СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОФИЛИРОВАНИЯ МИГРАЦИИ ФЛЮИДА

1. Способ определения существования потока флюида вдоль вертикальной длины ствола скважины снаружи от ее эксплуатационной обсадной колонны за счет получения данных профиля для области указанного ствола скважины, который включает в себя следующие операции:
a) введение волоконно-оптического кабеля в ствол скважины до глубины по меньшей мере одного участка ствола скважины;
b) включение блока лазерного излучения, чтобы посылать лазерное излучение вдоль волоконно-оптического кабеля, причем волоконно-оптический кабель представляет собой одномодовый волоконный световод или многомодовый волоконный световод;
c) сбор данных из волоконного световода с использованием техники сбора данных когерентного рэлеевского рассеяния или техники сбора данных с цифровой шумовой матрицы; и
d) обработка собранных данных.
2. Способ по п.1, в котором операция обработки собранных данных предусматривает демодулирование собранных данных.
3. Способ по п.2, который дополнительно включает в себя операцию, проводимую после операции демодулирования данных, преобразования демодулированных данных, чтобы можно было провести анализ преобразованных данных на наличие существенных событий, указывающих на возможную миграцию флюида снаружи от эксплуатационной обсадной колонны.
4. Способ по п.3, в котором операцию преобразования демодулированных данных проводят с использованием быстрого преобразования Фурье демодулированных данных.
5. Способ по п.1, в котором операция сбора данных с цифровой шумовой матрицы из волоконного световода с использованием техники сбора данных с цифровой шумовой матрицы предусматривает использование техники мультиплексирования с временным разделением.
6. Способ по п.1, который дополнительно включает в себя следующие операции:
e) постепенное поднимание или опускание волоконно-оптического кабеля на заданное расстояние в стволе скважины;
f) включение блока лазерного излучения, чтобы посылать лазерное излучение вдоль волоконно-оптического кабеля;
g) сбор данных из волоконного световода с использованием техники сбора данных когерентного рэлеевского рассеяния или техники сбора данных с цифровой шумовой матрицы;
h) обработка данных; и
i) повтор операций (е)-(h) до тех пор, пока не будут получены данные профиля всей желательной длины ствола скважины.
7. Способ получения профиля шума для области ствола скважины, который включает в себя следующие операции:
a) введение волоконно-оптического кабеля в ствол скважины до глубины по меньшей мере одного участка ствола скважины;
b) включение блока лазерного излучения, чтобы посылать лазерное излучение вдоль волоконно-оптического кабеля, причем волоконно-оптический кабель представляет собой одномодовый волоконный световод или многомодовый волоконный световод;
c) сбор данных из волоконного световода с использованием техники сбора данных когерентного рэлеевского рассеяния или техники сбора данных с цифровой шумовой матрицы;
d) демодулирование собранных данных когерентного рэлеевского рассеяния или данных с цифровой шумовой матрицы; и
e) преобразование демодулированных данных когерентного рэлеевского рассеяния или данных с цифровой шумовой матрицы в формат, из которого могут быть определены существенные шумовые события, происходящие в заданном местоположении вдоль волоконно-оптического кабеля.
8. Способ получения статического профиля шума для области ствола скважины, который включает в себя следующие операции:
a) введение волоконно-оптического кабеля в ствол скважины до глубины по меньшей мере одного участка ствола скважины;
b) повышение давления в стволе скважины и создание условий для стабилизации давления;
c) включение блока лазерного излучения, чтобы посылать лазерное излучение вдоль волоконно-оптического кабеля, причем волоконно-оптический кабель представляет собой одномодовый волоконный световод или многомодовый волоконный световод;
d) сбор данных из волоконного световода с использованием техники сбора данных когерентного рэлеевского рассеяния или техники сбора данных с цифровой шумовой матрицы;
e) демодулирование собранных данных когерентного рэлеевского рассеяния или данных с цифровой шумовой матрицы; и
f) преобразование демодулированных данных когерентного рэлеевского рассеяния или данных с цифровой шумовой матрицы так, чтобы получить статический профиль шума ствола скважины на указанной глубине.
9. Способ по п.8, который дополнительно включает в себя следующие операции:
g) постепенное поднимание или опускание волоконно-оптического кабеля на заданное расстояние в стволе скважины;
h) включение блока лазерного излучения, чтобы посылать лазерное излучение вдоль волоконно-оптического кабеля;
i) сбор данных из волоконного световода с использованием техники сбора данных когерентного рэлеевского рассеяния или техники сбора данных с цифровой шумовой матрицы;
j) демодулирование собранных данных когерентного рэлеевского рассеяния или данных с цифровой шумовой матрицы; и
k) повтор операций (g)-(j) до тех пор, пока не будет получен статический профиль шума для всей желательной длины ствола скважины.
10. Способ получения динамического профиля шума для области ствола скважины, который включает в себя следующие операции:
a) установка в заданное положение волоконно-оптического кабеля в стволе скважины;
b) снижение давления в стволе скважины с повышенным давлением;
c) включение блока лазерного излучения, чтобы посылать лазерное излучение вдоль волоконно-оптического кабеля, причем волоконно-оптический кабель представляет собой одномодовый волоконный световод или многомодовый волоконный световод;
d) сбор данных из волоконного световода с использованием техники сбора данных когерентного рэлеевского рассеяния или техники сбора данных с цифровой шумовой матрицы;
e) демодулирование собранных данных когерентного рэлеевского рассеяния или данных с цифровой шумовой матрицы; и
f) преобразование демодулированных данных когерентного рэлеевского рассеяния или данных с цифровой шумовой матрицы, чтобы получить динамический профиль шума ствола скважины на указанной глубине.
11. Способ по п.10, который дополнительно включает в себя следующие операции:
g) постепенное поднимание или опускание волоконно-оптического кабеля на заданное расстояние в стволе скважины;
h) включение блока лазерного излучения, чтобы посылать лазерное излучение вдоль волоконно-оптического кабеля;
i) сбор данных из волоконного световода с использованием техники сбора данных когерентного рэлеевского рассеяния или техники сбора данных с цифровой шумовой матрицы;
j) демодулирование собранных данных когерентного рэлеевского рассеяния или данных с цифровой шумовой матрицы; и
k) повтор операций (g)-(j) до тех пор, пока не будет получен динамический профиль шума для всей желательной длины ствола скважины.
12. Способ по одному из пп.1-11, в котором волоконно-оптический кабель выполнен с возможностью сбора данных когерентного рэлеевского рассеяния, причем волоконно-оптический кабель представляет собой одномодовый волоконный световод.
13. Способ по одному из пп.1-11, в котором волоконно-оптический кабель выполнен с возможностью сбора данных с цифровой шумовой матрицы, причем волоконно-оптический кабель представляет собой одномодовый волоконный световод, содержащий множество оптических фильтров, разделенных промежуточной длиной одномодового волоконного световода.
14. Способ по п.13, в котором оптические фильтры представляют собой волоконные брэгговские решетки.
15. Способ по одному из пп.1-11, который дополнительно включает в себя следующие операции:
запоминание протокола преобразования в электронном запоминающем устройстве; и
использование протокола преобразования для демодулирования данных, собранных в операции сбора данных когерентного рэлеевского рассеяния или данных с цифровой шумовой матрицы, чтобы образовать демодулированные данные.
16. Способ по п.15, который дополнительно включает в себя следующие операции:
запоминание протокола интегрирования в электронном запоминающем устройстве; и
использование протокола интегрирования для интегрирования демодулированных данных по времени.
17. Способ по одному из пп.8 и 10, который дополнительно включает в себя следующие операции:
(i) запоминание протокола преобразования в электронном запоминающем устройстве;
(ii) использование протокола преобразования для демодулирования собранных данных когерентного рэлеевского рассеяния или данных с цифровой шумовой матрицы с использованием протокола интегрирования, который позволяет осуществлять интегрирование демодулированных данных по времени; и
(iii) использование протокола цифровой фильтрации для цифровой фильтрации динамического профиля, полученного в операции (ii), чтобы удалять элементы, присутствующие в статическом профиле.
18. Способ по одному из пп.9 и 11, который дополнительно включает в себя следующие операции:
запоминание протокола преобразования в электронном запоминающем устройстве; и
использование протокола преобразования для преобразования собранных демодулированных данных с использованием протокола интегрирования, который позволяет осуществлять интегрирование демодулированных данных по времени; и
использование протокола цифровой фильтрации для цифровой фильтрации динамического профиля, чтобы удалять элементы частоты, присутствующие в статическом профиле так, чтобы получить профиль шума всей скважины.
19. Способ определения местоположения источника миграции флюида вдоль длины ствола скважины, который включает в себя следующие операции:
a) размещение волоконно-оптического кабеля в стволе скважины на существенной глубине ствола скважины;
b) использование опросного устройства с когерентным рэлеевским рассеянием для ввода световых импульсов в один конец волоконно-оптического кабеля;
c) прием рассеянного при отражении света с конца волоконно-оптического кабеля;
d) определение связи интенсивности и момента обнаружения рассеянного при отражении света с точкой волоконно-оптического кабеля, в которой на пропускание света через волоконно-оптический кабель влияет миграция флюида; и
e) определение с использованием координат указанной точки глубины в стволе скважины, где существует точка миграции флюида в стволе скважины.
20. Способ по п.19, в котором опросное устройство с когерентным рэлеевским рассеянием представляет собой устройство, которое создает лазерное излучение на заданной длине волны.
21. Способ определения местоположения источника миграции флюида вдоль длины ствола скважины, который включает в себя следующие операции:
a) размещение волоконно-оптического кабеля в стволе скважины на существенной глубине ствола скважины;
b) ввод световых импульсов в один конец волоконно-оптического кабеля; и
c) использование цифровой шумовой матрицы для определения одного или нескольких местоположений вдоль длины волоконно-оптического кабеля, в которых имеется воздействие волн давления, исходящих от источника шума за счет миграции флюида поблизости от ствола скважины; и
d) использование мультиплексирования с временным разделением или мультиплексирования с разделением по длине волны при определении местоположения одного или нескольких источников шума вдоль длины волоконно-оптического кабеля.
22. Способ определения местоположения источника миграции флюида вдоль длины ствола скважины, которая влияет на передачу света вдоль волоконно-оптического кабеля, который включает в себя следующие операции:
a) размещение матрицы волоконно-оптических преобразователей на волоконно-оптическом кабеле и размещение матрицы и объединенного с ней волоконно-оптического кабеля в стволе скважины в первом местоположении, чтобы образовать первый пролет матрицы вдоль длины ствола скважины;
b) повышение давления в стволе скважины;
c) использование источника лазерного излучения, чтобы посылать излучение вниз вдоль волоконно-оптического кабеля;
d) сбор данных когерентного рэлеевского рассеяния с волоконно-оптических преобразователей в указанном местоположении и/или сбор данных цифровой шумовой матрицы с волоконно-оптических преобразователей в указанном местоположении;
e) поднимание или опускание на один пролет матрицы волоконно-оптических преобразователей в стволе скважины;
f) повтор операций c-d до тех пор, пока не будет проведен каротаж желательной длины ствола скважины;
g) демодулирование данных, собранных и полученных в результате повторного осуществления операций e-f;
h) в случае сбора данных когерентного рэлеевского рассеяния применение быстрого преобразования Фурье для демодулированных данных, чтобы извлечь существенные акустические события из фонового шума; и
i) использования демодулированных данных для каждого положения матрицы в стволе скважины для определения местоположения любой миграции флюида за счет анализа данных, чтобы определить акустические события, которые могут указывать на источник миграции флюида в данном положении матрицы в стволе скважины.
23. Способ по п.22, который дополнительно включает в себя операцию, проводимую непосредственно перед операцией (е), которая предусматривает повтор операции d) и сравнение полученных данных с ранее полученными данными, и проведение операции е) только в том случае, если эти данные согласуются с ранее полученными данными.
24. Способ определения местоположения источника миграции флюида вдоль длины ствола скважины, которая влияет на пропускание света вдоль волоконно-оптического кабеля, который включает в себя следующие операции:
a) размещение матрицы волоконно-оптических преобразователей на волоконно-оптическом кабеле и размещение матрицы и объединенного с ней волоконно-оптического кабеля в стволе скважины в первом местоположении, чтобы образовать первый пролет матрицы вдоль длины ствола скважины;
b) повышение давления в стволе скважины;
c) использование источника лазерного излучения, чтобы посылать излучение вниз вдоль волоконно-оптического кабеля;
d) сбор данных когерентного рэлеевского рассеяния с волоконно-оптических преобразователей в указанном местоположении и/или сбор данных цифровой шумовой матрицы с волоконно-оптических преобразователей в указанном местоположении;
e) поднимание или опускание на один пролет матрицы волоконно-оптических преобразователей в стволе скважины;
f) повтор операций c-d до тех пор, пока не будет проведен каротаж желательной длины ствола скважины;
g) демодулирование данных, собранных в результате повторяющегося осуществления операций e-f;
h) в случае данных, собранных с использованием техники когерентного рэлеевского рассеяния, применение быстрого преобразования Фурье для демодулированных данных, чтобы извлечь существенные акустические события из фонового шума; и
i) использования демодулированных данных для каждого положения матрицы в стволе скважины для определения местоположения любой миграции флюида за счет анализа данных, чтобы определить события, которые могут указывать на источник миграции флюида поблизости от данного положения матрицы в стволе скважины.
25. Способ определения местоположения источника миграции флюида вдоль длины ствола скважины, который включает в себя следующие операции:
a) размещение матрицы волоконно-оптических преобразователей на волоконно-оптическом кабеле и размещение матрицы и объединенного с ней волоконно-оптического кабеля в стволе скважины в первом местоположении, чтобы образовать первый пролет матрицы вдоль длины ствола скважины;
b) повышение давления в стволе скважины;
c) использование источника лазерного излучения, чтобы посылать излучение вниз вдоль волоконно-оптического кабеля к преобразователям;
d) сбор данных с использованием техники сбора данных когерентного рэлеевского рассеяния с волоконно-оптических преобразователей в указанном местоположении и/или сбор данных с использованием техники сбора данных с цифровой шумовой матрицы с волоконно-оптических преобразователей в указанном местоположении;
e) поднимание или опускание на один пролет матрицы волоконно-оптических преобразователей в стволе скважины;
f) повтор операций с-е до тех пор, пока не будет проведен каротаж желательной длины ствола скважины, причем собранные данные образуют статический профиль шума для ствола скважины;
g) снижение давления в стволе скважины;
h) включение блока лазерного излучения, чтобы посылать лазерное излучение вдоль волоконно-оптического кабеля на волоконно-оптические преобразователи, причем волоконно-оптический кабель представляет собой одномодовый волоконный световод или многомодовый волоконный световод;
i) сбор дополнительных данных от волоконно-оптических преобразователей с использованием техники сбора данных когерентного рэлеевского рассеяния или техники сбора данных с цифровой шумовой матрицы;
j) постепенное поднимание или опускание волоконно-оптического кабеля на заданное расстояние в стволе скважины;
k) повтор операций (h)-(j) для сбора дополнительных данных, пока не будет получен динамический профиль шума на желательной длине ствола скважины; и
l) использование протокола цифровой фильтрации для цифровой фильтрации динамического профиля, полученного в операции (k), чтобы удалять элементы, присутствующие в статическом профиле, полученном в операции (f).
26. Способ по п.25, который дополнительно включает в себя следующие операции:
a) демодулирование собранных данных;
b) интегрирование демодулированных данных по времени так, чтобы усиливать малые события; и
c) использование данных интегрирования для определения местоположения любой газовой миграции вдоль длины ствола скважины за счет анализа компонентов частоты, чтобы определить события, которые могут свидетельствовать о выходе пузырьков и следовательно об источнике газовой миграции в заданном местоположении матрицы в стволе скважины.