Анализ дифференциальной энергии при дипольном акустическом измерении

Изобретение относится к средствам акустического каротажа скважин. Техническим результатом является облегчение идентификации геологических характеристик или характеристик ствола скважины. В частности, предложен способ акустического каротажа скважины, содержащий этапы, на которых: помещают акустический скважинный прибор в ствол скважины в геологическом пласте; излучают дипольный акустический сигнал, используя акустические излучатели скважинного прибора; измеряют дипольный акустический сигнал, используя акустические приемники скважинного прибора; вычисляют, используя процессор, дипольную дифференциальную энергию дипольного акустического сигнала, измеряемого с помощью двух из акустических приемников или излучаемого двумя из излучателей, или того и другого; и создают, используя процессор, признак дипольной дифференциальной энергии, чтобы облегчить идентификацию характеристик геологического пласта или ствола скважины, или обоих. При этом дипольную дифференциальную энергию вычисляют как нормированную дифференциальную энергию, и при этом вычисление дипольной дифференциальной энергии содержит удаление базового уровня энергии из нормированной дифференциальной энергии. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

[01] В соответствии с §119(а) раздела 35 Кодекса законов США по этой заявки испрашивается приоритет заявки ЕР15290130.2 под названием “A system and method for quantitatively estimating a robust fracture indicator using dipole acoustic waveforms as a complement to Stoneley waveform analysis”, поданной 18 мая 2015 года, все раскрытие которой включено в эту заявку путем ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[01] Это раскрытие относится к акустическим скважинным измерениям, а более конкретно, к анализу дифференциальной энергии дипольных акустических сигналов для облегчения идентификации геологических характеристики и характеристик ствола скважины.

[02] Этот раздел предназначен для ознакомления читателя с различными аспектами из уровня техники, которые могут быть связаны с различными аспектами предложенных способов, описываемыми и/или заявляемыми ниже. Считается, что с учетом снабжения читателя дополнительной информацией такое рассмотрение должно быть полезным для содействия пониманию различных аспектов настоящего раскрытия. В соответствии с этим следует понимать, что это изложение должно толковаться в этом свете, а не как какое-либо подтверждение.

[03] Для оценивания ствола скважины в геологическом пласте можно использовать акустические измерения. Вообще говоря, в акустических скважинных приборах можно использовать монопольные или дипольные акустические излучатели для получения акустических измерений. На расстоянии от центра монопольный излучатель излучает энергию равномерно во всех направлениях, тогда как дипольный излучатель излучает энергию в конкретном направлении. Для идентификации трещин в стволе скважины монопольные излучатели можно использовать в так называемом анализе низкочастотных волновых сигналов Стоунли. В частности, волна Стоунли распространяется вдоль границы раздела между скважинным флюидом и пластом. Поэтому монопольный низкочастотный акустический сигнал может затухать в зависимости от характеристик геологического пласта вдоль ствола скважины, таких как трещина или проницаемая зона. Соответственно, анализ монопольного волнового сигнала Стоунли может быть полезным способом идентификации трещины или проницаемых зон в стволе скважины.

[04] Однако помимо трещиноватой зоны на анализ монопольных волновых сигналов Стоунли могут также влиять другие характеристики ствола скважины. Что касается анализа волновых сигналов Стоунли, то расширения ствола скважины и/или границы пласта могут иметь сигнатуры, подобные сигнатуре сильно трещиноватой зоны. В связи с этим при использовании только анализа волновых сигналов Стоунли может быть трудно отличить сильно трещиноватую зону от проблематичного неровного ствола скважины. Для проведения различий между этими различными ситуациями можно получать изображение ствола скважины и сравнивать его с результатом анализа волновых сигналов Стоунли. Однако могут быть ситуации, в которых изображение ствола скважины отсутствует.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ РАСКРЫТЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[05] Краткое изложение некоторых вариантов осуществления, раскрытых в этой заявке, представлено ниже. Следует понимать, что эти аспекты приведены только для представления читателю краткого изложения этих некоторых вариантов осуществления и что эти аспекты не предназначены для ограничения объема этого раскрытия. Фактически, это раскрытие может охватывать различные аспекты, которые могут и не быть описаны ниже.

[06] Это раскрытие относится к анализу дифференциальной энергии дипольных акустических сигналов для облегчения идентификации геологических характеристик или характеристик ствола скважины. Например, раскрытый способ включает в себя помещение акустического скважинного прибора в ствол скважины в геологическом пласте, излучение дипольного акустического сигнала при использовании одного или нескольких акустических излучателей скважинного прибора и измерение дипольного акустического сигнала при использовании одного или нескольких акустических приемников скважинного прибора. Дипольная дифференциальная энергия дипольного акустического сигнала (измеряемого с помощью двух из одного или нескольких акустических приемников или излучаемого двумя из одного или нескольких акустических излучателей, или того и другого) может быть вычислена при использовании процессора. Процессор может создавать признак дипольной дифференциальной энергии для облегчения идентификации характеристик геологического пласта или ствола скважины, или обоих.

[07] В другом примере скважинная каротажная система включает в себя один или несколько акустических излучателей, которые излучают дипольный акустический сигнал в стволе скважины, пробуренном в геологическом пласте, один или несколько акустических приемников, которые измеряют дипольный акустический сигнал, и процессор. Процессор может определять дипольную дифференциальную энергию дипольного акустического сигнала, измеряемого с помощью двух из одного или нескольких акустических приемников или излучаемого двумя из одного или нескольких акустических излучателей, или того и другого. Кроме того, процессор может создавать признак дипольной дифференциальной энергии для облегчения идентификации характеристик геологического пласта или ствола скважины, или обоих.

[08] В еще одном примере один или несколько материальных нетранзиторных машиночитаемых носителей данных могут включать в себя инструкции по приему кривых дипольной энергии на протяжении глубин для каждого приемника и каждого излучателя, получаемых акустическим скважинным прибором, помещенным в ствол скважины в геологическом пласте, и вычислению кривых нормированной дифференциальной энергии для множества пар приемников или пар излучателей, или обеих, при использовании по меньшей мере некоторых из кривых дипольной энергии. Кроме того, инструкции могут включать в себя инструкции по получению суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии для приемников путем объединения некоторых из кривых нормированной дифференциальной энергии для по меньшей мере некоторых из множества пар приемников или получению суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии для излучателей путем объединения некоторых из кривых нормированной дифференциальной энергии для по меньшей мере некоторых из множества пар излучателей, или получению как суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии для приемников, так и суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии для излучателей. Суммарная кривая нормированной дифференциальной энергии для приемников или суммарная кривая нормированной дифференциальной энергии для излучателей, или обе, могут облегчить идентификацию характеристик геологического пласта или ствола скважины, или обоих.

[09] Различные уточнения признаков, приведенных выше, могут быть получены относительно различных аспектов настоящего раскрытия. Кроме того, дополнительные признаки могут быть равным образом включены в эти различные аспекты. Эти уточнения и дополнительные признаки могут находиться индивидуально или в любом сочетании. Например, различные признаки, рассматриваемые ниже применительно к одному или нескольким показываемым вариантам осуществления, могут быть включены в любой из описанных выше аспектов настоящего раскрытия сами по себе или в любом сочетании. Краткое изложение, представленное выше, предназначено только для ознакомления читателя с некоторыми аспектами и контекстами вариантов осуществления настоящего раскрытия без ограничения заявленного предмета изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[10] Различные аспекты этого раскрытия могут быть лучше поняты при чтении нижеследующего подробного описания и при обращении к чертежам, на которых:

[11] фиг. 1 - схематичный вид скважинной акустической системы, предназначенной для выполнения анализа дипольной дифференциальной энергии, согласно варианту осуществления;

[12] фиг. 2 - схематичный вид акустического скважинного прибора, который может использоваться при анализе дипольной дифференциальной энергии из этого раскрытия, согласно варианту осуществления;

[13] фиг. 3 - визуализация дипольной акустической волны внутри ствола скважины, согласно варианту осуществления;

[14] фиг. 4 - блок-схема последовательности действий способа использования дипольных акустических измерений для идентификации характеристик геологического пласта путем определения дипольной дифференциальной энергии, согласно варианту осуществления;

[15] фиг. 5 - пример скважинной каротажной диаграммы, которая включает в себя дорожки дипольной нормированной дифференциальной энергии, которая может использоваться как признак наличия трещин или других геологических характеристик, согласно варианту осуществления;

[16] фиг. 6 - блок-схема последовательности действий способа вычисления нормированной дифференциальной энергии (НДЭ) по акустическому дипольному измерению, регистрируемому с помощью пар приемников, согласно варианту осуществления;

[17] фиг. 7 - блок-схема последовательности действий способа образования показателя дипольной нормированной дифференциальной энергии (НДЭ), согласно варианту осуществления; и

[18] фиг. 8 - блок-схема последовательности действий, которая может включать в себя использование дипольной нормированной дифференциальной энергии (НДЭ) для оценивания буровой скважины в геологическом пласте, согласно варианту осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[19] Ниже будут описаны один или несколько конкретных вариантов осуществления настоящего раскрытия. Эти описываемые варианты осуществления являются только примерами раскрываемых в настоящее время способов. Кроме того, вследствие попытки создания краткого описания этих вариантов осуществления некоторые признаки фактической реализации могут остаться не рассмотренными в описании. Должно быть понятно, что при разработке любой такой фактической реализации, как и любого технического или конструкторского проекта, для достижения конкретных целей разработчика могут приниматься многочисленные специфические для реализации решения, такие как согласование с ограничениями, связанными с системой и связанными с деловой деятельностью, которые могут изменяться одной реализации к другой. Кроме того, следует понимать, что такая разработка может быть сложной и требующей много времени, но тем не менее должна быть обычным делом для специалистов в данной области техники, имеющих выгоду от раскрытия, при конструировании, изготовлении и промышленном производстве.

[20] При представлении элементов в различных вариантах осуществления настоящего раскрытия неопределенные артикли предполагаются означающими, что имеются один или несколько элементов. Термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» предполагаются инклюзивными и означающими, что имеются дополнительные элементы помимо перечисленных элементов. Кроме того, следует понимать, что упоминания «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» настоящего раскрытия не должны интерпретироваться как исключающие существование дополнительных вариантов осуществления, которые также включают в себя перечисленные признаки.

[21] В качестве дополнения к или альтернативы анализу монопольных волновых сигналов Стоунли анализ дипольных волновых сигналов также можно использовать для получения признака геологических характеристик пласта (например, наличия трещины или проницаемой зоны). В частности, в то время как при анализе монопольных волновых сигналов Стоунли иногда можно испытывать трудность при различении эффектов, обусловленных плохим состоянием ствола скважины (например, расширениями ствола скважины), границами пласта или представляющими интерес особенностями (например, трещинами или проницаемой зоной), анализ дипольных акустических волн может обеспечивать азимутальную информацию, которая может облегчить идентификацию трещин даже в случае, когда изображение ствола скважины отсутствует. Для анализа дипольных акустических волн из этого раскрытия можно использовать любые подходящие дипольные акустические измерения с любого подходящего скважинного акустического прибора.

[22] на фиг. 1 представлен пример акустической каротажной системы 10, которую можно использовать, чтобы получать дипольные акустические измерения для использования при анализе дипольной дифференциальной энергии из этого раскрытия. Хотя на фиг. 1 показан пример конфигурации с каротажным кабелем, следует понимать, что можно использовать любое подходящее средство транспортировки. Например, другие подходящие средства транспортировки могут включать в себя средство транспортировки прибора каротажа во время бурения (КВБ), гибкую насосно-компрессорную трубу или средство транспортировки прибора каротажа через буровое долото.

[23] С учетом этого в системе 10 можно получать акустические каротажные измерения, используемые для идентификации характеристик скважины в геологическом пласте 12. В системе 10 с помощью системы 14 транспортировки на каротажном кабеле, находящейся на поверхности 16, можно помещать скважинный прибор 20 в буровую скважину 18. Скважинный прибор 20 может измерять физические свойства геологического пласта 12, такие как плотность, пористость, удельное сопротивление, литология, проницаемость, наличие или отсутствие трещины и т.д. Скважинный прибор 20 может включать в себя акустический каротажный прибор, который может получать дипольные акустические измерения, которые можно использовать при анализе дипольной дифференциальной энергии из этого раскрытия.

[24] Скважинный прибор 20 может собирать различные данные 40, которые могут сохраняться и обрабатываться в скважине или, как показано на фиг. 1, могут пересылаться на поверхность для обработки. В примере из этого раскрытия скважинный прибор 20 может включать в себя акустический каротажный прибор, который может получать дипольные акустические измерения. Данные 40, которые собираются, могут включать в себя кривые энергии из дипольных акустических измерений, которые могут содержать информацию, относящуюся к характеристикам геологического пласта 12 и/или буровой скважины 18. Данные 40 могут пересылаться через систему 42 управления и сбора данных к системе 44 обработки данных. Система 42 управления и сбора данных может принимать данные 40 любым подходящим способом. В одном примере на систему 42 управления и сбора данных могут передаваться данные 40 с использованием электрических сигналов, посылаемых в виде импульсов сквозь геологический пласт 12 или с помощью телеметрии по гидроимпульсному каналу связи при использовании бурового раствора 24. В другом примере данные 40 могут извлекаться непосредственно из скважинного прибора 20 по возвращении его на поверхность 16.

[25] Система 44 обработки данных может включать в себя процессор 46, запоминающее устройство (ЗУ) 48, накопитель 50 и/или дисплей 52. Данные 40 могут использоваться в системе 44 обработки данных для определения различных свойств скважины с помощью любых подходящих способов. Как будет рассмотрено дополнительно ниже, в системе 44 обработки данных могут использоваться дипольные акустические измерения для облегчения идентификации характеристик (например, наличия или отсутствия трещин) в буровой скважине 18 и/или геологическом пласте 12. Для обработки данных 40 процессор 46 может исполнять инструкции, сохраняемые в запоминающем устройстве 48 и/или накопителе 50. Сами по себе запоминающее устройство 48 и/или накопитель 50 из системы 44 обработки данных могут быть любым подходящим изделием промышленного производства, которое может сохранять инструкции. Запоминающее устройство 46 и/или накопитель 50 могут быть постоянным запоминающим устройством, оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), флэш-памятью, оптическим носителем данных или накопителем на жестком диске, они упомянуты в качестве нескольких примеров. Дисплей 52 может быть любым подходящим электронным дисплеем, который может отображать каротажные диаграммы и/или другую информацию, относящуюся к свойствам скважины, измеряемую скважинным прибором 20. Следует понимать, что, хотя система 44 обработки данных показана для примера расположенной на поверхности, по меньшей мере часть системы 44 обработки данных может располагаться в скважинном приборе 20. В таких вариантах осуществления часть данных 40 может обрабатываться и сохраняться в скважине, тогда как часть данных 40 может передаваться на поверхность в реальном времени. В частности, это может быть в случае каротажа во время бурения, когда ограниченное количество данных 40 может быть передано на поверхность во время операции бурения или расширения скважины.

[26] Как отмечалось выше, можно использовать любой подходящий скважинный прибор, который способен получать дифференциальные дипольные акустические измерения. На фиг. 2 показан один не создающий ограничения пример акустического скважинного прибора 60, который может получать такие измерения. Акустический скважинный прибор 60 из фиг. 2 включает в себя дипольные излучатели 62 и группу дипольных приемников 64. В примере из фиг. 2 дипольные излучатели 62 разнесены по азимуту друг от друга на 90° и поэтому обозначены Tx и Ty. Следует понимать, что большее количество акустических излучателей 62 может быть расположено на других подходящих акустических скважинных приборах. Фактически, другие акустические скважинные приборы могут включать в себя группу акустических излучателей 62. При такой конфигурации по меньшей мере одна пара излучателей 62 может быть ориентирована в одном и том же азимутальном направлении (например, направлении x в системе координат (x,y,z)) и разнесены по вертикали друг от друга (например, разнесены на некоторое расстояние в направлении z в системе координат (x,y,z)). Такую пару акустических излучателей 62 можно использовать для излучения дипольных акустических сигналов, которые можно использовать для определения дифференциальной энергии даже при измерении только одним приемником 64.

[27] В акустическом скважинном приборе 60, показанном на фиг. 2, группа приемников 64 включает в себя дипольные приемники в направлении по оси x и дипольные приемники 64 в направлении по оси y, которые смещены относительно друг друга на 90°, соответственно обозначенные R1x, R1y, R2x, R2y, R3x, R3y, R4x, R4y, R5x, R5y, R6x, R6y, R7x, R7y, R8x, R8y, R9x, R9y, R10x, R10y, R11x, R11y, R12x, R12y, R13x и R13y. Дипольные приемники 64 в направлении по оси x могут быть ориентированы по одному и тому же азимутальному направлению (например, направлению x в системе координат (x,y,z)) и разнесены по вертикали друг от друга (например, разнесены на некоторое расстояние в направлении z в системе координат (x,y,z)). Дипольные приемники 64 в направлении по оси y могут быть ориентированы по одному и тому же азимутальному направлению (например, направлению y в системе координат (x,y,z)) и разнесены друг от друга по вертикали (например, разнесены на некоторое расстояние в направлении z в системе координат (x,y,z)).

[28] Когда один или оба дипольных излучателя 62 излучают дипольный акустический сигнал, он может воздействовать на буровую скважину 18, находящуюся в невозмущенном состоянии (показанном позицией 26А), что вызывает ответную реакцию буровой скважины 18 в виде перемещения (показанного в преувеличенной форме позицией 26В). Это влечет за собой распространение дипольного сигнала вдоль буровой скважины 18, где он может быть обнаружен группой приемников 64.

[29] В отличие от монопольного акустического сигнала дипольный акустический сигнал может давать другую информацию о буровой скважине 18 и/или геологическом пласте 12, поскольку дипольный акустический сигнал не излучается равномерно от акустического излучателя подобно монопольному акустическому сигналу. Как показано на примере диаграммы 70 волнового сигнала из фиг. 3, вместо этого дипольный акустический сигнал 72 является положительным в одном направлении и отрицательным в другом, в результате чего не создается перемещение в направлении (показанном позицией 74), перпендикулярном к направлению возбуждения диполя. В свою очередь дипольный акустический сигнал 72 проходит неравномерно по азимутам вдоль буровой скважины 18 и поэтому может обеспечивать азимутальную информацию, когда дипольный акустический сигнал 72 обнаруживается акустическими приемниками 64. Кроме того, когда дипольный акустический сигнал 72 проходит вдоль буровой скважины 18, дипольный акустический сигнал 72 распространяется глубже в геологический пласт 12 (например, распространяется на около 3 фута (0,9 м) или около этого в геологический пласт 12), чем монопольный волновой сигнал Стоунли. Кроме того, дипольный акустический волновой сигнал 72 сам по себе может показывать дополнительную информацию о геологическом пласте 12 вблизи буровой скважины 18.

[30] Когда дипольный акустический волновой сигнал 72 распространяется вдоль буровой скважины 18, затухание дипольного акустического волнового сигнала 72 может показывать характеристики (например, наличие или отсутствие трещины или протяженность проницаемой зоны буровой скважины 18 и/или геологического пласта 12. Кроме того, затухание дипольного акустического волнового сигнала 72 может показывать азимутальность трещин или проницаемой зоны и в то же время обеспечивать информацию о геологическом пласте 12 на расстоянии от ствола 12 скважины.

[31] Затухание дипольного акустического волнового сигнала 72 можно использовать при анализе дипольной дифференциальной энергии, показанном блок-схемой 80 последовательности действий на фиг. 4. Блок-схема 80 последовательности действий из фиг. 4 может начинаться с помещения (блок 82) любого подходящего скважинного акустического прибора (например, скважинного акустического прибора 60) в буровую скважину 18 в геологическом пласте 12. Как отмечалось выше, это помещение может происходить с использованием любого подходящего средства транспортировки, такого как средство транспортировки прибора каротажа во время бурения (КВБ), каротажный кабель, гибкая насосно-компрессорная труба или средство транспортировки прибора каротажа через буровое долото.

[32] Дипольный акустический сигнал может излучаться (блок 84) одним или несколькими акустическими излучателями и обнаруживаться (блок 86) одним или несколькими акустическими приемниками. Дифференциальная энергия может быть вычислена (блок 88) между одной или несколькими парами приемников или одной или несколькими парами излучателей. До продолжения необходимо отметить, что блоки 84, 86 и 88 можно выполнять различными способами при условии, что может быть измерено затухание дипольных акустических сигналов на протяжении некоторого интервала глубин. По существу, в одном примере блок 84 может включать в себя излучение дипольного акустического сигнала при использовании одного акустического излучателя и блок 86 может включать в себя измерение дипольного акустического сигнала при использовании по меньшей мере одной пары акустических приемников (например, двух акустических приемников в одном и том же азимутальном направлении, которые разнесены по вертикали друг от друга на некоторое расстояние). В другом примере блок 84 может включать в себя излучение дипольного акустического сигнала с использованием пары акустических излучателей (например, двух акустических излучателей в одном и том же азимутальном направлении, которые по вертикали разнесены друг от друга на некоторое расстояние) и блок 86 может включать в себя измерение дипольного акустического сигнала с использованием по меньшей мере одного акустического приемника. В любом из этих случаев может обеспечиваться измерение затухание дипольного акустического сигнала на протяжении некоторого интервала глубин. Дипольная дифференциальная энергия может вычислена согласно блоку 88 между любым количеством пар акустических приемников или акустических излучателей. Дипольная дифференциальная энергия может быть определена для облегчения идентификации (блок 90) характеристик геологического пласта 12 и/или буровой скважины 18, таких как глубина и/или азимутальное положение трещины или проницаемой зоны.

[33] Для примера на фиг. 5 показана скважинная каротажная диаграмма 100, которая может включать в себя дорожки, относящиеся к дипольной дифференциальной энергии. Скважинная каротажная диаграмма 100 включает в себя дорожки 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, 118, 120, 122, 124 и 126. Из них дорожки 108, 110, 112, 116, 118 и 120 относятся к анализу дипольной дифференциальной энергии из этого раскрытия и могут дополняться другими дорожками 102, 104, 106, 114, 122, 124 и 126. Другие дорожки могут включать в себя показатель эрозии/глинистой корки (дорожка 102), глубину (дорожка 104), частотный анализ медленности диполя x (дорожка 106), частотный анализ медленности диполя y (дорожка 114), коэффициент отражения монопольной волны Стоунли (дорожка 122), медленность монопольной волны Стоунли (дорожка 124) и каротажную диаграмму переменной плотности (КДПП) на основе монопольной волны Стоунли (дорожка 126).

[34] Из числа дорожек, относящихся к анализу дипольной дифференциальной энергии, дорожки 108, 110 и 112 относятся к акустическим дипольным измерениям с акустических приемников, ориентированных в направлении по оси x, и дорожки 116, 118 и 120 относятся к акустическим дипольным измерениям с акустических приемников, ориентированных в направлении по оси y. В частности, на дорожке 108 показаны несколько помещенных на одной и той же дорожке кривых акустической энергии с акустических приемников, ориентированных в направлении по оси x. На дорожке 110 показаны кривые x-дипольной нормированной дифференциальной энергии (НДЭ) с пар акустических приемников, ориентированных в направлении по оси x, которые могут быть определены на основании кривых акустической энергии с дорожки 108. Кроме того, различные способы определения кривых x-дипольной нормированной дифференциальной энергии на дорожке 110 будут рассмотрены ниже. На дорожке 112 представлено x-дипольное среднее арифметическое кривых x-дипольной нормированной дифференциальной энергии с дорожки 110. Кривая x-дипольной средней арифметической нормированной дифференциальной энергии с дорожки 112 может использоваться как показатель трещин. В некоторых вариантах осуществления базовый уровень энергии может быть удален из кривой x-дипольной средней арифметической нормированной дифференциальной энергии для дополнительного выделения выпадающих значений дифференциальной энергии, которые в особенности могут свидетельствовать о наличии трещин.

[35] В отличие от дорожек 108, 110 и 112 диполей x на дорожках 116, 118 и 120 диполей y представлены другие азимутальные измерения. Сами по себе различия между этими измерениями могут указывать на различные азимутальные условия в буровой скважине 18. На дорожке 116 показаны несколько помещенных на одной и той же дорожке кривых акустической энергии с различных акустических приемников, ориентированных в направлении по оси y. На дорожке 118 показаны кривые y-дипольной нормированной дифференциальной энергии (НДЭ) с пар акустических приемников, ориентированных в направлении по оси y, которые могут быть определены на основании кривых акустической энергии с дорожки 116. Кроме того, различные способы определения кривых y-дипольной нормированной дифференциальной энергии с дорожки 116 будут рассмотрены ниже. На дорожке 120 представлено y-дипольное среднее арифметическое кривых y-дипольной нормированной дифференциальной энергии с дорожки 118. Кривая y-дипольной средней арифметической нормированной дифференциальной энергии с дорожки 120 может использоваться как показатель трещин. В некоторых вариантах осуществления базовый уровень энергии может быть удален из кривой y-дипольной средней арифметической нормированной дифференциальной энергии для дополнительного выделения выпадающих значений дифференциальной энергии, которые в особенности могут свидетельствовать о наличии трещин. Дополнительно или альтернативно кривая x-дипольного среднего арифметического с дорожки 112 и кривая y-дипольного среднего арифметического с дорожки 120 могут быть объединены (например, в среднее арифметическое) для создания объединенного x- и y-показателя трещин. Объединенный x- и y-показатель трещин, получающийся в результате этого объединения, можно использовать в качестве признака проницаемой зоны в обоих направлениях x и y, который также может обеспечить выявление трещины.

[36] Как отмечалось выше, вычисление дипольной нормированной дифференциальной энергии (НДЭ) связано с определением степени дипольного затухания между парой выровненных по вертикали акустических излучателей. На фиг. 6 показана блок-схема 140 последовательности действий способа вычисления дипольной нормированной дифференциальной энергии на основании такой пары акустических приемников (и тем самым получения, например, кривой дифференциальной энергии, показанной на дорожке 110 или дорожке 118 из фиг. 5). Дипольная нормированная дифференциальная энергия может вычисляться, например, в системе 44 обработки данных, описанной с обращением к фиг. 1. Для вычисления дипольной нормированной дифференциальной энергии кривая измеренной дипольной акустической энергии для первого акустического приемника (например, R1x) и кривая измеренной дипольной акустической энергии для второго акустического приемника (например, R2x), получаемые с помощью акустического скважинного прибора (например, акустического скважинного прибора 60) и дискретизированные, могут быть приняты (блок 142) системой 44 обработки данных. Сумма энергий от первого акустического приемника (например, R1x) может быть вычислена (блок 144) на протяжении некоторого первого временного окна. Нижеследующим псевдокодом иллюстрируется пример вычисления:

для i в пределах (Т1,Т2):

wsumR1x=wsumR1x+pow(a[i],2),

где wsumR1x обозначает сумму энергий с первого акустического приемника, Т1 обозначает начальную точку первого временного окна и Т2 обозначает конечную точку первого временного окна и a[i] обозначают дискретные значения измерений в дискретные моменты i времени на кривой энергии с первого акустического приемника. Сумма энергий с первого акустического приемника (например, R1x) может быть преобразована в децибельную форму (обозначенную ниже как er1x), представленную нижеследующим псевдокодом:

er1x=10*log(wsumR1x,10).

[37] Аналогичная сумма энергий с второго акустического приемника (например, R2x) может быть вычислена (блок 146) на протяжении некоторого второго временного окна. Второе временное окно может иметь такую же длительность, как первое временное окно, но может быть смещено от первого временного окна на время распространения волны между первым и вторым приемниками. Пример вычисления суммы энергий с второго приемника (например, R2x) показан ниже:

для j в пределах ((T1+Toffset), (T2+Toffset)):

wsumR2x=wsumR2x+pow(a[j],2,

где wsumR2x обозначает сумму энергий с второго акустического приемника, T1+Toffset обозначает начальную точку второго окна и T2+Toffset обозначает конечную точку второго окна, a[i] обозначают дискретные значения измерений в дискретные моменты j времени на кривой энергии с второго акустического приемника и Toffset обозначает смещение во времени второго окна от первого окна. Смещение Toffset во времени может быть фиксированным для определенной пары акустических приемников или может изменяться. Смещение Toffset во времени может регулироваться оператором в зависимости от характеристик волн в геологическом пласте (например, от известной литологии или другой скважинной каротажной информации). Сумма энергий с второго акустического приемника (например, R2x) может быть преобразована в децибельную форму (обозначенную ниже как er2x), представленную нижеследующим псевдокодом:

er2x=10*log(wsumR2x,10).

[38] Дипольную нормированную дифференциальную энергию (НДЭ) можно вычислить (блок 148) при использовании измерений первой суммы и второй суммы. Например, абсолютную разность между первой суммой и второй суммой можно разделить на расстояние между первым приемником (например, R1x) и вторым приемником (например, R2x). Нижеследующим псевдокодом (показанным ниже как nde_R1R2_xdp) описывается пример вычисления нормированной дифференциальной энергии для случая, когда расстояние между первым акустическим приемником (например, R1x) и вторым приемником (например, R2x) составляет 1 фут (0,3048 м):

nde_R1R2_xdp=abs((er1x-er2x)/1)).

[39] Выполнением блоков 142, 144, 146 и 148 на протяжении ряда временных окон кривых измеренной энергии с приемников можно получать кривые дипольной нормированной дифференциальной энергии (НДЭ) на многих глубинах буровой скважины 18 (например, кривые нормированной дифференциальной энергии, представленные на дорожке 110 из фиг. 5). Кроме того, должно быть понятно, что дипольную нормированную дифференциальную энергию можно также определять аналогичным образом на основании пар излучателей. Действительно, при использовании «обработки секции или группы излучателей» измерения дифференциальной энергии могут быть выполнены между парами источников сейсмической энергии, а не между парами приемников, как при обработке секции приемников, описанной в этом разделе. Суммирование измерений дифференциальной энергии, получаемых при обработке секции излучателей, с измерениями дифференциальной энергии, получаемыми при обработке секции излучателей, может обеспечить дальнейшее улучшение суммарной (например, комбинированной или усредненной) каротажной диаграммы дипольной нормированной дифференциальной энергии, поскольку изменения измерений, вызванные влиянием, например, границ пласта и расширениями ствола скважины, антикоррелируют и проявляют тенденцию к взаимной компенсации, в результате чего улучшается признак трещин.

[40] Фактически, как показано на блок-схеме 160 последовательности действий из фиг. 7, кривые дипольной нормированной дифференциальной энергии (НДЭ) на основе приемников и/или кривые дипольной нормированной дифференциальной энергии на основе излучателей можно использовать для образования показателя трещин. Для этого многочисленные кривые дипольной нормированной дифференциальной энергии можно вычислять (блок 162) для различных пар акустических приемников и/или акустических излучателей. Кривые дипольной нормированной дифференциальной энергии из блока 162 могут быть вычислены, например, способом, описанным выше. Кривые дипольной нормированной дифференциальной энергии на основе приемников можно суммировать (блок 164) (например, объединять и/или усреднять), чтобы получать среднюю арифметическую кривую дипольной нормированной дифференциальной энергии для приемников. Дополнительно или альтернативно кривые дипольной нормированной дифференциальной энергии на основе излучателей можно суммировать (например, объединять или усреднять), чтобы получать среднюю арифметическую кривую дипольной нормированной дифференциальной энергии для излучателей. В некоторых вариантах осуществления эти две средние арифметические кривые сами по себе можно суммировать (блок 166) (например, объединять или усреднять), чтобы получать кривую дипольной нормированной дифференциальной энергии для приемников-излучателей.

[41] При использовании любой из кривых дипольной нормированной дифференциальной энергии, рассмотренных выше (например, средней арифметической кривой дипольной нормированной дифференциальной энергии для приемников, средней арифметической кривой дипольной нормированной дифференциальной энергии для излучателей, кривой дипольной нормированной дифференциальной энергии для приемников-излучателей или даже кривых дипольной нормированной дифференциальной энергии с конкретных пар акустических приемников или излучателей), показатель трещины может быть получен удалением (блок 168) базового уровня энергии. Например, среднее скользящее (например, на протяжении скользящего окна) кривой дипольной нормированной дифференциальной энергии для приемников-излучателей можно вычесть из этой кривой. Это может быть особенно эффективным в случае, когда каротажный интервал является очень большим с несколькими литологическими вариациями. В дополнение к этому или альтернативно свободная зона, в которой кривая нормированной дифференциальной энергии флуктуирует меньше, чем некоторое пороговое значение флуктуации, может служить базовым уровнем энергии. Это уровень нормированной дифференциальной энергии, на основании которого интервал может быть вычтен из кривой нормированной дифференциальной энергии. Результирующая кривая может представлять показатель трещины, который может быть указывающим на трещину.

[42] Для дальнейшего акцентирования на глубинах, на которых вероятно выявление трещин, глубины, на которых результирующая кривая дипольной нормированной дифференциальной энергии (НДЭ) превышает некоторый порог (например, выше базового уровня энергии или некоторого значения выше или некоторого значения ниже базового уровня энергии), могут маркироваться (блок 170) как более вероятные места трещин по сравнению с другими глубинами.

[43] Анализ дипольной нормированной дифференциальной энергии (НДЭ) из этого раскрытия может использоваться как часть блок-схемы последовательности действий при более широком акустическом скважинном каротаже, показанной в виде блок-схемы 180 последовательности действий на фиг. 8. Фактически, акустические данные могут быть получены (блок 182) и сохранены в виде каротажных диаграмм с параметрами пласта из вертикальных, искривленных или горизонтальных скважин наряду с дополнительными каротажными данными. Например, акустические данные могут включать в себя широкополосные акустические каротажные диаграммы (кросс-дипольных сдвиговых волн, волн сжатия и низкочастотных волн Стоунли), а другие дополнительные каротажные данные могут включать в себя кавернограммы и петрофизические каротажные диаграммы (например, плотности, литологии). Может выполняться (блок 184) начальная акустическая обработка. Начальная акустическая обработка может включать в себя анализ кросс-дипольной анизотропии для получения ориентированных дипольных волновых сигналов сдвиговых волн, анализ трещин на основе низкочастотных волн Стоунли для образования коэффициентов отражения и прохождения волн Стоунли и/или анализ скорости волн сжатия.

[44] Может быть выполнен (блоки 186 и 188) анализ дипольной нормированной дифференциальной энергии (НДЭ), рассмотренный выше. Например, суммарные или средние арифметические кривые дипольной нормированной дифференциальной энергии могут быть образованы вычислением (блок 186) (быстрого и медленного) дипольного затухания на каротажном интервале. Как отмечалось выше, это может включать в себя получение индивидуальных кривых энергии для каждого приемника и излучателя, вычисление индивидуальных кривых нормированной дифференциальной энергии для различных пар приемников и пар излучателей, объединение различных кривых нормированной дифференциальной энергии с пар приемников и пар излучателей для получения соответствующих средних арифметических кривых и вычисление объединенной кривой нормированной дифференциальной энергии для приемников-излучателей путем получения среднего арифметического соответствующих средних кривых для приемников и излучателей.

[45] Согласно блоку 188 базовый уровень энергии может быть удален из любой кривой дипольной нормированной дифференциальной энергии (например, кривой дипольной нормированной дифференциальной энергии для приемников-передатчиков). Например, если каротажный интервал является относительно большим (например, за пределами пороговой длины) и содержит многочисленные литологические вариации в зависимости от изменений глубины, скользящее среднее (например, из скользящего окна) может быть удалено из кривой дипольной нормированной дифференциальной энергии для приемников-излучателей. В дополнение к этому или альтернативно для литологически подобного интервала свободная зона, в которой кривая дипольной нормированной дифференциальной энергии для приемников-излучателей не флуктуирует за пределы порога флуктуации, может представлять базовый уровень нормированной дифференциальной энергии, который может быть удален из кривой дипольной нормированной дифференциальной энергии для приемников-излучателей. Кроме того, глубины, на которых значения нормированной дифференциальной энергии выше базового уровня или некоторого другого порога энергии, могут быть промаркированы как с большей вероятностью содержащие трещины по сравнению с другими.

[46] Эти различные акустические кривые можно использовать при интегральном анализе (блок 190). Анализ может включать в себя получение коэффициента (RC) отражения и коэффициента (TC) прохождения волн Стоунли, объединенной кривой дипольной нормированной дифференциальной энергии для приемников-излучателей по дипольному волновому сигналу, кавернограмм, глубинных каротажных диаграмм и петрофизических каротажных диаграмм. Конечный результат (блок 192) выполнения блок-схемы последовательности действий из фиг. 8 может представлять собой робастный показатель трещин. Фактически, он может включать в себя объединенный и более робастный показатель трещин даже в отсутствие изображения ствола скважины для пробуренной буровой скважины 18, которая может быть вертикальной, искривленной или горизонтальной.

[47] Хотя в изложенном выше раскрытии волновые сигналы, образуемые акустическими приемниками, описаны как обрабатываемые в цифровом формате, они могут обрабатываться в аналоговой форме. Кроме того, обработка волновых сигналов в соответствии с раскрытием может выполняться либо в то время, когда акустический прибор перемещается и работает в стволе скважины, либо в последующее время. Поэтому обработка волновых сигналов, используемая в этой заявке, предполагается включающей в себя как обработку в реальном времени, так и задержанную обработку сигналов, образуемых при каротаже ствола скважины.

[48] Конкретные варианты осуществления, описанные выше, показаны для примера, и должно быть понятно, что эти варианты осуществления могут иметь различные модификации и альтернативные формы. Кроме того, должно быть понятно, что формула изобретения не предполагается ограниченной конкретными раскрытыми формами, а точнее, охватывает модификации, эквиваленты и варианты, попадающие в пределы сущности и объем этого раскрытия.

1. Способ акустического каротажа скважины, содержащий этапы, на которых:

помещают акустический скважинный прибор в ствол скважины в геологическом пласте;

излучают дипольный акустический сигнал, используя акустические излучатели скважинного прибора;

измеряют дипольный акустический сигнал, используя акустические приемники скважинного прибора;

вычисляют, используя процессор, дипольную дифференциальную энергию дипольного акустического сигнала, измеряемого с помощью двух из акустических приемников или излучаемого двумя из излучателей, или того и другого; и

создают, используя процессор, признак дипольной дифференциальной энергии, чтобы облегчить идентификацию характеристик геологического пласта или ствола скважины, или обоих,

причем дипольную дифференциальную энергию вычисляют как нормированную дифференциальную энергию, и при этом вычисление дипольной дифференциальной энергии содержит удаление базового уровня энергии из нормированной дифференциальной энергии.

2. Способ по п. 1, в котором вычисление дипольной дифференциальной энергии содержит:

прием первой кривой измеренной энергии дипольного акустического сигнала, измеренного с помощью первого приемника из акустических приемников;

прием второй кривой измеренной энергии дипольного акустического сигнала, измеренного с помощью второго приемника из акустических приемников;

вычисление первой суммы энергий на основании первой кривой измеренной энергии на протяжении первого временного окна;

вычисление второй суммы энергий на основании второй кривой измеренной энергии на протяжении второго временного окна и

вычисление разности между первой суммой энергий и второй суммой энергий, результат которого делят на пространственное расстояние между первым приемником и вторым приемником, чтобы определить нормированную дифференциальную энергию.

3. Способ по п. 2, в котором второе временное окно равно по длительности первому временному окну, но смещено от первого временного окна на величину времени распространения между вступлениями волны на первый приемник и второй приемник.

4. Способ по п. 1, в котором вычисление дипольной дифференциальной энергии содержит:

прием первой кривой измеренной энергии дипольного акустического сигнала, излученного первым излучателем из акустических излучателей и измеренного с помощью первого приемника из акустических приемников;

прием второй кривой измеренной энергии дипольного акустического сигнала, излученного вторым излучателем из акустических излучателей и измеренного с помощью первого приемника из акустических приемников;

вычисление первой суммы энергий на основании первой кривой измеренной энергии на протяжении первого временного окна;

вычисление второй суммы энергий на основании второй кривой измеренной энергии на протяжении второго временного окна и

вычисление разности между первой суммой энергий и второй суммой энергий, результат которого делят на пространственное расстояние между первым излучателем и вторым излучателем, чтобы определить нормированную дифференциальную энергию.

5. Способ по п. 1, в котором признак дипольной дифференциальной энергии содержит показатель, который больше, когда трещина более вероятна, и меньше, когда трещина менее вероятна.

6. Способ по п. 1, в котором получение признака дипольной дифференциальной энергии содержит образование скважинной каротажной диаграммы, которая включает в себя дорожку, показывающую дипольную дифференциальную энергию.

7. Способ по п. 1, в котором получение признака дипольной дифференциальной энергии содержит маркировку глубин, на которых дипольная дифференциальная энергия является указывающей на трещину в геологическом пласте.

8. Способ по п. 1, содержащий указание, когда нормированная дифференциальная энергия превышает порог энергии, указывающий на трещину в геологическом пласте.

9. Способ по п. 1, в котором удаление базового уровня энергии из нормированной дифференциальной энергии содержит удаление скользящего среднего из кривой значений нормированной дифференциальной энергии на протяжении глубин.

10. Способ по п. 1, в котором удаление базового уровня энергии из нормированной дифференциальной энергии содержит удаление значения нормированной дифференциальной энергии из первого интервала глубин кривой значений нормированной дифференциальной энергии на протяжении глубин, в котором первый интервал глубин представляет зону, в которой кривая значений нормированной дифференциальной энергии не флуктуирует за пределы порога флуктуации.

11. Способ по п. 1, в котором акустический скважинный прибор помещают в буровую скважину с помощью средства транспортировки прибора каротажа во время бурения, каротажного кабеля, гибкой насосно-компрессорной трубы или средства транспортировки прибора каротажа через буровое долото.

12. Скважинная каротажная система, содержащая:

акустические излучатели, выполненные с возможностью излучения дипольного акустического сигнала в стволе скважины, пробуренном в геологическом пласте;

акустические приемники, выполненные с возможностью измерения дипольного акустического сигнала; и

процессор, сконфигурированный для:

определения дипольной дифференциальной энергии дипольного акустического сигнала, измеряемого с помощью двух из акустических приемников, или излучаемого двумя из акустических излучателей, или того и другого, в первом азимутальном направлении; и

создания признака дипольной дифференциальной энергии в первом азимутальном направлении для облегчения идентификации характеристик геологического пласта или ствола скважины, или обоих,

причем дипольную дифференциальную энергию вычисляют как нормированную дифференциальную энергию, при этом определение дипольной дифференциальной энергии содержит удаление базового уровня энергии из нормированной дифференциальной энергии.

13. Скважинная каротажная система по п. 12, в которой один акустический излучатель из акустических излучателей выполнен с возможностью излучения дипольного акустического сигнала и группа акустических приемников из акустических приемников выполнена с возможностью измерения дипольного акустического сигнала.

14. Скважинная каротажная система по п. 12, в которой группа из по меньшей мере двух излучателей выполнена с возможностью излучения дипольного акустического сигнала и акустические приемники выполнены с возможностью измерения акустического дипольного сигнала.

15. Скважинная каротажная система по п. 12, в которой два из акустических приемников, с помощью которых вычисляется дипольная дифференциальная энергия, выполнены с возможностью измерения акустического дипольного сигнала по первому азимутальному направлению или в которой два из излучателей, с помощью которых вычисляется дипольная дифференциальная энергия, выполнены с возможностью излучения акустического дипольного сигнала по первому азимутальному направлению, или те и другие.

16. Материальный нетранзиторный машиночитаемый носитель данных, содержащий инструкции по:

приему кривых дипольной энергии на протяжении глубин для каждого приемника и каждого излучателя, получаемых акустическим скважинным прибором, помещенным в ствол скважины в геологическом пласте;

вычислению кривых нормированной дифференциальной энергии для множества пар приемников или пар излучателей, или обеих, при использовании по меньшей мере некоторых из кривых дипольной энергии; и

получению суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии для приемников путем объединения множества кривых нормированной дифференциальной энергии для по меньшей мере некоторых из множества пар приемников или получению суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии для излучателей путем объединения множества кривых нормированной дифференциальной энергии для по меньшей мере некоторых из множества пар излучателей, или получению как суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии для приемников, так и суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии для излучателей;

при этом суммарная кривая нормированной дифференциальной энергии для приемников или суммарная кривая нормированной дифференциальной энергии для излучателей, или обе, сконфигурированы для облегчения идентификации характеристик геологического пласта или ствола скважины, или обоих,

при этом вычисление суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии содержит удаление базового уровня энергии из нормированной дифференциальной энергии.

17. Машиночитаемый носитель данных по п. 16, содержащий инструкции по вычислению объединенной кривой нормированной дифференциальной энергии для излучателей-приемников путем получения среднего арифметического суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии для приемников и суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии для излучателей.

18. Машиночитаемый носитель данных по п. 17, содержащий инструкции по удалению базового уровня энергии из объединенной кривой нормированной дифференциальной энергии для излучателей-приемников для образования признака трещины, который позволяет предположить наличие трещины, когда показатель трещины превышает порог.

19. Машиночитаемый носитель данных по п. 16, содержащий инструкции по использованию суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии для приемников или суммарной кривой нормированной дифференциальной энергии для излучателей, или обеих, для образования скважинной каротажной диаграммы, содержащей дорожку дипольной скважинной каротажной диаграммы, используемой в дополнение к анализу монопольных волновых сигналов Стоунли для облегчения идентификации трещины.