專利名稱：使用分布式聲學(xué)感測(cè)的井碰撞避免的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用光纖電纜以提供分布式聲學(xué)傳感器的系統(tǒng)，其能夠被用來提供關(guān)于各種地下物體的位置的信息，并且特別能夠被用來在鉆探期間定位現(xiàn)有井筒。
技術(shù)背景 當(dāng)從同一設(shè)施或附近的一個(gè)設(shè)施鉆探新井或者重新鉆探現(xiàn)有井時(shí)，在海上平臺(tái)或陸上井場(chǎng)(well pad)投產(chǎn)的現(xiàn)有井具有重大風(fēng)險(xiǎn)。該風(fēng)險(xiǎn)是由于新井中的鉆頭或其他鉆探設(shè)備與現(xiàn)有井的套管(casing)和/或井管的碰撞的可能性所造成的。這種碰撞將導(dǎo)致設(shè)備和井筒本身的損壞，而修理是昂貴的(并且還引入另外的風(fēng)險(xiǎn))，以及這種碰撞可能導(dǎo)致不希望有的碳?xì)浠衔锏尼尫?，而可能沒有有效手段來控制。用于避免碰撞的現(xiàn)有工具和技術(shù)是基于隨鉆測(cè)量和其他勘測(cè)，這可能沒有足夠的準(zhǔn)確性以防止碰撞。由于不確定性和重大風(fēng)險(xiǎn)，在鉆探操作期間通常關(guān)閉并監(jiān)測(cè)與新的或重新鉆探的井相鄰的井，這減小了風(fēng)險(xiǎn)，但是對(duì)生產(chǎn)設(shè)施具有經(jīng)濟(jì)影響。用于在進(jìn)行鉆探的同時(shí)定位井筒相對(duì)于相鄰井筒的位置的可靠方法將不僅減小上述的重大風(fēng)險(xiǎn)，而且可以允許在沒有合適方法的情況下本不會(huì)被視為可能或謹(jǐn)慎的井的鉆探，以及可以增加鉆探操作的效率(鉆探速度)。聲學(xué)定位/成像以前在流體介質(zhì)中以及在基于土壤的介質(zhì)中具有廣泛使用(例如海底地層聲學(xué)剖面測(cè)定)，但是具有比本申請(qǐng)所需的空間分辨率低的空間分辨率。另一方面，具有足夠分辨率的裝置/技術(shù)裝置/技術(shù)(例如掃描聲納)的穿透能力對(duì)于本申請(qǐng)的尺寸/規(guī)模而言是不足的。更長距離的裝置/技術(shù)(例如聲學(xué)地質(zhì)導(dǎo)向、地震)盡管具有足夠的距離，但是不具有足夠的分辨率。因?yàn)檫@些原因，期望提供下述聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相對(duì)較便宜地獲得、部署和維護(hù)該系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)允許鉆探操作的精確實(shí)時(shí)檢測(cè)和/或現(xiàn)有井的精確軌跡的確定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供下述聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相對(duì)較便宜地獲得、部署和維護(hù)該系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)允許鉆探操作的實(shí)時(shí)檢測(cè)和/或現(xiàn)有井的精確軌跡的確定。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)的適應(yīng)性和靈活性，它能夠被用來以各種方式高效地收集信息。例如，本系統(tǒng)能夠被部署在多個(gè)現(xiàn)有井中并被用來檢測(cè)在附近正在鉆探或重新鉆探的新井的進(jìn)展。在其他實(shí)施例中，本系統(tǒng)能夠被部署在多個(gè)現(xiàn)有井中并與一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)聲源結(jié)合使用以確定現(xiàn)有井的軌跡。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供一種用于通過下述操作來獲得在地下鉆井時(shí)關(guān)于井的位置信息的方法a)提供至少一個(gè)光纖或光纖電纜，所述光纖或光纖電纜被部署在正在鉆探的井的聲學(xué)范圍內(nèi)的井眼中，所述光纖電纜具有近端和遠(yuǎn)端，所述近端被耦合到光源和光電探測(cè)器，所述光纖電纜以聲學(xué)方式被耦合到地下地層以便允許地下的聲學(xué)信號(hào)影響電纜的物理狀態(tài)山)在正在鉆探的井中提供聲源；c)把至少一個(gè)光脈沖傳送到電纜中；
d)在光電探測(cè)器處接收指示電纜的至少一個(gè)第一部分的物理狀態(tài)的第一光信號(hào)，其中選擇所述第一部分以使得第一光信號(hào)提供關(guān)于聲源的位置的第一項(xiàng)信息；以及e)把至少第一項(xiàng)信息輸出到顯示器。該方法還可包括下述步驟確定第一項(xiàng)信息是否滿足預(yù)定準(zhǔn)則，并且如果滿足該準(zhǔn)則，則改變正在鉆探的井的軌跡。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)光纖或光纖電纜被提供在正在鉆探的井的聲學(xué)范圍內(nèi)的多個(gè)井眼中的每個(gè)中，并且從多個(gè)光纖電纜收集的信息被用來對(duì)聲源的位置進(jìn)行三角測(cè)
量。 該方法還可包括下述步驟使用聲學(xué)數(shù)據(jù)以確定至少一個(gè)現(xiàn)有井眼的位置。該方法還可包括隨著時(shí)間過去重復(fù)至少步驟c)至e)。聲源可以是工作的(active)鉆頭，或者可以是除鉆頭之外的調(diào)制的或未調(diào)制的源。


為了更詳細(xì)地理解本發(fā)明，參照附圖，其中
圖I是其中可以使用本發(fā)明的環(huán)境的示意性平面圖；以及 圖2是其中可以使用本發(fā)明的環(huán)境的示意性側(cè)視圖。如本文所用，術(shù)語“區(qū)域”是指由電纜、光纖的一部分或光纖電纜的一部分感測(cè)的表面或地下的面積量。對(duì)于在表面的電纜，在表面確定該區(qū)域，其中該區(qū)域的邊界由在表面上繪制以便包圍電纜或電纜的一部分的假想線來建立。在地下電纜的情況下，在平行于表面的假想平面上確定該區(qū)域，地下電纜的路徑被投影在該假想平面上，其中該區(qū)域的邊界由在該平面上繪制以便包圍電纜或電纜的一部分在該平面上的投影的假想線來建立。
具體實(shí)施例方式一開始參照?qǐng)DI和2，海上環(huán)境10包括通常位于水20的某一深度的多個(gè)現(xiàn)有井
12和新井14 (以虛線(phantom)示出)。這些井穿過海底21并延伸到地下22。地下22包括目標(biāo)地層24。如圖2中所示，每個(gè)井從海底沿著所期望的軌跡延伸。眾所周知，通常將從平臺(tái)30等等鉆探新井14。在所示出的系統(tǒng)中，期望沿著所示的軌跡鉆探井14，以便使與目標(biāo)地層24的接觸最大化并因此使來自井14的產(chǎn)量最大化。井12足夠靠近所期望的井14的軌跡，使得如果在鉆探期間未適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)井14的軌跡或者如果未在足夠準(zhǔn)確性或確定性的情況下知道井12的軌跡，則可能存在井14將與井12之一的軌跡相交的風(fēng)險(xiǎn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)井12中的聲學(xué)信號(hào)，能夠獲得關(guān)于井14的軌跡的有用的實(shí)時(shí)信息。具體而言，通過如下面詳細(xì)所述的在一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有井12中布置分布式聲學(xué)傳感器，能夠處理在井14中生成并由分布式聲學(xué)傳感器接收的聲學(xué)信號(hào)以給出關(guān)于井14的信息。例如，在鉆頭鉆探井14時(shí)由鉆頭生成的噪聲從井14經(jīng)過地下被傳送到井
12。可替換地，一個(gè)或多個(gè)其他聲源能夠被放置在井14中并被用來把聲學(xué)信號(hào)發(fā)送到井12中的傳感器。適合用在本發(fā)明中的分布式聲學(xué)系統(tǒng)是已知的。僅作為示例，單個(gè)電纜或光纖可被部署到每個(gè)現(xiàn)有井12中。每個(gè)電纜優(yōu)選地包含連接到在井口 32處的信號(hào)處理中心(未示出)的光纖，所述信號(hào)處理中心優(yōu)選地在海底井的情況下經(jīng)由臨時(shí)管纜(umbi I ical)等等與鉆探操作通信，或者在平臺(tái)、鉆探船或生產(chǎn)船上的井口的情況下直接與鉆探操作通信。所述信號(hào)處理中心包括光源，其被布置成把光學(xué)信號(hào)引入到電纜的近端中；以及光電探測(cè) 器，其被布置成檢測(cè)朝著輸入端向回在電纜內(nèi)反射或反向散射的輻射并且響應(yīng)于檢測(cè)到的福射而生成輸出信號(hào)。光源可被配置成向一個(gè)或多個(gè)光纖或光纖電纜中提供光脈沖，同時(shí)優(yōu)選地向每個(gè)光纖或電纜提供光電探測(cè)器，但是單個(gè)光電探測(cè)器可經(jīng)由多路復(fù)用裝置被連接到一個(gè)或多個(gè)光纖。光纖或光纖電纜優(yōu)選地被提供在存在相交風(fēng)險(xiǎn)的每個(gè)現(xiàn)有井12中，但是即使使用更少的電纜或者向少于所有現(xiàn)有井提供傳感器，也能夠獲得關(guān)于井14的有用信息。在一些情況下，可使用單個(gè)現(xiàn)有井中的單個(gè)電纜。每個(gè)光纖電纜優(yōu)選地以聲學(xué)方式被耦合到地下地層，使得在地下行進(jìn)的聲學(xué)信號(hào)能夠影響電纜的物理狀態(tài)并產(chǎn)生以光學(xué)方式可檢測(cè)的變化。通過改變電纜的物理狀態(tài)，聲學(xué)信號(hào)引起電纜的反向散射性質(zhì)的局部或半局部變化，這種變化又改變由光電探測(cè)器所感測(cè)的反向散射或反射的光。使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的技術(shù)，從電纜接收的光學(xué)信號(hào)能夠被用來提取關(guān)于(一個(gè)或多個(gè))輸入的聲學(xué)信號(hào)的位置和大小的信息。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)信息又被用來估計(jì)聲源的位置。如上所述，所述源可以是工作的鉆頭或任何其他聲源。各種技術(shù)能夠被用來實(shí)現(xiàn)必要程度的聲學(xué)稱合。在一個(gè)實(shí)施例中，光纖電纜被往下放到現(xiàn)有井12中并且在井筒中不受約束，在井筒中它通常被液體包圍。在其他實(shí)施例中，光纖電纜能夠每隔一段間隔被夾在套管或生產(chǎn)或注入管的內(nèi)部或外部，或者通過合適的粘合劑等等被沿著它的長度固定。在另外的其他實(shí)施例中，光纖電纜能夠被布置在套管的外部，使得它經(jīng)由環(huán)帶中的水泥以聲學(xué)方式被耦合到地層。在另外的其他實(shí)施例中，光纖電纜能夠被包括在各種井下工具和完井部件(例如砂篩、割縫或帶眼襯管、其他防砂部件和套管接頭)中，或者被包括在通常用于修井的其他工具(例如撓性管、復(fù)合中空或?qū)嵭墓?、編織電纜、用于傳送測(cè)井工具的通信電纜或鋼絲電纜)中，或者被包括在專門為了獲得所需的聲學(xué)信息的目的而傳送到現(xiàn)有井中的這種或類似裝置中。在所有情況下，所需的聲學(xué)耦合的程度可取決于每個(gè)井的性質(zhì)和完成狀態(tài)以及聲源和信號(hào)的性質(zhì)。在一些實(shí)施例中，光源是長相干長度穩(wěn)相激光器，并被用來發(fā)射沿著光纖的直接序列擴(kuò)展光譜編碼的光。聲學(xué)振動(dòng)或其他破壞(disruption)對(duì)光纖引起小的變化，這又產(chǎn)生反向散射光信號(hào)的變化。返回的光信號(hào)因此既包含關(guān)于聲學(xué)振動(dòng)的信息又包含指示聲音沿著光纖在哪里影響光纖的位置信息。沿著光纖的聲學(xué)信號(hào)的位置能夠使用擴(kuò)展光譜編碼來確定，所述擴(kuò)展光譜編碼唯一地對(duì)沿著光纖的長度的飛行時(shí)間進(jìn)行編碼。因?yàn)楣饫w能夠被選擇性地“詢問”，本系統(tǒng)具有可適應(yīng)和/或可編程的能力。使用光纖實(shí)現(xiàn)了由光纖單獨(dú)地或共同地并實(shí)時(shí)地執(zhí)行的聲學(xué)感測(cè)的空間分辨率、定時(shí)、靈敏度和位置的改變。因?yàn)檫@個(gè)原因，本系統(tǒng)能夠被稱為靈活系統(tǒng)。
光纖或電纜可以是雙端的，即可回送或者包括在最深部署點(diǎn)的回轉(zhuǎn)裝置從而所述源可到達(dá)電纜的兩端，或者它可以是單端的，其中一端在所述源處并且另一端在遠(yuǎn)離所述源的點(diǎn)處。電纜的長度的范圍能夠從幾米到幾千米，或者甚至幾百千米。在任一情況下，如果僅在電纜的源端處存在光接收裝置，則測(cè)量能夠僅基于反向散射光，或者光接收裝置能夠被提供在電纜的第二端，使得也能夠測(cè)量在光纖電纜的第二端的光的強(qiáng)度或其他性質(zhì)。使用光學(xué)時(shí)域反射測(cè)量(OTDR)技術(shù)，有可能確定從沿著光纖電纜的任何點(diǎn)到達(dá)的反向散射光的量。雖然光脈沖的持續(xù)時(shí)間確定空間分辨率的下限，但是所得到的信號(hào)能夠被用來按照任何更大的間隔提取信息。這能夠通過把反向散射光信號(hào)分成一系列時(shí)間上的窗口(bin)來實(shí)現(xiàn)。每個(gè)窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)被求和以給出關(guān)于窗口的端點(diǎn)之間的光纖的長度上的平均應(yīng)變的信息。可以使這些窗口任意地大以對(duì)光纖的更長部分進(jìn)行采樣。窗口可以具有相同大小并且連續(xù)地分布在光纖的整個(gè)長度上，其中一個(gè)窗口的末端變?yōu)橄乱淮翱诘拈_始，但是如果期望的話，則除了連續(xù)窗口之間的間距之外還能夠調(diào)整每個(gè)窗口的尺寸和位置以產(chǎn)生最佳的所期望的空間采樣分辨率和靈敏度。 因此，通過對(duì)接收的反向散射信號(hào)進(jìn)行時(shí)間選通，每個(gè)光纖電纜能夠被視作多個(gè)分立的分布式聲學(xué)“傳感器”(DAS),其中每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)于電纜的一部分。能夠控制時(shí)間選通以產(chǎn)生與所期望的一樣長的或短的部分/傳感器。例如，電纜的一個(gè)部分能夠使用具有長度L1的電纜的相對(duì)較短的部分以高分辨率感測(cè)，而電纜的另一部分22能夠使用具有長度L2的電纜的相對(duì)較長的部分以較低分辨率感測(cè)。在一些實(shí)施例中，較高分辨率部分長度L1優(yōu)選地落在范圍O. I至10 m內(nèi)，并且較低分辨率部分長度L2優(yōu)選地落在范圍10至1000+ m 內(nèi) ο合適的DAS技術(shù)的一個(gè)實(shí)例是被稱為Blue Rose的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)利用Rayleigh光學(xué)散射的物理現(xiàn)象，該物理現(xiàn)象天然地發(fā)生在傳統(tǒng)上用于光學(xué)時(shí)域反射測(cè)量(OTDR)技術(shù)的光纖中。Blue Rose檢測(cè)反向散射光，并使用該信號(hào)以給出關(guān)于由在電纜附近的活動(dòng)引起的聲學(xué)事件的信息。傳感器是在大約九英寸的深度埋在地下的、具有彈性體的、聚合物的、金屬的、陶瓷的、或復(fù)合的涂層的單股的單模光纖?？商鎿Q地，相干OTDR (C-OTDR)過程能夠被用來從光學(xué)系統(tǒng)獲得類似的聲學(xué)信息，正如在美國申請(qǐng)No. 20090114386中所公開的那樣。在其他實(shí)施例中，能夠使用諸如在美國申請(qǐng)No. 2008277568中描述的光學(xué)系統(tǒng)之類的光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用具有不同頻率并在時(shí)間上分開的光信號(hào)的脈沖對(duì)。如果使用的話，這種系統(tǒng)允許更容易地執(zhí)行信號(hào)的處理，并且與從沿著光纖的長度的不同位置反向散射的單個(gè)頻率的輻射被用來通過干涉而在光電探測(cè)器生成信號(hào)的情況相比具有更大的信噪比。由DAS提供的靈活感測(cè)允許沿著高度感興趣的間隔的最大分辨率采樣，而沒有較低興趣的過采樣區(qū)域。在一些實(shí)施例中，能夠以下述方式從DAS電纜收集數(shù)據(jù)即從電纜的一個(gè)部分(舉例來說，例如位于井12的最靠近井14的部分中的部分)給出相對(duì)較高分辨率數(shù)據(jù)。如果DAS電纜被永久地安裝在井12中，則如果井14保持在很大距離上靠近井12或者如果稍后鉆探第二新井14’并且第二新井14’接近與井14接近的井12的部分不同的井12的部分，改變電纜的哪個(gè)部分以高分辨率感測(cè)的能力可能是有利的。因?yàn)楸眷`活系統(tǒng)在全部DAS電纜或DAS電纜的選擇的部分中允許非常高的分辨率，所以它提供以下述方式收集數(shù)據(jù)的能力即允許比此前已可能的精度大得多的精度。另夕卜，通過隨著時(shí)間過去重復(fù)感測(cè)并比較所得到的信息，將有可能確定是否滿足預(yù)定準(zhǔn)則(例如所期望的井之間的最小間距)，以及改變新井的路線以便避免相交。盡管本發(fā)明能夠被用在單個(gè)“監(jiān)聽”井12中，但是優(yōu)選實(shí)施例包括至少兩個(gè)、并且更優(yōu)選地至少三個(gè)這種井,其中在每個(gè)井中具有至少一個(gè)DAS光纖或電纜。如果多于一個(gè)光纖或電纜被提供在單個(gè)井中，則來自該井的數(shù)據(jù)能夠被用來降低信噪比和/或允許選擇來自更好地耦合到環(huán)境的電纜或電纜部分的更好的數(shù)據(jù)。不管是否在井中存在多于一個(gè)DAS光纖或電纜，來自多個(gè)井的數(shù)據(jù)能夠被組合以給出聲源相對(duì)于每組傳感器的位置的更準(zhǔn)確的確定。在一些實(shí)施例中，當(dāng)在多個(gè)傳感器中的每個(gè)傳感器接收到信號(hào)時(shí)信號(hào)的衰減的程度能夠被用作距離的指示，并因此形成用于確定源的位置的基礎(chǔ)?？商鎿Q地，如果聲源被故意地或巧合性地、隨機(jī)地或可預(yù)測(cè)地調(diào)制，則從所述源到每個(gè)傳感器的每個(gè)聲學(xué)調(diào)制的傳送時(shí)間能夠形成用于三角測(cè)量計(jì)算的基礎(chǔ)。典型地，取得多個(gè)距離測(cè)量，然后使用它們來如圖I中所示地使用三角測(cè)量方法或者使用其 他定位算法計(jì)算井筒位置。在另外的其他實(shí)施例中，可能期望除了任何固有聲學(xué)信號(hào)之外還提供調(diào)制的信號(hào)，以便促進(jìn)來自幾個(gè)電纜的信號(hào)的多路復(fù)用。當(dāng)使用雙端光纖時(shí)，一個(gè)井中的光纖的一端能夠被連接到相鄰井中的光纖的一端，從而在單次采集中有效地收集多井DAS數(shù)據(jù)，而不需要多個(gè)光源、光電探測(cè)器或多路復(fù)
用器/開關(guān)。同樣，可能期望在一個(gè)或多個(gè)井的頂部包括另外的聲源和/或聲學(xué)傳感器。從這種傳感器或通過使用這種源收集的數(shù)據(jù)能夠被有利地與從井下DAS傳感器搜集的數(shù)據(jù)結(jié)合使用。例如，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)聲源被提供在表面(或者在井口或者在別處)時(shí)，來自一個(gè)或多個(gè)井12中的DAS電纜的數(shù)據(jù)能夠被與關(guān)于這些源的位置的知識(shí)結(jié)合使用以限定井12相對(duì)于(一個(gè)或多個(gè))源的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，在井口 32處的信號(hào)處理中心持續(xù)地對(duì)在沿著光纖電纜的每個(gè)部分的反向散射光的量進(jìn)行采樣，并比較反向散射光強(qiáng)度與前一采樣以確定是否已發(fā)生反向散射光強(qiáng)度的足夠的變化，并且如果是的話，則確定在哪個(gè)(哪些)點(diǎn)發(fā)生這種變化。這種方法能夠生成不實(shí)用的或者難以處理的大量數(shù)據(jù)，特別是在空間分辨率相對(duì)較高的情況下。因此，在另一實(shí)施例中，通過對(duì)來自一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)部分的光強(qiáng)度的變化的檢測(cè)，可以啟動(dòng)對(duì)在電纜的特定部分中的反向散射光的感測(cè)和定位。因?yàn)檫@種方法允許較少量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，所以這種方法在對(duì)能夠收集、傳送或處理的數(shù)據(jù)的量存在限制的情況下可能是有利的。本可適應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠記錄由在表面上、在水中、或在井眼中的地震能量源生成的聲學(xué)信號(hào)。將源自源和可適應(yīng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的這種組合的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括所有已知的幾何結(jié)構(gòu)，例如2D或3D表面地震、2D或3D海底或海洋地震、2D或3D VSP地震、井間地震、由水力壓裂或EOR過程導(dǎo)致的在井眼中或在表面的微震監(jiān)測(cè)、等等。同樣，本系統(tǒng)能夠被用來監(jiān)測(cè)所有傳播模式，包括反射和折射(切變和壓縮)波、表面波、Love波、Stonely波、以及其他導(dǎo)引模式。當(dāng)光纖電纜在水平井中被部署在井下時(shí)，這種配置使得能夠使用虛擬源地震技術(shù)，所述技術(shù)對(duì)在復(fù)雜覆蓋層下的儲(chǔ)層監(jiān)測(cè)是有用的。盡管已根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是將會(huì)理解，在不脫離如后面的權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的范圍的情況下能夠?qū)ζ渥龀龈鞣N修改。僅作為示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，電纜和傳感器的數(shù)量和配置、所用的光的采樣率和頻率、以及光纖的性質(zhì)、連同它的涂層和電纜、耦合裝置、光源和光電探測(cè)器都能夠被修改。同樣，聲學(xué)傳感器和/或探測(cè)器可被放置在土壤/介質(zhì)上方或下方。本發(fā)明適合于但不限于用在群集的鉆探中心，在群集的鉆探中心，許多井在地面或泥線基準(zhǔn)按照緊密間隔的模式Γ15英尺間距)源自井 臺(tái)或場(chǎng)，幾乎垂直地穿透土壤/介質(zhì)，并且然后朝著它們的地下目標(biāo)偏離(超過數(shù)百或數(shù)千英尺)?？山邮艿乃畹姆秶鷱淖顪\到10，OOO英尺或更大。最后，將會(huì)理解，本文描述的方法能夠被有利地用于期望使新井與現(xiàn)有井匯集而非保持井之間的距離的情況。最后，本文描述的方法能夠被有利地與其他已知技術(shù)(例如但不限于磁場(chǎng)感測(cè))結(jié)合使用。
權(quán)利要求
1.一種用于在地下鉆井時(shí)獲得關(guān)于井的位置信息的方法，包括 a)提供至少一個(gè)光纖或光纖電纜，所述光纖或光纖電纜被部署在正在鉆探的井的聲學(xué)范圍內(nèi)的至少一個(gè)井眼中、或者被部署在正在鉆探的井中、或者被鋪設(shè)在正在鉆探的井的范圍內(nèi)的海底上，所述光纖或光纖電纜具有近端和遠(yuǎn)端，所述近端被耦合到光源和近端光電探測(cè)器，所述光纖電纜以聲學(xué)方式被耦合到地下地層以便允許地下的聲學(xué)信號(hào)影響所述電纜的物理狀態(tài)； b)在正在鉆探的井中、或在正在鉆探的井的范圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)井眼中、或在正在鉆探的井的范圍內(nèi)的海底上提供聲源； c)把至少一個(gè)光脈沖傳送到所述光纖或電纜中； d)在所述光電探測(cè)器處接收指示所述電纜的至少一個(gè)第一部分的物理狀態(tài)的第一光信號(hào)，其中選擇所述第一部分以使得第一光信號(hào)提供關(guān)于所述聲源的位置的第一項(xiàng)信息； e)把至少第一項(xiàng)信息輸出到顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括下述步驟確定第一項(xiàng)信息是否滿足預(yù)定準(zhǔn)貝U，并且如果滿足所述準(zhǔn)則，則改變正在鉆探的井的軌跡。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，至少一個(gè)光纖或光纖電纜被提供在正在鉆探的井的聲學(xué)范圍內(nèi)的多個(gè)井眼中的每個(gè)中、或者被提供在正在鉆探的井中、或者被提供在正在鉆探的井的范圍內(nèi)的海底上，在每個(gè)電纜中重復(fù)步驟c)和d)，并且從多個(gè)光纖電纜收集的信息被用來對(duì)一個(gè)或多個(gè)聲源的位置進(jìn)行三角測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括下述步驟使用第一項(xiàng)信息以確定至少一個(gè)所述井眼的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括下述步驟當(dāng)聲學(xué)信號(hào)行進(jìn)到每個(gè)電纜部分時(shí)，測(cè)量所述聲學(xué)信號(hào)的衰減的程度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括下述步驟當(dāng)聲學(xué)信號(hào)行進(jìn)到每個(gè)電纜部分時(shí)，測(cè)量所述聲學(xué)信號(hào)的傳送時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括隨著時(shí)間過去重復(fù)至少步驟c)至e)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述聲源是工作的鉆頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述聲源被調(diào)制。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述聲源提供隨機(jī)改變的頻譜和功率輸出。
全文摘要
一種用于在地下鉆井時(shí)獲得關(guān)于井的位置信息的方法包括提供至少一個(gè)光纖電纜，所述電纜被部署在井的聲學(xué)范圍內(nèi)的井眼中，所述電纜的近端被耦合到光源和光電探測(cè)器，所述光纖電纜以聲學(xué)方式被耦合到地下地層以便允許地下的聲學(xué)信號(hào)影響電纜的物理狀態(tài)；在井中提供聲源；把至少一個(gè)光脈沖傳送到電纜中；在光電探測(cè)器處接收指示電纜的至少一個(gè)第一部分的物理狀態(tài)的第一光信號(hào)。選擇所述第一部分以使得第一光信號(hào)提供關(guān)于聲源的位置的信息，并把至少該信息輸出到顯示器。
文檔編號(hào)G01V8/16GK102870015SQ201080057313
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者C.L.科林斯, D.E.德里亞, L.D.福斯特, L.S.格蘭特, F.H.K.蘭博夫 申請(qǐng)人:殼牌國際研究有限公司