[发明专利]一种检测井完整性破坏的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年10月28日提交的美国临时专利申请No.62/069372的优先权，通过引用将其全部内容并入本文以用于所有目的。

关于联邦资助的研究或开发的声明

不适用。

技术领域

本发明一般涉及油气勘探和生产领域。更具体地，本发明涉及使用沿着井套管发送的主动或被动地震信号来确定井套管的结构完整性的方法。

背景技术

用于生产油气的井通常包括粘接到穿透地层的井筒的套管与该套管内的一个或多个注入或生产管。偶尔，裸眼井(即没有套管)包含在其中的注入或生产油管柱。该井可能通常穿透许多感兴趣的生产或注入区。套管或油管损害或损坏可能导致压力完整性损失、生产油管的紧缩(pinching)或不能将工具下落入井中。对套管和/或油管的损坏或损害可以通过由于岩层沿层面或沿更陡峭的倾斜断层面的位移的剪切而发生，也称为剪切破坏。这些破坏可能由通过来自油气生产储层的生产或注入活动导致的体积变化而生成的应力集中触发。所述体积变化可以由压力变化、温度变化或固体运动(固体/液体注入或生产)产生。

存在针对公认的套管损坏的各种机制，包括压缩、拉伸、腐蚀和剪切。压缩破坏可能由于与压实相关联的大的垂直应变而在生产层段内发生。当压实区之外的物质给压实区之上的物质提供垂直支撑时，拉伸破坏可能产生。由于蒸汽注入导致的热膨胀也可能有助于覆盖岩层中的拉伸应力的发展。腐蚀可能由于在岩石中存在化学活性流体而发生。剪切破坏也可以由沿着储层之上的覆盖岩层中的弱层面或再活化断层的水平位移来诱导。一旦检测到井剪切或井损坏，就可以采取适当的校正措施，以避免和防止发生任何事故。因此，需要用于检测井剪切破坏的方法和系统。

发明内容

本文公开了用于检测井完整性破坏的方法的实施例。在一般情况下，该方法的实施例利用地震信号用于检测。特别是，该方法的实施例可以使用被动或主动地震信号的记录。在下面更详细地描述该方法的各种实施例的其它细节和优点。

在实施例中，用于检测井剪切破坏的系统，该系统包括位于井筒附近的地震能量源和设置在井筒的井口附近的地震传感器。地震传感器被配置为记录来自井筒的多个测量地震信号。该系统还包括耦合到地震传感器并且被配置为检测如根据多个地震信号确定的完整性破坏的计算机系统。该计算机系统被配置为将测量地震信号与从未受损井记录的多个地震信号进行比较。

在另一个实施例中，检测井完整性破坏的方法包括：(a)使用设置在井筒附近的地震传感器记录来自井筒的多个地震信和(b)使地震信号自相关以检测井完整性破坏。

在又一实施例中，检测井完整性破坏的方法包括：(a)使用配置为从每个井筒产生地震信号的地震源来从多个井筒生成多个地震信号，其中所述井筒中的至少一个包括已经由于井完整性破坏而被关井的受损井筒。该方法还包括(b)使用设置在井筒附近的一个或多个地震传感器记录来自井筒的地震信号，以及(c)比较来自受损井筒和其它未受损井筒的地震信号以检测井完整性破坏。

在另一个实施例中，检测井完整性破坏的方法包括：(a)使用配置为从井筒产生一个或多个测量地震信号的地震源在井筒处生成多个地震信号。该方法还包括(b)使用计算机创建如从另一井筒测量的对未受损井和受损井的数值建模地震响应，以及(c)使用计算机比较测量地震信号与数值建模地震响应，以确定所述井筒是否被损坏。

前面已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解本发明随后的具体实施方式。将在下文中描述本发明的附加特征和优点，其形成本发明的权利要求的主题。本领域技术人员应当意识到所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于执行本发明的相同目的的其它结构的基础。还应当由本领域技术人员意识到的是，这种等效构造并不脱离如在随附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。

附图说明

对于本发明的优选实施例的具体实施方式，现在将参考附图，其中：

图1A示出了如与设置在油气藏内的井筒一起使用的所公开的系统和方法的实施例的示意图；

图1B示出了如与设置在油气藏上或内的受破坏井筒一起使用的所公开的系统和方法的实施例的另一示意图；

图2示出了来自完好井与受破坏井的地震信号的假设比较；

图3示出了可以与所公开的方法的实施例结合使用的系统的示意图；

图4示出了使用本方法的实施例对健康井的现场测试的结果；