用于地震勘測的光纖井部署的制作方法
【專利摘要】公開了用于在地震光學(xué)勘測中進行光纖井部署的系統(tǒng)、裝置和方法。本公開的實施方案可包括以下方法：將卷繞的光纖分布式傳感器部署到井筒中并一體化在地震光學(xué)工具的壓載物或配重中，以實現(xiàn)經(jīng)由重力抵靠井筒壁部署輕重量的一次性光纜。所述方法還可包括展開所述卷繞的光纖分布式傳感器和使用所述光纖作為分布式地震接收器。一旦根據(jù)本公開的方法部署所述光纖分布式傳感器，即可通過各種方法獲得并處理勘測。
【專利說明】用于地震勘測的光纖井部署
【背景技術(shù)】
[0001] 鉆孔地震勘測屬于油氣工業(yè)中使用的井下測量。最初，鉆孔地震勘測限于為了作 出鉆探?jīng)Q策的目的而關(guān)聯(lián)基于時間的地表地震圖像與基于深度的測井和基于深度的儲層 模型。然而，現(xiàn)代鉆孔地震應(yīng)用延伸超出簡單的時間深度相關(guān)性以產(chǎn)生關(guān)于儲層范圍、幾何 形狀和非均質(zhì)性以及流體含量和孔隙壓力、巖石力學(xué)特性、提高石油回收進度、彈性各向異 性參數(shù)、誘導(dǎo)裂縫幾何形狀和天然裂縫方位和強度的各種有用信息。鉆孔地震測量范圍也 已擴大超出油氣工業(yè)中的應(yīng)用以包括水力和地下碳封存工業(yè)中的應(yīng)用。
[0002] 無論什么應(yīng)用，在井筒中部署地震勘測工具可能受到成本和物理尺寸考慮的限 制。例如，在油氣生產(chǎn)工業(yè)中，鉆孔地震勘測工具可具有兩英寸或更大的直徑，因此在鉆柱 或管道在適當位置的情況下無法實體配合在井筒中（除非在鉆探開始之前將探測器放置 在鉆柱上）。因此，鉆孔地震勘測的進行可能需要拉動鉆柱或開采管道（如果一個或另一個 在適當位置中）、使勘測工具的陣列運行到井筒中、進行勘測、拉動工具陣列，且然后更換鉆 柱或管道（若需要）。出于這個原因，地震勘測可能在鉆井時間和在某些情況下當正在進行 勘測的同時損失的開采的兩個方面都是昂貴的。
[0003] 如上所述使用的鉆孔勘測工具可包括井下傳感器和電子設(shè)備。惡劣的井下環(huán)境增 加了被設(shè)計為長時間承受高溫和高壓的傳感器和電子設(shè)備的復(fù)雜性和成本。因此，地震勘 測工具一般不被視為一次性的，且由于可通過將勘測工具部署在其它位置處獲得損失的收 益，所以不會在使用之后被廢棄在井筒中或在井筒中長期閑置（例如針對時間推移勘測）。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 提供本概述以介紹下文在【具體實施方式】中進一步描述的概念的選擇。本概要不旨 在識別所要求主題關(guān)鍵或必要特征，也不旨在用作限制所要求主題的范圍的幫助。
[0005] 在一個實施方案中，公開了一種光學(xué)地震工具。光學(xué)地震工具可包括耦合到可調(diào) 節(jié)尺寸壓載物的光纜卷和耦合到包括光源的地面設(shè)備的構(gòu)件。在井筒中部署可調(diào)節(jié)尺寸壓 載物時，光纜卷經(jīng)由重力展開，展開在光纜和井筒之間產(chǎn)生聲耦合力。
[0006] 在一個實施方案中，公開了一種光學(xué)地震勘測系統(tǒng)。光學(xué)地震勘測系統(tǒng)可包括地 面采集和控制單元，其包括控制器和光源。光學(xué)地震勘測系統(tǒng)可包括地震源，其被布置在地 面上或耦合到地面采集和控制單元的井筒中，所述地震源在由地面采集和控制單元啟動時 產(chǎn)生地震信號。光學(xué)地震勘測系統(tǒng)可包括光學(xué)地震工具，其可拆卸地耦合到地面采集和控 制單元。光學(xué)地震工具可包括耦合到可調(diào)節(jié)尺寸壓載物的光纜卷和耦合到包括光源的地面 設(shè)備的構(gòu)件。在井筒中部署可調(diào)節(jié)尺寸壓載物時，光纜卷經(jīng)由重力展開，展開在光纜和井筒 之間產(chǎn)生聲耦合力。當光纖分布式傳感器通過地震信號而變形時，地面采集和控制單元經(jīng) 由光纖分布式傳感器獲得與以下中的一個的特征相關(guān)的多個光學(xué)測量：1)井筒和2)穿過 其中鉆出井筒的地層。
[0007] 在一個實施方案中，公開了一種用于在鉆孔地震勘測中將光學(xué)地震工具部署在井 筒中的方法。所述方法可包括在地面上將光學(xué)地震工具可分離地耦合到包括將光脈沖發(fā)射 到光纖分布式傳感器中的光源的地面設(shè)備。所述方法可包括經(jīng)由重力和來自加壓流體的力 中的一種部署光學(xué)地震工具，從而展開所述光纜卷。所述方法可包括在光纜和井筒之間產(chǎn) 生聲耦合力。光學(xué)地震工具包括耦合到可調(diào)節(jié)尺寸壓載物的光纜卷和耦合到地面設(shè)備的構(gòu) 件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 參照下面的圖描述用于地震光學(xué)勘測的光纖井部署的系統(tǒng)、裝置和方法的實施方 案。在整個附圖中，相同數(shù)字用于指代相同特征和組件。
[0009] 圖1是根據(jù)本公開的實施方案的包括光學(xué)地震工具和隨其部署在無套管井筒中 的光纖分布式傳感器的井間地震系統(tǒng)的橫截面示意圖。
[0010] 圖2是根據(jù)本公開的實施方案的包括光學(xué)地震工具和隨其部署在加壓流體中的 鉆管中的光纖分布式傳感器的井間地震系統(tǒng)的橫截面示意圖。
[0011] 圖3示出根據(jù)本公開的實施方案的在用于發(fā)射（例如到無壓井中）的位置中的具 有光學(xué)地震工具的發(fā)射裝置的圖示。
[0012] 圖4是根據(jù)本公開的實施方案的光學(xué)地震工具的圖示。
[0013] 圖5是根據(jù)本公開的實施方案的用于在鉆孔地震勘測中將光學(xué)地震工具部署在 鉆孔中的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0014] 在下文描述中，闡述了許多細節(jié)以提供對本公開的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng) 理解，可在沒有這些細節(jié)的情況下實施本公開且所描述的實施方案的許多變化或修改是可 能的。
[0015] 本公開涉及用于作為鉆孔地震勘測的一部分，將一次性光纖分布式傳感器有成本 效益地部署在井筒中的各種方法，光纖傳感器可操作以使用相干光時域反射儀（C-0TDR) 獲得地震信號的測量。本公開的實施方案可包括方法，其包括將卷繞的光纖分布式傳感器 部署到井筒中并一體化在地震光學(xué)工具的壓載物或配重中，以經(jīng)由重力和/或通過加壓流 體完成部署。所述方法還可包括展開卷繞的光纖分布式傳感器和使用光纖作為分布式地震 接收器。此外，所述方法可包括用地震源觸發(fā)地震信號并使用相干光時域反射儀（C-0TDR) 記錄井筒中的地震信號。在一些實施方案中，記錄可使用C-0TDR完成（包括相位測量）。 一旦根據(jù)本公開的方法部署光纖分布式傳感器，即可通過（例如，諸如隨本公開共同轉(zhuǎn)讓 的Coates等人的美國專利公開案第2011/10292763號中所公開的）各種方法獲得并處理 勘測。
[0016] 在各種勘測幾何形狀中，已經(jīng)通過使用位于從地球表面延伸到地面下地層中的井 筒中的單個傳感器或傳感器陣列記錄地震信號進行鉆孔地震勘測。根據(jù)特定應(yīng)用，在檢測 到地震信號的井筒中、在相鄰井筒中和/或在井筒周圍的地層中，可通過位于地球表面上 的一個或多個地震源產(chǎn)生地震信號。各種各樣的地震源可用于產(chǎn)生地震信號。例如，地表地 震源可包括氣槍、加速度重錘、震源車和炸藥。常見的井下地震源可包括壓電脈沖發(fā)生器、 軌道、垂直和徑向振動器、錘子、氣槍、電火花、內(nèi)爆罐和炸藥。在一些情況下，諸如在微震或 水力壓裂監(jiān)測應(yīng)用中，在周圍地層中產(chǎn)生裂縫時或在現(xiàn)有裂縫任一側(cè)上的巖石相對于彼此 滑動時，發(fā)射地震信號。根據(jù)進行監(jiān)測的特定應(yīng)用，地震源可位于單一位置、有限數(shù)量的位 置（例如，沿井筒或在地表之上以單線布置）或多個位置處，以便基本覆蓋其中傳感器檢測 地震信號的井筒附近的整個地球表面（例如，以多條平行線、從單一位置向外輻射的多條 線、螺旋形，或以隨機或偽隨機方式布置）。
[0017] 作為上述多種類型的已知地震傳感器（諸如耦合到響應(yīng)于地震事件的檢測放大、 調(diào)節(jié)（例如，帶通濾波器）和數(shù)字化由傳感器產(chǎn)生的電信號的井下電組件的水聽器、地震 檢波器、加速度器或它們的組合）的替代方案，根據(jù)本公開的實施方案，可使用部署在井筒 中的一個或多個光纖分布式振動（即光纜）傳感器代替部署在井筒中的各種位置上的多個 不同傳感器檢測傳播通過井筒外的地層的地震信號（包括微震信號）。小直徑的光纜光纖 (例如，在光纖周圍具有緩沖的125微米或250微米或在另一實例中范圍在80微米和200 微米之間和任選不超過500微米（1/50"1/4英寸或更?。┑耐鈴剑┰试S光纖分布式傳感器 部署在鉆柱內(nèi)或開放無套管井中。此外，光纖地震信號檢測系統(tǒng)減少昂貴的井下電子設(shè)備。 取而代之，用于從光纖傳感器采集地震數(shù)據(jù)的電子設(shè)備可位于地面上。相對廉價的光纖傳 感器本身被部署在井下，且由于其無毒性質(zhì)，可在使用之后廢棄或閑置在井筒中。換言之， 光纖傳感器可被視為一次性物品。
[0018] 為了使用光纖分布式振動傳感器測量地震信號，可將光脈沖發(fā)射到光纖分布式傳 感器中，且可在長時間內(nèi)檢測到響應(yīng)于脈沖產(chǎn)生的反射光或散射光。在源于井筒外的地震 波沿光纖分布式傳感器的長度入射的同時產(chǎn)生的散射光可提供關(guān)于井筒周圍的地層的特 征的信息，其包括一段時間內(nèi)的這些特征的變化。這樣的特征可包括儲層范圍、幾何形狀和 非均質(zhì)性，以及流體含量和孔隙壓力、巖石力學(xué)特性、提高石油回收進度、C0 2封存進度、彈 性各向異性參數(shù)、誘導(dǎo)裂縫幾何形狀和天然裂縫方位和強度。在一些實施方案中，光纖分布 式傳感器可被可拆卸地耦合到地面電子設(shè)備，其用于詢問并獲取由光纖分布式傳感器檢測 到的地震或微震事件數(shù)據(jù)。
[0019] 在一些實施方案中，光纜被纏繞在存儲裝置（諸如卷筒）上，從而產(chǎn)生卷繞的光纖 分布式傳感器。雖然在這個簡化的實施方案中描述了卷筒，但是其它實施方案可不限于本 實例。光纖分布式傳感器可被容納在外周隔室（其中隔室的中心軸平行于工具或井筒的 軸）內(nèi)。此外，光纖分布式傳感器可纏繞自由旋轉(zhuǎn)滑輪、電機軸或用于允許存儲和部署纜線 和/或線的任何數(shù)量的機構(gòu)。
[0020] 在本文描述的任何實施方案中，光纖分布式傳感器可以是單模光纖或者多模 光纖，這取決于特定應(yīng)用以及具有用于從光纖傳感器收集數(shù)據(jù)的詢問和數(shù)據(jù)采集單元 (SIDAU) 110的特定地面設(shè)備。
[0021] 無論什么所使用的部署位置和技術(shù)，可通過如圖1中所示的任一個或多個光 纖分布式傳感器檢測（例如在地震勘測期間產(chǎn)生的）地震信號。作為一個實例，可由 代替?zhèn)鹘y(tǒng)接收器陣列而使用的一個或多個光纖分布式振動傳感器進行任何以下類型 的地震勘測：Checkshot、Salt-Proximity Surveys、Zero-Offset Vertical Seismic Profile(VSP)>ffalkabove VSP>0ffset VSP>Multi-〇ffset VSP>ffalkaway VSP>ffalk-Around VSP、MultiAzimuth Walkaway VSP、3D VSP、 Crosswell Seismic、 Hydrofacture Monitoring(HFM)、Microseismic Monitoring 和 Time-Lapse Borehole Seismic。前述勘 測僅作為實例而提供且本文所描述的技術(shù)和地震監(jiān)測系統(tǒng)可用于監(jiān)測在（模擬或自然發(fā) 生的）其它情況下產(chǎn)生的地震信號。
[0022] 圖1是根據(jù)本公開的實施方案的包括光學(xué)地震工具102 (其包括隨其部署在無套 管井筒103中的光纖分布式傳感器）的井間地震系統(tǒng)100的橫截面示意圖。光纜104被纏 繞（即在存儲裝置（諸如卷筒106)中），從而產(chǎn)生卷繞的光纖卷筒。雖然在這個簡化的實 施方案中描述了卷筒106,但是其它實施方案可不限于本實例。
[0023] 如圖1中所示，在本實施方案中，光纜104被纏繞在卷筒106上并被耦合到壓載物 108以便經(jīng)由重力部署到給定深度。壓載物108的重量可被調(diào)節(jié)且形狀可被構(gòu)造為便于重 力部署。使用重力傳送對于低斜井（其中井筒103的角度允許重力克服摩擦力，從而將光 學(xué)地震工具102帶到總深度（TD))可能是適當?shù)摹?br>
[0024] 在涉及斜井（S卩，至少部分地從垂直位置偏斜）的其它實施方案中，牽引發(fā)動機或 井筒103中的周圍加壓流體可用于部署光學(xué)地震工具102。在一個實施方案中，也能夠用包 括牽引機、推進機或任何類似系統(tǒng)的主動載體替換用于通過重力部署光纖的壓載物以在重 力無法部署光纖時使載體在偏斜（即水平）井中移位。這些裝置作用在載體、壓載物或包 圍光纖卷筒的任何其它機械總成上，而非光纖本身上上，使得光纜通過載體的移位而被動 地部署。從卷筒抽出的光纖長度因此與載體的移位直接相關(guān)，即使在光纜被絞合以在部署 在井中時產(chǎn)生螺旋形狀的情況下。
[0025] 在一些情況下，光纜104的實施方案提前被纏繞在通常獨立的卷筒上。換句話 說，在線圈已經(jīng)纏繞并固化之后，不需要成形器將光纜104保持在卷筒上。在美國專利第 6, 561，488號中描述了經(jīng)固化和纏繞的線圈的實例。在這種實施方案中，一旦光纜104已經(jīng) 從這樣的線圈部署，重新纏繞回卷筒形式可能是困難的。因此，對于本公開的實施方案，可 能的是，工具的光纜104和壓載物108部分可以是預(yù)期單次使用的相對低價值組件，而較昂 貴、長期使用的電子設(shè)備保留在地面設(shè)備中。（其它實例中）弱接點、可割斷連接，或遠程致 動的切割裝置或螺線管可被并入。
[0026] -旦光學(xué)地震工具的深度超過幾百米，以本文中描述的方式部署的卷繞光纖即可 抵靠井壁。然而，光纖可任選地包括涂層，其更加可能例如基于表面張力或磁性進行聲耦合 (即光纖將抵靠井筒壁）。在一個實施方案中，光纖的部署可包括繞卷筒纏繞絞合光纖，以 便使光纖抵靠井壁平鋪。在部署于井中后，光纖可呈現(xiàn)彈簧的螺旋形狀，其在部署于井中后 釋放以接觸井筒壁。在某些情況或應(yīng)用中可能需要使光纖抵靠井筒壁鋪設(shè)。光纖的相對較 小質(zhì)量和響應(yīng)于地震波延伸光纖所需的小力意味著光纖和井筒壁之間低的力接觸足以提 供足夠的聲耦合至地層中的地震波。
[0027] 圖1中所示的井間地震系統(tǒng)100還包括具有詢問和數(shù)據(jù)采集單元（SIDAU) 110的 地面設(shè)備。地面設(shè)備還可包括至少一個地表地震源112-1(或源陣列）。井間地震系統(tǒng)100 還包括相鄰井筒113中的地震源112-2。雖然圖1示出地表上和一個相鄰井筒中的源，但是 可通過位于地球表面上、其中檢測到地震信號的井筒中、相鄰井筒中和/或井筒周圍的地 層中的一個或多個地震源產(chǎn)生地震信號。
[0028] 光學(xué)地震工具102的實施方案也可用在加壓井中。圖2是根據(jù)本公開的實施方案 的井間地震系統(tǒng)200的橫截面示意圖，其包括光學(xué)地震工具102和隨其部署在加壓流體中 的鉆管205中的光纖分布式傳感器。在這樣的實施方案中，光學(xué)地震工具102可經(jīng)由壓力 屏障209 (諸如井口出口、壓力隔離閥，或臨時密封件）被插入到井筒103中，并被允許自由 下落到井筒103中的給定深度（諸如，在某些情況下是底部或研究下的特定深度）。卷繞光 纖104可在地面上被附接到SIDAU 110并被構(gòu)造為在光學(xué)地震工具102在流體中向下行進 通過井筒103時從光學(xué)地震工具102展開。行進速度可通過壓載物108的重量、井中流體 的流速（若有）、基于光學(xué)地震工具102的形狀和面積的流體阻力、井筒103 (也稱為鉆孔） 中流體的粘度的組合控制。根據(jù)應(yīng)用，光學(xué)地震工具102可包括裝置（諸如突出鰭片）以 增加阻力并從而減緩光學(xué)地震工具102的下降速率。
[0029] 為了采集地震數(shù)據(jù)，SIDAU 110將光纜104的微小動態(tài)應(yīng)力轉(zhuǎn)換為光信號并由此 轉(zhuǎn)換為電信號，所述電信號可被數(shù)字化并存儲或進一步處理從而以被地震行業(yè)所接受的一 種格式（諸如LDF文件格式或SEG-Y文件格式）提供信號。在SIDAU 110中處理的一種示例 方法基于相干瑞利（Rayleigh)反向散射（有時也被稱為相干瑞利噪聲）的原理。在這種情 況下，相干光的一個或多個短探測脈沖被發(fā)射到光纜104中并分析與探測脈沖大致相同的 光頻率下的所得反向散射。用于詢問傳感光纖的技術(shù)描述于例如以下專利或?qū)＠暾堉校?US2012/0067118AU GB2 222 247A, W02010/136810A2, GB2 401 738A, W02006/048647A2, US 5 194 847。在一些實施方案中，SIDAU 110可在一個實施方案中被構(gòu)造來測量其它參 數(shù)（諸如溫度或應(yīng)力分布）。
[0030] 在又一個實施方案中，光纜104可包括弱反射器（諸如光纖布拉格光柵（FBG))，其 可使用非本公開主題的各種技術(shù)詢問。這樣的FBG可與絞合光纖技術(shù)一起使用來確定光纖 的螺旋間距且在理論上關(guān)聯(lián)真實深度和光纖長度，條件是施加在光纖上的張力可趨向于伸 長光纖。FBG可在光纖拉制過程中被刻寫并形成傳感器陣列，而不是連續(xù)的完全分布式傳感 器。先前已例如在GB2 126 820中或在W02010/045286中描述了諸如此類的詢問反射陣列 的構(gòu)件。
[0031] 如圖2中所示，較長較小直徑的光學(xué)地震工具102可被連接到具有魚雷或飛鏢形 狀的壓載物108。鉆井泵214可被啟動以泵吸鉆管205內(nèi)的光學(xué)地震工具102。在這種情 況下，光學(xué)地震工具102通過流體壓力而非重力部署（如同圖1中的情況）?？舍槍Γɡ?但不限于）斜井使用使用加壓流體在光學(xué)地震工具102中泵吸的方法直到和超過水平。經(jīng) 由光學(xué)地震工具102向下移動鉆管部署光纜104的其它方面可類似于已在圖1的背景中描 述的方面。
[0032] 圖3示出根據(jù)本公開的實施方案的在用于發(fā)射（例如到無壓井中）的位置中的具 有光學(xué)地震工具102的發(fā)射裝置300的圖示。在一些應(yīng)用或環(huán)境（其中不能接受將諸如壓 載物108的物品留在井中）中，光學(xué)地震工具102可例如在合適傳送工具320 (諸如鋼絲、 纜繩或連續(xù)油管）上例如從如圖所示的三腳架316下放。居中臂318可用于將光學(xué)地震工 具102定位在井筒口上方。光學(xué)地震工具102可任選地通過重新纏繞傳送工具320取回。 光纜104(圖3中未示出，因為光纜104在部署于井筒中之前不展開）本身可能斷裂并留在 井筒中，但切實可被取回。
[0033] 圖4是可用于圖1-3中所示的任何實施方案的根據(jù)本公開的實施方案的光學(xué)地震 工具102的比先前附圖更詳細的圖示。光學(xué)地震工具102可包括工具102的底部或井下端 上的壓載物108。壓載物108的重量、長度或兩者可以模塊化形式（其中重量和長度可添加 或去除）調(diào)節(jié)?？舍槍ζ渲袑⑹褂脡狠d物的井筒的偏斜、井筒中的泥漿或其它流體的密度、 井中規(guī)劃的流體流速和光學(xué)地震工具102的預(yù)期下降速率選擇壓載物108的重量和長度。
[0034] 在一個實施方案中，壓載物108可由天然存在的材料（諸如砂，元素金屬（諸如 錯）和類似材料）制成，允許在勘測完成后壓載物108廢棄在井中。在個實施方案中，壓 載物108的材料可以是水泥。在又一個實施方案中，壓載物108可由被設(shè)計為溶解在井筒 中的流體或泥漿中或被吸收到其中的材料（例如由可溶解膠水粘合在一起的巖鹽或細粒 鉛丸或在給定時間段后在井下條件下分解或熔化的其它材料）制成。
[0035] 壓載物108經(jīng)由閂鎖機構(gòu)422 (例如槽）耦合到光纖卷筒106。光纖卷筒106容納 如上所述的繞卷筒盤繞并固化為光纖卷筒106中的卷繞形式的卷繞光纖。在部署后，光纜 104通過噴嘴424 (即打撈頭或噴嘴）從光學(xué)地震工具102的頂部展開。如上所述，光纜可 具有保護、粘性和/或磁性的涂層。
[0036] 現(xiàn)在參照圖5，示出概述用于在鉆孔地震勘測中將光學(xué)地震工具部署在井筒中的 方法500的流程圖。所述方法從在地面上將光學(xué)地震工具可分離地耦合526到地面設(shè)備開 始。地面設(shè)備可包括將光脈沖發(fā)射到光纖分布式傳感器以及SIDAU 110中的光源（未單 獨示出）。光學(xué)地震工具包括耦合到可調(diào)節(jié)尺寸壓載物的光纜卷和耦合到地面設(shè)備的機構(gòu) (諸如閂鎖、打撈頭、噴嘴和類似機構(gòu)）。
[0037] 所述方法繼續(xù)經(jīng)由重力和來自加壓流體的力中的一種部署528光學(xué)地震工具，從 而在井筒中展開光纜卷。所述方法繼續(xù)在光纜和井筒之間產(chǎn)生530聲耦合力，使得可通過 光纜測量在井筒周圍的地層中行進的地震波。在光纜和井筒壁之間產(chǎn)生聲耦合接觸力可包 括經(jīng)由粘著性涂層、磁性涂層和/或和由卷繞光纖的松弛引起的向外螺旋力將光纖耦合到 井筒壁。在斜井中，產(chǎn)生聲耦合接觸力還可包括在卷繞的光纜抵靠井筒壁松弛時由重力引 起的力。
[0038] 所述方法可任選地包括由集成解耦器使光學(xué)地震工具從地面采集單元解耦，所述 解耦器可切割、絞合或者以其它方式從SIDAU 110分離光纜。
[0039] 所述方法還可任選地包括以至少部分基于耦合到光纖分布式傳感器的壓載物的 可調(diào)節(jié)尺寸的速率將光學(xué)地震工具部署到第一深度。
[0040] 所述方法還可任選地包括以基于井筒中的流速、至少部分基于地震光學(xué)工具的形 狀或面積的流體阻力和井筒中流體的粘度中的一種的速率經(jīng)由流體壓力將光學(xué)地震工具 部署到第一深度。
[0041] 本公開的實施方案可涉及用于開采烴類化合物的井、用于提高油氣回收的注入 井、用于能量提取或存儲的地?zé)峋?、? 2封存井和為地震監(jiān)測的特定目的而鉆出的井。此外， 分布式光纖振動傳感器可被部署在包含地震源的井的附近的多個井中，使得可進行多個同 時的井間地震勘測。類似地，在進行本文討論的幾乎任何鉆孔地震勘測的同時可對多個附 近的井進行儀器化。更進一步，經(jīng)歷水力壓裂模擬的井周圍的多個井可包含光纖振動傳感 器，其用于檢測因水力壓裂過程而產(chǎn)生的地震信號。
[0042] 雖然已經(jīng)參考有限數(shù)量的實施方案公開了本公開，但是獲益于本公開的本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)理解其許多修改和變化。雖然已經(jīng)在井下工具的應(yīng)用的背景中描述了本公開，但 是可在許多應(yīng)用中使用本公開的裝置。
[0043] 在本說明書和隨附權(quán)利要求中：術(shù)語"連接（connect) "、"連接（connection) "、 "連接（connected) "、"與...連接（in connection with)"和"連接（connecting)"用于 意指"與...直接連接"或"經(jīng)由另一元件連接"；且術(shù)語"組"用于意指"一個元件"或"一 個以上元件"。如本文所使用的，指示高于或低于給定點或元件的相對位置的術(shù)語"向上"和 "向下"、"上"和"下"、"向上地"和"向下地"、"上游"和"下游"、"上方"和"下方"以及其它 類似術(shù)語在本描述中用于更清楚地描述本公開的一些實施方案。
[0044] 雖然已經(jīng)在上文詳細描述了一些示例實施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理 解，在不實質(zhì)脫離本公開的情況下，許多修改在示例實施方案中是可行的。因此，這樣的修 改旨在被包括在如下文權(quán)利要求中界定的本公開的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求中，構(gòu)件加功能條 款旨在覆蓋本文中描述為執(zhí)行所引述的功能的結(jié)構(gòu)且不單單覆蓋結(jié)構(gòu)等效物，而且還覆蓋 等效結(jié)構(gòu)。因此，雖然釘子和螺釘可能不是結(jié)構(gòu)等效物（因為釘子采用圓柱表面以將木制 部件固定在一起，而螺釘采用螺旋表面），但是在緊固木制部件的環(huán)境中，釘子和螺釘可以 是等效結(jié)構(gòu)。 申請人:的明確意圖是不援引35 U.S.C. §112第6款用于本文的任何權(quán)利要 求的任何限制，其中權(quán)利要求明確將詞語"構(gòu)件"連同相關(guān)聯(lián)的功能一起使用的內(nèi)容除外。
[0045] 選擇和描述了優(yōu)選方面和實施方案以便最好地解釋本公開的原理及其實際應(yīng)用。 前文描述旨在使本領(lǐng)域其它技術(shù)人員能夠在各方面和實施方案中并且其結(jié)合如適于預(yù)期 的特定用途的各種修改最好地利用本公開。此外，所述方法可被編程并保存為一組指令，其 在被執(zhí)行時，執(zhí)行本文中描述的方法。本公開的范圍旨在由下文權(quán)利要求界定。
【權(quán)利要求】
1. 一種光學(xué)地震工具，其包括： 耦合到可調(diào)節(jié)尺寸壓載物的光纜卷和耦合到包括光源的地面設(shè)備的構(gòu)件； 其中在井筒中部署所述可調(diào)節(jié)尺寸壓載物時，所述光纜卷經(jīng)由重力展開，所述展開在 所述光纜和所述井筒之間產(chǎn)生聲耦合力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)地震工具，其中所述可調(diào)節(jié)尺寸壓載物包括可調(diào)節(jié)重量 和可調(diào)節(jié)長度中的一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)地震工具，其中所述可調(diào)節(jié)尺寸壓載物可基于泥漿密 度、井斜和所述光學(xué)地震工具的給定下降速率調(diào)節(jié)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)地震工具，其中所述光纜卷耦合到所述可調(diào)節(jié)尺寸壓載 物的仰孔側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)地震工具，其中所述光纜還包括磁性涂層、粘著性涂層 和保護涂層中的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)地震工具，其中所述聲耦合力由粘著性涂層、磁性涂層 和由所述卷繞光纖的松弛引起的向外螺旋力及其任意組合中的一種產(chǎn)生。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)地震工具，其中在所述井筒中部署所述可調(diào)節(jié)尺寸壓載 物時，所述光纜卷經(jīng)由重力以及由加壓流體施加的力展開。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)地震工具，其中所述可調(diào)節(jié)尺寸壓載物包括在泥漿中可 溶解并選自由鋁、水泥、鹽和金屬組成的組的天然材料中的一種。
9. 一種光學(xué)地震勘測系統(tǒng)，其包括： 地面采集和控制單元，其包括控制器和光源； 地震源，其布置在地面上或井筒中并耦合到所述地面采集和控制單元，所述地震源在 由所述地面采集和控制單元啟動時產(chǎn)生地震信號；和 光學(xué)地震工具，其被可拆卸地耦合到所述地面采集和控制單元，所述光學(xué)地震工具包 括： 耦合到可調(diào)節(jié)尺寸壓載物的光纜卷，和耦合到包括光源的地面設(shè)備的構(gòu)件； 其中在所述井筒中部署所述可調(diào)節(jié)尺寸壓載物時，所述光纜卷經(jīng)由重力展開，所述展 開在所述光纜和所述井筒之間產(chǎn)生聲耦合力， 其中當所述光纖分布式傳感器通過所述地震信號而變形時，在所述井筒中部署所述光 學(xué)地震工具時所述地面采集和控制單元經(jīng)由光纖分布式傳感器獲得與以下中的一個的特 征相關(guān)的多個光學(xué)測量：1)所述井筒和2)穿過其中鉆出所述井筒的地層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)地震勘測系統(tǒng)，其中所述可調(diào)節(jié)尺寸壓載物包括可調(diào) 節(jié)重量和可調(diào)節(jié)長度中的一種。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)地震勘測系統(tǒng)，其中所述可調(diào)節(jié)尺寸壓載物可基于泥 漿密度和所述光學(xué)地震工具的給定下降速率調(diào)節(jié)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)地震勘測系統(tǒng)，其中所述光纜卷耦合到所述可調(diào)節(jié)尺 寸壓載物的所述仰孔側(cè)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)地震勘測系統(tǒng)，其中所述光纜還包括磁性涂層、粘著性 涂層和保護涂層中的一種。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)地震勘測系統(tǒng)，其中所述聲耦合力由粘著性涂層、磁性 涂層和由所述卷繞光纖的松弛引起的向外螺旋力及其任意組合中的一種產(chǎn)生。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)地震勘測系統(tǒng)，其中在所述井筒中部署所述可調(diào)節(jié)尺 寸壓載物時，所述光纜卷經(jīng)由重力以及由加壓流體施加的力展開。
16. -種用于在鉆孔地震勘測中將光學(xué)地震工具部署在井筒中的方法，其包括： 在地面上將光學(xué)地震工具可分離地耦合到包括將光脈沖發(fā)射到所述光學(xué)地震工具中 的光源的地面設(shè)備； 其中所述光學(xué)地震工具包括耦合到可調(diào)節(jié)尺寸壓載物的光纜卷和耦合到所述地面設(shè) 備的構(gòu)件； 經(jīng)由重力和來自加壓流體的力中的一種部署所述光學(xué)地震工具，從而展開所述光纜 卷；和 在所述光纜和所述井筒之間產(chǎn)生聲耦合力。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其還包括使所述光學(xué)地震工具從所述地面采集單元 解耦。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其還包括以至少部分基于耦合到所述光纖分布式傳 感器的所述壓載物的所述可調(diào)節(jié)尺寸的速率將所述光學(xué)地震工具部署到第一深度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其還包括以基于所述井筒中的流速、至少部分基于 所述地震光學(xué)工具的形狀或面積的流體阻力和所述井筒中流體的粘度中的一種的速率經(jīng) 由流體壓力將所述光學(xué)地震工具部署到所述第一深度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在所述光纜和所述井筒的壁之間產(chǎn)生所述聲耦 合接觸力還包括經(jīng)由粘著性涂層、磁性涂層和由所述卷繞光纖的松弛引起的向外螺旋力中 的一種或多種將所述光纖耦合到所述井筒的所述壁。
【文檔編號】G01V1/16GK104094137SQ201380007432
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月6日
【發(fā)明者】P·維尼奧, A·H·哈爾托赫, B·弗里涅 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司