[发明专利]一种基于井孔与弹性波相互作用理论的邻井探测方法

说明书

本发明公开一种基于井孔与弹性波相互作用理论的邻井探测方法。包括以下步骤：首先将在仪器坐标系x‑y中指向为x和y的正交偶极声源和接收器放置于探井中，激发x和y指向声源向井外地层辐射弹性波；用x和y指向的接收器分别采集四分量信号(xx,xy,yx,yy)；以相对于仪器x轴或固定方向的角度φ为变量，用四分量井外信号组成φ向发射和接收的合成信号XX，变化φ值得到使XX达到最大幅值时的角度φ₀；若所测井外信号为弹性纵波，φ₀即为目标井方位；若信号为偏振方向与井垂直的弹性横波，则φ₀+90°为目标井方位；对最大幅值信号XX(φ₀)成像，确定目标井与探井的距离。本发明可以获取钻井附近邻井的距离和方位信息，为油田开采中的井丛防碰和安全生产提供重要数据。

技术领域

本发明属于应用地球物理声学测井技术领域，具体来说，本发明通过探测井中放置指向性声源向井旁目标井辐射弹性波场、分析目标井对波场的散射以及在探测井中测量目标井散射波的信号并对信号进行处理来实现目标井的探测和成像的方法。

背景技术

随着油气勘探开发的深入，低渗透、非常规及海洋等复杂油气田的高效开发面临技术瓶颈，双水平井、多分支井、救援井、丛式井等复杂结构井技术得到广泛应用，大大降低了钻井综合成本，提高了原油产量。复杂结构井开发的关键是高精度的邻井探测方法，以此实现井网加密时钻井防碰以及救援井与事故井的顺利联通(Oskarsen,et al.RotatingMagnetic Ranging Service and Single Wire Guidance Tool Facilitates inEfficient Downhole Well Connections.Society of Petroleum Engineers,2009)。

目前邻井探测技术的开发主要集中于主动电磁探测，该方法首先使用大功率电流激励套管使其产生磁场，然后在测量井中利用传感器接收邻井套管被电流激励产生的磁场，最后反演测量井与目标井之间的距离。但是该技术只适用于目标井为套管井的情况，且井间距离限制在20m以内(范家怿.丛式井邻井距离电磁探测方法研究.北京：中国石油大学(北京),2018)。

声波远探测技术是近年来应用地球物理领域中的一个重要进展，该技术以井中偶极声源辐射到井外地层中的声场能量作为入射波，接收从井旁地质构造反射回来的声场，通过处理接收器记录的全波信号，对井外反射体进行成像，已经成熟应用于井旁裂缝、地层界面、断层、溶洞和矿体的识别(唐晓明,古希浩,李杨虎,等.井孔与弹性波的相互作用：理论、方法与应用.地球物理学报,2020)。声波远探测的一项潜在应用是对相邻井孔进行扫描成像，为目标井井眼轨迹描述与钻井防碰或者钻井救援工作提供技术保障。

使用声波远探测技术进行邻井探测，需要考察井中声源的辐射特性、目标井对弹性波的散射作用以及测量井对接收信号的调制；此外实际偶极声波测井仪器使用四分量数据(xx,xy,yx,yy)采集的方式，地层速度的不同也需要选用不同种类的弹性波进行成像。着眼于钻井防碰与井孔轨迹描述的现场需要，弥补目标井为裸眼井时电磁探测失效的不足，基于井孔与弹性波相互作用理论的邻井探测方法亟待实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于井孔与弹性波相互作用理论的邻井探测方法，测量井中设置指向性声源向井外激发P波、SH和SV横波，弹性波经目标井散射后返回至测量井，散射波信号被指向性接收器记录，适用于目标井为裸眼井或者套管井的情况，为井眼轨迹描述与钻井防碰提供了一种行之有效的解决方案。

为了实现不上述发明目的，本发明所采用的具体步骤如下：

步骤一、将在仪器坐标系x-y中指向为x和y的正交偶极声源和接收器放置于测量井中，激发x和y指向声源向井外地层辐射弹性波。

步骤二、记录仪器坐标轴(如x轴)相对于固定方向(如地球北极)的方位角。

步骤三、用x和y指向的接收器分别采集四分量信号(xx,xy,yx,yy)。