CN105814458B - 地层的声波成像 - Google Patents
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Abstract
一种估计地表地层的特性的方法的实施例包括：将声学工具设置在地表地层中的钻孔内，所述声学工具包括声学多极发射器和至少一个多极声学接收器；将声学信号传输到所述钻孔中，所述声学信号生成远离所述钻孔辐射进入远场地层区域中的至少一个声学体波；测量包括所述远场地层区域中的从反射边界反射的体波的反射信号；识别所述地层中的反射边界以及与所述反射边界相关联的反射属性；以及基于所述反射信号和所述反射属性估计碳氢化合物地层特征的厚度、距离和侧向范围中的至少一者。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求于2013年10月21日提交的美国专利申请No.61/893431的权益，其全文以引用方式并入本文。
技术领域
背景技术
碳氢化合物勘探和生产的有效性依赖于识别及区分包含大量碳氢化合物的区域或地层的能力。例如，在非常规资源诸如页岩中，估计此类资源的位置和范围的能力在规划并执行操作诸如钻井和水力压裂中是重要的。
发明内容
一种估计地表地层的特性的方法的实施例包括：将声学工具设置在地表地层中的钻孔内，所述声学工具包括声学多极发射器和至少一个多极声学接收器；将声学信号传输到所述钻孔中，所述声学信号生成远离所述钻孔辐射进入远场地层区域中的至少一个声学体波；测量包括所述远场地层区域中从反射边界反射的体波的反射信号；识别所述地层中的反射边界以及与所述反射边界相关联的反射属性；以及基于所述反射信号和所述反射属性估计碳氢化合物地层特征的厚度、距离和侧向范围中的至少一者。
一种用于估计地表地层的特性的系统的实施例包括被配置成设置在地表地层的钻孔中的声学工具以及处理器。所述声学工具包括声学多极发射器和至少一个多极声学接收器，所述发射器被配置成将声学信号传输到所述钻孔中，所述声学信号生成远离所述钻孔辐射进入远场地层区域中的至少一个声学体波。所述处理器被配置成基于包括所述远场地层区域中从反射边界反射的体波的所接收的反射信号接收测量数据，识别所述地层中的反射边界以及与所述反射边界相关联的反射属性，并且基于所述反射信号和所述反射属性估计碳氢化合物地层特征。
附图说明
以下描述无论如何都不应视作是限制性的。参照附图，相同元件被相似地编号：
图1描绘用于评估或测量地层的系统的实施例；
图2为示出估计地层特性的方法的实施例的流程图；以及
图3描绘图2的方法的示例性测量结果。
具体实施方式
提供了一种用于估计地表地层特性诸如碳氢化合物地层的范围和特性的系统和方法。一种方法的实施例包括传输压缩波和/或剪切波并从近场和/或远场区域接收反射信号。分析所述反射信号以识别地层或其区域的特性，包括所述地层中反射边界的的特性和各种地层性质或属性。
一种方法的实施例包括传输声学信号，所述声学信号生成远离钻孔辐射的体波。分析反射的体波以估计地层特性。所述反射的体波包括压缩波和/或剪切波。例如，该方法包括通过测量从反射边界反射的深剪切波以测量地层特性和/或评估地层的碳氢化合物含量来借助套管井或裸眼井执行深剪切波(DSW)成像。本文所述的实施例使用反射体波成像来估计各种对于成功的储层表征来说重要的参数，并可与用于完井优化及生产预测的工艺相结合。该分析可用在井的一个或多个(或全部)阶段，诸如裸眼井阶段期间、套管设置后、初始水力增产后、某个生产周期后或再增产阶段后。该分析针对特定阶段可以是独立的或针对另外两个阶段进行组合。
在一个实施例中，沿着(在近场中的)钻孔的折射和引导模式连同反射的体波进行分析，以提供近场成像和远场成像两者。
分析和/或解释成像结果以估计地层和/或储层表征参数，如基于地层中反射边界识别的层理面或岩相面，该成像结果可用于估计碳氢化合物地层范围(例如厚度和侧向范围)。其他示例性参数包括可通过沿循反射层位中的断口或梯状部识别的断层或裂缝以及基于分析所接收的信号的属性(例如反射振幅)识别的具有相对高碳氢化合物浓度的区域。所接收的信号可包括从地层中的反射边界反射的体波(例如压缩体波信号和/或DSW成像信号)，并且也可包括沿着并靠近钻孔(近场)生成的导波和折射波模式。对此类参数的估计可导致能源产业操作诸如完井和增产操作的更准确执行。
在一个实施例中，提供一种系统和方法用于将声学信号传输到地层相对于钻孔的近场区域和远场区域中，其中导波和折射波模式沿着井筒(即，在近场中)生成，并且压缩体波和剪切体波进一步发射出来进入地层(即，远场)中。分析反射波或使其成像以估计地层的特性和特征。该分析可以应用于压缩波(即，压缩波成像)并且/或者应用于反射在远场中的深剪切波(即，深剪切波成像(DSWI))。分析属性诸如信号振幅以识别并且分析在地层中的反射边界，并且可以分析波传播性质以便识别其他地层属性。例如，识别由声学阻抗对比度(相对于压缩波和/或剪切波)引起的一个或多个反射边界并且估计对应地层区域的厚度。
图1示出用于执行能源产业操作诸如地层测量和/或评估、碳氢化合物生产、完井和增产的系统10的示例性实施例的各个方面。系统10包括钻孔柱12，诸如管柱、盘管、钢丝绳或设置在钻孔14内的其他载体，该钻孔柱12适用于通过钻孔降低工具或其他部件或者将部件连接至地面。如本文所用的术语“载体”指可以用于传送、容纳、支撑或以其他方式方便另一装置，装置部件、装置的组合、介质和/或构件使用的任何装置、装置部件、装置的组合、介质和/或构件。示例性的非限制性载体包括套管、钢丝绳、钢丝绳探测器、平直管线探测器、熔滴弹丸(drop shots)、井下接头、BHA、压裂口和钻柱。
在一个实施例中，系统10包括测量和/或监视系统。数据采集工具16设置在钻孔14中并且推进至地层18内的相关区域或位置。例如，钻孔14包括在相关区域下面或穿过相关区域钻凿的侧向钻孔段20，诸如碳氢化合物资源22(例如，页岩层或区域)或者其中被认为是存在碳氢化合物资源的区域。数据采集工具16被配置成将测量信号发射到碳氢化合物资源22中(或者其他相关区域22)以估计其特性。要注意的是虽然本文所述的实施例结合侧向井来描述，但是它们不限于此，因为它们可以与具有穿过地层的任何所选路径的垂直、偏斜、水平和任何其他钻孔一起使用。
数据采集工具16被配置成监视和/或收集与地层特性相关的数据。工具16可以经由任何合适的载体部署在井下并且可以被配置成结合其他井下工具或者地面工具进行操作。在一个实施例中，工具16和/或其他井下部件与一个或多个处理单元或装置诸如井下电子器件单元24和/或地面处理单元26通信。处理装置被配置成执行各种功能，包括接收、存储、传输和/或处理来自工具16的数据。处理装置包括任何数目的合适部件，诸如处理器、存储器、通信装置和电源。通信可以经由任何合适的配置实现，诸如电通信或光通信(例如，经由通信线缆28)、无线通信和泥浆脉冲遥测。
在一个实施例中，工具16和/或系统10被配置用于声学监视地层18和/或可以是碳氢化合物资源22的相关区域。工具16包括声学单极和/或多极发射器30(例如，偶极发射器)，其发射通常从发射器30径向向外行进的声能脉冲(也称为“测量信号”)。多个定向发射器可以设置在以30示出的位置处。一个或多个声学接收器32诸如多极接收器32的轴向阵列沿着工具16定位。在该实施例中的发射器30被配置成在与工具16和钻孔段20的轴线大体正交的方向上(例如，在图1中示出的z方向和/或y方向上)发射测量信号。交叉偶极发射器可以被配置成基于相关区域的位置使信号在任何所选方向上定向。
系统10可以包括用于方便测量操作并且/或者用于方便其他能量操作的各种其他部件。例如，系统10包括与流体罐36或其他流体源流体连通以便使流体循环通过钻孔14的泵送装置34。地面处理单元26可以被配置成通过使用传感器诸如一个或多个流率和/或压力传感器38监视和/或控制泵送装置的操作，所述传感器38定位在一个或多个位置处，诸如靠近泵送装置34或者在泵送装置34内、在井口处或接近井口和/或井下。该循环可以在测量期间执行并且可以在测量操作之前、期间或者之后执行的附加操作期间执行。例如，系统10可以用于执行钻井操作、增产操作(例如，水力压裂和蒸汽提升)、完井操作和生产操作。
工具16可以被配置成通过使用各种技术中的一种或多种来评估地层。此类技术包括单极技术诸如钻孔声学反射观测(BARS)。其他技术包括偶极技术诸如交叉偶极成像和深剪切波成像(DSWI)。
BARS成像技术利用具有方位角接收器的单极源提供方向敏感度。在钻孔中的单极源产生多种模式(压缩、剪切及斯通利)。抑制所有这些模式以便查看反射波事件。由于工具方位角接收器的几何结构对于方向灵敏度是所必需的，因而单极工具通常限于大约10kHz的高频，这可由于限制范围的地层衰减而导致严重缺陷。BARS成像技术使用单极发射器生成的P或S波，其产生相对复杂的反射波场(折射的P-P和P-S连同反射的P到P和P-S)。
对于偶极配置，示例性工具16使用将能量传输到钻孔和地层中的一个或多个偶极源。例如，偶极源在延伸远离钻孔段20的z方向和/或y方向上进行传输。在被称为交叉偶极配置的配置中，其中记录了总共4个分量(XX、YY、XY和YX)，通常这些偶极彼此正交。由于在一些情况下偶极定向可不与期望的基准定向对齐，也可以获得有关工具定向的附加信息，以允许所得数据在数学上旋转并产生在任何定向上对齐的虚拟源。生成弯曲波，其通常可以反射并提供达到地层内大约2-4英尺的读数。远离钻孔辐射并进一步行进到地层中的波被称为体波，其可被反射回钻孔并且被检测为相对于反射的弯曲波信号为晚到达且微弱的信号。
例如，偶极源或发射器30在地层中生成两个不同类型的剪切体波和压缩波。第一剪切波和压缩波与偶极源对齐并在“z”方向上偏振，第二定向剪切波在“y”方向上偏振。从这些波反射回的能量可以提供相关区域的特征和特性的信息，诸如层理或岩相之间的边界(其可以用于估计碳氢化合物地层的厚度)、亚地震断层、高碳氢化合物浓度区域和地质特性。在一个实施例中，附加信息诸如钻孔轨迹用于分析所述反射波以便解决关于反射器位置的不确定性并确定反射器是位于钻孔的上面还是下面。
交叉偶极声学成像可用于检测垂直和侧向范围以及地层剪切波各向异性在近场(例如约2-4英尺)中的的方位角。所估计的各向异性量给出强度度量，并且相关联的方位角给出方向。
DSWI使用交叉偶极源生成的数据。一种DSWI处理技术使用辐射到地层中并由地层中的反射边界反射的剪切体波。“反射边界”指的是致使剪切体波朝向接收器反射回的特征或特性。示例性反射边界包括层理面或岩相边界、亚地震断层、具有不同碳氢化合物量的区域、自然和/或模拟裂缝以及具有声学阻抗对比度的其他反射特征。
DWSI信号可被传播距发射器相当远的距离，其被称为远场。通常所述远场距离钻孔几十英尺并可以延伸60英尺甚至更远(例如约80-90英尺或更远)。有效成像范围是存在于数据内的信噪比、记录时间长度及钻孔与反射器之间的入射角的函数。各向异性和方位角可以用于估计反射边界的位置、强度和走向(方位角)。此信息可用于估计地层的特性。
DSWI处理技术仅具有一种必须被抑制的直达波模式。另外，用于DSWI的偶极源以2-3kHz的较低频率操作，其允许更深的探测深度。另外，仅通过查看反射剪切波就可以实现改善结果，其对裂缝具有更大的灵敏度。因此，DSWI允许在比交叉偶极和其他成像技术能够达到的更大距离下的有效成像。
在一个实施例中，当执行DSWI测量时考虑了各种条件。例如，当执行DSWI时，不可压缩流体或流位于钻孔中，并且如果进行测量的钻孔区域被加套管，则应当存在良好的套管-水泥胶结，因为不良的套管-水泥胶结可产生可使地层“折射或引导模式”并且也可能使反射的剪切体波信号复杂和受损害的套管弯曲波。由于在套管井中的偏心偶极工具可产生使分析复杂的不需要的附加模式，所以偶极工具应当在钻孔中居中。
除了深剪切波外，也可分析从地层反射的压缩体波的属性。通过单独使用压缩波或结合DSWI方法可限定成像。压缩波和剪切波的频率范围随着波传播性质而不同，其会扩大地层反射特征以及地层属性的分辨率范围。此外，在远场中的DSWI和/或压缩波成像可与近场成像或沿着钻孔的折射波或导波分析相结合使用。
如上所述，可以采用DSWI和/或压缩波成像以估计用于例如储层表征的各种地层参数。在一个实施例中，所述参数与非常规资源聚集带(plays)诸如页岩和沥青砂相关。通常将非常规资源限定为通过并不满足常规生产标准的方式生产的碳氢化合物(例如，天然气、气体凝析物以及原油)。此类资源可通过孔隙率、渗透性、流体捕集机制或不同于常规砂岩和碳酸盐岩储层的其他特性来表征。例如，具有低渗透性和孔隙率并且因此难以生产的碳氢化合物储层可被认为是非常规资源。通常执行强化开采技术诸如压裂增产和蒸汽喷射以便于生产。非常规资源的示例包括煤层甲烷(CBM)、气体水合物页岩气、页岩油、压裂储层、致密气体砂以及重油/沥青砂。虽然可被评估的参数的实施例与DSWI相关地进行描述，但此类参数也可使用压缩波成像、DSWI或者其组合进行评估。
可使用DSWI评估的示例性参数包括层理面和/或岩相面的位置和广度，诸如在地层顶部或地层中岩相之间的界面。该信息可用于评估地层和/或不同岩相的厚度并且识别岩相的变化。例如，地层18距水平钻孔段20的厚度基于识别地层18和/或岩相之间的界面来评估。
识别岩相反射界面将有助于首先描述它们沿着侧向井的径向侧向范围以及它们的厚度。众所周知的是，不同的岩相特性承载影响生产的不同储层参数。例如，储层渗透性和孔隙率可以很大程度地随着岩相改变。识别岩相沿着侧向井的厚度和形状可用于影响如何最成功地完成所述井的决策。
此外，使用DSWI数据可识别延伸远离钻孔或钻孔段的断层或裂缝。例如，来自水平钻孔段的DSWI数据可用于通过沿循反射层位中的断口或梯状部来识别诸如亚地震断层的特征以及垂直特征。“亚地震”断层通常是指不可使用地面地震测量系统分辨的特征。此类地面系统通常在50Hz(100-200英尺波长)的量级上操作，并且因此不可分辨小于四分之一波长的特征。从钻孔的DSWI成像可用于识别具有高得多的通常为2000-3000Hz的频率范围的此类特征。
识别延伸远离钻孔段的断层或裂缝可提供如下信息，诸如钻孔是否以及在何处越过断层或裂缝。该信息例如用于配置水力压裂操作以围绕钻孔在期望区域处施加压裂并且/或者避免在断层位置处施加压裂流体。
可使用压缩波和/或DSW成像评估的其他特性包括具有更高浓度的油母质或碳氢化合物的“热点”或区域。返回信号的更高反射振幅可指示这种热点的存在。例如，相对高对比度振幅的区域与高剪切和/或压缩声学阻抗相关联，所述高剪切和/或压缩声学阻抗与高浓度的油母质和/或碳氢化合物的区域相关联。
这些参数的评估可导致对地层更有效的评估以及更精确的完井和增产操作。例如，完井可通过更有效地布置阶段和射孔簇用以影响和提高较佳生产来改善或优化。DSWI成像可用来评估用于非常规资源聚集带中储层表征的参数，其会影响使储层完井或压裂至其全部潜能的将来规划的决策。
本文描述的DSWI成像和评估也可用于常规资源聚集带。DWSI成像提供在远场距离处的精细分辨率细节，其可输入至储层或目标区域的形状和厚度的模型。以比其他地震测量技术更精细的分辨率可获得关于储层的形状和/或尺寸或者沿着侧向钻孔的厚度的信息。储层沿着侧向井的厚度可用在非常精确的地质和储层解释以及容积参数的计算中，这些参数可用于例如总产层(gross pay)计算和更精确的产量预测。
图3示出用于估计地层的特性的方法40。方法40包括一个或多个阶段41-45。方法40在本文结合接收信号数据的处理器(例如，处理单元26)进行描述但不限于此，并且可结合任何数目的处理装置执行。在一个实施例中，以所描述的顺序执行阶段41-45，但是一些步骤可以不同的顺序执行或者可省略一个或多个步骤。
在第一阶段41中，成像工具或DSWI工具诸如工具16设置在地表地层中的钻孔内。在一个实施例中，钻孔是侧向钻孔或井。例如，钻孔具有水平的或偏斜的部分诸如钻孔段20。水平部分设置在相关地层诸如页岩地层或页岩储层之下或之内。
在第二阶段42中，选择相关目标区或区域以供评估。目标区可以基于指示潜在储层的预先存在的信息选择。例如，在被视为包括碳氢化合物资源的突出储层或地层内或以下的区域中钻凿水平或偏斜钻孔。相关示例性区域是非常规资源区域，诸如页岩或重油区域。
在第三阶段43中，使围绕工具的区域成像。成像可以通过套管井或裸眼井执行，并且可以在能源行业操作之前和/或之后执行。例如，成像可以在压裂前和/或压裂后(例如，按时间顺序的压裂后)执行。DSWI成像通过将适当测井工具诸如工具16运行穿过钻孔(例如，侧向钻孔段20)并且从地层上的反射边界接收反射信号来执行。在一个实施例中，DSW成像在远场中结合另一种成像技术执行。例如，DSWI用于远场，并且正交偶极声学测量在近场中执行。
示例性DSWI测量数据在图3中示出。DWSI图像日志50的一部分示出沿水平(在x方向上)延伸的钻孔52的一段的反射振幅。在该示例中的测量被定位在z方向上，因此示出从钻孔5之上和之下获取的DSWI图像。日志50示出随时间推移进行的测量，所述测量对应于沿x轴的位置。
在第四阶段44中，分析DWSI数据(“测量数据”)以估计地层的特性。基于反射信号的反射振幅，评估地层的各种特性。例如，反射边界被识别并且与地层(诸如岩相之间的边界以及与不同层或岩层相关联的边界)的特征关联。可以识别其他特征(诸如与钻孔相交或在以相对于钻孔成视倾角远离井筒的远场中的亚地震断层、断层或裂缝)和地质特性。
DSWI期间接收的反射信号由于来自具有声学阻抗对比度的边界的波的反射而发生。此类边界可例如通过非常规页岩聚集带中的纹层、地质特性变化或碳氢化合物的浓度或类型变化而形成。另外，阻抗是两种环境之间的密度差的函数，且因此反射可为硬岩材料和软材料(例如，油母质)或流体/气体之间的边界的结果。因此，可以分析强反射以估计诸如岩相类型以及碳氢化合物的存在和类型的特征。
例如，图像日志50示出钻孔52之上的反射信号的图像54和55(可提供钻孔52周围的其他区域的另外图像)。图像54示出对应于其接收时间的反射，且图像56示出距钻孔一段距离的对应于接收时间的反射。图像54和55中的较暗区域的线(又称为层位)示出具有较高反射振幅的信号并且指示不同特征。
沿钻孔的高度(由线56高亮显示)延伸的相对连续层位被识别为对应于指示页岩地层与页岩地层之上的不同岩相类型之间的岩相边界的层理面。测量从钻孔到边界56的距离以估计页岩地层的厚度。还可以测量边界56的总侧向范围以估计边界的侧向范围。
在该示例中，由边界56识别的地层是页岩地层。可以通过预先存在的数据或知识、其他测量日期和/或通过DSWI数据的分析来探知地层类型。例如，如图像54中所示，边界56之下的区域示出可指示高度层叠的地层诸如页岩的多个反射边界58。这些纹层的范围可用于估计页岩地层的厚度和范围以及层理层的厚度。例如，较暗边界58可指示由于具有对比度的边界所引起的反射，所述对比度是由于页岩层对富含碳酸盐的页岩层或硅质页岩层(例如，硅质层可以与边界58之间的较亮区域对应)内的油所引起的。
可被识别或估计的其他特征包括从钻孔延伸的垂直和亚垂直断层或裂缝60。这些断层或裂缝60可通过沿较暗边界58的中断部分或梯状部识别。通过沿循中断部分或梯状部，识别此类断层或裂缝60的路径。本文描述的实施例的一个优点是断层/裂缝60中的至少一些可以是亚地震断层，即，不能被地面或其他地震测量技术识别的断层。
在一个实施例中，图像被分析以估计地层内的碳氢化合物的相对浓度。例如，较暗的对应于较大反射振幅的线或层位可与较高碳氢化合物浓度的区域关联。较高浓度的示例性区域或热点62包括指示较高浓度的较暗线或层位64。通过对比，其中层位相对浅弱的区域被视为具有较低浓度。
地层识别和碳氢化合物浓度信息在包括钻井和增产操作的多种应用中是有用的。例如，当规划钻井路径时，对页岩或其他地层的厚度和侧向范围的了解提供指导。另外，例如通过将射孔和压裂位置布置在较高浓度的区域诸如区域62中可增强增产规划。另外，当沿钻孔规划水力压裂位置时，对指示潜在断层60的中断部分的位置的了解通过避开断层位置来帮助改善增产。
在第五阶段45中，DSWI评估结果用于方便其他操作，诸如建模和规划、钻井、增产和生产。
例如，DSWI评估结果(例如，页岩厚度和侧向范围、岩性)用于生成或建立数学模型，诸如地质模型、岩相模型、结构模型、压裂模型、生产模型和钻井导航模型。它们还可结合使用其他测量技术(例如，电阻率、孔隙率、伽马射线、密度、中子和其他测量)的其他测量结果诸如地面和垂直钻孔地震结果、活跃和微震解释结果和储层表征结果一起使用。另外，DSWI结果可用于改善诸如地面地震和微震测量技术的技术解释结果。
可使用DSWI评估结果进行改善的其他操作包括钻井操作，所述钻井操作可基于高碳氢化合物浓度的识别出的页岩地区和区域的范围和位置进行指导。压裂操作可被控制，例如以避免裂缝或断层与钻孔相交并以高碳氢化合物浓度区域为目标。DSWI评估技术可在增产、压裂或其他操作之前和/或之后(即，增产前和/或增产后)执行。例如，在操作之前和之后均进行DSWI测量，以评估该操作的成功程度或有效性。
尽管本文所描述的实施例涉及使用在相同钻孔内执行的测量来对钻孔周围区域的评估，但它们并不局限于此。DSWI评估可针对其中进行测量的钻孔周围的区域执行(例如，用于地层评估、操作或井规划，和/或增产操作的评估)，或在钻孔内执行的测量可用于评估一个或多个其他钻孔周围的一个或多个区域。例如，DSWI测量可在一个或多个偏移井中进行，以评估另一个井周围的区域或一个或多个推荐的井周围的区域。这提供了可有效地用于规划当前和未来钻孔或井设计的有价值的信息。
通常，本文的一些教导被简化为存储在机器可读介质上的算法。该算法由计算机或处理器诸如处理单元26和/或电子器件单元24实施，并且为操作者提供期望输出。
为了支持本文的教导，可使用各种分析部件，包括数字和/或模拟系统。本文所描述的装置、系统和方法可在软件、固件、硬件或它们的任何组合中实施。装置可具有部件，诸如处理器、存储介质、存储器、输入、输出、通信链路(有线的、无线的、脉冲泥浆、光学的或其他)、用户界面、软件程序、信号处理器(数字的或模拟的)和其他此类部件(诸如电阻器、电容器、电感器或其他)，以本领域公知的若干方式中的任一种提供本文所公开的装置和方法的操作和分析。应当认为，这些教导可以但并不必需结合存储于包括存储器(ROM、RAM)、光学的(CD-ROM)或磁的(磁盘、硬盘驱动器)或任何其他类型存储介质在内的计算机可读介质上的一组计算机可执行指令来实施，所述指令在执行时致使计算机实施本发明的方法。除本发明所述的功能外，这些指令还可提供设备操作、控制、数据收集和分析以及系统设计者、所有者、用户或其他此类人员视为相关的其他功能。计算机可执行指令可作为计算机系统的一部分被包括在内或单独提供。
本领域技术人员将认识到，各种部件或技术都可提供某些必要的或有益的功能或特征。因此，这些为支持所附权利要求及其变型所需的功能和特征被认为是固有地包含的，作为本文教导的一部分以及所公开的本发明的一部分。
尽管已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可作出各种改变并且等同物可代替其要素。另外，在不脱离本发明的本质范围的情况下，许多修改对于本领域的技术人员而言将是可以理解的，以使特定的仪器、情况或材料适合于本发明的教导。因此，本发明并非意指限定于所公开的作为为实现本发明所能想到的最佳模式的特定实施例，而是本发明应当包括落入所附权利要求书范围内的所有实施例。
Claims (15)
1.一种估计地表地层的特性的方法，其包括：
将声学工具设置在地表地层中的钻孔内，所述声学工具包括声学多极发射器和至少一个多极声学接收器；
将声学信号传输到所述钻孔中，所述声学信号生成远离所述钻孔辐射进入远场地层区域中的至少一个声学体波；
测量包括从所述远场地层区域中的反射边界反射的体波的反射信号；
识别所述地层中的反射边界以及与所述反射边界相关联的反射属性；以及
基于所述反射信号和所述反射属性估计碳氢化合物地层特征的厚度和侧向范围中的至少一者，以及基于所述反射属性估计碳氢化合物地层内的碳氢化合物的浓度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中估计所述特征包括估计所述特征相对于所述钻孔的所述厚度和所述侧向范围中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述声学信号也沿着所述钻孔在近场区域产生折射波和导波模式。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述反射信号包括深剪切波(DSW)信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述反射边界由所述地层中的声学阻抗对比度引起。
6.根据权利要求1所述的方法，其中传输和反射的所述体波为压缩波和剪切波中的至少一者。
7.根据权利要求6所述的方法，其中估计包括通过测量所述压缩波和所述剪切波中的至少一者的波传播性质识别地层边界。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述地层特征包括地质结构、地层顶部、岩相特征、天然裂缝、水力次生裂缝以及引起所述体波的声学阻抗的地层属性中的至少一者。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括规划增产操作，其中所述规划包括基于估计所述碳氢化合物地层特征的所述厚度和所述侧向范围中的至少一者选择增产用的所述钻孔周围的一个或多个区域。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述钻孔为其中设置有所述声学工具的第一钻孔，并且所述远场地层区域为第二存在的钻孔和规划的钻孔中的至少一者周围的区域。
11.一种用于估计地表地层的特性的系统，其包括：
声学工具，其被配置成设置在地表地层中的钻孔内，所述声学工具包括声学多极发射器和至少一个多极声学接收器，所述发射器被配置成将声学信号传输到所述钻孔中，所述声学信号生成远离所述钻孔辐射进入远场地层区域中的至少一个声学体波；以及
处理器，其被配置成基于包括从所述远场地层区域中的反射边界反射的体波的所接收的反射信号接收测量数据、识别所述地层中的反射边界以及与所述反射边界相关联的反射属性，基于所述反射信号和所述反射属性估计碳氢化合物地层特征的厚度和侧向范围中的至少一者，以及基于所述反射属性估计碳氢化合物地层内的碳氢化合物的浓度。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述处理器被配置成估计所述特征相对于所述钻孔的所述厚度和所述侧向范围中的至少一者。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述反射信号包括深剪切波(DSW)信号。
14.根据权利要求11所述的系统，其中所述反射边界是由所述地层中的声学阻抗对比度引起的。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述传输和反射的体波为压缩波和剪切波中的至少一者，并且所述处理器被配置成通过测量所述压缩波和所述剪切波中的至少一者的波传播性质识别地层边界。
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