(11)	025019 (13) B1	Разделы: A B C D E F G H
(21)	201171254
(22)	2010.04.16
(51)	G01V 1/46 (2006.01)
(31)	61/170,070; 12/463,802
(32)	2009.04.16; 2009.05.11
(33)	US
(43)	2012.03.30
(86)	PCT/US2010/031485
(87)	WO 2010/121200 2010.10.21
(71)	(73) ШЕВРОН Ю.Эс.Эй., ИНК.; ЛОС АЛАМОС НЭШНЛ СЕКЬЮРИТИ ЭлЭлСи (US)
(72)	Джонсон Пол А., Ву Кунг, Тен Кейт Джеймс А., Гайер Роберт, Ле Ба Пьер-Ив, Нихеи Курт Т., Шмитт Денис П., Скелт Кристофер (US)
(74)	Медведев В.Н. (RU)
(54)	СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ НЕЛИНЕЙНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В ОБЛАСТИ, УДАЛЕННОЙ ОТ БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ

(57) 1. Способ формирования трехмерных изображений нелинейных свойств удаленной области породной формации, окружающей буровую скважину, с использованием транспортируемого каротажного прибора, содержащий этапы, на которых

размещают первый источник в буровой скважине и генерируют упругие волны на первой частоте;

размещают второй источник в буровой скважине и генерируют упругие волны на второй частоте, при этом упругие волны на первой и второй частотах пересекаются в зоне смешения, расположенной на расстоянии от буровой скважины;

принимают решеткой датчиков в буровой скважине третью упругую волну с частотой, равной разности между первой и второй частотами, и направлением распространения к буровой скважине, создаваемую в соответствии с процессом неколлинеарного смешения в нелинейной зоне смешения;

задают местоположение зоны смешения на основании угла наклона, азимута угла и продольного положения первого и второго источников, направления третьей волны и правил выбора, определяющих неколлинеарное смешение в акустически нелинейной среде;

регистрируют амплитуду третьей упругой волны и положение зоны смешения, в которой возникает третья волна;

создают трехмерные изображения нелинейных свойств, используя зарегистрированные данные амплитуды третьей упругой волны и положения зоны смешения, данные при повторении генерирования, приема и идентификации по множеству азимутов, углов наклона и продольных положений в буровой скважине.

2. Способ по п.1, в котором первый и второй источники выполняют с возможностью генерирования упругих волн, выбранных из группы, состоящей из управляемых пучков, волн с ограниченной направленностью и их сочетаний.

3. Способ по п.2, в котором упругие волны, которые распространяются обратно к буровой скважине, возникают вследствие нелинейных взаимодействий в области, удаленной от буровой скважины, волн от первого источника, который выполнен с возможностью генерирования одной из продольных или поперечных упругих волн на первой частоте, и от второго источника, который выполнен с возможностью генерирования одной из продольных или поперечных упругих волн на второй частоте.

4. Способ по п.2, в котором первый и второй источники представляют собой решетку источников.

5. Способ по п.2, в котором первый источник, второй источник и решетку датчиков размещают на общем приборном корпусе транспортируемого каротажного прибора или на отдельных корпусах приборов, которые можно перемещать независимо вдоль продольной оси буровой скважины транспортируемого каротажного прибора.

6. Способ по п.2, в котором решетка датчиков содержит трехкомпонентные датчики, прижатые к стенке буровой скважины.

7. Способ по п.2, содержащий концентрирование волн на первой частоте и/или волн на второй частоте по заданным азимуту и углу наклона относительно продольной оси буровой скважины.

8. Способ по п.2, содержащий генерирование волны на второй частоте в диапазоне частот f₂ вида f₂=αf₁ и качание значений α.

9. Способ по п.8, содержащий повторение концентрирования волн на второй частоте по заданным азимуту и углу наклона относительно продольной оси буровой скважины, генерирования волн на второй частоте в диапазоне частот f₂ вида f₂=αf₁ и качания значений α после поворота второго источника до заданного азимута относительно продольной оси буровой скважины.

10. Способ по п.8, содержащий повторение концентрирования волн на второй частоте по заданным азимуту и углу наклона относительно продольной оси буровой скважины, генерирования волн на второй частоте в диапазоне частот f₂ вида f₂=αf₁ и качания значений α после поворота второго источника до заданного азимута относительно продольной оси буровой скважины, после перемещения источников и/или решетки датчиков вдоль продольной оси буровой скважины.

11. Способ по п.8, содержащий повторение с обратной полярностью концентрирования волн на второй частоте по заданным азимуту и углу наклона относительно продольной оси буровой скважины, генерирования волны на второй частоте в диапазоне частот f₂ вида f₂=αf₁ и качания значений α после поворота второго источника до заданного азимута относительно продольной оси буровой скважины, после перемещения источников и решетки датчиков вдоль продольной оси буровой скважины.

12. Способ по п.8, содержащий получение множества радиальных сканирований путем изменения расстояний между первым и/или вторым источниками и/или решеткой датчиков для изменения глубины исследования и разрешающей способности трехмерных изображений.

13. Способ по п.8, содержащий линейную частотную модуляцию или кодирование или линейную частотную модуляцию и кодирование акустических волн, излучаемых первым или вторым источником или обоими источниками.

14. Способ по п.8, содержащий модуляцию амплитуды, фазы, периода или любого их сочетания акустических волн на первой частоте или акустических волн на второй частоте.

15. Устройство для формирования трехмерных изображений нелинейных свойств подлежащей исследованию области в породной формации, окружающей буровую скважину, используемое с транспортируемым каротажным прибором, при этом устройство содержит

первый источник, размещенный в буровой скважине и выполненный с возможностью генерирования упругих волн на первой частоте;

второй источник, размещенный в буровой скважине и выполненный с возможностью генерирования упругих волн на второй частоте,

при этом волны на первой и второй частотах пересекаются в месте, находящемся на расстоянии от буровой скважины;

решетку датчиков, выполненную с возможностью приема третьей упругой волны, когда нелинейные свойства подлежащей исследованию области породной формации приводят к созданию в соответствии с процессом смешения третьей упругой волны, имеющей частоту, равную разности между первой и второй частотами, и направление распространения к буровой скважине;

средство для регистрации амплитуды третьей упругой волны;

средство для задания местоположения зоны смешения на основании угла наклона, азимута и продольного положения первого и второго источников, направления третьей волны и правил выбора, определяющих неколлинеарное смешение в акустически нелинейной среде; и

средство формирования трехмерных изображений на основании, отчасти, свойств принимаемой третьей упругой волны, включая амплитуду третьей упругой волны, и размещения первого и второго источников, включая угол наклона, азимут и продольное положение первого и второго источников.

16. Устройство по п.15, дополнительно содержащее средство передачи данных вверх по стволу скважины по каротажному кабелю спускаемого на кабеле прибора.

17. Устройство по п.15, в котором первый и второй источники выполнены с возможностью генерирования упругих волн, выбранных из группы, состоящей из управляемых пучков, волн с ограниченной направленностью и их сочетаний.

18. Устройство по п.17, в котором первый и второй источники выполнены с возможностью генерирования продольных или поперечных упругих волн.

19. Устройство по п.15, в котором первый и второй источники представляют собой решетку источников.

20. Устройство по п.15, в котором первый источник, второй источник и решетка датчиков размещены на общем приборном корпусе транспортируемого каротажного прибора или отдельных корпусах прибора, которые могут перемещаться независимо вдоль продольной оси буровой скважины с транспортируемым каротажным прибором.

21. Устройство по п.15, в котором решетка датчиков содержит один или несколько гидрофонов, установленных на корпусе прибора, или один или несколько трехкомпонентных геофонов, или акселерометров, прижатых к стенке буровой скважины, или трехкомпонентных геофонов и акселерометров.

22. Устройство по п.17, в котором азимут и угол наклона относительно продольной оси буровой скважины направлений распространения волн, генерируемых одним или обоими источниками, могут регулироваться.

23. Устройство по п.15, в котором решетка датчиков и источники размещены с возможностью перемещения совместно или независимо вдоль продольной оси буровой скважины.

24. Устройство по п.15, в котором первый источник расположен на первом корпусе прибора, второй источник расположен на втором корпусе прибора и решетка датчиков расположена на корпусе прибора с датчиками, причем первый корпус прибора, второй корпус прибора и корпус прибора с датчиками выполнены с возможностью изменения расстояния между источниками и решеткой датчиков для получения множества радиальных сканирований.

25. Устройство по п.15, в котором первый источник расположен на первом корпусе прибора, причем первый корпус прибора, второй корпус прибора выполнены с возможностью изменения расстояния между первым и вторым источниками для получения множества радиальных сканирований.

26. Устройство по п.15, в котором второй источник выполнен с возможностью регулирования диапазона частот f₂ вида f₂=αf₁, качания значений α при заданном местоположении буровой скважины.

27. Устройство по п.17, в котором любая из первой и второй волн или обе волны являются волнами с линейной частотной модуляцией или кодированными или как с линейной частотой модуляцией, так и кодированными.

28. Устройство по п.27, в котором первая или вторая волна является модулированной, а модуляция выбрана из группы, состоящей из амплитуды, фазы, периода или любого их сочетания.

29. Устройство по п.15, дополнительно содержащее первый процессор, выполненный с возможностью управления возбуждением первым и вторым источниками повторно соответствующими сигналами от первого и второго источников в противоположной полярности в каждом положении, связанном с единственными азимутом, углом наклона и продольным положением.

30. Реализуемый компьютером способ выполнения обработки третьей волны, генерируемой в результате процесса трехволнового смешения двух неколлинеарных первичных пучков или волн в удаленной нелинейной области формации, окружающей буровую скважину, и регистрируемой в буровой скважине, для получения трехмерных изображений нелинейных свойств формации, окружающей буровую скважину, включает

анализ частотного состава регистрируемой третьей волны путем спектрального анализа и выбор сигнала, соответствующего разностной частоте, для выделения сигнала третьей волны, генерируемого в соответствии с процессом нелинейного смешения;

анализ амплитуды регистрируемой третьей волны как функции отношений частот первичных смешивающихся пучков или волн и заданного места смешения, где возникают сигналы третьей волны, на основании правил выбора неколлинеарного смешения в нелинейной среде, волновых чисел первого и второго пучков или волн и третьей волны и местоположений двух первичных источников и решетки датчиков;

подтверждение направления третьей волны, падающей на буровую скважину и регистрируемой решеткой датчиков, на основании анализа третьей упругой волны, обнаруживаемой на решетке датчиков; и

построение изображения, относящегося ко всему массиву данных, для получения трехмерных изображений во времени и по дистанции нелинейных свойств формации, окружающей буровую скважину.

31. Реализуемый компьютером способ по п.30, дополнительно содержащий определение местоположения нелинейной области, где происходит процесс смешения.

32. Реализуемый компьютером способ по п.30, в котором первый и второй источники выполняются с возможностью генерирования упругих волн, выбранных из группы, состоящей из управляемых пучков, волн с ограниченной направленностью и их сочетаний.

33. Реализуемый компьютером способ по п.30, дополнительно содержащий определение направления третьей волны, падающей на буровую скважину, если датчики включают в себя трехкомпонентные геофоны.

34. Реализуемый компьютером способ по п.30, в котором регистрируемые сигналы, получаемые в результате двух последовательных с противоположными полярностями возбуждений источников, складываются для подавления шума и для повышения амплитуды нелинейной третьей волны.