專利名稱：用于高分辨率聲速測(cè)量的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及執(zhí)行布置在穿透大地的鉆井中的流體的聲速測(cè)量。更具體而言，本發(fā)明涉及估計(jì)氣體向鉆探泥漿的注入(influx)。
背景技術(shù)：
碳?xì)浠衔锏奶綔y(cè)與生產(chǎn)總體上需要鉆井到可能包含碳?xì)浠衔飪?chǔ)藏的大地地層中。鉆探泥漿一般被抽吸通過鉆柱，來潤(rùn)滑位于鉆柱遠(yuǎn)端的鉆頭。在潤(rùn)滑鉆頭之后，鉆探泥漿填充鉆井。鉆探泥漿通常保持在防止地層孔隙中的任何流體逸入鉆井的壓力下。因此，在鉆井的特定深度，所述壓力等于施加到鉆井表面的壓力加上在那個(gè)深度鉆探泥漿的重量。如果鉆探泥漿的壓力沒有保持足夠高，則氣體可能從孔隙中逸出并與鉆探泥漿混合。當(dāng)氣體與鉆探泥漿混合時(shí)，鉆探泥漿的密度將減小，由此減小了在鉆井中的某個(gè)深度的總壓力。地層流體流入鉆井的過程被稱為“反沖(kick)”。如果流動(dòng)變得不可控制，則發(fā)生“井噴”。在井噴的過程中，地層流體會(huì)不可控制地流到地面，造成大范圍的設(shè)備損壞和/或
人員傷害。因此，所需要的是估計(jì)地層流體向鉆井的注入的技術(shù)。更特別地，期望在低濃度測(cè)量出氣體向鉆井的注入。

發(fā)明內(nèi)容
所公開的是用于估計(jì)地層流體向井內(nèi)流體的注入的裝置，所述井內(nèi)流體布置在穿透大地的鉆井中，該裝置具有配置成在鉆井中傳送的載體；布置在該載體上且配置成發(fā)送聲信號(hào)和接收該聲信號(hào)的反射中至少一個(gè)的聲換能器；布置成與所述聲換能器相距第一距離并且定義具有第一往返距離的第一路徑的第一反射器；布置成與所述聲換能器相距第二距離并且定義具有第二往返距離的第二路徑的第二反射器；及處理器，與所述聲換能器通信并且配置成測(cè)量所述聲信號(hào)在井內(nèi)流體中行進(jìn)第一往返距離的第一行進(jìn)時(shí)間和所述聲信號(hào)在井內(nèi)流體中行進(jìn)第二往返距離的第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值，來估計(jì)地層流體的注入；其中所述聲換能器、所述第一反射器和所述第二反射器都布置在處于鉆井內(nèi)的井內(nèi)流體中。還公開了用于估計(jì)地層流體向井內(nèi)流體的注入的方法，其中所述井內(nèi)流體布置在穿透大地的鉆井中，該方法包括傳送載體通過鉆井，所述載體具有聲換能器、布置成與該聲換能器相距第一距離并且定義具有第一往返距離的第一路徑的第一反射器和布置成與該聲換能器相距第二距離并且定義具有第二往返距離的第二路徑的第二反射器，其中所述聲換能器、所述第一反射器和所述第二反射器都布置在鉆井內(nèi)的井內(nèi)流體中；把聲信號(hào)從聲換能器通過井內(nèi)流體發(fā)送到第一反射器和第二反射器；利用聲換能器接收在第一路徑行進(jìn)的第一反射聲信號(hào)和在第二路徑行進(jìn)的第二反射聲信號(hào)；及測(cè)量所述聲信號(hào)在井內(nèi)流體中行進(jìn)第一往返距離的第一行進(jìn)時(shí)間與所述聲信號(hào)在井內(nèi)流體中行進(jìn)第二往返距離的第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值，來估計(jì)地層流體的注入。還公開了其上面存儲(chǔ)有具有指令的程序的機(jī)器可讀介質(zhì)，當(dāng)所述指令被執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行用于估計(jì)地層流體向井內(nèi)流體的注入的方法，其中所述井內(nèi)流體布置在穿透大地的鉆井中，該方法包括從聲換能器發(fā)送聲信號(hào)，通過井內(nèi)流體，到達(dá)定義具有第一往返距離的第一路徑的第一反射器和定義具有第二往返距離的第二路徑的第二反射器，其中所述聲換能器、所述第一反射器和所述第二反射器都布置在鉆井內(nèi)的井內(nèi)流體中；利用聲換能器接收在第一路徑行進(jìn)的第一反射聲信號(hào)和在第二路徑行進(jìn)的第二反射聲信號(hào)；以及測(cè)量所述聲信號(hào)在井內(nèi)流體中行進(jìn)第一往返距離的第一行進(jìn)時(shí)間與所述聲信號(hào)在井內(nèi)流體中行進(jìn)第二往返距離的第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值，來估計(jì)地層流體的注入。


被看作是發(fā)明的主題在本說明書結(jié)束處的權(quán)利要求書中特別指出并清楚地聲明。根據(jù)以下具體描述并聯(lián)系附圖，本發(fā)明的上述及其它特征與優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，其中在附圖中相同的元件被類似地編號(hào)，其中圖I示出了位于穿透大地的鉆井中的聲學(xué)測(cè)井儀的示例實(shí)施方式；統(tǒng)稱為圖2的圖2A和2B繪出了聲學(xué)測(cè)井儀的各個(gè)方面；以及圖3給出了用于估計(jì)地層流體向井內(nèi)流體的注入的方法，其中所述井內(nèi)流體布置在穿透大地的鉆井中。
具體實(shí)施例方式所公開的是用于估計(jì)地層流體向井內(nèi)流體的注入的技術(shù)的示例實(shí)施方式，其中所述井內(nèi)流體布置在穿透大地的鉆井中。包括裝置與方法的所述技術(shù)提供了對(duì)在井內(nèi)流體中行進(jìn)的聲信號(hào)速度的高分辨率聲學(xué)測(cè)量。通過檢測(cè)速度中的變化，地層流體向井內(nèi)流體的注入可以估計(jì)到下至至少百萬(wàn)分之二十五。所述技術(shù)使用聲換能器來發(fā)送和接收通過井內(nèi)流體的聲脈沖(S卩，聲信號(hào))。因?yàn)橛陕晸Q能器產(chǎn)生的聲脈沖在一次發(fā)射與另一次發(fā)射之間會(huì)稍有變化，所以該技術(shù)公開了把聲脈沖的一部分引向附近的反射器并把同一聲脈沖的另一部分引向遠(yuǎn)處的反射器。部分地因?yàn)閷?duì)于兩個(gè)反射的波形在原始的發(fā)射脈沖波形中沒有變化，因此獲得了所接收到的從附近的反射器和遠(yuǎn)處的反射器反射的聲脈沖波形之間良好的相關(guān)性。在一種實(shí)施方式中，聲換能器、附近的反射器和遠(yuǎn)處的反射器都布置在測(cè)井儀中，所述測(cè)井儀傳送通過填充有井內(nèi)流體的鉆井。從附近的反射器和遠(yuǎn)處的反射器所反射的聲信號(hào)之間的互相關(guān)提供了往返行進(jìn)時(shí)間的差值。這兩個(gè)反射波形之間的互相關(guān)最大值是往返行進(jìn)時(shí)間。對(duì)于這兩個(gè)反射波形，往返距離的差值是附近的反射器與遠(yuǎn)處的反射器之間距離的兩倍。通過將往返距離的差值除以針對(duì)兩個(gè)反射波形的往返行進(jìn)時(shí)間的差值，計(jì)算聲信號(hào)的速度。為了改進(jìn)互相關(guān)，速度數(shù)據(jù)可以以時(shí)間間距非常小的等間距時(shí)間間隔(或者通道)收集。小間距的時(shí)間間隔提供了更高分辨率的聲學(xué)速度測(cè)量。較高的時(shí)間分辨率允許對(duì)相應(yīng)較小的氣體注入量進(jìn)行檢測(cè)。為了方便，現(xiàn)在給出某些定義。術(shù)語(yǔ)“聲信號(hào)”涉及在允許音波或者聲波傳播的介質(zhì)中行進(jìn)的音波或者聲波相對(duì)于時(shí)間的壓力幅值。在一種實(shí)施方式中，聲信號(hào)可以是脈沖。術(shù)語(yǔ)“聲換能器”涉及用于發(fā)送(即，生成)聲信號(hào)或者接收聲信號(hào)的設(shè)備。在一種實(shí)施方式中，當(dāng)接收聲信號(hào)時(shí)，聲換能器把聲信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換成電能。該電能具有與聲信號(hào)波形相關(guān)的波形。術(shù)語(yǔ)“互相關(guān)”涉及作為時(shí)間偏移的函數(shù)的兩個(gè)信號(hào)彼此有多相似的度量。對(duì)于具有相同時(shí)間間距的兩個(gè)數(shù)字化波形，與特定時(shí)間偏移關(guān)聯(lián)的互相關(guān)是第一數(shù)字化波形與第二數(shù)字化波形的時(shí)間偏移版本的點(diǎn)積。當(dāng)針對(duì)一系列時(shí)間偏移進(jìn)行計(jì)算時(shí)，對(duì)于兩個(gè)波形 彼此最相似的那個(gè)時(shí)間偏移，出現(xiàn)最大互相關(guān)，其意味著最大互相關(guān)是等于與兩個(gè)波形行進(jìn)的(附近的反射器與遠(yuǎn)處的反射器之間)距離差值關(guān)聯(lián)的行進(jìn)時(shí)間的時(shí)間偏移。由此，通過距離除以時(shí)間，使用最大互相關(guān)來計(jì)算聲信號(hào)的速度。為了實(shí)現(xiàn)比時(shí)間通道間距更好的行進(jìn)時(shí)間分辨率，多項(xiàng)式擬合(例如Savitzky-Golay技術(shù))可以在最大值的鄰域上用在互相關(guān)函數(shù)上。以這種方式，更真實(shí)的函數(shù)最大值可以從多項(xiàng)式擬合的一階導(dǎo)數(shù)的內(nèi)插的零交叉點(diǎn)內(nèi)插到互相關(guān)函數(shù)中?，F(xiàn)在可以參考圖I。圖I示出了布置在穿透大地3的鉆井2中的聲學(xué)測(cè)井儀10的示例實(shí)施方式。鉆井2包含井內(nèi)流體4，其通常是鉆探泥漿。大地3包括具有孔隙的地層5，其中孔隙中可以包含地層流體6。圖I的實(shí)施方式中的測(cè)井儀10布置在具有鉆頭12的鉆柱11上。鉆柱11被電動(dòng)機(jī)13旋轉(zhuǎn)，以便鉆出鉆井2。仍然參考圖1，測(cè)井儀10包括配置成發(fā)送和接收聲信號(hào)8的聲換能器7。測(cè)井儀10還包括與聲換能器7隔開第一距離Dl的第一反射器14和與聲換能器7隔開第二距離D2的第二反射器15。在圖I的實(shí)施方式中，第二距離D2大于第一距離Dl。仍然參考圖1，聲換能器7、第一反射器14和第二反射器15都布置在鉆柱11內(nèi)的槽16中。槽16允許井內(nèi)流體4在聲換能器7與反射器14和15之間流動(dòng)，使得可以在測(cè)井儀10的深度處對(duì)井內(nèi)流體4進(jìn)行對(duì)聲信號(hào)8的速度的測(cè)量。槽16還保護(hù)換能器7與反射器14和15，使其不與鉆井2的壁接觸。第一反射器14把聲信號(hào)8的一部分反射回聲換能器7，使得這部分從聲換能器7到第一反射器14并且又回到聲換能器7而實(shí)現(xiàn)往返。聲信號(hào)8的這部分的往返距離定義了第一路徑。類似地，聲信號(hào)8的另一部分從聲換能器7到第二反射器15并且又回到聲換能器7而實(shí)現(xiàn)往返。聲信號(hào)8的該另一部分的往返距離定義了第二路徑。聲信號(hào)8的速度可以通過將往返距離的差值(對(duì)于往返，2 ★ (D1-D2))除以往返行進(jìn)時(shí)間的差值(T2-T1，其中Tl和T2分別是聲信號(hào)8在第一路徑和第二路徑中行進(jìn)的行進(jìn)時(shí)間)來計(jì)算。往返距離的差值還可以指定為第二路徑的距離減去第一路徑的距離。這種兩個(gè)反射器的方法允許對(duì)由相同聲脈沖產(chǎn)生的兩個(gè)反射波形進(jìn)行互相關(guān)，當(dāng)進(jìn)行非常高分辨率(10-25ppm)的測(cè)量時(shí)，其限制或者消除了由于一個(gè)聲脈沖與另一個(gè)聲脈沖的波形變化所造成的任何不確定性。仍然參考圖1，電子單元9耦合到聲換能器7。電子單元9可以用于操作測(cè)井儀10和/或處理與聲波8的速度的測(cè)量關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)還可以作為數(shù)據(jù)信號(hào)17發(fā)送到位于大地3的表面處的處理系統(tǒng)18。處理的數(shù)據(jù)可以用于確定是否發(fā)生例如氣體的地層流體的注入。處理的數(shù)據(jù)可以提供給操作人員?；谒鎏幚淼臄?shù)據(jù)，操作人員可以作出防止反沖或者井噴發(fā)生的鉆探?jīng)Q定。作為非限制性的例子，數(shù)據(jù)與處理系統(tǒng)18的通信可以經(jīng)由有線的鉆管或者脈動(dòng)的泥漿。盡管圖I的實(shí)施方式教導(dǎo)了隨鉆測(cè)量(MWD)應(yīng)用，但是所述技術(shù)同樣適用于線纜應(yīng)用及開放鉆井和套管鉆井應(yīng)用。現(xiàn)在可以參考圖2。圖2繪出了聲學(xué)測(cè)井儀10的各方面。圖2A中所示的是聲信號(hào)8在聲換能器7和第一反射器14之間遵循的第一路徑21以及聲信號(hào)8在聲換能器7和第二反射器15之間遵循的第二路徑22的實(shí)施方式。
仍然參考圖2A，第一路徑21和第二路徑22可以利用調(diào)整設(shè)備23來調(diào)整。在圖2的實(shí)施方式中，調(diào)整設(shè)備23耦合到第一反射器14和第二反射器15。這些調(diào)整允許相同的裝置用在具有非常不同的聲衰減的鉆井液中。較短的第一路徑21和第二路徑22將用于較大衰減的鉆井液，它們通常是那些具有較多懸浮固體并且因此具有更高質(zhì)量密度的鉆井液。較高質(zhì)量密度的鉆井液通常用在較深和/或較高壓力的井中。在測(cè)量過程中，距離差D2-D1是固定的而且是已知的。在另一種實(shí)施方式中，調(diào)整設(shè)備23可以耦合到聲換能器7。調(diào)整設(shè)備23包括耦合到電動(dòng)機(jī)25的調(diào)整螺桿24，其中電動(dòng)機(jī)25用于第一反射器14和第二反射器15中的每一個(gè)。在一種實(shí)施方式中，當(dāng)井內(nèi)流體4高度衰減聲信號(hào)8時(shí)，換能器7與反射器14和15之間的距離可以減小。此外，第一反射器14和第二反射器15之間的距離或者步距可以增加，以便針對(duì)給定鉆井的鉆井液衰減改進(jìn)兩個(gè)反射聲信號(hào)的互相關(guān)。圖2B示出了聲學(xué)測(cè)井儀10的側(cè)視圖。具體而言，圖2B示出了聲換能器7、第一反射器14和第二反射器15，這些部件位于槽16中，以便保護(hù)這些部件不與鉆井2的壁接觸。槽16對(duì)于鉆井環(huán)境開放，以便允許井內(nèi)流體4流到槽16中并在這些部件之間流動(dòng)。圖3給出了用于估計(jì)地層流體6向井內(nèi)流體4的注入的方法30的一個(gè)例子，其中井內(nèi)流體4布置在穿透大地3的鉆井2。方法30要求(步驟31)傳送聲學(xué)測(cè)井儀10通過鉆井2。另外，方法30要求(步驟32)把聲信號(hào)8從聲換能器7通過井內(nèi)流體5發(fā)送到第一反射器14和第二反射器15。另外，方法30還要求(步驟33)利用聲換能器7接收在第一路徑21行進(jìn)的聲信號(hào)8和在第二路徑22行進(jìn)的聲信號(hào)8。另外，方法30還要求(步驟34)測(cè)量聲信號(hào)在井內(nèi)流體中行進(jìn)第一往返距離的第一行進(jìn)時(shí)間以及聲信號(hào)在井內(nèi)流體中行進(jìn)第二往返距離的第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值，以便估計(jì)地層流體的注入。方法30還可以包括比較聲信號(hào)8的速度的當(dāng)前測(cè)量值與聲信號(hào)8的速度的先前測(cè)量值，以便確定將指示氣體向鉆井2的注入的速度的任何突然變化。兩個(gè)反射聲信號(hào)的波形之間的互相關(guān)可以通過利用Savitzky-Golay插值技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)，相對(duì)于最接近的整體通道分辨率所述Savitzky-Golay插值技術(shù)允許提供四倍或更多倍精細(xì)分辨率的子通道時(shí)間分辨率。Savitzky-Golay插值技術(shù)對(duì)等間距點(diǎn)的分布(例如，等間距的通道或者時(shí)間間隔)執(zhí)行局部多項(xiàng)式回歸，以便為每個(gè)點(diǎn)確定平滑的值。Savitzky-Golay方法提供了改進(jìn)分辨率的插值，同時(shí)降低了來自聲換能器7接收的聲信號(hào)8 中噪聲。Savitzky-Golay 方法在 Savitzky 和 Golay, Analytical Chemistry,第 36 卷，第8期，1964年7月中具體給出。確定聲波8的速度的精度可以以至少兩種途徑改進(jìn)。一種途徑是對(duì)反射的聲信號(hào)8的波形進(jìn)行過采樣。在一種實(shí)施方式中，每個(gè)完整的波取一百個(gè)樣本，使得250KHz的聲信號(hào)將以25MHz采樣。另一種改進(jìn)精度的途徑是通過在等間距的通道上“堆疊”或者平均所接收到的波形。在一個(gè)例子中，數(shù)據(jù)從16至256個(gè)通道堆疊，以便除去從發(fā)射一個(gè)聲脈沖到另一個(gè)聲脈沖的定時(shí)變化。在以上所給出的實(shí)施方式中，聲信號(hào)8是由一個(gè)聲換能器7發(fā)送和接收的。在其它實(shí)施方式中，可以使用一個(gè)或多個(gè)聲換能器7來發(fā)送聲信號(hào)8。類似地，可以使用一個(gè)或多個(gè)聲換能器7來接收從反射器14和15反射的聲信號(hào)8。如在此所使用的，術(shù)語(yǔ)“載體”意指可以用于傳送、容納、支持或以別的方式方便其它設(shè)備、設(shè)備部件、設(shè)備組合、介質(zhì)和/或構(gòu)件使用的任何設(shè)備、設(shè)備部件、設(shè)備組合、介質(zhì)和/或構(gòu)件。測(cè)井儀10是載體的一種非限制性例子。其它示例性的非限制載體包括撓性 油管類型、接合管類型的鉆柱及其任意組合或部分。其它的載體例子包括套管、線纜、線纜探頭、鋼絲繩探頭、吊球、井底組件、鉆柱插入物、模塊、內(nèi)部外罩及其基底部分。為了支持這里的教導(dǎo)，可以使用各種分析部件，包括數(shù)字和/或模擬系統(tǒng)。例如，數(shù)字和/或模擬系統(tǒng)可以包括在電子單元9或者處理系統(tǒng)18中。該系統(tǒng)可以具有例如處理器、存儲(chǔ)介質(zhì)、存儲(chǔ)器、輸入、輸出、通信鏈路(有線的、無線的、脈動(dòng)泥漿的、光學(xué)的或者其它的)、用戶接口、軟件程序、信號(hào)處理器(數(shù)字的或者模擬的)的部件及其它此類部件(例如電阻器、電容器、電感器及其它)，以便以本領(lǐng)域眾所周知的多種方式中的任何一種提供這里所公開的裝置與方法的操作和分析。可以認(rèn)為這些教導(dǎo)可以(但不一定)結(jié)合存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令來實(shí)現(xiàn)，其中計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括存儲(chǔ)器(ROM、RAM)、光學(xué)(CD-ROM)或者磁性的(磁盤、硬盤驅(qū)動(dòng)器)或者任何其它類型存儲(chǔ)器，當(dāng)所述指令被執(zhí)行時(shí)，使計(jì)算機(jī)實(shí)施本發(fā)明的方法。這些指令可以提供設(shè)備操作、控制、數(shù)據(jù)收集和分析及，除本公開內(nèi)容中所描述的功能之外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員、所有者、用戶或其他此類人員認(rèn)為相關(guān)的其它功能。另外，為了提供此處教導(dǎo)的各方面，可以包括和要求各種其它部件。例如，為了支持這里所討論的各方面或者為了支持超出本公開內(nèi)容之外的其它功能，可以包括安裝支架、電源(例如，發(fā)電機(jī)、遠(yuǎn)端電源和電池中的至少一種)、冷卻部件、加熱部件、磁體、電磁體、傳感器、電極、發(fā)送器、接收器、收發(fā)器、天線、控制器、光學(xué)單元、電氣單元或者電機(jī)單
J Li o所述實(shí)施方式的元件是利用冠詞“一”或“一個(gè)”引入的。所述冠詞意指存在一個(gè)或多個(gè)所述元件。術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”及其派生詞意圖是包含性的，使得可以存在所列出元件之外的附加元件。當(dāng)連詞“或者”與至少兩項(xiàng)的列表一起使用時(shí)，意指任何一項(xiàng)或者多項(xiàng)的組合。術(shù)語(yǔ)“第一”和“第二”用于區(qū)分元件而不是用于指示特定的次序。將認(rèn)識(shí)到，各種部件或技術(shù)可以提供某些必要的或者有利的功能性或特征。相應(yīng)地，就像為了支持所附權(quán)利要求及其變體時(shí)可能需要的，這些功能和特征被認(rèn)為是作為此處教導(dǎo)的一部分和所公開發(fā)明的一部分而被固有地包括在內(nèi)的。盡管已經(jīng)參考示例實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變化，并且可以利用等價(jià)物代替其元件。此外，將意識(shí)到，在不背離本 發(fā)明基本范圍的情況下，許多修改可以使特定器械、條件或材料適合于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，希望本發(fā)明不限定到作為預(yù)期實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式所公開的特定實(shí)施方式，相反，本發(fā)明將包括落在所附權(quán)利要求范圍之內(nèi)的所有實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于估計(jì)地層流體向井內(nèi)流體的注入的裝置，其中所述井內(nèi)流體布置在穿透大地的鉆井中，所述裝置包括 載體，配置成在所述鉆井中傳送； 聲換能器，布置在所述載體上并且配置成發(fā)送聲信號(hào)和接收所述聲信號(hào)的反射中的至少一個(gè)； 第一反射器，布置成與所述聲換能器相距第一距離并且定義具有第一往返距離的第一路徑； 第二反射器，布置成與所述聲換能器相距第二距離并且定義具有第二往返距離的第二路徑；以及 處理器，與所述聲換能器通信，并且配置成測(cè)量所述聲信號(hào)在所述井內(nèi)流體中行進(jìn)所述第一往返距離的第一行進(jìn)時(shí)間與所述聲信號(hào)在所述井內(nèi)流體中行進(jìn)所述第二往返距離的第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值，以估計(jì)所述地層流體的注入； 其中所述聲換能器、所述第一反射器、所述第二反射器都布置在所述鉆井內(nèi)的井內(nèi)流體中。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述處理器通過將所述第一往返距離和所述第二往返距離之間的差值除以所述第一行進(jìn)時(shí)間和所述第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值來計(jì)算所述聲信 號(hào)的速度。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述處理器配置成根據(jù)所述聲信號(hào)的速度來估計(jì)所述 地層流體的注入。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述地層流體是氣體，并且所述處理器配置成根據(jù)所述聲信號(hào)的速度的減小指示氣體的注入。
5.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述處理器配置成執(zhí)行在所述第一路徑行進(jìn)的聲信號(hào)的第一波形與在所述第二路徑行進(jìn)的聲信號(hào)的第二波形之間的互相關(guān)，來確定所述第一行進(jìn)時(shí)間與所述第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值，所述波形是通過所述聲換能器接收的。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述第一行進(jìn)時(shí)間與所述第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值是根據(jù)所述互相關(guān)的最大值確定的。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述處理器配置成以等間距的時(shí)間間隔測(cè)量所述第一波形和所述第二波形。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述等間距的時(shí)間間隔足夠小，使得所述聲信號(hào)的速度的分辨率足以用于所期望的地層流體的最小可檢測(cè)注入。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述處理器配置成利用Savitzky-Golay插值技術(shù)在所述第一波形和所述第二波形之間的最佳相關(guān)時(shí)間偏移之間進(jìn)行插值。
10.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述聲換能器、所述第一反射器和所述第二反射器都布置在于所述載體中的槽中。
11.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述載體是由線纜、鋼絲繩、撓性油管和鉆柱中的至少一種傳送的。
12.如權(quán)利要求I所述的裝置，還包括配置成調(diào)整所述第一路徑和所述第二路徑中的至少一個(gè)的距離的調(diào)整設(shè)備。
13.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述井內(nèi)流體包括鉆探泥漿。
14.一種用于估計(jì)地層流體向井內(nèi)流體的注入的方法，其中所述井內(nèi)流體布置在穿透大地的鉆井中，所述方法包括 傳送載體通過所述鉆井，所述載體包括聲換能器、布置成與所述聲換能器相距第一距離并且定義具有第一往返距離的第一路徑的第一反射器、以及布置成與所述聲換能器相距第二距離并且定義具有第二往返距離的第二路徑的第二反射器，其中所述聲換能器、所述第一反射器和所述第二反射器布置在所述鉆井內(nèi)的井內(nèi)流體中； 把聲信號(hào)從所述聲換能器通過所述井內(nèi)流體發(fā)送到所述第一反射器和所述第二反射器； 利用所述聲換能器接收在所述第一路徑行進(jìn)的第一反射聲信號(hào)和在所述第二路徑行進(jìn)的第二反射聲信號(hào)；以及 測(cè)量所述聲信號(hào)在所述井內(nèi)流體中行進(jìn)所述第一往返距離的第一行進(jìn)時(shí)間與所述聲信號(hào)在所述井內(nèi)流體中行進(jìn)所述第二往返距離的第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值，以估計(jì)所述地層流體的注入。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括通過將所述第一往返距離和所述第二往返距離之間的差值除以所述第一行進(jìn)時(shí)間和所述第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值來計(jì)算所述聲信號(hào)的速度。
16.如權(quán)利要求15所述的方法,其中測(cè)量包括在所述第一路徑行進(jìn)的聲信號(hào)的第一波形與在所述第二路徑行進(jìn)的聲信號(hào)是第二波形之間執(zhí)行互相關(guān)，來確定所述第一行進(jìn)時(shí)間與所述第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值，所述波形是通過所述聲換能器接收的。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括以等間距的時(shí)間間隔測(cè)量所述第一波形和所述第二波形。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述等間距的時(shí)間間隔足夠小，使得所述第一行進(jìn)時(shí)間和所述第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值的分辨率足以用于所期望的地層流體的最小可檢測(cè)注入。
19.如權(quán)利要求17所述的方法,還包括利用Savitzky-Golay插值技術(shù)在所述第一波形和所述第二波形之間的最佳相關(guān)時(shí)間偏移之間進(jìn)行插值。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括調(diào)整所述第一路徑和所述第二路徑中的至少一個(gè)，其中調(diào)整所述第一路徑用以改進(jìn)第一反射聲信號(hào)的接收，調(diào)整所述第二路徑用以改進(jìn)第二反射聲信號(hào)的接收。
21.一種在其上存儲(chǔ)有程序的機(jī)器可讀介質(zhì)，所述程序包括指令，當(dāng)所述指令被執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行用于估計(jì)地層流體向井內(nèi)流體的注入的方法，其中所述井內(nèi)流體布置在穿透大地的鉆井中，所述方法包括 把聲信號(hào)從聲換能器通過所述井內(nèi)流體發(fā)送到定義具有第一往返距離的第一路徑的第一反射器和定義具有第二往返距離的第二路徑的第二反射器，其中所述聲換能器、所述第一反射器和所述第二反射器都布置在所述鉆井內(nèi)的井內(nèi)流體中； 利用所述聲換能器接收在所述第一路徑行進(jìn)的第一反射聲信號(hào)和在所述第二路徑行進(jìn)的第二反射聲信號(hào)；以及 測(cè)量所述聲信號(hào)在所述井內(nèi)流體中行進(jìn)所述第一往返距離的第一行進(jìn)時(shí)間與所述聲信號(hào)在所述井內(nèi)流體中行進(jìn)所述第二往返距離的第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值，以估計(jì)所述地層流體的注 入。
全文摘要
一種用于估計(jì)地層流體向井內(nèi)流體的注入的裝置，該裝置具有載體；布置在載體上的聲換能器；布置成與所述聲換能器相距第一距離并且定義第一往返距離的第一反射器；布置成與所述聲換能器相距第二距離并且定義第二往返距離的第二反射器；以及處理器，與所述聲換能器通信并且配置成測(cè)量所述聲信號(hào)行進(jìn)第一往返距離的第一行進(jìn)時(shí)間與所述聲信號(hào)行進(jìn)第二往返距離的第二行進(jìn)時(shí)間之間的差值，以估計(jì)地層流體的注入；其中所述聲換能器、所述第一反射器和所述第二反射器都布置在鉆井內(nèi)的井內(nèi)流體中。
文檔編號(hào)E21B47/18GK102803652SQ201080033624
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者R·迪弗吉奧, E·莫爾茲, A·阿徹塔 申請(qǐng)人:貝克休斯公司