CN110612462A - 用于从井孔进行地层评估的系统和方法 - Google Patents

用于从井孔进行地层评估的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种被配置成延伸穿过钻孔的井下测量工具包括源和三分量接收器。所述源被配置成将源信号发射到所述钻孔周围的一定体积的材料中，所述源信号可以是压缩波或剪切波。所述源信号传播通过所述钻孔周围的所述一定体积的材料并且从设置于所述钻孔周围的所述一定体积的材料内的特征反射离开。所述三分量接收器包括第一元件、第二元件和第三元件。所述第一元件定向在与所述钻孔的轴线正交的第一平面中并且接收所述源信号的反射组的第一分量。所述第二元件与所述第一元件正交地定向在所述第一平面中并且接收所述源信号的所述反射组的第二分量。所述第三元件与所述轴线平行地定向并且接收所述源信号的所述反射组的第三分量。

Description

用于从井孔进行地层评估的系统和方法
背景技术
本文中公开的主题涉及地下地层评估，并且更具体地说，涉及评估设置于油气提取井孔周围的地质地层。
可以通过钻出从地面延伸到油气藏的钻孔并且随后经由所述钻孔将油气向上泵抽到地面来接近地下油气藏。在一些应用中，在已钻出钻孔之后，可以将测量工具延伸穿过所述钻孔以对所述钻孔或紧挨着所述钻孔四周设置的地进行测量。然而，因为此类系统被设计成沿着井孔的轴线来测量地层性质，所以此类系统不适于评估离井孔较远的地层。取决于弹性波传播的地层评估方法通常集中于沿着井孔的壁传播的反射波以及在钻孔内沿着其轴线传播的其他波型。使用此类常规工具和方法无法研究远离井孔延伸数十米的微裂隙平面和大裂隙平面。设计出一种能够检测远离井孔延伸数十米的小裂隙和大裂隙的测量工具将是有益的，所述小裂隙和大裂隙可以用作油气的贮藏区或路径。
发明内容
在下文概述了范围与原始权利要求一致的某些实施方案。这些实施方案不意欲限制权利要求的范围，而是这些实施方案仅意欲提供对要求权利保护的主题的可能形式的简要概述。实际上，权利要求可以涵盖可能与下文陈述的实施方案类似或不同的各种形式。
在一个实施方案中，一种被配置成延伸穿过钻孔的井下测量工具包括源和三分量接收器。所述源被配置成将源信号发射到所述钻孔周围的一定体积的材料中，所述源信号可以是压缩波或剪切波。所述源信号传播通过所述钻孔周围的所述一定体积的材料并且从设置于所述钻孔周围的所述一定体积的材料内的特征反射离开。所述三分量接收器包括第一元件、第二元件和第三元件。所述第一元件定向在与所述钻孔的轴线正交的第一平面中并且接收所述源信号的反射组的第一分量。所述第二元件与所述第一元件正交地定向在所述第一平面中并且接收所述源信号的所述反射组的第二分量。所述第三元件与所述轴线平行地定向并且接收所述源信号的所述反射组的第三分量。
在第二实施方案中，一种系统包括井下测量工具和计算装置。所述井下测量工具延伸穿过钻孔并且包括源和三分量接收器。所述源将源信号发射到所述钻孔周围的一定体积的材料中。所述源信号传播通过所述钻孔周围的所述一定体积的材料并且从设置于所述钻孔周围的所述一定体积的材料内的特征反射离开。所述三分量接收器包括第一元件、第二元件和第三元件。所述第一元件定向在与所述钻孔的轴线正交的第一平面中并且接收所述源信号的反射组的第一分量。所述第二元件与所述第一元件正交地定向在所述第一平面中并且接收所述源信号的所述反射组的第二分量。所述第三元件与所述轴线平行地定向并且接收所述源信号的所述反射组的第三分量。所述井下测量工具获取所述源信号的反射的接收到的第一组、第二组和第三组分量。所述计算装置分析所述源信号的所述发射组的接收到的第一、第二和第三分量来用于进行地层评估并且基于所述源信号的反射组的所述第一、第二和第三分量来生成所述钻孔周围的所述一定体积的材料的一个或多个图像。
在第三实施方案中，一种方法包括：将井下测量工具延伸穿过钻孔；经由所述井下测量工具的源将源信号发射到所述钻孔周围的一定体积的材料中，其中所述源信号被配置成传播通过所述钻孔周围的所述一定体积的材料并且从设置于所述钻孔周围的所述一定体积的材料内的特征反射离开；经由三分量接收器的第一元件接收所述源信号的反射的第一分量组，其中所述第一元件定向在与所述钻孔的轴线正交的平面中；经由所述三分量接收器的第二元件接收所述源信号的反射的第二分量组，其中所述第二元件与所述第一元件正交地定向在所述第一平面中；以及经由所述三分量接收器的第三元件接收所述源信号的反射的第三分量组，其中所述第三元件与所述钻孔轴线平行地定向。
附图说明
在参看附图阅读以下详细描述时，将能更好地理解本公开的这些和其他的特征、方面和优点，在附图中，相似的字符在诸图中表示相似的部件，其中：
图1是根据一个实施方案的矿物提取系统的示意图；
图2是根据一个实施方案的传播通过各向同性材料的信号的图示；
图3是根据一个实施方案的在各向异性材料中的双折射的图示；
图4是根据一个实施方案的设置于图1的矿物提取系统的钻孔内的测量工具的示意图；
图5是根据一个实施方案的在收集到数据之后用于进行2D成像的各种平面的图示；
图6是根据一个实施方案的用于测量和生成图1的矿物提取系统的钻孔周围的体积的3D图像的过程的流程图；以及
图7是根据一个实施方案的用于测量和生成图1的矿物提取系统的钻孔周围的体积的2D图像的过程的流程图。
具体实施方式
在下文将描述一个或多个具体实施方案。为了提供对这些实施方案的简洁描述，在本说明书中可能不会描述实际实现方式的所有特征。应了解，在开发任何此类实际实现方式的过程中，如在任何工程或设计项目中，必须要做出众多实现方式特定的决策以实现开发者的特定目标，诸如符合系统相关和商业相关的约束，所述约束可能是一个实现方式不同于另一个实现方式。此外，应了解，此类开发努力可能是复杂且耗时的，但又是了解了本公开的本领域的技术人员的设计、制作和制造的日常工作。
在介绍本公开的各种实施方案的元件时，冠词“一”、“一个”、“所述”和“该”意欲表示存在一个或多个所述元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意欲为包括性的并且表示除了所列元件之外还存在额外元件。此外，以下论述中的任何数字实例意欲为非限制性的，并且因此额外的数值、范围和百分数属于所公开实施方案的范围内。
所公开的技术包括利用测量工具，所述测量工具包括源和三分量接收器。在测量工具移动通过钻孔时，所述源将信号向外发射到所述钻孔周围的材料中。所述信号从所述材料中的特征反射离开并且朝向所述钻孔返回。所述接收器接收反射信号的压缩分量和两个剪切分量。可以使用所收集的数据来产生所述钻孔周围的材料的2D和3D图像来用于执行地层评估。
图1是矿物提取系统10的实施方案的示意图。可以经由油井14从地下矿床12接近石油和/或天然气。举例来说，可以使用钻井工具17(例如，钻头)来钻出钻孔16，所述钻孔从地面18延伸至矿床12。虽然图1中所示的钻孔16从地面18处的钻机19垂直地延伸到矿床12，但是钻孔16可以与地面18成任何倾斜角度来延伸。类似地，钻孔16可以在其从地面18延伸到矿床12时改变方向。也就是说，钻孔16可以包括相对于地面18倾斜地、垂直地或平行地延伸的部分。可以在钻井工具17后面将测量工具20插入到钻孔16中以对钻孔16周围的一定体积的材料21进行测量或成像，以用于进行地层评估。测量工具20可以在钻井工具17后面沿着钻孔16往下延伸，并且在钻出钻孔16时进行测量(随钻测井或LWD)。在其他实施方案中，测量工具20可以在已钻出钻孔16之后沿着钻孔16向下延伸，并且在已通过钻孔16往上拉回测量工具20(例如，从钻孔撤回)时进行测量(电缆测井)。在其他实施方案中，测量工具20可以在已钻出钻孔16之后沿着钻孔16向下延伸，并且在已通过钻孔16往上拉回测量工具20时在正从钻孔16移除管道的同时进行测量(起下钻时测井，LWT)。
测量工具20可以包括：一个或多个源22，所述源发出传播通过地球的信号；以及一个或多个接收器24，所述接收器接收从钻孔16周围的一定体积的材料21内的特征26(例如，平面特征、微裂隙、断层、层面和其他散射体)反射离开的信号。可以使用计算装置28(例如，计算机、平板计算机、移动装置等)或其组合来分析使用测量工具20收集的数据。计算装置28可以包括通信电路30、处理器32、存储器34、通信端口36以及用户接口38，所述用户接口可以包括显示器40。在测量工具20被传递通过钻孔16来进行测量时或在测量工具20已被传递通过钻孔16之后，可以将数据传递到存储器组件42(例如，经由电缆44)以进行存储，直到数据被处理为止，所述存储器组件可以位于地面18或位于测量工具20内。在其他实施方案中，可以无线地(例如，经由云46)或通过有线连接经由通信端口36来将所收集的数据传递到计算机28。计算机28可以位于钻机19附近或远离油井14。在一些实施方案中(例如，计算机28相对于油井14位于远处)，可以经由云46或通过网络将数据传递到计算机28。在其他实施方案中，在测量工具20正行进通过钻孔16并且实时地或几乎实时地分析数据时，计算机28可以与测量工具20无线通信。在一些实施方案中，可以基于通过计算装置28(例如，动态软件)进行的分析来调整测量工具20的操作。计算机28可以装备有存储于存储器组件34上并且由处理器32执行的软件以促进对所收集的数据的分析。举例来说，计算装置28可以能够对通过测量工具20收集的数据进行后处理，并且识别钻孔16周围的一定体积的材料21中的特征26。基于通过接收器24接收的反射信号，可以执行对钻孔16周围的一定体积的材料21的2D和3D成像。
图2是传播通过各向同性材料的信号100的图示。如图所示，所述信号包括压缩分量P和剪切分量S。压缩分量P沿着行进轴线102轴向地延伸。剪切分量S与行进轴线102正交地起作用。在所示实施方案中，剪切分量S沿着轴线104定向。然而，应理解，剪切分量S可以沿着轴线106定向或定向在任何其他方向上。在信号100传播通过各向异性或双折射材料时，所述剪切分量分裂成第一剪切分量S1和第二剪切分量S2，所述第一和第二剪切分量大体上沿着地下地球地层中的给定射线路径彼此正交地极化。
图3是在各向异性材料中的剪切信号分裂的图示。如图所示，信号传播通过同向异性材料108、传递通过各向异性材料110，并且随后离开各向异性材料110，返回到各向同性材料108中。如针对图2所展示和描述，所述信号作为具有压力分量P和剪切分量S的单个信号传播通过各向同性材料108，所述单个信号作为单个信号100完整地沿着平面109定向。信号100接触各向异性材料110的前平面112，并且剪切分量S分裂成两个极化分量S1和S2，因为各向异性材料100的折射率取决于信号100的极化。在第一平面114周围极化的第一剪切分量S1根据各向异性材料110的第一折射率以第一速度传播，而在第二平面116周围极化的第二剪切分量S2根据各向异性材料110的第二折射率以第二速度传播。第一剪切分量S1和第二剪切分量S2在不同时间到达各向异性材料110的后平面118并且离开各向异性材料110而进入各向同性材料108中。因此，开始时的信号100的剪切分量S被接收器24当作第一剪切分量S1和第二剪切分量S2来接收，所述第一和第二剪切分量在不同时间到达。
如果介质是各向同性的，那么所接收到的剪切波在含有反射点的传播平面中极化。为了完全地俘获此类到达，使用在轴向上定向的接收器。请注意，常规的交叉偶极几何形状不会记录波场的此分量。当应力、平面裂隙、微裂隙存在于钻孔16周围的一定体积的材料21中时，如图1中所示，所述一定体积的材料21变成各向异性且双折射的。因而，由一个或多个源22发出、被体积21中的特征26反射且被一个或多个接收器24接收的信号100将被分裂成压力压缩分量P以及在不同时间到达的第一剪切分量S1和第二剪切分量S2。因此，使用3分量接收器接收反射信号P、S1、S2的整个波型并将其俘获导致对钻孔16周围的一定体积的材料21的最完整的地层评估。
图4是根据一个实施方案的设置于钻孔16内的图1的测量工具20的示意图。为了进行阐释，示出钻孔16的轴线200。虽然钻孔16在图4中被示出为垂直地延伸，但是应理解，钻孔16可以水平地延伸或与地面18成任何倾斜角度来延伸。类似地，在钻孔16改变方向时，钻孔轴线200也会改变方向。在图4中还示出了X、Y、Z坐标系。为了简单起见，应理解，所述坐标系还反映钻孔16的方向的变化，使得钻孔轴线200始终在Z方向上延伸。
如图所示，测量工具20包括源22和接收器24。如先前所论述，测量工具20可以包括多个源22和多个接收器24。类似地，源22和所述接收器可以是同一个模块或组件的部分，或单独的模块或组件的部分。源22可以是可以被电气地或机械地激发以向外产生进入钻孔16周围的一定体积的材料21中的压缩波或剪切波的任何装置。图4示出通常以交叉偶极几何形状使用的源的特定实例。然而，具有4、6、8或更多个极的其他多模系统也可以是可能的。此处，所述源在与XY平面平行并且与钻孔轴线200正交的平面中将信号发射到钻孔16周围的一定体积的材料21中，如藉由箭头202和204所指示。然而，源22可以是能够将信号发射到钻孔16周围的一定体积的材料21中的任何数目个装置。举例来说，源22可以是可以被电气地或机械地激活以产生压缩波和剪切波的任何振动源。源22可以例如作为单极、偶极或两者来操作。所述信号深深地刺入(例如，30米、40米或50米或更深)钻孔16周围的一定体积的材料21中，使得可以检测具有各种尺寸的裂隙。举例来说，所述信号可以具有大于1KHz的频率。
接收器24是能够接收反射信号的P、S1和S2分量的传感器。举例来说，接收器24可以具有分别由箭头206和208指示的第一和第二元件，所述第一元件和第二元件定向在与XY平面平行并且与钻孔轴线200正交的平面中。由箭头210指示的第三元件可以与钻孔轴线200平行地定向。如先前针对图2所论述，反射信号的P分量沿着传播轴线行进。对于各向同性介质，剪切分量S在传播平面中极化。对于各向异性介质，剪切波分裂成两个极化分量S1和S2。因而，定向在与钻孔轴线200正交的平面中的第一元件206和第二元件208主要接收反射信号的P分量和S2分量。与钻孔轴线200平行地定向的第三元件210接收S1分量。在一些实施方案中，接收器24可以是三分量(3C)传感器(例如，三轴线磁阻传感器、压电传感器、磁阻、电容式传感器、MEMS传感器等)。在其他实施方案中，接收器24可以包括一个或多个地震检波器或加速度计。另外，接收器24可以包括在单个封装中或在单独封装中的多个传感器。如先前所论述，虽然图4中所示的测量工具20具有单个源22和单个接收器24，但应理解，还能设想到具有多个源22、多个接收器24或其组合的实施方案。
测量工具20可以延伸穿过钻孔16以对钻孔16周围的一定体积的材料21进行测量。可以在测量工具20朝向油气藏并且远离地面移动穿过钻孔16时，或在测量工具20朝向地面并且远离油气藏移动穿过钻孔16时进行测量。在测量工具20移动穿过钻孔16时，数据采集可以是连续的，或者在测量工具20移动穿过钻孔16时，数据采集可以在离散位置处发生。如针对图1所论述，可以在测量工具上实时地或几乎实时地进行对所收集数据的分析，或者可以收集所述数据并将所述数据传递到外部计算装置来进行分析。
现有系统通常利用交叉偶极源(即，彼此正交地定位的两个偶极天线)来发射信号以及利用两分量接收器，所述两分量接收器具有在与钻孔轴线200正交的平面内对准的两个元件。结果，所述两分量接收器仅接收反射信号的P分量和S2分量。未完全俘获S1分量，所述S1分量垂直于钻孔轴线200行进并且在与钻孔轴线200平行的平面中极化并且在大多数情况中是最主要的到达者。因而，有效测量方向是仅沿着钻孔轴线200，并且仅可以在进入钻孔16周围的一定体积的材料21中几米的范围内进行测量。利用如图3中所示的三分量接收器24允许测量工具20俘获反射信号的所有三个分量(即，P、S1和S2)，使得有效测量方向是沿着钻孔轴线200以及从钻孔轴线200径向向外，实现了深入到钻孔16周围的一定体积的材料21中的地层评估。举例来说，使用所公开的技术，可以在进入钻孔16周围的一定体积的材料21中直至50米或更深的距离范围内执行地层评估。一旦通过测量工具20收集到数据，便可以针对钻孔16周围的一定体积的材料21生成2D或3D图像。
对于交叉偶极源，图5示出在收集到数据后用于进行2D成像的各种平面。虽然3D成像提供了对钻孔周围的一定体积的材料21的较好质量的图像，但是3D成像可能会比2D成像花费更多的处理功率。因此，在一些实施方案中(例如，在处理功率有限时)，可以在3D成像之前或替代3D成像来执行2D成像。如图所示，钻孔16和钻孔轴线200沿着XZ平面300与YZ平面302的交叉点处的线延伸。XY平面304与钻孔轴线200正交向外延伸。如针对图4所描述，应理解，在钻孔16改变方向时，钻孔轴线200和坐标系也改变方向。在一些实施方案中，测量工具20可以包括陀螺仪或其他传感器来帮助确定测量工具的定向。如图所示，源22在与钻孔轴线200正交并且与XY平面平行的平面中发射信号，所述信号可以分裂成其分量部分Sy和Sx。接收器24在三个轴线上接收反射信号，使得所接收到的信号可以分裂成其分量部分Rx、Ry和Rz。所接收到的信号还可以基于其对应的源22信号的分量来进行分裂。也就是说，Rx分量可以分裂成SxRx和SyRx，Ry分量可以分裂成SxRy和SyRy，并且Rz分量可以分裂成SxRz和SyRz。此等分量中之每一者可以对应于反射信号的压缩分量P和剪切分量S1、S2。举例来说，对于XZ平面，P图像对应于SxRx，S1图像对应于SxRz，并且S2图像对应于SyRy。对于YZ平面，P图像对应于SyRy，S1图像对应于SyRz，并且S2图像对应于SxRx。
走向被定义为所检测的特征的平面相对于井孔所成的方位角的角度。倾角是所检测的特征相对于井孔所成的角度。仅基于上文针对XZ平面和YZ平面描述的2D图像，可能无法确定所检测的特征的走向和倾角的值。然而，通过将SxRy和SyRx值纳入考虑，可以估计走向和倾角。
图6是用于对钻孔周围的体积进行测量并生成3D图像的过程400的流程图。在框402中，从测量工具的源发出信号。如先前所论述，所述源可以在与XY平面平行并且与钻孔轴线正交的平面中将信号发射到钻孔周围的一定体积的材料中(亦即，交叉偶极)。在其他实施方案中，所述源可以是经由电气或机械激发过程来产生压缩波和剪切波的任何装置。所述源可以是能够将信号发射到钻孔周围的一定体积的材料中的任何数目个装置。所述源可以能够例如作为单极、偶极或两者来操作。所述信号深深地刺入(例如，30米、40米或50米或更深)钻孔周围的一定体积的材料中，使得可以检测具有各种尺寸的裂隙。举例来说，信号可以是以适当频率发射，使得所述信号穿透到钻孔周围的一定体积的材料深处。
在框404中，接收器接收从设置于钻孔周围的一定体积的材料内的特征反射的信号。接收器容纳能够接收反射信号的P、S1和S2分量的一个或多个传感器。举例来说，接收器可以具有在与XY平面平行并且与钻孔轴线正交的平面中定向的第一和第二元件。第三元件可以与钻孔轴线同轴或平行地定向。反射信号的P分量沿着传播轴线行进，对于各向同性介质，S1分量在传播平面中极化，并且S2分量垂直于传播平面来极化。因而，定向在与钻孔轴线正交的平面中的第一元件和第二元件接收反射信号的P分量和S2分量。与钻孔轴线平行地定向的第三元件接收S1分量。对于各向异性材料，P、S1和S2模态的适当分量完全被接收器的三个分量记录。在一些实施方案中，接收器可以是三分量(3C)传感器(例如，三轴线磁阻传感器、压电传感器、磁阻、电容式传感器、MEMS传感器等)。在其他实施方案中，接收器可以包括一个或多个地震检波器或加速度计。大体上，接收器可以是能够感测向量数量(诸如力、速度、加速度、位移等)的任何装置。另外，接收器可以包括在单个封装中或在单独封装中的多个传感器。在一些实施方案中，框404可以包括一些信号调节，诸如滤波、快速傅里叶变换(FFT)等。
在框406中，使用所收集的数据来生成一个或多个3D图像408并输出。如针对图5所论述，源可以在与钻孔轴线正交并且与XY平面平行的平面中发射信号，所述信号可以分裂成其分量部分Sy和Sx。接收器在三个轴线上接收反射信号，使得所接收到的信号可以分裂成其分量部分Rx、Ry和Rz。所接收到的信号还可以基于其对应的源信号的分量来进行分裂。也就是说，Rx分量可以分裂成SxRx和SyRx，Ry分量可以分裂成SxRy和SyRy，并且Rz分量可以分裂成SxRz和SyRz。此等分量中之每一者可以对应于反射信号的压缩分量P和剪切分量S1、S2。通过将各种分量(SxRx、SyRx、SxRy、SyRy、SxRz和SyRz)拼接在一起并且分析所收集的数据，可以产生设置于钻孔周围的一定体积的材料内并且向外延伸50米或更远的各种特征的图像。
在框410中，可以确定并输出走向412和倾角414。如先前针对图5所论述，走向被定义为所检测的特征的平面相对于井孔所成的方位角的角度，并且倾角是所检测的特征相对于井孔所成的角度。一旦已生成钻孔周围的体积的图像408，便可以根据一个或多个图像408来直接确定走向412和倾角414的值并输出。
虽然3D图像允许进行更彻底、更完整的地层评估并且得到更准确的走向和倾角值，但是3D成像相对于2D成像可能会使用更多处理功率并且花费更多时间。因此，在一些应用中，用户可能会更喜欢2D成像，或可以在3D成像之前作为预备步骤来执行2D成像。
图7是用于对钻孔周围的体积进行测量并生成2D图像的过程500的流程图。在框502中，从测量工具的源发出信号。如先前所论述，所述源可以在与XY平面平行并且与钻孔轴线正交的平面中将信号发射到钻孔周围的一定体积的材料中。然而，所述源可以是能够将信号发射到钻孔周围的一定体积的材料中的任何数目个其他装置。所述源可以能够作为单极、偶极、4极、6极、8极等操作。所述信号深深地刺入(例如，30米、40米或50米或更深)钻孔周围的一定体积的材料中，使得可以检测具有各种尺寸的裂隙。举例来说，所述信号可以以适当频率发射以解析裂隙目标并且具有足够的强度以探查深地层。
在框504中，接收器接收从设置于钻孔周围的一定体积的材料内的特征反射的信号。接收器容纳能够接收反射信号的P、S1和S2分量的一个或多个传感器。举例来说，接收器可以具有定向在与XY平面平行并且与钻孔轴线正交的平面中的第一和第二元件。第三元件可以与钻孔轴线同轴或平行地定向。反射信号的P分量沿着传播轴线行进，在各向同性介质中，S1分量在传播平面中极化，并且S2分量垂直于传播平面来极化。因而，定向在与钻孔轴线正交的平面中的第一元件和第二元件接收反射信号的P分量和S2分量。与钻孔轴线平行地定向的第三元件接收S1分量。对于各向异性材料，P、S1和S2模态的适当分量完全记录在接收器的三个分量上。在一些实施方案中，接收器可以是三分量(3C)传感器(例如，三轴线磁阻传感器、压电传感器、磁阻、电容式传感器、MEMS传感器等)。在其他实施方案中，接收器可以包括一个或多个地震检波器或加速度计。另外，接收器可以包括在单个封装中或在单独封装中的多个传感器。在一些实施方案中，框504可以包括一些信号调节，诸如滤波、快速傅里叶变换(FFT)等。
在框506中，将收集到的数据分割成用于向上移动信号和向下移动信号的数据。用于向上移动信号和向下移动信号的数据单独地使用来生成图像并且随后组合以给出完整的图片。
在框508中，针对XZ平面510和YZ平面512生成2D图像并输出。使用SxRx、SxRz和SyRy数据来生成XZ平面510的图像。在XZ平面图像中，P分量对应于SxRx，S1分量对应于SxRz，并且S2分量对应于SyRy。使用SyRy、SyRz和SxRx数据来生成YZ平面512的图像。P分量对应于SyRy，S1分量对应于SyRz，并且S2分量对应于SxRx。
在框514中，可以确定走向412和倾角414。仅基于上文针对XZ平面和YZ平面描述的2D图像，可能无法确定所检测的特征的走向412和倾角414的值。然而，通过将SxRy和SyRx值纳入考虑，可以估计并输出走向412和倾角414。
所公开的技术利用至少一个源和至少一个三分量接收器来对设置于钻孔周围并向外延伸50米或更远的一定体积的材料进行地层评估。通过感测压缩分量P和两个剪切分量S1和S2，可以生成所述体积的2D和/或3D图像，允许估计所述体积的双折射以及检测比分辨率标度低几个数量级的微裂隙。所述源可以按单极模态或多模态(即，偶极、四极、六极、八极等)操作。另外，所公开的测量工具和对应技术可以在下套管钻孔和/或开放钻孔中使用。另外，可以在起下钻测井(LWT)、随钻测井(LWD)、随钻测量(MWD)或钢丝作业期间使用所公开的测量工具。
此书面描述使用实例来公开要求权利保护的主题，包括最好模式，并且还用于使本领域的技术人员能够实践所公开的主题，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本公开的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可以包括本领域的技术人员能想到的其他实例。如果此类其他实例具有并未与权利要求的字面语言不同的结构元件，或如果此类其他实例包括与权利要求的字面语言不明显不同的等效结构元件，那么此类其他实例意欲属于权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种被配置成延伸穿过钻孔的井下测量工具，所述井下测量工具包括：
源，所述源被配置成将源信号发射到所述钻孔周围的一定体积的材料中，其中所述源信号被配置成传播通过所述钻孔周围的所述一定体积的材料并且从设置于所述钻孔周围的所述一定体积的材料内的特征反射离开；以及
三分量接收器，所述三分量接收器包括：
第一元件，所述第一元件定向在与所述钻孔的轴线正交的第一平面中，其中所述第一元件被配置成接收所述源信号的第一组反射；
第二元件，所述第二元件与所述第一元件正交地定向在所述第一平面中，其中所述第二元件被配置成接收所述源信号的第二组反射；以及
第三元件，所述第三元件与所述轴线平行地定向，其中所述第三元件被配置成接收所述源信号的第三组反射。
2.如权利要求1所述的井下测量工具，其中所述源被配置成沿着垂直于所述钻孔轴线的第二平面发射所述源信号。
3.如权利要求1所述的井下测量工具，其中所述第一组反射和所述第二组反射包括所述源信号的压缩分量(P)和所述源信号的第二剪切分量(S2)。
4.如权利要求3所述的井下测量工具，其中所述第三组反射包括所述源信号的第一剪切分量(S1)。
5.如权利要求1所述的井下测量工具，其中所述三分量接收器包括三轴线磁阻传感器。
6.如权利要求1所述的井下测量工具，其中所述三分量接收器包括一个或多个地震检波器。
7.如权利要求1所述的井下测量工具，其中所述三分量接收器包括一个或多个加速度计。
8.一种系统，所述系统包括：
井下测量工具，所述井下测量工具被配置成延伸穿过钻孔，所述井下测量工具包括：
源，所述源被配置成将源信号发射到所述钻孔周围的一定体积的材料中，其中所述源信号被配置成传播通过所述钻孔周围的所述一定体积的材料并且从设置于所述钻孔周围的所述一定体积的材料内的特征反射离开；
三分量接收器，所述三分量接收器包括：
第一元件，所述第一元件定向在与所述钻孔的轴线正交的第一平面中，其中所述第一元件被配置成接收所述源信号的第一组反射；
第二元件，所述第二元件与所述第一元件正交地定向在所述第一平面中，其中所述第二元件被配置成接收所述源信号的第二组反射；以及
第三元件，所述第三元件与所述轴线平行地定向，其中所述第三元件被配置成接收所述源信号的第三组反射；
其中所述井下测量工具被配置成获取所述源信号的所述接收到的第一组、第二组和第三组反射；以及
计算装置，所述计算装置被配置成分析所述源信号的所述接收到的第一组、第二组和第三组反射并且基于所述源信号的所述第一组、第二组和第三组反射来生成所述钻孔周围的所述一定体积的材料的一个或多个图像。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述第三组反射包括所述源信号的第一剪切分量(S1)。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述第一组反射和所述第二组反射包括所述源信号的压缩分量(P)和所述源信号的第二剪切分量(S2)。
11.如权利要求8所述的系统，其中所述三分量接收器包括三轴线磁阻传感器。
12.如权利要求8所述的系统，其中所述钻孔周围的所述一定体积的材料的所述一个或多个图像包括一个或多个3D图像。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述计算装置被配置成基于所述一个或多个3D图像来确定走向和倾角。
14.如权利要求8所述的系统，其中所述钻孔周围的所述一定体积的材料的所述一个或多个图像包括一个或多个2D图像。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述计算装置被配置成基于所述一个或多个2D图像来估计走向和倾角。
16.一种方法，所述方法包括：
将井下测量工具延伸穿过钻孔；
经由所述井下测量工具的源将源信号发射到所述钻孔周围的一定体积的材料中，其中所述源信号被配置成传播通过所述钻孔周围的所述一定体积的材料并且从设置于所述钻孔周围的所述一定体积的材料内的特征反射离开；
经由三分量接收器的第一元件接收所述源信号的第一组反射，其中所述第一元件定向在与所述钻孔的轴线正交的第一平面中；
经由所述三分量接收器的第二元件接收所述源信号的第二组反射，其中所述第二元件与所述第一元件正交地定向在所述第一平面中；以及
经由所述三分量接收器的第三元件接收所述源信号的第三组反射，其中所述第三元件与所述轴线平行地定向。
17.如权利要求16所述的方法，所述方法包括基于所述源信号的所述第一组、所述第二组和所述第三组反射来生成所述钻孔周围的所述一定体积的材料的一个或多个3D图像。
18.如权利要求17所述的方法，所述方法包括基于所述一个或多个3D图像来确定走向和倾角。
19.如权利要求16所述的方法，所述方法包括基于所述源信号的所述第一组、所述第二组和所述第三组反射来生成所述钻孔周围的所述一定体积的材料的一个或多个2D图像。
20.如权利要求19所述的方法，所述方法包括基于所述一个或多个2D图像来估计走向和倾角。
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