[其他]探测估算钻井裂缝的方法与装置

说明书

本发明涉及一种方法和装置，它用来确定深入地层的井壁裂缝的存在，并估算所探测的裂缝。本发明还涉及一种方法和装置，它用来产生声波探查钻井的显示，从而指示地层特性，例如井壁裂缝。

在从钻井内对地层进行典型的声探查中采用一种装置，它包括一个产生声脉冲的发射机和多个声接收机。这些接收机与发射机彼此隔开一定距离;在声波经地层和钻井传播后，产生入射其上的声波典型波形。到达诸接收机的声波显然包括可探测到的波，诸如压缩波，剪切波，直达波或钻井流体到达波，以及斯顿莱（Stonely）波。斯顿莱波被认为是续至波，即速度低于或慢度大于直达波或泥浆到达波的那一类波。[参见授予英格拉姆（Ingram）的美国专利4131875]。声学装置由一个声脉冲发射机和多个接收机构成，例如在英格拉姆的专利中接收机是4个，金布尔（Kimball）和马泽特勒（Mazetta）在题为“钻井的声列阵数据的相似性处理”一文中所介绍的接收机为12个，该文发表在《地球物理学》1984年3月第49卷，第3期（Geophysics    V0l.49，NO3，March.1984）。

诸如零级，低频斯顿莱波这一类续至波是界面波，在通常设置的声测井装置的发射机与接收机距离范围内，这类波的幅度在均匀和无裂缝的地层呈现小衰减或没有衰减。然而已知这类续至波对不同钻井直径，地层渗透率，和存在的裂缝是敏感的。用续至波幅度的变化可揭示这种灵敏度。

例如J·H·罗森鲍姆（J·H·Rosenbaum）写的题为“人造微地震：在隙孔地层中测井”一文，发表在《地球物理学》第39卷第1期（1984年2月）第14-32页，该文表述了测量斯顿莱波的衰减来获得渗透率读数的理论方法。美国专利4432077和威廉斯（Williams）等人的题为“远距离放置的声波测井装置”的文章（在1984年6月10日至13日举行的职业测井分析者学会（SPWLA）第25届测井年会上发表，介绍了一种方法，这是通过测量钻井波的幅度或能量的衰减，然后利用沿竖向相隔一定间距、置于井内的两个接收机所探测的这些参数的比值，获得渗透率读数。现已有一种公知的声波探测变密度显示（变密度测井），还有通过实时叠加来自发射机不同脉冲的8个波形，来获得提高的信噪比的方法。E·A·凯尔佩里奇（Koerperich）宣读的一篇论文，发表在1978年8月《石油技术杂志》（Journae    of    petroleum    Technology）的第1199-1207页，其题目是“用声界面波及其干涉图案探测裂缝的方法”。作者在文章中提出用低频斯顿莱波来识别裂缝。

虽然这些方法描述了从具有特定能量显示的波形中选出续至波的方法，例如英格拉姆专利所指出的，但是，在用声学装置测井的同时，需要有一种方法能以快速、清楚且明显的方式来探测或指示并估算存在的裂缝。

用本发明的一种方法，能得到井壁裂缝的指示和估算，并能清晰地显示之。如本文所述的根据本发明的一种方法，可使用一个声脉冲发射机和声接收机列阵组成的声波探查装置。处理接收机的波形，从而选出波形中对裂缝敏感的续至波，例如斯顿莱波，再测量对裂缝敏感的参数，例如已选出的续至波的能量，然后把来自各个接收机的波形的参数测量显示在测井记录的预先分配的横向位置上。可以用与测量值相应的灰度来记录参数测量。

采用本发明的显示器，可以得到参数的竖向冗余测量的横向间隔显示。例如，当裂缝现象出现于竖向隔开的各个声接收机的每一波形中时，参数的横向显示增强裂缝的指示。这样，由于每个声接收机置于裂缝的对面，取自诸接收机各个波形的参数测量，将呈现衰减了的幅度，通过测量的灰度等级的横向显示，可直观地放大该幅度。目检这个显示的测井记录，就能清楚揭示密度减小的区域，这个区域是横跨于整个显示的测井记录，以便指示可能存在的一处或多处裂缝的某一区域。

由于诸如塌坍引起钻井扩大影响斯顿莱波的幅度，那么参照指示钻井直径的井径测井记录，参数测量能保证呈现减小密度的区域大概存在裂缝。而且，井径仪的信息可用于修正斯顿莱波的幅度。

采用本发明的方法，实时标记裂缝的显示可用于“快速查看”。例如，参照本发明的一个实施例，基本上在接收机输出波形的时候，波形由置于地面的处理器处理。用频率滤波器选择对裂缝敏感部分。然后，把选出的那部分的能量作为对井壁裂缝敏感的参数加以计算。接着，把各接收机输出波形的这些参数值分配于显示的测井记录上的横向位置，并用与参数值的幅度相对应的灰度等级记录在显示测井记录上。裂缝将呈现为横跨于整个测井曲线图的对比度大小区域。