[发明专利]用于检测反射液压信号的井中对象的方法和系统

说明书

所提出的方法涉及烃生产，具体来说涉及通过基于在井口处记录的井压数据的倒谱分析进行数据分析来监测井操作。所述方法采用检测井中液压信号反射对象，其中：为填充有流体的井提供能够传播液压信号的流体；提供液压信号源，所述源与所述井流体连通并且设计成产生液压信号；提供压力传感器，所述压力传感器记录所述液压信号并且与所述井和至少一个液压信号源流体连通。在井操作期间利用所述压力传感器记录所述液压信号；以及获得压力倒谱图并且在所述压力倒谱图上找到强信号。然后，在所述井中检测反射所述液压信号的对象的位置。提出了一种用于构建压力倒谱图并检测井下对象的系统。

发明领域

本公开涉及烃生产，具体来说涉及基于在井口处记录的井压数据的倒谱分析在实时和后期工作数据分析两者中自动监测井操作，例如水力压裂。

在水力压裂期间在井口处观察到的且由流体流动变化(水锤)、穿孔射击、液压泵操作和其他来源引起的压力振荡在石油和天然气工业中是众所周知的。由井中的这些技术事件产生的管波以一定的速度沿着井筒传播并且从井内的液压阻抗变化的边界反射。以下可以作为这种边界(管波的阻抗变化)的示例：井口、水力压裂缝、井中的内径变化(套管直径变化)。液压阻抗是振荡压力与振荡流体流量之比(HolzhausenGooch，1985)。

激励和反射的压力脉冲可以在用压力传感器获得的记录上识别，然后通过确定振荡的周期、振幅和极性来处理；当已知井中管波的传播速度时，可以确定反射器的深度和对应的液压阻抗。通过分析水力压裂缝的液压阻抗来确定水力压裂缝的深度和几何形状的方法的基础在一些论文中提出(HolzhausenGooch，1985)或在专利US4802144中描述。在现有技术部分中列出了该方法的细节和用于倒谱分析的公认术语。

井中压力振荡分析的结果可以在实时和后期工作分析中的水力压裂中用于：评估裂缝入口处压裂液分流器的效率；评估裂缝几何形状(宽度和长度)；识别由于支撑剂在井筒中沉降(筛出)而导致的水力压裂紧急停工事件；套管中泄漏诊断(套管缺陷)；不希望的水力压裂诊断；监测接收压裂液的顶点以确定将支撑剂从井筒位移到裂缝所需的流体体积。

为了使用这样的分析，本领域技术人员查找压力传感器记录以找到并区分与那些事件相关联的压力振荡事件，然后确定激励和反射脉冲，并手动测量振荡周期和振幅。然后，如果已知井中管波的传播速度，则确定反射器的深度。

然而，压力读数的手动处理很容易适用于诸如水锤等事件，其中激励和反射信号是具有明确限定的峰值的尖锐压力脉冲，但是不适合于其中激励和反射信号是例如通过液压泵冲程的振荡产生的复合波的情况。手动数据处理的另一个缺点是其效率低，这限制了它的实时使用，而且也限制了在执行工作之后，当快速处理大量数据(特别是如果有用信号带有来自操作装置的噪声)时的使用。

因此，本公开提出了一种方法，该方法可通过确定管波反射器的实际位置(深度)来自动识别和处理井中的压力振荡事件。

根据该解决方案公开了一种用于监测诸如水力压裂的井操作的低成本方法。监测是在实时和后期工作数据分析两者中执行。该方法基于记录的井压的倒谱分析。

所要求保护的用于检测井对象并确定其位置(或通过其位置确定事件)的方法是基于压力倒谱图(pressure cepstrogram)的构建，所述压力倒谱图是倒谱随时间变化的视觉表示。利用算法检测并在倒谱图上跟踪压力振荡，然后确定其周期和极性，其周期和极性又用于确定相应井反射器(例如，完井元件)的深度和类型。

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