[其他]在油井中安放地震传感器的方法和装置

说明书

本发明涉及一种方法，该方法旨在将地震传感器安装在石油生产井中以便能对有关井的状态进行范围极其广泛的测量，并能对井中的流量以及特别是能对产油区石油逸出测定的地震读数进行监控。

行家们都熟悉在生产用井中使用传感器。比如，使用传感器通过声学方法确定与侧壁外部管道柱或预先安装在其中的壳体相连接的井眼水泥胶结（灌浆）的质量。在钻井的完工阶段有一个常规的操作过程，该操作过程包括：将一壳体降入井中并将水泥灌入环状空间以防止井所产生的流体逃逸或沿这一通道徙移;水泥胶结（灌浆）的质量决定了环状空间的不渗透性，灌浆质量是通过诸如将一含有安装在不同深度的声接收器发送器的一长长的传感器放入管状壳体之内而加以测定的。发出的声波在环状区尤其是在水泥中传插后被不同的接收器接收。对接收到的信号所进行的比较使人们可以获知诸如哪个分布是完全均匀的。

另一种人所共知的应用的例子是：将一探测器降入管状井中，所述探测器包括许多能探测到各种待测量的参数（特别是声音噪声、天然放射性，温度、压力等）的传感器。

欧洲专利申请号为第55463或98778、以及美国专利第4，390，878号的专利中描述了在管状井中使用传感器的一些方法的实例。

管状竖井中设置传感器适合于对附近环状区进行局部测量或适合于对管道中的流量进行监控。但它却并不适合于诸如通过使用地震方法来确定在操作过程中所发生的油的逸漏。地震记录主要是通过垂直地震剖面方法（VSP）来进行的，该方法包括：通过安装在钻井中的不同深度的许多地音探测器接收来自各地下反射器所反射的回波，这些波由一个地震发生器发射，该发生器安装在地面或者也可以安装在另一个井中。由于地音探测器是通过壳体与周围地层相连接的，因此这种使用地音探测器降入打好的石油生产井中的方法的实施就变得非常困难。

根据本发明的方法，允许在一个用于生产石油液体的钻井中安装地震传感器，井中包括一个用水泥胶结（密封）的壳体。其特征在于，传感器安装在壳体里面并且嵌入水泥中，所述水泥确保壳体的胶结。

不同的地震传感器，比方说，安装在壳体外的不同深度，并由导电线与地面相连。在每一深度处，都装有一个或一组传感器。当壳体外部与控制（guidance）装置形成一体时，则传感器固定在这些控制装置之上，导线围绕用环状物定位在壳体的外壁上。控制装置可包括诸如软的对中装置。为便于传感器的安装，最好采用非对称控制装置，该装置将壳体在它的长度的一部分的距离上移向井的一侧，传感器安装在壳体的对面一侧。也可以使用其横截面至少在它们的长度的一部分上是缩小的壳体，传感器安装在壳体的减小了的截面上，紧挨着壳体本身。为了连接传感器，在传感器和壳体之间插入一层阻尼材料。

本发明的方法的一个优点在于传感器通过水泥直接地与周围的地质层相连接，因此，它们可以用来接收在油井的生产期间内这些地层里面所产生的微小地震信号或地面上某一发射点所传播开来的信号，这一位置或点可发生在井的垂线上或甚至与井的轴线相对的某一确定的方向上或者井的方向上，如果后者被弯曲的话。此外，还有一可能的应用是在一个井中接收发自安装在另一个井中的一个噪声源的地震信号。

根据本发明的方法所得的传感器与壳体内部的声连接，同样也使它们能被用于探测由井内的流动的流体所产生的噪声和振动。

本方法还有一重要的优点在于这样一个事实，即地震传感器的安装很简易，适合于使用在油井中的设备和方法，水泥浇灌方法也用于将地震传感器与周围地层相连接。

本方法的其它特征及优点将通过结合附图对下面一些实施例的描述而加以阐明，这些实施例仅作为说明的例子而决不是对本发明的限制。

附图中：

-图1用极为简化的方式描述了一个用于生产的油井，其外部壳体与许多嵌在水泥里面的地震传感器相连接;

-图2为将地震传感器固定在外部壳体外面的装置的示意图;

-图3为一个能使壳体沿测边移动某一长度以使安装传感器的空间变大的不对称对中装置的示意图;

-图4为在偏离中心区的壳体中的传感器的安排的示意图;

-图5为一个实施例的示意图，其中，传感器安装在一个通过收缩壳体而增大的环状空间中;

-图6为图5的一个变形，其中，对壳体的收缩为非对称的;

-图7为另一个实施例的示意图，其中，在每一地震探测器和壳体的外壁之间有一层阻尼材料;

-图8为一个能在产油区内进行地震探测的发射/接收装置的略图;

-图9描述了另一个实施例，其中，可使用安装在不同层深度的有向（方向性）传感器;