實時指示可以包括井下過程附近光纖的至少一個縱向部分檢測的聲學信號的頻率的指示。頻率的指示可以包括當前、最大或平均頻率相對於信道的柱狀圖型圖和/或具有例如如上所述由顏色或灰度表示的頻率的瀑布型圖。在該方法涉及將來自光纖的縱向感測部分的數據分成一個或多個譜帶的情況下，該指示可以附加地或備選地包括特定頻帶內的強度的指示。換句話說，數據可以被過濾以僅包括具有特定帶的頻率範圍內的頻率的聲學擾動。通過譜帶分析數據可以更清晰地指示在一些情形中各個信道之間的聲學差異。通過呈現所選信道的強度和/或頻率，操作員能夠確定在任何特定信道內是否存在任何顯著活動。從DAS傳感器提供數據的聽得到的指示和/或提供數據的強度和/或頻率的指示提供了可以快速產生的有用反饋數據而沒有過量的處理開銷。該方法還可以包括檢測聲學信號中的瞬變、尤其是相對高頻的瞬變。該方法還可以包括使用來自另一位置的至少一個其他傳感器的數據。該至少一個附加傳感器可以包括另一光纖分布式聲學傳感器，例如放置在環繞區域中已有井中的DAS 傳感器和/或附近鑽出的觀察鑽孔中的DAS傳感器和/或布置在一般區域的表面或所述表面附近(諸如埋在溝槽中)的DAS傳感器。來自不同位置中的很多不同傳感器的數據的組合可以允許確定聲學擾動的來源點或至少聲學擾動的來源的一般區域。在本發明的另一方面中，提供一種用於井下監測的系統光纖詢問器，其適於在沿著井眼的路徑布置的未修改的光纖上提供分布式聲學感測；採樣器，被布置為同時採樣來自所述詢問器的多個信道輸出以在多個時間中的每一個從所述光纖的多個連續部分提供聲學數據；以及數據分析器，其適於處理所述採樣數據以檢測井事件且輸出與檢測的事件相關的參數。本發明還提供用於實施此處描述的方法中的任何一個和/或用於包含此處描述的設備特徵中的任何一個的處理器、電腦程式和/或電腦程式產品，以及其上存儲有用於實施此處描述的方法中的任何一個和/或用於包含此處描述的設備特徵中的任何一個的程序的計算機可讀介質。本發明實質上擴展到如此處參考附圖描述的方法、設備和/或用途。本發明的一個方面中的任何特徵可以以任何適當組合應用於本發明的其他方面。 具體而言，方法方面可以應用於設備方面，且反之亦然。而且，硬體中實現的特徵一般可以以軟體實現，且反之亦然。此處對於軟體和硬體特徵的任何弓I用應相應地理解。


現在將參考附圖純粹通過舉例的方式描述本發明的優選特徵，附圖中 圖1示出使用DAS監測井的設備；
圖2圖示圖1的系統的輸出；
圖3是如本發明的實施例監測的射孔事件的示意性表示； 圖4圖示用於壓裂監測的地震監測和參數化步驟；以及圖5示出已使用變量統計增強的流入監測的結果。
具體實施例方式沿著井的路徑包括光纖線纜102，在本示例中，所述井是氣井，且可以是海上的或近海的。井至少部分地通過插入到鑽孔106中的金屬生產套管104形成，其中套管的外壁和孔之間的空隙在本示例中被回填水泥108。生產套管由接合在一起的多個區段形成，且在某些實例中，這些區段將具有不同的直徑。以這種方式，套管直徑能夠朝向井底逐漸變窄。 在圖1中可以看出，在該示例中，光纖經過回填的水泥且實際上夾緊到金屬套管的外部。已經發現，例如在本實例中，通過經過回填的水泥約束的光纖相對於未受約束的光纖呈現出對某些事件的不同的聲學響應。約束的光纖可以給出比未受約束的光纖更好的響應，且因而在一些實施例中有益於確保光纖約束在水泥中。約束和未受約束光纖之間的響應中的差異還可以用作對於水泥的損害的指示器，如稍後描述，這可能是有利的。光纖從井頭突出且連接到詢問器/處理器單元112。詢問器單元向光纖注入光且感測沿著光纖的長度反向散射的輻射。特定形式的輸入光和單元的採樣/處理能力允許多個數據信道的同步輸出，每個信道對應於在沿著光纖的特定距離處沿著光纖的特定區段感測的聲學數據。儘管詢問器/處理器單元在本文中被示為單個項目，但是硬體可以例如分在詢問器盒中，提供原始數據輸出、饋入PC或者可攜式計算機以提供數據處理能力。從圖1的布置輸出的可能數據類型的示例在圖2中示出。此處，在上圖202中沿著y軸顯示信道號(以及因此基本垂直井的深度)，其中零代表最靠近表面的信道。示出了 400個信道。沿著χ軸顯示作為幀號的時間以提供在新數據可用時連續刷新的「瀑布」圖。 在上圖202中檢測的能量強度使用在右手邊示出的標度被示為彩色或灰度以提供在一系列時刻中的每一個處沿著光纖的整個感測長度的聲學能量分布的2D可視化。中間圖204示出在經歷瞬變檢測之後的相同數據，如下面更詳細解釋，且下圖106示出根據圖的右邊的標度的檢測的瞬變的頻率。該布置使得在每個採樣周期可以從所有信道獲得數據。在中間圖204和下圖206中，在y軸上表示從0到4000m的深度，其中在χ軸上表示從0到10000s 的時間。提議使用上述系統來監測包括射孔、堵塞器和/或封隔器坐封(packer setting)、壓裂、支撐劑衝蝕和流體流動的各種井下事件。另外，系統可以提供一般狀況監測，並且在一些布置中，還可以允許與井下傳感器進行通信。在典型的提取過程中，一旦井已被鑽孔且套管被安裝(並且沿著井的路徑提供一個或多個光纖)，井被射孔以允許被提取的氣體或諸如油或水的流體的流入。這通常使用在 「槍」中下降到井中且在所期深度和取向出射出的聚能彈實現。彈藥刺穿套管且使得相鄰巖石(以及如果存在，諸如水泥的任何填充材料)破裂。隨後，諸如水的流體在高壓下被泵浦到井下。該流體因此被強制進入射孔中，且當到達足夠的壓力時，導致巖石沿著弱應力線壓裂且產生和放大用於氣或其他流體進入井的先導路徑。諸如沙子的固體微粒典型地添加到流體中以射入形成的壓裂中且保持它們開放。一旦在一個水平產生了一組壓裂，可能希望在另一水平產生另一組壓裂。堵塞器因而被插入到井下以阻斷剛剛被射孔的井的區段。射孔和壓裂過程然後在不同水平處重複。該過程一直重複，直到已經完成所有必須的壓裂。此時，堵塞器可以被鑽穿，且生產管道可以插入到井眼下。封隔器可以插入在生產管道和套管之間以封閉間隙。篩子和/ 或碎石包可以插入在流入被期望過濾油/氣的射孔位點處。—旦完成，井開始生產，其中產物從相鄰巖層進入套管且被傳輸到表面。射孔監測
在本發明的一個實施例中，DAS傳感器用於監測射孔事件。監測射孔事件可以達到至少兩個不同的目的。首先，可以確定射孔的位置。可能難以精確地控制鑽孔中射孔的方向且所以檢測射孔的位置能夠幫助控制和計劃其他射孔。檢測射孔類型事件的能力將在稍後描述。而且，射孔事件的聲學籤名可以與某些期望特性進行比較以確定是否滿意地發生射孔。除了監測射孔本身之外，射孔事件是聲學地激發大部分井眼(即套管、水泥，已經處於適當位置的堵塞器等)的相對高能量的事件。對射孔事件的聲學響應允許井眼的聲學剖面被收集和評估。在射孔事件期間在鑽出孔的長度上在0. 2Hz和20kHz之間採樣聲學數據。每個信道中存在的能量通過帶通濾波器且然後進行rms能量計算而監測，或者通過執行FFT以及對上頻帶和下頻帶之間的功率求和(典型地512pt FFT，50%交疊，如果採樣速率是有效的則在300和5kHz之間濾波)而監測。可以產生針對時間和深度(或位置)的檢測能量的2D數據陣列。通過識別峰值的數據陣列的進一步處理揭示脈衝射孔信號向上和向下傳播到井套管以及巖石中。因此可以產生如上所述的能量圖，且可以識別跟蹤如圖3所示的脈衝的進程的軌跡。可識別軌跡的梯度可以被測量，因為它是能量通過井套管傳播的速率。這給出了介質中傳輸速度的量度。這可以用於指示不同的井套管的區域，因為它們的傳播速度變化。 這可以指示套管附接的問題或套管本身中的結構問題。自動化跟蹤算法可以用於計算該能量軌跡的速度且確定速度變化的區域。在一個實施例中，算法可以建立於這一假設感興趣的事件遠大於井的正常狀態， 使得識別為射孔事件的能量中的峰值可以被可靠地識別。然後，峰值可以在連續時間幀上相關聯，其中可以計算1、2、3、···108上的平均速度。進一步的改善將跟蹤相同時間的多個峰值(用於在多個反射的情況中區分主脈衝)。圖3的進一步檢查示出清晰的能量反射點。這些位點在套管中的接合處出現且可以為工程師提供關於套管的長度上接合的質量的信息。在材料中存在明顯失配的任何地方，可能發生部分反射，且失配越大，反射係數越大。諸如破裂或坑陷的其他材料故障能顯著影響沿著套管和光纖的能量的傳播，且可以使用該方法識別。例如，可以評估環繞套管的水泥的狀況。或者由於作為早先射孔的結果的製造或者由於壓裂事件，水泥的聲學響應可以在水泥中存在明顯空隙的區域中變化。水泥中的空隙可能是有問題的，因為如果在空隙的區域中發生後續射孔，則當支撐劑被泵浦到井眼中時，它可能不流入到巖石中的射孔而是流入到空隙中一浪費了大量的支撐劑且在解決問題的同時暫停井的形成。如上所述，未受約束光纖的響應不同於受約束光纖的響應且因而如果光纖自身經過水泥中的空隙且因而在該區域中未受約束，則聲學響應將十分不同。因而，本發明可以包括檢測環繞套管的水泥中的空隙。堵塞器的定位和條件也可以以這種方式評估。如果堵塞器未被正確地放置或不完全或被弱化，它可能在後續壓裂步驟期間出故障。應當理解，如果提供關於套管、水泥填充以及堵塞器(如果存在)的數據，可以以這種方式建立井狀況剖面。狀況剖面可以隨時間被監測以在井操作期間的各個階段告知操作員。井狀況剖面不需要限制為發生射孔事件的那些時間，且合適時在所期的時間點可以提供備選的聲學激勵。支撐劑監測
一旦已經形成射孔，支撐劑流入到井中以導致壓裂。然而，如上所述，在一些實例中，支撐劑可能不流入到巖石中且支撐劑衝蝕可能發生。在正常操作中，支撐劑的流動一般將以某一速率進行且具有某一特性。如果支撐劑發現另一路徑或正確地停止壓裂，則井中的流動條件可以變化。在支撐劑流動期間的聲學響應因此可以被監測以檢測任何顯著變化。壓裂監測
感興趣的地震和壓裂事件具有與壓裂過程期間水和沙子的高壓流入導致的連續流動噪聲明顯不同的性質。一般而言，它們通過短脈衝的事件一此後稱為瞬變事件來表徵。查看遠離平均變量水平的短期變動的技術(瞬變檢測器)將從背景和長期噪聲提取這些事件。 一般處理方法在圖4中闡述。通過以這種方式處理接收的聲學數據以強調瞬變事件，可以檢測和觀察壓裂事件，且可以確定下述參數
可以根據檢測到壓裂事件的信道確定發生壓裂的深度。·可以根據在定義的時段或深度範圍上檢測的壓裂的數目和/或強度確定壓裂發生的速率或壓裂密度。·可以根據壓裂的測量持續時間確定壓裂幅度的量度，且壓裂的跨度還可以定義為受單個事件影響的信道的數目。·可以基於壓裂事件的頻率特性做出從井的範圍的估算。為了提供用於頻率的單個參數，可以使用事件的譜形狀的平均頻率。可以確定的其他頻率參數包括諸如傾斜和峰度的二次統計。為了在其他背景數據中識別瞬變，將短期可變性的量度與對於給定信道的正常或平均可變性進行比較。在本示例中，這通過聚集(populate)代表平均能量和關於平均值的平均絕對偏差(MAD 當前值和平均值的絕對差的平均值)的統計來實現。使用衰減項N，當接收每個數據更新時，這兩個統計通過指數平均更新。平均值數據=((N-I)/N)*平均值數據+(1/N)*新數據 MAD = ((N-I) /N) *MAD數據+ (1/N) *abs (新數據-平均值數據) 其中數據首先經歷FFT且其中在每個信道和每個頻率單元執行計算。瞬變水平然後被定義為 Abs新數據-平均值數據I/MAD
這給出了關於多少特定頻率單元在可變性方面高於其平均可變性的值。因此，十分易變的信道是自調節的且它僅是檢測的過度和不尋常的可變性。通過改變N的值，算法可以調諧為檢測不同長度的瞬變事件。典型地，使用4，6，8，的因子但是這些依賴於所需的瞬變的長度和系統的FFT速率。通過在頻域執行這種過程，在用於形成瞬變事件的頻率上實現高度的控制，且瞬變頻譜結構的知識被計算且保存以用於特徵提取。算法根據是否觸發瞬變而自適應地選擇指數因子。當重新計算平均值和中間值時，如果頻率單元高於閾值，則在檢測時，它將針對N使用不同值(在該示例中，使用100Ν)， 這意味著與正常事件相比，瞬變事件被包括在更減小的速率的一般統計中。還可以監測壓裂事件的位置以允許壓裂測繪或壓裂密度測繪。在典型的生產環境中，在相同的油或氣田中可以存在若干井。理想地，每個井開採該田的不同部分。然而，在一個井中產生的壓裂可能運行到與來自其他井的壓裂相同的區域中。在該實例中，新的井可能不增加生產，因為新井處的任何生產減小舊井的生產。因此，希望監測壓裂的位置。DAS 系統的使用提供了實時檢測和監測發生壓裂事件的地點的能力，因而允許對壓裂過程的控制。驚喜地發現，DAS系統可以用於單獨地檢測P和S波。P波(壓力波或初波)是通過固體材料傳播的縱向波。S波是作為橫向波的剪切波或次波。其內容通過參考結合於此的共同未決的專利申請PCT/GB2009/002055描述了 DAS系統如何可以用於監測P和S波且區分它們。檢測壓裂事件的S波可以允許確定位置。為了確定壓裂事件的位置，可以使用多個光纖和/或到達時間類型技術，如在其內容通過參考結合於此的共未決的申請no. GB0919904. 3 中描述的那樣。而且，應當注意，作為橫向波的S波將具有與波相關的剪切方向。S波的不同分量的檢測將允許壓裂的取向的確定。這是尤其有用的，因為水平面中的壓裂並不優選，因為給定上面的巖石的重量，注入的沙子通常不足以保持壓裂開放。因而垂直壓裂是優選的。為了檢測S波的取向，輸入波可以分解成三個維度中的分量。通過在三個維度中布置一個或多個感測光纖，入射波的分量可以分解。優選地在一個方向做出響應的光纖的使用可以幫助將入射聲學波分解成其分量，如其內容通過引用結合於此的共同未決的申請GB0919902. 7 (線纜設計)中所描述。流入監測
從相鄰巖層流入到井的諸如油和氣的流體的監測典型地要求比任何先前技術更高的靈敏度，因為它在油或氣進入套管管道時查找該油或氣的特性聲音，相對安靜和微小的噪聲源。通過在一個時間段上以距離/深度分析檢測的活動的3D數據集合可以檢測和量化井內流入區域，如使用2D 「瀑布」能量圖可以示出的那樣。
感興趣的效果是十分微妙的且典型地自我顯現為在噪聲結構內的變動而不是如在射孔檢測中看到的在噪聲上容易辨別的特徵。檢測的可靠性和精確性可以通過強調其中能量以特性方式變化的區域而改善。變動統計而不是每個信道的直接能量在短時間段上被檢查且用於提供流入的指示。在圖5中可以看出，該技術更清晰地示出流入區域(箭頭標記) 和由管道中向上移動的能量或材料導致的診斷結構(用虛線強調)。上面已經描述了監測和參數化的多種方法，且作為信號的不同特性和被分析的信號的不同特性(頻率含量、幅度以及信噪比)對感測設備提出大範圍的要求。由於DAS監測系統的大動態範圍和相對高的採樣速率，所有上述監測和處理可以使用圖1中示意性示出的相同系統執行。另外且如上所述，信道的配置還可以被調節，且不同的信道設置可以用於不同的監測操作。信道設置還響應於監測的數據自適應地控制，例如，如果在某一深度處出現明顯的壓裂密度，可能希望在恢復到原始信道配置之前以較大解析度監測該特定深度達一個時間段。以這種方式，完整的監測程序可以由單個系統在從射孔到流體流入的一系列井操作上運行。該系統可以布置為響應於檢測的事件從一種類型的檢測過渡到另一種類型的監測，且對於給定監測/檢測活動可以自適應地改變感測和數據處理參數二者。另外，DAS系統可以用作與井下傳感器通信的手段。US 2009/0003133描述了一種使用聲學使用套管本身作為聲學介質從井下傳感器等傳送數據的方法。作為代替，聲學光纖可以用於接收意味著較低功率信號可以被如此可靠地傳送且完成的經過編碼的聲學信號。應當理解，上面純粹通過舉例的方式描述本發明，且可以在本發明的範圍內做出細節的修改。說明書以及(當合適時)權利要求和附圖中公開的每個特徵可以獨立地提供或者以任何合適的組合提供。
權利要求
1.一種用於井下監測的方法，包括詢問沿著井眼的路徑布置的未經修改的光纖以提供分布式聲學感測； 同時採樣從所述光纖的多個連續部分收集的數據；以及處理所述數據以確定一個或多個井眼參數。
2.根據權利要求1所述的方法，其中處理所述數據包括檢測射孔事件，且所述參數包括井眼套管中的聲學脈衝的速度。
3.根據權利要求1所述的方法，其中處理所述數據包括檢測至少一個壓裂事件，且所述參數包括以下參數的至少之一壓裂的深度、壓裂的速率、壓裂的範圍和壓裂密度。
4.根據權利要求1所述的方法，其中處理所述數據包括檢測井流體流動，且所述參數包括流速和流動的深度。
5.根據前述任一項權利要求所述的方法，其中處理包括檢測多個事件類型。
6.根據前述任一項權利要求所述的方法，其中採樣速率大於或等於1kHz。
7.根據前述任一項權利要求所述的方法，其中採樣速率大於或等於5kHz。
8.根據前述任一項權利要求所述的方法，其中至少100個信道被同時採樣。
9.根據前述任一項權利要求所述的方法，其中至少250個信道被同時採樣。
10.根據前述任一項權利要求所述的方法，其中所述信道對應於長度小於或等於IOm 的光纖的連續部分。
11.根據前述任一項權利要求所述的方法，其中處理所述數據包括執行瞬變檢測。
12.根據權利要求11所述的方法，其中瞬變檢測包括維持平均絕對偏差的量度。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述平均絕對偏差的量度通過使用衰減項N的指數平均來更新。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述衰減項N是自適應變化的。
15.根據前述任一項權利要求所述的方法，其中處理所述數據包括頻率分析。
16.根據前述任一項權利要求所述的方法，其中所述數據被實時地處理。
17.根據前述任一項權利要求所述的方法，還包括調節詢問參數以改變從其採樣數據的光纖的連續部分。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述詢問參數響應於檢測的事件而自適應地調節。
19.根據權利要求1所述的方法，其中處理所述數據包括檢測對聲學激勵的響應，且其中所述參數是井狀況剖面。
20.一種用於井下監測的系統，所述系統包括光纖詢問器，其適於在沿著井眼的路徑布置的未經修改的光纖上提供分布式聲學感測；採樣器，其被布置為同時採樣來自所述詢問器的多個信道輸出以在多個時間中的每一個從所述光纖的多個連續部分提供聲學數據；以及數據分析器，其適於處理所述採樣數據以檢測井事件且輸出與檢測的事件相關的參數。
21.根據權利要求20所述的系統，其適於檢測多個事件類型。
22.根據權利要求20或21所述的系統，其適於檢測壓裂事件和流體流入。
全文摘要
通過詢問沿著井眼(106)的路徑布置的未經修改的光纖(102)以提供分布式聲學傳感器且採樣從光纖的多個連續感測部分收集的數據來提供用於井下監測的方法和設備。採樣的數據被處理以確定一個或多個井眼參數。井眼參數可以包括井狀況剖面且可以響應於聲學激勵而獲得。
文檔編號E21B43/1185GK102292518SQ201080005137
公開日2011年12月21日 申請日期2010年5月27日 優先權日2009年5月27日
發明者J. 希爾 D., 麥尤恩-金 M., 丁德爾 P. 申請人:秦內蒂克有限公司