钻井期间用于井眼的声学成像的系统和方法与流程

技术特征：
1.一种钻井时对井眼进行声学采形的方法，包括：监测所述井眼中的穿越声学信号，所述穿越声学信号在设置于所述井眼中的钻柱内传播，从所述钻柱的下端离开并从所述井眼的底部反射到所述钻柱的外部的环空中，并在所述环空中沿远离所述井眼的底部的方向传播；随着所述井眼被钻得更深，获得所述井眼的所述底部处于不同深度时所述穿越声学信号的速度；监测在所述环空中传播并从所述井眼的所述底部反射的环空声学信号；监测在所述钻柱内传播并从所述井眼的所述底部反射的钻柱声学信号；以及基于所监测的所述声学信号中的一个或多个来识别所述井眼中具有不连续表面的侧壁的深度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述穿越声学信号由设置在地面上且在所述井眼外部的声学发射器产生，并由设置在地面上且在所述井眼外部的声学接收器记录，并且其中监测所述穿越声学信号的步骤包括记录每个穿越声学信号产生和记录的时间，并且其中获得所述穿越声学信号的速度的步骤包括获得每个穿越声学信号产生和记录的时间差以定义每个穿越声学信号的传播时间，以及用每个传播时间除以相应穿越声学信号传播的距离。3.根据权利要求2所述的方法，其中在以下深度处识别出所述不连续表面：该深度处相应穿越声学信号的速度小于在与该深度邻近的较低深度和较高深度获得的穿越声学信号的速度。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述环空声学信号由环空声学换能器产生和记录，其中所述钻柱声学信号由钻柱声学换能器产生和记录，并且其中所述环空声学换能器和所述钻柱声学换能器设置在地面上且在所述井眼的外部。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述井眼中具有不连续表面的侧壁的深度是通过在所述井眼的底部位于同一深度时记录的所述环空声学信号和所述钻柱声学信号之间的信号强度的偏差来识别的。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述不连续表面包括完整性受损的位置，该位置选自冲蚀区、裂缝区和高度破裂区。7.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于识别出所述不连续表面而对所述井眼进行补救。8.根据权利要求7所述的方法，其中，对所述井眼进行补救的步骤包括对所述井眼进行井控维持，所述井控维持选自由如下组成的组：调节井眼压力、调节引入所述井眼的钻井液的密度、向所述井眼添加堵漏材料、在所述井眼中注入水泥和在所述井眼中部署衬管。9.一种钻井时对井眼进行声学采形的方法，包括：监测钻井系统的操作，所述钻井系统包括用于钻探所述井眼的钻柱；在所述钻柱内部产生穿越声学信号，所述穿越声学信号在所述钻柱中向下传播并从所述钻柱的下端离开，从所述井眼的底部反射到所述钻柱周围的环空中，并在所述环空中向上传播；基于所述穿越声学信号从所述井眼的底部反射之前和之后的传播时间，获得每个穿越声学信号的速度；以及
当每个穿越声学信号在所述井眼内传播时，基于所述穿越声学信号的速度和所述井眼的底部的相应深度来识别所述井眼中的不连续表面。10.根据权利要求9所述的方法，其中在以下深度处识别出所述井眼中的所述不连续表面：该深度处穿越声学信号的速度小于在与该深度邻近的较高或较低深度处穿越声波信号的速度。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述穿越声学信号由设置在所述井眼的外部的钻柱声学换能器产生，并且其中所述穿越声学信号由环空声学换能器记录并在从所述井眼的底部反射后记录。12.根据权利要求11所述的方法，其中识别所述井眼中的不连续表面的步骤还包括：监测在所述环空中朝向所述井眼的底部轴向传播的环空声学信号，以及从所述井眼的底部反射以在所述环空中朝向所述井眼的开口传播的环空声学信号，监测在所述钻柱内朝向所述井眼的底部轴向传播的钻柱声学信号，以及从所述井眼的底部反射以在所述钻柱内朝向所述井眼的开口传播的钻柱声学信号，记录所述环空声学信号和所述钻柱声学信号的信号强度，并且其中在观察到所述环空声学信号和所述钻柱声学信号的记录信号强度之间的偏差的深度处识别出所述不连续表面。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述钻柱声学换能器产生所述穿越声学信号和所述钻柱声学信号，并记录从所述井眼的底部反射的所述钻柱声学信号。14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述环空声学换能器产生所述环空声学信号，并记录从所述井眼的底部反射的所述穿越声学信号和从所述井眼的底部反射的所述环空声学信号。15.一种钻井时对井眼进行声学采形的方法，包括：将在围绕用于钻探所述井眼的钻柱的环空内轴向往返传播的环空声波的信号强度与在所述钻柱内轴向往返传播的钻柱声波的信号强度进行比较；确定所述环空声波和所述钻柱声波之间的信号强度的偏差；以及基于确定所述偏差的步骤，识别沿着所述井眼的侧壁存在的不连续表面的深度。16.根据权利要求15所述的方法，其中，识别出所述不连续表面的深度对应于当具有所识别的偏差的所述环空声波和所述钻柱声波分别在所述环空和所述钻柱中传播时所述井眼的底部的深度。17.根据权利要求15所述的方法，还包括：获得一系列穿越声学信号的速度，所述穿越声学信号在所述钻柱内部向下传播，离开所述钻柱的底端，从所述井眼的底部反射到所述环空中，并且在所述环空中远离所述井眼的底部传播，并且其中在与所述井眼的底部所处的以下深度大致相等的一系列井眼深度处识别出所述井眼中的所述不连续表面：在所述井眼的底部处于这些深度时所获得的所述穿越声学信号的速度小于所述井眼的底部在处于与这些深度邻近的较高或较低深度时获得的所述穿越声学信号的速度。18.根据权利要求17所述的方法，其中钻柱声学换能器产生所述钻柱声学信号和所述穿越声学信号，并记录反射的钻柱声学信号，并且其中环空声学换能器产生所述环空声学信号，并记录反射的穿越声学信号和反射的环空声学信号。

技术总结
一种用于钻井时对井眼进行声学采形的系统和方法，其识别井眼中的井眼直径扩大或具有高度破裂侧壁处的深度。这些深度是基于监测在井眼中轴向传播的声学信号的传播时间或信号强度来识别的。将井眼深度与信号在钻柱内部向井下传播和在钻柱外部向井上传播的传播时间相关联，得到井眼中的平均信号速度。深度的平均信号速度较低表明此处井眼直径扩大或具有高度破裂的侧壁。通过在钻柱内部和外部产生单独的声学信号，比较从井眼底部反射的各信号的信号强度，并基于所反射信号强度的偏差来识别深度，也可以识别这些深度。也可以识别这些深度。也可以识别这些深度。


技术研发人员：哈利德
受保护的技术使用者：沙特阿拉伯石油公司
技术研发日：2021.05.27
技术公布日：2023/2/3