[发明专利]具有井下地震波形压缩的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月5日提交的，名称为“Methods and Apparatus Having Borehole Seismic Waveform Compression（具有井下地震波形压缩的方法和装置）”，申请号为61/543,616的美国临时专利申请的优先权。该申请通过引用合并于此。

技术领域

背景技术

随钻测井/测量的当前发展已使得能够开发新的地震工具，其在钻井过程中实时获取和传输地震数据而不破坏钻机作业。这种随钻地震（SWD）技术可显著（有利地）影响勘探和开发钻井的成本，尤其在深水环境中和具有明显的地震不确定性的其它地带中。SWD的主要应用是在地震剖面中适当定位井，使得钻井者能够将井朝向目标引导。SWD还可以帮助钻井者进行其它钻井决策，包括：设定、取芯和套管点；钻井风险规避；以及过压区识别。

在SWD中，通过将岩层对在相对于一个或多个麦克风（例如水听器和/或地震检波器）的远端点处的声源的信号响应进行数字化来捕获时域波形。地表处的处理器处理地震时域数据，并把它转换成空间域表示。为了做到这一点，这些处理器采用通常是从地震数据本身估计的速度模型。然而，与这些估计相关联的误差可能相当大，尤其在井信息稀缺或不存在的勘探地带。这样的误差可能会导致在空间中错误地放置反射器（并且因此导致错误地放置目标）。为了正确地放置正在钻设的井，需要地震相对时间剖面或地震相对深度剖面。这些都可以经由SWD来实现。

随钻地震可以大约以至少三种不同的方式来完成：1）使用井下源（活动源或钻头）和地表接收器；2）使用地表上的活动地震源和井下一个或多个接收器；3）同时使用井下源和井下接收器。早期的商业SWD服务采用第一种方法。然而，随着PDC钻头的发展，发现在许多情况下钻头信号太弱而无法作为有用的地震源。

后两种选择采用井下接收器。常规钻井系统采用众所周知的低数据传输速率的泥浆脉冲遥测系统来将井下测量值通信到地表。这种系统的带宽限制使其无法将收集到的所有波形通信到地表以供处理、可视化和解释。我们认为之前并未充分地试图解决这一问题。

发明内容

附图说明

因此，在附图和下面的描述中公开采用井下地震波形压缩的具体装置和方法实施例以至少部分地解决这一问题。在附图中：

图1a示出由钻头产生声波波形的示意性SWD设置。

图1b示出由空气枪产生声波波形的示意性SWD设置。

图1c示出示意性的时钟同步技术。

图2示出在不同的深度处捕获的原始的、未经滤波的SWD波形的示意性图。

图3示出示意性的8英寸随钻地震工具。

图4示出从5次空气枪校验炮（check-shot）接收到的并经过带通滤波的示意性重叠声波波形。

图5示出用以消除0Hz偏移和100Hz以上的频率的示意性凯撒（Kaiser）带通滤波器。

图6比较初始信号和滤波后的信号的示意性频谱成分。

图7示出对应于空气枪校验炮的示意性的各个接收波形。

图8比较在2035Hz的初始采样处的示意性的“叠加”波形与各个经滤波的校验炮。

图9a和图9b比较不同压缩比的第一示意性叠加和重构波形。

图10a和图10b比较不同压缩比的第二示意性叠加和重构波形。

图11a和图11b比较不同压缩比的第三示意性叠加和重构波形。

图12是提供井下地震波形压缩的示意性编码器的框图。

然而，应当理解的是，在附图和其详细描述中给出的具体实施例不限制本公开内容，相反，它们为普通技术人员提供基础以辨别由所附权利要求书的范围涵盖的所给实施例的替代形式、等同方案和变型。

具体实施方式

图1示出示意性的随钻地震（SWD）环境。钻井平台2配备有井架4，井架4支撑用于升高和降低钻柱8的升降机6。升降机6悬吊适于通过井口12旋转钻柱8并降低钻柱的顶驱10。连接到钻柱8下端的是钻头14。在钻头14旋转时，钻头14产生穿透各种地层18的钻孔16。泵20将钻井液通过供给管22循环到顶驱10，穿过钻柱8的内部向下，通过钻头14的孔，经由围绕钻柱8的环形区回到地表，并进入存留坑24。钻井液将来自钻孔的钻屑输送到坑24中并有助于保持钻孔16的完整性。