[发明专利]使用分布式声学感测的井碰撞避免

说明书

相关案件

本案件要求2009年2月9日提交的并且标题为“Method Of Detecting Fluid In-Flows Downhole”的美国临时申请61/150842的优先权，该临时申请被结合在此以作参考。

技术领域

本发明涉及使用光纤电缆以提供分布式声学传感器的系统，其能够被用来提供关于各种地下物体的位置的信息，并且特别能够被用来在钻探期间定位现有井筒。

背景技术

当从同一设施或附近的一个设施钻探新井或者重新钻探现有井时，在海上平台或陆上井场（well pad）投产的现有井具有重大风险。该风险是由于新井中的钻头或其他钻探设备与现有井的套管（casing）和/或井管的碰撞的可能性所造成的。这种碰撞将导致设备和井筒本身的损坏，而修理是昂贵的（并且还引入另外的风险），以及这种碰撞可能导致不希望有的碳氢化合物的释放，而可能没有有效手段来控制。用于避免碰撞的现有工具和技术是基于随钻测量和其他勘测，这可能没有足够的准确性以防止碰撞。由于不确定性和重大风险，在钻探操作期间通常关闭并监测与新的或重新钻探的井相邻的井，这减小了风险，但是对生产设施具有经济影响。

用于在进行钻探的同时定位井筒相对于相邻井筒的位置的可靠方法将不仅减小上述的重大风险，而且可以允许在没有合适方法的情况下本不会被视为可能或谨慎的井的钻探，以及可以增加钻探操作的效率（钻探速度）。

声学定位/成像以前在流体介质中以及在基于土壤的介质中具有广泛使用（例如海底地层声学剖面测定），但是具有比本申请所需的空间分辨率低的空间分辨率。另一方面，具有足够分辨率的装置/技术装置/技术（例如扫描声纳）的穿透能力对于本申请的尺寸/规模而言是不足的。更长距离的装置/技术（例如声学地质导向、地震）尽管具有足够的距离，但是不具有足够的分辨率。

因为这些原因，期望提供下述声学监测系统：相对较便宜地获得、部署和维护该系统，并且该系统允许钻探操作的精确实时检测和/或现有井的精确轨迹的确定。

发明内容

本发明提供下述声学监测系统：相对较便宜地获得、部署和维护该系统，并且该系统允许钻探操作的实时检测和/或现有井的精确轨迹的确定。

因为本系统的适应性和灵活性，它能够被用来以各种方式高效地收集信息。例如，本系统能够被部署在多个现有井中并被用来检测在附近正在钻探或重新钻探的新井的进展。在其他实施例中，本系统能够被部署在多个现有井中并与一个或多个主动声源结合使用以确定现有井的轨迹。

本发明的一个优选实施例提供一种用于通过下述操作来获得在地下钻井时关于井的位置信息的方法：a）提供至少一个光纤或光纤电缆，所述光纤或光纤电缆被部署在正在钻探的井的声学范围内的井眼中，所述光纤电缆具有近端和远端，所述近端被耦合到光源和光电探测器，所述光纤电缆以声学方式被耦合到地下地层以便允许地下的声学信号影响电缆的物理状态；b）在正在钻探的井中提供声源；c）把至少一个光脉冲传送到电缆中；d）在光电探测器处接收指示电缆的至少一个第一部分的物理状态的第一光信号，其中选择所述第一部分以使得第一光信号提供关于声源的位置的第一项信息；以及e）把至少第一项信息输出到显示器。该方法还可包括下述步骤：确定第一项信息是否满足预定准则，并且如果满足该准则，则改变正在钻探的井的轨迹。

在一些实施例中，至少一个光纤或光纤电缆被提供在正在钻探的井的声学范围内的多个井眼中的每个中，并且从多个光纤电缆收集的信息被用来对声源的位置进行三角测量。

该方法还可包括下述步骤：使用声学数据以确定至少一个现有井眼的位置。该方法还可包括：随着时间过去重复至少步骤c）至e）。

声源可以是工作的（active）钻头，或者可以是除钻头之外的调制的或未调制的源。

附图说明

为了更详细地理解本发明，参照附图，其中：

图1是其中可以使用本发明的环境的示意性平面图；以及

图2是其中可以使用本发明的环境的示意性侧视图。

如本文所用，术语“区域”是指由电缆、光纤的一部分或光纤电缆的一部分感测的表面或地下的面积量。对于在表面的电缆，在表面确定该区域，其中该区域的边界由在表面上绘制以便包围电缆或电缆的一部分的假想线来建立。在地下电缆的情况下，在平行于表面的假想平面上确定该区域，地下电缆的路径被投影在该假想平面上，其中该区域的边界由在该平面上绘制以便包围电缆或电缆的一部分在该平面上的投影的假想线来建立。