[发明专利]管道的完整性监测

说明书

技术领域

本发明涉及管道的完整性监测，特别地，本发明涉及使用分布式声传感(DAS)来在比如生产井和注入井等井中进行泄漏检测。

背景技术

当比如油井等井被钻探时，钻孔得以形成。该钻孔可以主要是垂直的，或者可以具有非垂直的部段。该钻孔通常通过旋转钻探形成。

图1示意性地示出了完成之后的、例如用于油或气生产的典型生产井的部段的截面。当钻孔被钻入地10中之后，一个或多个套管12、16被插入钻孔中。套管可以被提供来保护含水层、提供压力完整性、确保生产地层的隔离以及防止钻孔坍缩在自身上。通常，套管被插入离散长度的管子中，所述离散长度的管子是通过将相邻部段螺接在一起或者通过其它适当的手段而得以联接在一起的。在存在多个套管的情况下，较小直径的套管可以被安装在井孔的还存在较大直径的套管的部段中。较小直径的套管可以延伸穿过具有较大直径的套管的井孔的整个长度，或者仅仅穿过这种部段的一部分，比如较小直径的套管的起始点从较大直径的部段得到支承。

当套管被定位在钻孔中之后，它通常被胶结(cemented)就位，至少是对于井的深度的一部分来说，用以将套管密封到地中。通常，混凝土14、16被沿相关的套管强制下移，并溢出端部，使得混凝土回填套管的外表面上与其环绕物之间的环形空间。因此，在图1所示的示例中，较大直径的套管16被定位在井孔中。混凝土然后将沿大直径套管被强制下移，用以回填套管16与地10之间的空间。一旦这被胶结就位后，可以进一步进行钻探，并且在以后，较小套管直径的套管12可以被插入。该套管也可以通过胶结被密封就位，但是在该情况下，胶结剂(或水泥)将回填两个套管12和16之间的空隙。

可以存在多种不同类型的在井中使用的套管。例如，套管12可以是生产套管。生产套管可以是将被安装的最后套管中的一个。因此，在使用中，生产套管的内部对应于井底与井口之间的通道。产品可以经由生产套管被承载至表面，但是通常生产管道系统被安装在生产套管内，并且生产管道系统承载产品。附加的较大直径的套管16可以是中间套管、表层套管或者导向套管 。中间套管可以被用于保护薄弱或者高压力地层的塌落，并且用于实现使用控制较低地层所需的不同密度的钻探流体。表层套管可以被用于保护陆上的淡水含水层，并用于锚定防喷器(BOPs)。导向套管可以被用于支承表面地层，并且可以在钻探已开始之后不久被设定，因为钻孔的浅层部分可能快速地塌落。如所论述的，附加套管在生产套管12的插入之前被插入到钻孔中，并且由混凝土18设定就位。

虽然除了生产套管12之外只示出了单个套管16，但是应该清楚的是可以提供多个附加套管，且每个附加套管由混凝土密封就位。

当围绕生产套管的混凝土14已凝固并且井的结构完成时，从生产套管到容纳流体产品的地中的贮存器生成了流动路径。最常见的方法使用配备有成形爆炸射孔炸药的喷射式射孔枪。然后可以进行压裂，以便增加从贮存器到生产套管的流体流，由此增加井的生产率。

由于套管一般被插入被联接在一起的离散长度中，所以这些接合可能在井形成和操作中导致令人担忧的区域。鉴于套管在井完成时被胶结就位并且只能通过进一步钻探得到移除，所以希望的是在它们被胶结就位之前检查这些套管的完整性。此外，鉴于井安装的高成本以及如果井发生了泄漏所涉及的潜在环境和经济后果，希望的是能够监测井的完整性。特别地，希望的是监测井中的泄漏。

发明内容

本发明的实施例旨在在一定程度上解决至少一部分上述问题。

根据本发明的一方面，提供了一种管道的完整性监测的方法，其包括：沿着所述管道的路径提供光纤；在所述管道中的流体与位于所述管道外的流体之间提供压力差；询问(interrogating)所述光纤来提供分布式声传感器，并且在所述压力差存在的同时从的多个纵向部分取样数据；以及处理所述数据来检测所述管道的完整性特有的信号。

管道的完整性特有的信号可以是表示管道中的泄漏的声信号。在有泄漏的情况下，压力差将使流体漏进或者漏出管道，并且这能够生成能够被检测到的可检测声标记。

所述方法可以进一步包括：沿着所述光纤从而沿着所述管道确定所述信号的起点位置。

提供压力差的步骤可以包括增加流体在所述管道中的相对压力的步骤。替代地，提供压力差的步骤可以包括降低流体在所述管道中的相对压力。

所述管道可以是井孔中的套管。可以在所述管道被胶结就位之前，在井的生产工艺中进行完整性监测方法。所述管道可以是生产套管。