CN111263844A - 使用电磁传输的水脊进监测 - Google Patents

使用电磁传输的水脊进监测 Download PDF

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CN111263844A CN201880068787.1A CN201880068787A CN111263844A CN 111263844 A CN111263844 A CN 111263844A CN 201880068787 A CN201880068787 A CN 201880068787A CN 111263844 A CN111263844 A CN 111263844A
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Abstract

提供了用于监测地下地层中的水脊进的系统和方法。将全向电磁测井工具推进到沿井眼的水平段的长度的多个位置，操作工具以发送包括多频波形的电磁(EM)源信号以及感测包括来自地下地层的多频波形的反射的EM返回信号。生成与感测到的EM返回信号相对应的位置的饱和度数据的子集，并且基于饱和度数据的子集来建立雷达图，所述雷达图包括在地下地层的所述部分内的水饱和度的二维映射。

Description

使用电磁传输的水脊进监测
技术领域
实施例总体上涉及地下地层的评估，更具体地，涉及用于使用电磁(EM)传输监测油气藏中水脊进的系统和方法。
背景技术
石油勘探和生产强调优化地下油气藏的烃生产。这可包括钻井到油藏中以从油藏中提取烃(诸如存储在油藏中的石油和天然气)。在某些情况下，采用增强石油采收率(enhanced oil recovery，EOR)技术来帮助从油藏中提取烃。常见的EOR技术包括水注入、热注入、气体注入和化学注入。在注入操作期间，通常通过一个或多个注入井将物质注入到油藏中，并且注入的物质的压力和流动促使烃流向生产井。
用于优化油藏生产的技术通常依赖于对油藏的准确评估，包括在烃和其他物质移动通过油藏时监测其位置。例如，可能希望跟踪水在迁移通过油藏时水的进程，以确定水是否到达生产井以及何时到达生产井。在水平井的情况下，术语“水脊进(water cresting)”或“水锥进(water coning)”是指水位在正常油水接触水位之上的反常上升。从其轮廓来看，水的“脊进”或“锥进”可能表现为从油藏中充满水的区域延伸到油藏中富含烃的区域的水的向上上升的凹坑。水平井的水平取向井眼可以延伸到富含烃的区域中，以提供用于从油藏提取烃的路径。不幸的是，如果水脊进到达井眼，则水会被吸入井眼中，从而减少了井中的烃生产。
发明内容
申请人已经认识到，准确且完整的饱和度数据对于监测油藏中水的移动并采取积极措施防止或延缓水脊进势在必行。例如，如果流体饱和度数据提供了井眼附近正在发生水脊进的准确指示，则油井操作人员可采取适当措施来抑制水脊进，诸如调整生产率、改变增产操作等。申请人还认识到，用于预测水渗透到井眼中的现有技术具有若干缺点。例如，当前的测井工具(诸如饱和度和生产测井工具)可提供油藏的非常接近井眼的部分(例如，油藏在井眼的一米(m)内的部分)的饱和度数据，但是其几乎没有提供有关油藏的较深部分(例如，距井眼一m或更远的部分)的信息。现有技术通常依赖数据插值来生成油藏的较深部分的饱和度映射。尽管插值可以深入了解距井眼较远距离的油藏的饱和度，但是其具有固有的高级别的不确定性。因此，现有技术可能使油藏工程师无法自信地设计和实施主动措施来抑制水脊进。此外，某些现有技术依赖复杂的工具和处理来研究井眼周围的区域，诸如需要在井眼内旋转、产生和处理具有不同频率的调制信号以及/或者进行扫频采集的工具。不幸的是，这些复杂性会增加评估油藏的时间和成本。例如，这些复杂性可能导致与复杂工具本身相关的额外成本以及增加与获取和处理使用该工具的数据相关的时间和成本。
认识到用于评估油气藏的现有技术的这些和其他缺点，申请人已经开发了用于监测井眼的水平取向段附近的水脊进的新颖技术。在一些实施例中，采用全向电磁(omnidirectional electromagnetic，EM)测井工具来评估烃井的井眼的水平取向段的延伸距离内的水饱和度。例如，可以将全向EM测井工具操作为获取延伸到油藏中的烃生产井的井眼的水平段的饱和度数据，可以使用获取的饱和度数据来生成油藏的位于井眼的水平段下方的部分的二维饱和度映射(或“雷达图(radargram)”)，可以根据饱和度映射的特征来识别出井眼的水平段附近的水脊进，并且可以基于对水脊进的识别来计划和进行抑制水脊进的操作。
全向EM测井工具可以包括全向发送器(Tx)和全向接收器(Rx)。在一些实施例中，全向发送器是能够发送包含多个频率的波形的全向宽带发送器。例如，全向发送器可以包括多频宽带EM发送器，该多频宽带EM发送器能够发送包含横跨大约0.1MHz至100MHz(兆赫兹)的频率范围的多个频率的波形。在一些实施例中，全向发送器被操作为生成中心频率在大约0.5MHz到50MHz的范围内的交流(AC)EM脉冲。例如，全向发送器可以被操作为生成以大约35MHz的频率为中心的AC EM脉冲。
在一些实施例中，全向接收器是一种能够感测包含多个频率的波形的全向宽带接收器。例如，全向接收器可以包括能够感测包含横跨大约0.1MHz到100MHz(兆赫兹)的频率范围的多个频率的波形的多频宽带EM接收器。在一些实施例中，全向接收器被操作为感测横跨给定的持续时间(或“时间窗”)的信号反射。持续时间可以在大约20纳秒至500纳秒(ns)的范围内。例如，如果全向发送器被操作为在给定的信号生成时间生成以大约35MHz的频率为中心的宽带AC EM脉冲，则全向接收器可以被操作为感测横跨信号生成时间之后的300ns时间窗的信号反射。所感测到的信号反射可以与所生成的EM信号的由于油藏特性的变化(诸如油藏中的阻抗变化)而从油藏反射回的部分相对应。阻抗的变化可归因于油藏中的流体饱和度或岩性的转变，诸如主要油饱和的岩石(“油区”)、油和水的混合物饱和的岩石(“过渡区”)和主要水饱和的岩石(“水区”)之间的阻抗差异。例如，这可包括靠近井眼的油饱和岩石与在油藏深处(距井眼的延长距离)的油水接触水平处或附近的盐水饱和岩石的阻抗对比。在一些实施例中，所感测到的信号包括与所发送的波形的不同频率对应的多频波形(例如，包括宽带AC EM脉冲)。结果，可以将快速傅立叶变换(FFT)应用于多频波形以分析多个频率下的响应，并且无需执行扫频采集就可以评估不同的频率。
在一些实施例中，饱和度映射操作包括沿井眼的水平段推进全向EM测井工具，以获取沿该段的多个位置(或“站点”)的饱和度数据。例如，全向EM测井工具可以被降低到井的井眼的水平段中的第一位置，被操作为进行第一饱和度测量序列以获取第一位置的第一组饱和度测量值，沿着井眼推进到该水平段中的第二位置，被操作为进行第二饱和度测量序列以获取第二位置的第二组饱和度测量值，并且依此类推，以获取沿井眼的水平段的每个感兴趣位置的饱和度数据的集合。例如，如果沿井眼的水平段存在48个感兴趣位置，则可以将全向EM测井工具推进到每个感兴趣位置，并且全向EM测井工具可以被操作为进行在每个感兴趣位置处的一个或多个饱和度测量序列。
在一些实施例中，每个饱和度测量序列包括发送器发送EM信号和全向接收器感测EM信号的对应反射。例如，饱和度测量序列可以包括：全向发送器被操作为在信号生成时间生成以大约35MHz为中心的宽带AC EM脉冲；以及全向接收器被操作为感测横跨信号生成时间之后的300ns时间窗的对应信号(包括与所生成的宽带AC EM脉冲对应的信号反射)。
在一些实施例中，所获取的饱和度数据用于生成井眼的水平段的一部分(或长度)的饱和度映射(或“雷达图”)。例如，每个感兴趣位置的饱和度数据的集合可用于确定信号速度，信号速度可以用于根据距该位置的距离确定油藏的各种电磁性质(例如，电导率(σ)、磁导率(μ)和介电常数(∈))，并且电磁性质可用于根据距该位置的距离确定油藏的饱和度值。可以将针对每个位置确定的饱和度值绘制在一起，以生成二维雷达图，该二维雷达图包括(或以其他方式指示)油藏的位于井眼的水平段之下的二维部分的饱和度值。在一些实施例中，饱和度值用于确定油水接触边界以及油区、过渡区和/或水区的边界的轮廓。在这样的实施例中，雷达图可以包括井眼的水平段下方的油水接触边界、油区、过渡区和/或水区的二维映射。在一些实施例中，饱和度映射被用作用于计划和进行抑制水脊进到井的井眼的井操作的基础。例如，如果在雷达图中识别到水脊进，则井操作者可以进行抑制水脊进的井操作。
在一些实施例中，随时间重复饱和度映射操作以生成延时饱和度映射(或“延时雷达图”)，其进一步强调了油藏的饱和度随时间的变化。这样的延时饱和度映射可以轻松地解释油藏中的水的迁移(包括任何水脊进)的表示。例如，可以进行井眼的水平段的第一饱和度映射操作以生成第一(或“基线”)雷达图，并且可以随时间(例如，每周、每月或每年)进行井眼的水平段的后续饱和度映射操作以生成对应的雷达图，可以按顺序查看这些雷达图，以识别水是否在油藏内迁移以及如何在油藏内迁移(包括井眼的水平段附近的任何水脊进)。在一些实施例中，从后续雷达图减去基线雷达图以去除噪声并强调相对于基线雷达图的饱和度随时间的变化。
所提出的实施例可以提供优于用于监测水在油藏中的移动并采取主动措施来防止或延迟水脊进的现有技术的若干优点。例如，这些实施例可以提供对油藏深处(例如，距井眼几m甚至几十m或更多，这取决于油藏条件)的饱和度的准确测量，从而为油藏的更深的部分提供更透彻、更准确和更可靠的饱和度映射。结果，所提出的实施例使油藏工程师能够自信地设计和实施主动措施以抑制水脊进。此外，这些实施例可以采用全向EM测井工具，其在测量序列期间保持静止(例如，全向EM测井工具在测量序列期间不旋转)，并且能够生成和感测单个宽带信号(例如，全向EM测井工具不需要对具有不同频率的信号进行调制，或者不需要在测量序列期间进行扫频以感测不同频率的信号)。结果，可简化工具、其操作和对应的处理，这可节省时间和成本。例如，与需要在井眼周围旋转工具(或者甚至是工具的一部分)以获取井眼中不同取向的数据和/或具有不同频率的多个调制信号的生成和扫动感测的其他技术的测量序列相比，包括在给定位置和取向(无旋转)下简单地生成和接收宽带EM信号的测量序列的持续时间可以相对短。因此，提出的实施例可以提供相对彻底和准确的饱和度映射，这可在相对短的时间范围内完成并且以节省成本的方式来完成。
在一些实施例中提供了一种用于监测地下地层中的水脊进的方法。该方法包括：进行饱和度数据获取操作，该饱和度数据获取操作包括：针对沿着延伸到地下地层的油气藏中的井眼的水平段的长度的多个位置中的每个位置，将全向电磁测井工具(ODEMLT)推进到所述每个位置(ODEMLT包括全向发送器(ODTx)和全向接收器(ODRx)，全向发送器(ODTx)适用于发送包括多频波形的电磁(EM)源信号，全向接收器(ODRx)适用于感测包括由ODTx发送的多频波形的反射的EM返回信号)；操作ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到地下地层的位于井眼的水平段下方的部分中；操作ODRx以感测包括来自地下地层的多频波形的反射的EM返回信号；以及生成与感测到的EM返回信号对应的位置的饱和度数据的子集；以及基于沿着井眼的水平段的长度的多个位置的饱和度数据的子集来生成雷达图，所述雷达图包括在地下地层的位于井眼的水平段的长度之下的部分内的水饱和度的二维映射。
在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：在第一时间进行第一饱和度数据获取操作，该第一饱和度数据获取操作包括：针对沿延伸到地下地层的油气藏中的井眼的水平段的长度的多个位置中的每一个位置，将ODEMLT推进到所述每一个位置；操作ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到地下地层的位于井眼的水平段下方的部分中；操作ODRx以感测包括来自地下地层的多频波形的反射的EM返回信号；以及生成与感测到的EM返回信号对应的位置的饱和度数据的第一子集；以及基于沿所述井眼的水平段的长度的所述多个位置的饱和度数据的第一子集来生成第一雷达图，所述第一雷达图包括在所述第一时间在所述地下地层的位于所述井眼的水平段的长度下方的部分内的水饱和度的二维映射。在某些实施例中，所述方法还包括生成包括雷达图和第一雷达图的延时雷达图。在一些实施例中，在第一时间之后的第二时间进行饱和度数据获取操作，所述雷达图是增强雷达图，并且生成所述增强雷达图包括从基于针对沿井眼的水平段的长度的多个位置的饱和度数据的子集生成的雷达图减去第一雷达图。
在一些实施例中，所述方法还包括：在第二时间之后的第三时间进行第三饱和度数据获取操作，所述第三饱和度数据获取操作包括：针对沿延伸到地下地层的油气藏中的井眼的水平段的长度的多个位置中的每一个位置，将ODEMLT推进到所述每一个位置；操作ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到地下地层的位于井眼的水平段下方的部分中；操作ODRx感测包括来自地下地层的多频波形的反射的EM返回信号；以及生成针对与感测到的EM返回信号对应的位置的饱和度数据的第三子集；以及基于针对沿所述井眼的水平段的长度的多个位置的饱和度数据的第三子集来生成第三雷达图，所述第三雷达图包括在所述第三时间在所述地下地层的位于所述井眼的水平段的长度下方的部分内的水饱和度的二维映射，其中，所述第三雷达图是第二增强雷达图，并且其中，生成所述第二增强雷达图包括从基于针对沿所述井眼的水平段的长度的多个位置的饱和度数据的第三子集生成的雷达图减去所述第一雷达图。在某些实施例中，所述方法还包括生成包括增强雷达图和第二增强雷达图的增强延时雷达图。
在一些实施例中，ODTx包括第一全向天线，并且ODRx包括一个或多个第二全向天线。在某些实施例中，针对这些位置中的每一个位置的饱和度数据获取操作包括ODTx和ODRx在该位置以给定取向保持静止。在一些实施例中，雷达图包括与水脊进对应的上升弧特征(upward-arc feature)，并且其中，识别水脊进包括识别上升弧特征超出高度阈值的高度。
在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：基于雷达图来识别水脊进，该水脊进包括水朝向井眼的水平段的脊进；以及响应于识别水脊进，进行抑制水脊进朝向井眼的水平段迁移的操作。在某些实施例中，抑制水脊进朝向井眼的水平段迁移的操作包括以下中的一个或多个：改变井的生产率以抑制水脊进朝向井眼的水平段的迁移；以及改变水注入到油藏中的速率，以抑制水脊进朝向井眼的水平段的迁移。
在一些实施例中提供了一种用于监测地下地层中的水脊进的系统。所述系统包括：全向电磁测井工具(ODEMLT)(包括全向发送器(ODTx)和全向接收器(ODRx)，全向发送器(ODTx)适用于发送包括多频波形的电磁(EM)源信号，全向接收器(ODRx)适用于感测包括由ODTx发送的多频波形的反射的EM返回信号)；以及井地表系统，所述井地表系统适用于执行以下的操作：针对沿延伸到地下地层的油气藏中的井眼的水平段的长度的多个位置中的每一个位置，将ODEMLT推进到所述每一个位置；操作ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到地下地层的位于井眼的水平段下方的部分中；操作ODRx以感测包括来自地下地层的多频波形的反射的EM返回信号；以及生成针对与感测到的EM返回信号对应的位置的饱和度数据的子集；以及基于针对沿井眼的水平段的长度的多个位置的饱和度数据的子集来生成雷达图，所述雷达图包括在地下地层的位于井眼的水平段的长度下方的部分内的水饱和度的二维映射。
在一些实施例中，所述操作还包括：在第一时间进行第一饱和度数据获取操作，所述第一饱和度数据获取操作包括：针对沿延伸到地下地层的油气藏中的井眼的水平段的长度的多个位置中的每一个位置，将ODEMLT推进到所述每一个位置；操作ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到地下地层的位于井眼的水平段下方的部分中；操作ODRx以感测包括来自地下地层的多频波形的反射的EM返回信号；以及生成针对与感测到的EM返回信号对应的位置的饱和度数据的第一子集；以及基于针对沿井眼的水平段的长度的多个位置的饱和度数据的第一子集来生成第一雷达图，所述第一雷达图包括在第一时间在地下地层的位于井眼的水平段的长度下方的部分内的水饱和度的二维映射。在某些实施例中，所述操作还包括生成包括雷达图和第一雷达图的延时雷达图。在一些实施例中，在第一时间之后的第二时间进行饱和度数据获取操作，其中，雷达图是增强雷达图，并且其中生成增强雷达图包括从基于针对沿井眼的水平段的长度的多个位置的饱和度数据的子集生成的雷达图减去第一雷达图。
在一些实施例中，所述操作还包括：在第二时间之后的第三时间进行第三饱和度数据获取操作，所述第三饱和度数据获取操作包括：针对沿延伸到地下地层的油气藏中的井眼的水平段的长度的多个位置中的每一个位置，将ODEMLT推进到所述每一个位置；操作ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到地下地层的位于井眼的水平段下方的部分中；操作ODRx以感测包括来自地下地层的多频波形的反射的EM返回信号；以及生成针对与感测到的EM返回信号对应的位置的饱和度数据的第三子集；以及基于针对沿井眼的水平段的长度的多个位置的饱和度数据的第三子集来生成第三雷达图，所述第三雷达图包括在第三时间在地下地层的位于井眼的水平段的长度下方的部分内的水饱和度的二维映射，其中，第三雷达图是第二增强雷达图，并且其中，生成第二增强雷达图包括从基于针对沿井眼的水平段的长度的多个位置的饱和度数据的第三子集生成的雷达图减去第一雷达图。在某些实施例中，所述操作还包括生成包括增强雷达图和第二增强雷达图的增强延时雷达图。
在一些实施例中，ODTx包括第一全向天线，并且ODRx包括一个或多个第二全向天线。在某些实施例中，针对这些位置中的每一个位置的饱和度数据获取操作包括ODTx和ODRx在该位置在给定的取向下保持静止。在一些实施例中，所述雷达图包括与水脊进对应的上升弧特征，并且其中，识别水脊进包括识别上升弧特征超过高度阈值的高度。
在一些实施例中，所述操作还包括：基于雷达图来识别包括水朝向井眼的水平段的脊进的水脊进；以及响应于识别水脊进，进行抑制水脊进朝向井眼的水平段迁移的操作。在某些实施例中，抑制水脊进朝向井眼的水平段迁移的操作包括以下中的一个或多个：改变井的生产率以抑制水脊进朝向井眼的水平段迁移；以及改变水注入到油藏中的速率以抑制水脊进朝向井眼的水平段的迁移。
在一些实施例中提供了一种包括存储在其上的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令可执行以执行用于监测地下地层中的水脊进的操作。所述操作包括：进行饱和度数据获取操作，所述饱和度数据获取操作包括：针对沿着延伸到地下地层的油气藏中的井眼的水平段的长度的多个位置中的每个位置，将全向电磁测井工具(ODEMLT)推进到所述每个位置(ODEMLT包括全向发送器(ODTx)和全向接收器(ODRx)，全向发送器(ODTx)适用于发送包括多频波形的电磁(EM)源信号，全向接收器(ODRx)适用于感测包括由ODTx发送的多频波形的反射的EM返回信号)；操作ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到地下地层的位于井眼的水平段下方的部分中；操作ODRx以感测包括来自地下地层的多频波形的反射的EM返回信号；以及生成针对与感测到的EM返回信号对应的位置的饱和度数据的子集；以及基于针对沿着井眼的水平段的长度的多个位置的饱和度数据的子集来生成雷达图，所述雷达图包括在地下地层的位于井眼的水平段的长度之下的部分内的水饱和度的二维映射。
附图说明
图1是示出了根据一个或多个实施例的井环境的图。
图2A至图2D是示出了根据一个或多个实施例的雷达图的图。
图3是示出了根据一个或多个实施例的监测水脊进的方法的流程图。
图4是示出了根据一个或多个实施例的示例计算机系统的图。
尽管本公开易于进行各种改变和替代形式，但是在附图中通过示例的方式示出了具体实施例并对其进行了详细描述。附图可能未按比例绘制。应理解，附图和详细描述并非旨在将本公开限制为所公开的特定形式，而是旨在公开落入由权利要求书限定的本公开的精神和范围内的改变、等同物和替代物。
具体实施方式
描述了在烃井的井眼的水平取向段附近监测水脊进的系统和方法的实施例。在一些实施例中，采用全向电磁(EM)测井工具来评估烃井的井眼的水平取向段的延伸距离内的水饱和度。例如，全向EM测井工具可以被操作为获取延伸到油藏中的烃生产井的井眼的水平段的饱和度数据，可以使用获取的饱和度数据来生成油藏的位于井眼的水平段下方的部分的二维饱和度映射(或“雷达图”)，可以通过饱和度映射的特征来识别出井眼的水平段附近的水脊进，并且可以基于对水脊进的识别来计划和进行抑制水脊进的操作。
全向EM测井工具可以包括全向发送器(Tx)和全向接收器(Rx)。在一些实施例中，全向发送器是能够发送包含多个频率的波形的全向宽带发送器。例如，全向发送器可以包括多频宽带EM发送器，该多频宽带EM发送器能够发送包含横跨大约0.1MHz至100MHz(兆赫兹)的频率范围的多个频率的波形。在一些实施例中，全向发送器被操作为生成中心频率在大约0.5MHz到50MHz的范围内的交流(AC)EM脉冲。例如，全向发送器可以被操作为生成以大约35MHz的频率为中心的AC EM脉冲。
在一些实施例中，全向接收器是一种能够感测包含多个频率的波形的全向宽带接收器。例如，全向接收器可以包括能够感测包含横跨大约0.1MHz到100MHz(兆赫兹)的频率范围的多个频率的波形的多频宽带EM接收器。在一些实施例中，全向接收器被操作为感测横跨给定的持续时间(或“时间窗”)的信号反射。持续时间可以在大约20纳秒至500纳秒(ns)的范围内。例如，如果全向发送器被操作为在给定的信号生成时间生成以大约35MHz的频率为中心的宽带AC EM脉冲，则全向接收器可以被操作为感测横跨信号生成时间之后的300ns时间窗的信号反射。所感测到的信号反射可以与所生成的EM信号的由于油藏特性的变化(诸如油藏中的阻抗变化)而从油藏反射回的部分相对应。阻抗的变化可归因于油藏中的流体饱和度或岩性的转变，诸如主要油饱和的岩石(“油区”)、油和水的混合物饱和的岩石(“过渡区”)和主要水饱和的岩石(“水区”)之间的阻抗差异。例如，这可包括靠近井眼的油饱和岩石与在油藏深处(距井眼的延长距离)的油水接触水平处或附近的盐水饱和岩石的阻抗对比。在一些实施例中，所感测到的信号包括与所发送的波形的不同频率对应的多频波形(例如，包括宽带AC EM脉冲)。结果，可以将快速傅立叶变换(FFT)应用于多频波形以分析多个频率下的响应，并且无需执行扫频采集就可以评估不同的频率。
在一些实施例中，饱和度映射操作包括沿井眼的水平段推进全向EM测井工具，以获取沿该段的多个位置(或“站点”)的饱和度数据。例如，全向EM测井工具可以被降低到井的井眼的水平段中的第一位置，被操作为进行第一饱和度测量序列以获取第一位置的第一组饱和度测量值，沿着井眼推进到该水平段中的第二位置，被操作为进行第二饱和度测量序列以获取第二位置的第二组饱和度测量值，并且依此类推，以获取沿井眼的水平段的每个感兴趣位置的饱和度数据的集合。例如，如果沿井眼的水平段存在48个感兴趣位置，则可以将全向EM测井工具推进到每个感兴趣位置，并且全向EM测井工具可以被操作为进行在每个感兴趣位置处的一个或多个饱和度测量序列。
在一些实施例中，每个饱和度测量序列包括发送器发送EM信号和全向接收器感测EM信号的对应反射。例如，饱和度测量序列可以包括：全向发送器被操作为在信号生成时间生成以大约35MHz为中心的宽带AC EM脉冲；以及全向接收器被操作为感测横跨信号生成时间之后的300ns时间窗的对应信号(包括与所生成的宽带AC EM脉冲对应的信号反射)。
在一些实施例中，所获取的饱和度数据用于生成井眼的水平段的一部分(或长度)的饱和度映射(或“雷达图”)。例如，每个感兴趣位置的饱和度数据的集合可用于确定信号速度，信号速度可以用于根据距该位置的距离确定油藏的各种电磁性质(例如，电导率(σ)、磁导率(μ)和介电常数(∈))，并且电磁性质可用于根据距该位置的距离确定油藏的饱和度值。可以将针对每个位置确定的饱和度值绘制在一起，以生成二维雷达图，该二维雷达图包括(或以其他方式指示)油藏的位于井眼的水平段之下的二维部分的饱和度值。在一些实施例中，饱和度值用于确定油水接触边界以及油区、过渡区和/或水区的边界的轮廓。在这样的实施例中，雷达图可以包括井眼的水平段下方的油水接触边界、油区、过渡区和/或水区的二维映射。在一些实施例中，饱和度映射被用作用于计划和进行抑制水脊进到井的井眼的井操作的基础。例如，如果在雷达图中识别到水脊进，则井操作者可以进行抑制水脊进的井操作。
在一些实施例中，随时间重复饱和度映射操作以生成延时饱和度映射(或“延时雷达图”)，其进一步强调了油藏的饱和度随时间的变化。这样的延时饱和度映射可以轻松地解释油藏中的水的迁移(包括任何水脊进)的表示。例如，可以进行井眼的水平段的第一饱和度映射操作以生成第一(或“基线”)雷达图，并且可以随时间(例如，每周、每月或每年)进行井眼的水平段的后续饱和度映射操作以生成对应的雷达图，可以按顺序查看这些雷达图，以识别水是否在油藏内迁移以及如何在油藏内迁移(包括井眼的水平段附近的任何水脊进)。在一些实施例中，从后续雷达图减去基线雷达图以去除噪声并强调相对于基线雷达图的饱和度随时间的变化。
图1是示出了根据一个或多个实施例的井环境100的图。在示出的实施例中，井环境100包括位于地下地层(“地层”)104中的油气藏(“油藏”)102、以及井系统106。
地层104可以包括存在于地下、地球表面107之下的多孔或破碎岩层。油藏102可以包括地层104的包含(至少被确定为包含或期望包含)地下烃池(诸如石油和天然气)的部分。油藏102可以包括具有变化的特性(诸如变化的渗透率、孔隙率和电阻率)的不同岩层。在井系统106被操作为生产井的情况下，井系统106可以促进从油藏102提取(或“生产”)烃。在井系统106被操作为注入井的情况下，井系统106可以促进诸如水的流体注入到油藏102中。在井系统106被用操作为监测井的情况下，井106可以促进对油藏102的各种特性(诸如水饱和度)的监测。
井系统106可以包括井110(由从地球表面107向下延伸到地层104和/或油藏102中的井眼112限定)和地表系统114。地表系统114可以包括用于操作井110的部件，诸如用于监测和控制井110的钻井、完井和/或生产的地表控制系统116。地表控制系统116可以包括提升机、发动机、阀、泵、传感器和/或计算机控制器，以控制各种操作。在一些实施例中，地表控制系统116包括与关于至少图4描述的计算机系统1000相同或相似的计算机系统。
井眼112可以包括母眼(mother-bore)以及一个或多个侧眼(lateral bore)。在示出的实施例中，井眼112包括竖直取向的母眼112a以及单个水平取向的侧眼(或“水平段”)112b。水平段112b可以由井眼112的总体与地球表面107平行延伸的部分限定(例如，具有相对于水平在大约+/-30％的范围内的取向)。包括这样的水平段112b的井可以被称作“水平井”。井110也可以包括完整部件，诸如衬套井眼112的壁的套管117和/或设置在井眼112中的生产管道118。套管117可以包括例如衬套井眼112的内径的部分的管状钢管段，以提供井眼112的结构完整性。可以在套管的外部与井眼112的壁之间或者套管的相邻段之间设置水泥，以改善井眼112的结构完整性。井眼112的安装有套管117的部分可被称作井眼112的“套管”部分。井眼112的未安装有套管的部分可被称作井眼112的“无套管”或“裸眼”部分。例如，母眼112a的安装有套管117的上部分可被称作井眼112的套管部分，而井眼112的位于套管117的下端下方(或从套管117的下端的“井下”)的较低部分可被称作井眼112的无套管(或裸眼)部分。在一些实施例中，一些或所有的水平段112b可以是无套管的。生产管道118可以包括设置在井眼112中的中空管道，其提供用于将包括石油和天然气的生产流体沿井眼112向上流动到地表系统114的导管。
油藏102可以包括不同的区，诸如油区120、过渡区122和/或水区124。油区120可以包括油藏102的具有主要含油饱和(例如，油饱和度So为大约1.0，So≈1.0)的地层岩石的部分。过渡区122可以包括油藏102的具有包括油和水的混合物(例如，油饱和度So为大约0.5，并且水饱和度Sw为大约0.5，So≈0.5且Sw≈0.5)的地层岩石的部分。水区124可以包括油藏102的具有主要含水饱和(例如，水饱和度Sw为大约1.0，Sw≈1.0)的地层岩石的部分。油水接触边界128可以被定义为其上方主要存在油(例如，其上方油饱和度So大于大约0.5，且水饱和度Sw小于大约0.5)的表面或边界。
在一些情况下，油水接触边界128包括朝向井眼112的侵入油区120中的“脊进”或“锥进”126。脊进126可以是例如朝上迁移侵入油区120中的凹坑。如果不减缓形成脊进126的水的迁移，则脊进126可以继续迁移到油区120中，并且最终到达井眼122。如果脊进126到达井眼112，则形成脊进126的水可进入井眼112，从而导致在通过井眼112的其他部分从油藏102抽出烃时产生水。水到井眼112中的这样的侵入会不利地影响井系统106生产诸如石油和天然气的烃的能力。在一些情况下，脊进126可以在油水接触边界128中自身表现为峰(或上升弧)。例如，在示出的实施例中，脊进126包括油水接触边界128中的延伸到油区120中的峰。在一些情况下，这样的脊进可能由有效地将水推入并通过了油区120的相对低压区域的升高的注水操作压力和/或由允许水迁移到油区120中的油区120的相对低的地层压力引起。
在一些实施例中，井系统106包括探地雷达(GPR)系统140。GPR系统可能能够感测油水接触边界128的位置和迁移以及水区124的任何相关脊进。在一些实施例中，探地雷达系统140包括全向EM测井工具(ODEMLT)142、用于向井下传送ODEMLT 142的系统(诸如连续油管144)以及用于处理使用ODEMLT 142获取的饱和度数据的系统(诸如地表控制系统116)。如所述，在一些实施例中，采用ODEMLT 142来评估井眼112的延伸距离内的水饱和度。例如，ODEMLT 142可以设置在井眼112的水平段112b中，ODEMLT 142可以被推进并被操作为获取井眼112的水平段112b的饱和度数据146，可以使用获取到的饱和度数据146来生成油藏102的位于井眼112的水平段112b下方的部分(例如，由边界框147表示)的二维饱和度映射(或“雷达图”)148，可以从雷达图148的特征识别出井眼112的水平段112b附近的水脊进126，并且可以基于水脊进126的识别来计划并进行抑制水脊进的操作。
在一些实施例中，ODEMLT 142包括全向发送器(OD Tx)150和全向接收器(ODRx)152。ODTx 150可以包括被操作为将EM源信号154发送到油藏102中的全向天线，并且ODRx152可以包括被操作为感测与油藏102的特征的经发送的EM源信号154的反射对应的EM返回信号156的一个或多个全向天线。在一些实施例中，ODTx 150是能够发送包含多个频率的波形的全向宽带发送器。例如，ODTx 150可以包括多频宽带EM发送器天线，其能够发送包括包含横跨大约0.1MHz至100MHz(兆赫兹)的频率范围的多个频率的波形的EM源信号154。在一些实施例中，ODTx 150被操作为生成包括具有在大约0.5MHz至50MHz范围内的中心频率的交流(AC)EM脉冲的EM源信号154。例如，ODTx 150可以被操作为生成包括以大约35MHz的频率为中心的AC EM脉冲的EM源信号154。
在一些实施例中，ODRx 152是能够感测包含多个频率的波形的全向宽带接收器。例如，ODRx 152可以包括多频宽带EM接收器天线，其能够感测包括包含横跨大约0.1MHz至100MHz(兆赫兹)的频率范围的多个频率的波形的EM返回信号156。在一些实施例中，ODRx152被操作为感测包括横跨给定的持续时间(或“时间窗”)的信号反射的EM返回信号156。持续时间可以在大约20纳秒至500纳秒(ns)的范围内。例如，如果ODTx 150被操作为生成包括在给定的信号生成时间以大约35MHz的频率为中心的宽带AC EM脉冲的EM源信号154，则ODRx 152可以被操作为感测包括横跨信号生成时间之后的300ns时间窗的信号反射的EM返回信号156。感测到的EM返回信号156可以包括信号反射，其与所生成的EM源信号154(包括宽带AC EM脉冲)的由于油藏102的特性的变化(诸如油藏102中的阻抗的变化)而从油藏102反射回的部分对应。阻抗的变化可以归因于油藏102中的流体饱和度或岩性的过渡，诸如油区120(主要含油饱和)的岩石、过渡区122(含油和水的混合物饱和)的岩石和水区124(主要含水饱和)的岩石之间的阻抗差异。这可以包括例如靠近井眼112的水平段112b的油饱和的岩石与位于油藏102中的深处(距井眼112的水平段112b的延伸距离(例如，超过1m))的油水接触边界128处或附近的盐水饱和的岩石的阻抗对比。在一些实施例中，所感测到的EM返回信号156包括与EM源信号154的经发送的波形(例如，包括宽带AC EM脉冲)的多个频率对应的多频波形。可以将快速傅立叶变换(FFT)应用于多频波形(例如，通过地表控制系统116)以分析多个频率下的响应，并且无需执行扫频采集。
在一些实施例中，饱和度映射操作包括沿井眼112的水平段112b推进ODEMLT 142，以获取沿井眼112的水平段112b的多个位置(或“站点”)的饱和度数据146。例如，ODEMLT142可以在井眼112中被降低到井眼112的水平段112b中的第一位置，被操作为进行第一饱和度测量序列以获取针对该第一位置的第一组饱和度测量值，沿井眼112被推进到井眼112的水平段112b中的第二位置，被操作为进行第二饱和度测量序列以获取针对该第二位置的第二组饱和度测量值，并且依此类推以获取针对沿井眼112的水平段112b的每个感兴趣位置的饱和度数据146的子集。在一些实施例中，所述多个位置可以以给定的间隔定位。例如，对于沿井眼112的水平段112b的48m的部分，可以每1m定位所述多个位置。例如，如果沿水平段112b存在48个感兴趣位置(或“站点”)，则ODEMLT 142可以被推进到每个站点，并且ODEMLT 142可以被操作为在每个站点进行一个或多个饱和度测量序列，以生成针对49个站点中的每一个站点的饱和度数据146的对应子集。
在一些实施例中，每个饱和度测量序列包括ODTx 150发送EM源信号154以及ODRx152感测与EM源信号154的反射对应的EM返回信号156。例如，饱和度测量序列可以包括：操作ODTx 150以生成包括在给定的信号生成时间以大约35MHz的频率为中心的宽带AC EM脉冲的EM源信号154；以及操作ODRx 152以感测横跨信号生成时间之后的300ns时间窗的EM返回信号156(包括与所生成的宽带AC EM脉冲对应的信号反射)。在一些实施例中，ODEMLT142在给定位置在(一个或多个)饱和度测量序列期间在取向(例如，不旋转)下保持静止。例如，ODEMLT 142可以移动到第一站点中，其中，ODTx 150和ODRx 152在第一取向下；可以在第一站点进行一个或多个测量序列，其中，ODTx 150和ODRx 152保持在第一取向(例如，不旋转)下；ODEMLT 142可以移动到第二站点，其中，ODTx 150和ODRx 152在与第一取向相同或不同的第二取向下；可以在第二站点进行一个或多个测量序列，其中，ODTx 150和ODRx152保持在第二取向(例如，不旋转)下，依此类推。ODEMLT 142可以在站点之间移动时旋转或不旋转。ODTx 150和ODRx 152的全向性质可能能够使其独立于取向来操作，从而消除了用于针对在多个站点处的测量序列将ODTx 150和ODRx 152旋转到特定取向(或通过不同的取向)中的需求。
在一些实施例中，所获取的饱和度数据146用于生成井眼112的水平段112b的饱和度映射(或“雷达图”)148。例如，每个感兴趣位置的饱和度数据146的子集可以用来确定该位置附近的油藏岩石的信号速度，信号速度可以用于根据距该位置的距离确定该位置附近的油藏的各种电磁性质(例如，电导率(σ)、磁导率(μ)和介电常数(∈))，并且电磁性质可用于根据距该位置的距离确定该位置附近的油藏102的饱和度值。可以将针对每个位置确定的饱和度值绘制在一起，以生成二维雷达图148，二维雷达图148包括(或以其他方式指示)油藏102的位于井眼112的水平段112b之下的二维部分的饱和度值。在一些实施例中，饱和度值用于确定在井眼112的水平段112b下方的油水接触边界128以及/或者油区120、过渡区122和/或水区124的边界的轮廓。在这样的实施例中，雷达图148可以包括在井眼112的水平段112b下方的油水接触边界128以及/或者油区120、过渡区122和/或水区124的边界的轮廓的二维映射(或其他指示)。在一些实施例中，雷达图148被用作用于计划和进行抑制水脊进到井的井眼112的井操作的基础。例如，如果在雷达图148中识别到水脊进126，则井操作者可以进行抑制水脊进126的井操作。
在一些实施例中，可以随着时间重复饱和度映射操作以生成延时饱和度映射(或“延时雷达图”)149，其进一步强调了油藏102的饱和度随时间的变化。这样的延时饱和度映射149可以轻松地解释油藏102中的水的迁移的表示(包括由井眼112的水平段112b附近的油水接触边界128、水区124的上边界和/或过渡区122的上边界的迁移和/或脊进定义的水脊进126)。例如，可以进行井眼112的水平段112b的第一饱和度映射操作以生成第一(或“基线”)雷达图148，并且可以随时间(例如，每周、每月或每年)进行井眼112的相同水平段112b的后续饱和度映射操作以生成对应的雷达图148，可以按顺序查看雷达图148，以识别水是否在油藏102内迁移以及如何在油藏102内迁移(包括由井眼112的水平段112b附近的油水接触边界128、水区124的上边界和/或过渡区122的上边界的迁移和/或脊进定义的水脊进126)。在一些实施例中，从后续雷达图148减去基线雷达图148以去除噪声并强调相对于基线的饱和度随时间的变化。例如，可以从来自第一周之后的第二周、第三周、第四周、第五周的后续第二雷达图148、第三雷达图148、第四雷达图148和第五雷达图148减去在第一周获取的第一(“基线”)雷达图148。通过所述减法获得的雷达图148可以被称作“增强的”雷达图148。
图2A至图2D是示出了根据一个或多个实施例的雷达图的图。这些图示出了所提出的实施例即使在盐度相对较高的情况下也能够提供油藏中的水脊进的清晰可见的指示。每个雷达图包括二维图像，其中每个像素与特定位置相关联，并具有代表该位置的相应饱和度水平的值(或阴影)(例如，较暗的像素代表相对较高的水饱和度值，而较亮的像素代表相对较高的油饱和度值)。图2A是示出了具有总溶解固体(TDS)为百万分之10千(10kppm)的相对低盐度的水区中的水脊进的雷达图148a的图。雷达图148a包括显而易见的上升弧特征200a，其指示正在侵入靠近井眼的油区(由雷达图148a顶部的暗线表示)的水脊进。图2B是示出了具有TDS为60kppm的相对高盐度的水区中的水脊进的雷达图148b的图。尽管实际上存在侵入油藏的由雷达图148b表示的部分中的油区的水脊进，但是由于相对高的盐度，雷达图148b不包括作为水脊进的指示的任何可见的特征。图2C是示出了具有TDS为10kppm的相对低盐度的水区中的水脊进的雷达图148c的图。雷达图148c是经由从图2A的雷达图148a减去基线雷达图148生成的增强雷达图。值得注意，雷达图148c包括显而易见的上升弧特征200c，其指示正在侵入油区的水脊进。可见的上升弧特征200c甚至比图2A的雷达图148a的对应的上升弧特征200a更清楚和显而易见。图2D是示出了具有TDS为60kppm的相对高盐度的水区中的水脊进的雷达图148d的图。雷达图148d是经由从图2B的雷达图148b减去基线雷达图148而生成的增强雷达图。值得注意，雷达图148d包括显而易见的上升弧特征200d，其指示侵入油区的水脊进。实际上，可见的上升弧特征200d比图2B的雷达图148b更显而易见。因此，显然，提出的延时和减法技术可以提供增强雷达图148，其可提供油藏中的水位置和迁移(包括水脊进)的更加清楚且准确的表示。
图3是示出了根据一个或多个实施例的操作井以抑制水脊进到井的井眼的方法300的图。方法300可以包括：将全向EM测井工具设置在延伸到油藏中的井眼的水平段中(框302)；进行饱和度测量序列以生成油藏的饱和度数据(框304)；基于油藏的饱和度数据来生成油藏的饱和度映射(框306)；基于饱和度映射来确定油藏内的水迁移(框308)；以及进行抑制水脊进到井眼的操作(框310)。
在一些实施例中，将全向EM测井工具设置在延伸到油藏中的井眼的水平段中(框302)包括将ODEMLT设置在延伸到油藏中的井眼的水平段中的第一位置(或“站点”)中。例如，将全向EM测井工具设置在延伸到油藏中的井眼的水平段中可以包括井操作者采用地表控制系统116以通过母眼112a将ODEMLT 142降低到井眼112的水平段112b中的第一位置(或“站点”)。第一位置可以与基于其为第一位置的0m的位置相关联。在一些实施例中，通过生产管道118来降低ODEMLT 142。ODEMLT 142可以通过从地表系统114延伸到ODEMLT 142的连续油管144来物理地且通信地耦接到地表系统114。
在一些实施例中，进行饱和度测量序列以生成油藏的饱和度数据(框304)包括操作ODEMLT以在沿延伸到油藏中的井眼的水平段的长度的多个不同位置进行饱和度测量序列，以生成油藏的位于井眼的水平段下方的部分的对应饱和度数据。例如，如果井眼112的饱和度映射操作包括沿井眼112的水平段112b的48m部分的每1m定位的49个感兴趣位置(或“站”)，则进行饱和度测量序列以生成油藏102的饱和度数据可以包括：地表控制系统116操作ODEMLT 142进行第一饱和度测量序列以获取第一位置(在0m的位置)的第一组饱和度测量值；控制地表系统114以沿井眼112将ODEMLT 142从第一位置推进到井眼112的水平段112b下方的1m的第二位置；操作ODEMLT 142进行第二饱和度测量序列以获取第二位置的第二组饱和度测量值，并且依此类推，以获取沿井眼112的水平段112b的48m的49个感兴趣位置中的每一个的饱和度数据146的子集。油藏102和井眼112的饱和度数据146可以包括由从井眼112的水平段112b中的0m至48m每1m进行的49个测量序列生成的饱和度数据146的相应子集中的每一个。
在一些实施例中，每个饱和度测量序列包括ODEMLT的ODTx发送EM源信号和ODEMLT的ODRx感测与EM源信号的反射对应的EM返回信号。继续以上的示例，每个饱和度测量序列可以包括地表控制系统116操作ODEMLT 142以使ODTx 150生成包括在信号生成时间以大约35MHz的频率为中心的宽带AC EM脉冲的EM源信号154，并且使ODRx 152感测横跨信号生成时间之后的300ns时间窗的EM返回信号156(包括与所生成的宽带AC EM脉冲对应的信号反射)。
在一些实施例中，基于油藏的饱和度数据来生成油藏的饱和度映射(框306)包括利用通过使用ODEMLT获得的油藏的饱和度测量序列收集的油藏的饱和度数据来生成延伸到油藏中的井眼的水平段的饱和度映射(或“雷达图”)。继续以上示例，利用使用ODEMLT142的油藏102和井眼112的饱和度数据146收集的饱和度数据146，地表控制系统116可以使用感兴趣位置中的每一个位置的饱和度数据146的子集(例如，分别为0m、1m、2m、……和48m的位置的饱和度数据146的子集)，以针对每个位置确定该位置附近的油藏岩石的信号速度，使用所确定的信号速度来根据距该位置的距离确定油藏102的位于该位置和井眼112的水平段112b下方的部分的各种电磁性质(例如，电导率(σ)、磁导率(μ)和介电常数(∈))，并且使用所确定的电磁性质来根据距该位置的距离确定油藏102的位于该位置和井眼112的水平段112b下方的部分的饱和度值。另外，地表控制系统116可以绘制每个位置的确定的饱和度值以生成二维雷达图148，该二维雷达图148包括(或者以其他方式指示)油藏102的位于井眼112的水平段112b下方的二维部分的饱和度值。在一些实施例中，地表控制系统116可以使用饱和度值来确定位于井眼112的水平段112b下方的油水接触边界128以及/或者油区120、过渡区122和/或水区124的边界的轮廓。在这样的实施例中，雷达图148可以包括位于井眼112的水平段112b下方的油水接触边界128以及/或者油区120、过渡区122和/或水区124的边界的轮廓的二维映射(例如，可见的线或其他指示)。如所述的，在一些实施例中，所得雷达图148被用作用于计划和进行抑制水脊进到井110的井眼112的井操作的基础。例如，如果在雷达图148中识别出水脊进126，则井操作者可以进行抑制水脊进126的井操作。
在一些实施例中，处理所获取的饱和度数据146可以包括生成对应的雷达图148的处理的各种组合。例如，Dewow处理可以独立地应用于针对位置的饱和度数据146的每个子集(“迹线(trace)”)。Dewow处理可以包括计算用于运行窗的平均值以及从中心点减去该值。这样的Dewow处理可以提供消除饱和度数据146中的低频分量。静态校正处理可以独立地应用于针对位置的饱和度数据146的每个子集，以将迹线移位到正时间或负时间。可以将这样的静态校正处理应用于针对位置的饱和度数据146的每个子集，以消除针对该位置的数据获取的时间延迟或触发错误。可以将增益应用于饱和度数据146以相对于高幅度范围强调低幅度范围。可以将背景噪声去除应用于饱和度数据146以消除始终存在的噪声。可以将带通频率滤波应用于饱和度数据146，以从该数据中消除一定范围的频率。实施例可以包括上述处理技术的任何组合的应用。
在一些实施例中，饱和度映射基于先前获取的饱和度数据146和/或对应的雷达图148。例如，所生成的饱和度映射可以包括延时饱和度映射(或“延时雷达图”)，其进一步强调了基于同与更早的时间点对应的雷达图148的对比的油藏102的饱和度的变化。这样的延时饱和度映射可以轻松地解释油藏102中的水的迁移的表示(包括水区和/或油水接触边界的迁移和/或脊进)。继续以上示例，可以在第1天进行饱和度映射操作以生成井眼112的48m的水平段112b的第一(或“基线”)雷达图148，并且可以在第7天、第14天、第21天和第28天中的每一天进行后续饱和度映射操作，以生成井眼112的相同的48m的水平段112b的相应的第二“周”、第三“周”、第四“周”和第五“周”的雷达图148。在这样的实施例中，基于油藏的饱和度数据生成油藏的饱和度映射可以包括生成延时雷达图149，延时雷达图149包括第一周、第二周、第三周、第四周和第五周的雷达图148中的一些或所有的雷达图148。可以依次显示和观看(例如，由井操作者)延时雷达图149的雷达图148，以识别水是否在油藏102内迁移以及如何在油藏102内迁移(包括水区124和/或油水接触边界128的迁移和/或脊进)。在一些实施例中，从后续雷达图减去雷达图以去除噪声并强调相对于基线的饱和度随时间的变化。继续以上示例，生成第一周、第二周、第三周、第四周和第五周的雷达图148可以包括分别从第二周、第三周、第四周和第五周的雷达图148减去第一(“基线”)雷达图148。关于至少图2A至图2D示出并描述了这样的减法技术的优点。
在一些实施例中，基于饱和度映射确定在油藏内的水迁移(框308)包括评估油藏的饱和度映射以识别指示朝向井眼的水脊进的侵入到油区或井眼的油水接触边界、过渡区和/或水区中的任何“脊进”或“锥进”。参照图2A、图2B和图2C，基于饱和度映射确定在油藏内的水迁移可以包括基于相应的雷达图148a、148c和148d的任何显而易见的上升弧特征(“脊进”或“锥进”特征)200a、200c和/或200d来识别水脊进事件。在一些实施例中，可以基于超出高度阈值的上升弧特征的“高度”由地表控制系统116来确定水脊进事件。例如，如果直接位于井眼112的48m的水平段112b下方的油水接触边界128、水区124的上边界和/或过渡区122的上边界具有距井眼的中心的大约15m的中值距离，并且针对油藏102的位于井眼112的48m的水平段112b下方的部分的雷达图148的上升弧特征指示直接位于井眼112的48m的水平段112b下方的油水接触边界128、水区124的上边界和/或过渡区122的上边界具有顶点，该顶点具有比大约15m的中值距离明显更靠近井眼122的中心(例如，比中值距离更靠近大约1.5m或更近或者大约10％，即，上升弧特征的顶点在大约13.5m或更小的距离处)的距离，则地表控制系统116可以确定存在水脊进事件(例如，水脊进126)。中值距离与顶点距离的差可以被称作水脊进的“高度”。例如，如果边界的中值距离为大约15m且该边界的上升弧特征的顶点为大约13m，则对应的水脊进126可以被称作具有大约2.0m的水脊进高度。如果高度阈值被设定为1.5m，则可以基于高度超出阈值来识别水脊进126。在一些实施例中，向操作者显示所生成的(一个或多个)雷达图以用于观看。继续以上示例，最近的雷达图148(例如，第五雷达图148)和/或若干雷达图(例如，包括第一、第二、第三、第四和第五雷达图148的延时雷达图149)可以显示在地表控制系统116的图形显示器上。井操作者可以评估(一个或多个)所显示的雷达图148来确定是否存在水脊进事件。例如，操作者可以基于存在于(一个或多个)所显示的雷达图148中的实际高度(例如，超出1.5m的高度阈值)的上升弧特征来确定存在水脊进事件。
在一些实施例中，进行抑制水脊进到井眼的操作(框310)包括计划、设计和/或进行抑制水脊进到井眼的水平段的操作。继续以上示例，进行抑制水脊进到井眼112的水平段112b的操作可以包括以下步骤中的一个或多个步骤：地表控制系统116节流生产阀(例如，在地表处)以减小来自井眼112的烃生产率(例如，以增大油区124中的烃的压力以抑制水到油区124中的迁移)；地表控制系统116节流井眼112的一部分(例如，在识别出的脊进126处或附近)中的阀以减小来自油藏102的位于脊进126与井眼112之间的一部分的烃生产率(例如，以增大脊进126与井眼112之间的油区124中的烃的压力以抑制水到油区124中的迁移)；地表控制系统116改变油藏102中正在进行的注入操作(例如，停止注入或以其他方式降低注入速率)(例如，以减小水区124中的水的压力以抑制水到油区124中的迁移)。
图4是示出了根据一个或多个实施例的示例计算机系统(或“系统”)1000的图。所示出的系统1000包括存储器1004、处理器1006和输入/输出(I/O)接口1008。存储器1004可以包括非易失性存储器(例如，闪存、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))、易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM))以及大容量存储存储器(例如，CD-ROM或DVD-ROM、硬盘驱动器)中的一种或多种。存储器1004可以包括具有存储在其上的程序指令1010的非暂时性计算机可读存储介质。程序指令1010可以包括程序模块1012，其可由计算机处理器(例如，处理器1006)执行以引起所描述的功能操作(诸如关于地表控制系统116描述的功能操作)。
处理器1006可以是能够执行程序指令的任何合适的处理器。处理器1006可以包括执行程序指令(例如，(一个或多个)程序模块1012的程序指令)以执行所描述的算数、逻辑和输入/输出操作的中央处理单元(CPU)。处理器1006可以包括一个或多个处理器。I/O接口1008可以提供用于与一个或多个I/O装置1014(诸如传感器、计算机鼠标、键盘、扬声器和显示屏幕(例如，用于显示图形用户界面(GUI)的电子显示器))通信的接口。I/O装置1014可以经由有线连接(例如，工业以太网连接)或无线连接(例如，Wi-Fi连接)连接到I/O接口1008。I/O接口1008可以提供用于与一个或多个外部装置1016(诸如其他计算机和网络)通信的接口。在一些实施例中，I/O接口1008包括天线和收发器中的一个或两者。在一些实施例中，外部装置1016包括ODEMLT 142、传感器(例如，地表或井下温度传感器、压力传感器和流速传感器)、阀、泵等中的一个或多个。
鉴于该描述，本公开的各个方面的进一步修改和替代实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，该描述仅将被解释为说明性的，并且是为了教导本领域技术人员实施实施例的一般方式。将理解，本文示出和描述的实施例的形式将被视为实施例的示例。元件和材料可以代替本文中示出和描述的那些，部件和过程可以颠倒或省略，并且可以独立地利用实施例的某些特征，在受益于实施例的描述之后，所有这些对于本领域技术人员将是显而易见的。在不脱离如所附权利要求书中所描述的实施例的精神和范围的情况下，可以对本文所述的元件进行改变。本文使用的标题仅用于组织目的，并不意味着用来限制描述的范围。
将认识到，本文描述的过程和方法是可根据本文描述的技术采用的过程和方法的示例实施例。可以修改这些过程和方法以促进其实施方式和使用的变化。可以改变本文中提供的过程和方法和操作的顺序，并且可以添加、重新排序、组合、省略和/或修改各种元件。可以用软件、硬件或其组合来实施过程和方法的部分。
如在本申请中通篇使用的，词语“可以”以允许的意义(即，意味着有可能)而不是强制性的意义(即，意味着必须)来使用。词语“包括”、“包含”、“含有”意味着包括但不限于。如在本申请中通篇使用的，除非内容清楚地另外指出，否则单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指示物。因此，例如，对“一个”元件的提及可以包括两个或更多个元件的组合。如在本申请中通篇使用的，短语“基于”不将相关联的操作限制为仅基于特定项。因此，例如，除非内容清楚地另外指出，否则“基于”数据A的处理可以包括部分基于数据A并且部分基于数据B的处理。如在本申请中通篇使用的，术语“来自”并不将相关联的操作限制为直接来自。因此，例如，接收“来自”实体的项目可以包括接收直接来自实体或间接(例如，通过中间实体)来自实体的项目。除非另有特别说明，否则如从讨论中显而易见，应当理解，在整个说明书中，利用诸如“处理”、“计算”、“计算出”、“确定”等的术语的讨论指特定设备(诸如专用计算机或相似的专用电子处理/计算装置)的动作或过程。在本说明书的上下文中，专用计算机或相似的专用电子处理/计算装置能够操纵或转换信号，这些信号通常表示为专用计算机或相似的专用电子处理/计算装置的存储器、寄存器或其他信息存储装置、传输装置或显示装置中的物理、电子或磁量。

Claims (23)

1.一种用于监测地下地层中的水脊进的方法，所述方法包括：
执行饱和度数据获取操作，所述饱和度数据获取操作包括：针对沿延伸到地下地层的油气藏中的井眼的水平段的长度的多个位置中的每一个位置，
将全向电磁测井工具(ODEMLT)推进到所述位置，所述ODEMLT包括：
全向发送器(ODTx)，所述全向发送器(ODTx)被配置为发送包括多频波形的电磁(EM)源信号；和
全向接收器(ODRx)，所述全向接收器(ODRx)被配置为感测包括由所述ODTx发送的所述多频波形的反射的EM返回信号；
操作所述ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到所述地下地层的位于所述井眼的水平段下方的部分中；
操作所述ODRx以感测包括来自所述地下地层的所述多频波形的反射的EM返回信号；以及
生成与所感测的EM返回信号相对应的位置的饱和度数据的子集；以及
基于沿所述井眼的水平段的长度的所述多个位置的饱和度数据的子集来生成雷达图，所述雷达图包括在所述地下地层的位于所述井眼的水平段的长度下方的部分内的水饱和度的二维映射。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在第一时间执行第一饱和度数据获取操作，所述第一饱和度数据获取操作包括：针对沿延伸到所述地下地层的所述油气藏中的所述井眼的水平段的长度的所述多个位置中的每一个位置，
将所述ODEMLT推进到所述位置；
操作所述ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到所述地下地层的位于所述井眼的水平段下方的部分中；
操作所述ODRx以感测包括来自所述地下地层的所述多频波形的反射的EM返回信号；以及
生成与所感测的EM返回信号相对应的位置的饱和度数据的第一子集；以及
基于沿所述井眼的水平段的长度的所述多个位置的所述饱和度数据的第一子集来生成第一雷达图，所述第一雷达图包括在所述第一时间在所述地下地层的位于所述井眼的水平段的长度下方的部分内的水饱和度的二维映射。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：生成包括所述雷达图和所述第一雷达图的延时雷达图。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中，在所述第一时间之后的第二时间执行所述饱和度数据获取操作，其中，所述雷达图是增强雷达图，并且其中，生成所述增强雷达图包括从基于沿所述井眼的水平段的长度的所述多个位置的饱和度数据的子集生成的雷达图减去所述第一雷达图。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
在所述第二时间之后的第三时间执行第三饱和度数据获取操作，所述第三饱和度数据获取操作包括：针对沿延伸到所述地下地层的所述油气藏中的所述井眼的水平段的长度的所述多个位置中的每一个位置，
将所述ODEMLT推进到所述位置；
操作所述ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到所述地下地层的位于所述井眼的水平段下方的部分中；
操作所述ODRx以感测包括来自所述地下地层的所述多频波形的反射的EM返回信号；以及
生成与所感测的EM返回信号相对应的位置的饱和度数据的第三子集；以及
基于沿所述井眼的水平段的长度的所述多个位置的所述饱和度数据的第三子集来生成第三雷达图，所述第三雷达图包括在所述第三时间在所述地下地层的位于所述井眼的水平段的长度下方的部分内的水饱和度的二维映射，
其中，所述第三雷达图是第二增强雷达图，并且其中，生成所述第二增强雷达图包括从基于沿所述井眼的水平段的长度的所述多个位置的所述饱和度数据的第三子集生成的雷达图减去所述第一雷达图。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：生成包括所述增强雷达图和所述第二增强雷达图的增强延时雷达图。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述ODTx包括第一全向天线，并且所述ODRx包括一个或多个第二全向天线。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，针对所述位置中的每一个位置的所述饱和度数据获取操作包括所述ODTx和所述ODRx在所述位置以给定取向保持静止。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述雷达图包括与所述水脊进相对应的上升弧特征，并且其中，识别所述水脊进包括识别所述上升弧特征超出高度阈值的高度。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括：
基于所述雷达图来识别水脊进，该水脊进包括水朝向所述井眼的水平段的脊进；以及
响应于识别所述水脊进来执行抑制所述水脊进朝向所述井眼的水平段迁移的操作。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述抑制所述水脊进朝向所述井眼的水平段迁移的操作包括以下中的一个或多个：
改变所述井的生产率以抑制所述水脊进朝向所述井眼的水平段的迁移；以及
改变水注入到所述油藏中的速率以抑制所述水脊进朝向所述井眼的水平段的迁移。
12.一种用于监测地下地层中的水脊进的系统，所述系统包括：
全向电磁测井工具(ODEMLT)，其包括：
全向发送器(ODTx)，所述全向发送器(ODTx)被配置为发送包括多频波形的电磁(EM)源信号；和
全向接收器(ODRx)，所述全向接收器(ODRx)被配置为感测包括由所述ODTx发送的所述多频波形的反射的EM返回信号；以及
井地表系统，其被配置为执行以下操作：
针对沿延伸到地下地层的油气藏中的井眼的水平段的长度的多个位置中的每一个位置，
将所述ODEMLT推进到所述位置；
操作所述ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到所述地下地层的位于所述井眼的水平段下方的部分中；
操作所述ODRx以感测包括来自所述地下地层的所述多频波形的反射的EM返回信号；以及
生成与所感测的EM返回信号相对应的位置的饱和度数据的子集；以及
基于沿所述井眼的水平段的长度的所述多个位置的饱和度数据的子集来生成雷达图，所述雷达图包括在所述地下地层的位于所述井眼的水平段的长度下方的部分内的水饱和度的二维映射。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述操作还包括：
在第一时间执行第一饱和度数据获取操作，所述第一饱和度数据获取操作包括：针对沿延伸到所述地下地层的油气藏中的所述井眼的水平段的长度的所述多个位置中的每一个位置，
将所述ODEMLT推进到所述位置；
操作所述ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到所述地下地层的位于所述井眼的水平段下方的部分中；
操作所述ODRx以感测包括来自所述地下地层的所述多频波形的反射的EM返回信号；以及
生成与所感测的EM返回信号相对应的位置的饱和度数据的第一子集；以及
基于沿所述井眼的水平段的长度的所述多个位置的饱和度数据的第一子集来生成第一雷达图，所述第一雷达图包括在所述第一时间在所述地下地层的位于所述井眼的水平段的长度下方的部分内的水饱和度的二维映射。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述操作还包括：
生成包括所述雷达图和所述第一雷达图的延时雷达图。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的系统，其中，在所述第一时间之后的第二时间执行所述饱和度数据获取操作，其中，所述雷达图是增强雷达图，并且其中，生成所述增强雷达图包括从基于沿所述井眼的水平段的长度的上述多个位置的饱和度数据的子集生成的雷达图减去所述第一雷达图。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述操作还包括：
在所述第二时间之后的第三时间执行第三饱和度数据获取操作，所述第三饱和度数据获取操作包括：针对沿延伸到所述地下地层的油气藏中的所述井眼的水平段的长度的所述多个位置中的每一个位置，
将所述ODEMLT推进到所述位置；
操作所述ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到所述地下地层的位于所述井眼的水平段下方的部分中；
操作所述ODRx以感测包括来自所述地下地层的所述多频波形的反射的EM返回信号；以及
生成与所感测的EM返回信号相对应的位置的饱和度数据的第三子集；以及
基于沿所述井眼的水平段的长度的所述多个位置的饱和度数据的第三子集来生成第三雷达图，所述第三雷达图包括在所述第三时间在所述地下地层的位于所述井眼的水平段的长度下方的部分内的水饱和度的二维映射，
其中，所述第三雷达图是第二增强雷达图，并且其中，生成所述第二增强雷达图包括从基于沿所述井眼的水平段的长度的所述多个位置的饱和度数据的第三子集生成的雷达图减去所述第一雷达图。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述操作还包括：
生成包括所述增强雷达图和所述第二增强雷达图的增强延时雷达图。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的系统，其中，所述ODTx包括第一全向天线，并且所述ODRx包括一个或多个第二全向天线。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的系统，其中，针对所述位置中的每一个位置的所述饱和度数据获取操作包括所述ODTx和所述ODRx在所述位置以给定取向保持静止。
20.根据权利要求12至19中任一项所述的系统，其中，所述雷达图包括与所述水脊进相对应的上升弧特征，并且其中，识别所述水脊进包括识别所述上升弧特征超出高度阈值的高度。
21.根据权利要求12至20中任一项所述的系统，其中，所述操作还包括：
基于所述雷达图来识别水脊进，该水脊进包括水朝向所述井眼的水平段的脊进；以及
响应于识别所述水脊进来执行抑制所述水脊进朝向所述井眼的水平段迁移的操作。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述抑制所述水脊进朝向所述井眼的水平段迁移的操作包括以下中的一个或多个：
改变所述井的生产率以抑制所述水脊进朝向所述井眼的水平段的迁移；以及
改变水注入到所述油藏中的速率以抑制所述水脊进朝向所述井眼的水平段的迁移。
23.一种包括存储在其上的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令能执行以执行用于监测地下地层中的水脊进的以下操作：
执行饱和度数据获取操作，所述饱和度数据获取操作包括：针对沿延伸到地下地层的油气藏中的井眼的水平段的长度的多个位置中的每一个位置，
将全向电磁测井工具(ODEMLT)推进到所述位置，所述ODEMLT包括：
全向发送器(ODTx)，所述全向发送器(ODTx)被配置为发送包括多频波形的电磁(EM)源信号，和
全向接收器(ODRx)，所述全向接收器(ODRx)被配置为感测包括由所述ODTx发送的所述多频波形的反射的EM返回信号；
操作所述ODTx以将包括多频波形的EM源信号发送到所述地下地层的位于所述井眼的水平段下方的部分中；
操作所述ODRx以感测包括来自所述地下地层的所述多频波形的反射的EM返回信号；以及
生成与所感测的EM返回信号相对应的位置的饱和度数据的子集；以及
基于沿所述井眼的水平段的长度的所述多个位置的所述饱和度数据的子集来生成雷达图，所述雷达图包括在所述地下地层的位于所述井眼的水平段的长度下方的部分内的水饱和度的二维映射。
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