专利名称：用于组合的微震和倾斜仪分析的系统和方法
技术领域：
本发明涉及倾斜仪系统和微震系统的领域，更具体地说，涉及一种组合的微震和倾斜仪系统，用于用来监视地球物理过程的处理井和偏移井以及浅的表面钻孔。
背景技术：
对于不同的应用，流体被注入大地内，例如用于液压断裂模拟、废物注入、产生的水的再注入，或者用于增强的石油恢复处理例如注水、注入蒸气或注入CO2。在其它的应用中，流体被产生，即从地球中被取出，例如用于石油和天然气的生产、地热蒸气的生产，或者用于废物清除。作为一个例子，液压断裂是一种世界性的数十亿美元的工业，通常用于增加井内的石油或天然气的生产。此外，某些处理使用流体、化学制品、炸药或其它已知的手段从地球挖掘岩石。
借助于测量断裂引起的岩石变形，地面、偏移井以及处理井倾斜仪断裂绘图已被用于估计和模拟形成的液压断裂的几何结构的图形。地面倾斜绘图一般需要许多倾斜仪，每个倾斜仪位于近表面偏移孔内，所述偏移孔包围着要被绘图的实际的处理井。微震液压断裂绘图当前使用被部署在相对于处理井偏移的井中的地震接收器(三轴的地震检波器或加速计)的阵列进行。这些传感器用于以完全单独的并独立于利用倾斜仪系统进行的变形监视的方式绘制液压断裂的图形。
图1是表示本发明的一个实施例的配置的局部剖面图；图2A和2B分别表示组合的微震和倾斜仪系统的实施例；图3表示在本发明的一个实施例中可以使用的元件；
图4是按照本发明的一个实施例的示例的方法的流程图；图5是按照本发明的一个实施例用于分析断裂维数和深度的方法的流程图；图6是按照本发明的一个实施例用于分析组合的倾斜仪和微震数据的示例的方法的流程图；图7是按照本发明的一个实施例用于帮助显示处理结果的用户界面；图8是按照本发明的一个实施例用于帮助显示组合的微震和倾斜断裂图的用户界面；以及图9以示例的形式示意地表示其中可以执行一组指令的计算机系统的结构。
具体实施例方式
本发明涉及倾斜仪系统和微震系统领域，更具体地说，涉及一种组合的微震和倾斜仪系统，用于用来监视地球物理过程的处理井和偏移井以及浅的表面钻孔。不过应当理解，下面的公开提供许多不同的实施例或例子。为了简化本公开，下面描述一些元件和结构的特定的例子。当然，这些仅仅是例子而已，并不用于限制本发明。此外，本公开在不同的例子中可能重复标号与/或字母。这种重复是为了简化和清楚，其本身不规定所讨论的不同实施例与/或结构之间的关系。此外，附图用于帮助本公开，因而不需要按比例绘制。
参见图1，其中示出了局部剖视图10，其中具有处理井18，其向下延伸进入地层12，通过一个或多个地质层14a-14e。在处理井18中先前形成的钻孔区20内，形成断裂区22，例如延伸进入地层12内的一个或多个含矿区16。
用于液压断裂的处理井18的制备一般包括钻出一个孔24，在井中用水泥浇注一个套管26，以使孔24对于地质层14密封，以及形成穿孔21。穿孔21是一些通过套管26的小孔，其通常利用爆炸装置被形成。穿孔21位于井24内所需的深度，一般在含矿区16的高度。含矿区16可以由石油与/或天然气以及其它的流体和具有流体状特性的物质构成。
液压断裂一般包括向处理井18下泵入流体。流体通过穿孔21溢出而进入含矿区16。流体产生的压力大于在岩石上的原地应力，因而产生断裂(裂缝，裂纹)。产生的断裂形成断裂区22。
加压流体的地面下注入使地下的地层变形，并引起压力和应力的改变。在液压断裂激励或者在分离压力的地层上方注入的其它处理的情况下，这种变形可以呈把岩石分成大的平面的形式。所得的变形还可能更加复杂，例如在不发生断裂的情况下，其中地下地层(岩石层)致密或膨胀，例如由于改变不同岩石层内的流体压力而产生的多孔弹性效应。此外，引起的变形场沿所有的方向辐射。
然后在制备的井18内泵入支撑剂。支撑剂通常是沙子，虽然也可以使用其它的材料。因为用于产生断裂的流体通过天然的多孔性渗透到岩石内，支撑剂为油/气产生传导通路而流入井18中。
微震传感器和倾斜仪传感器的元件阵列28被置于偏移井26中，用于在处理井18内进行断裂处理期间在偏移井26内的不同深度记录数据。在一个实施例中，元件阵列28和钢丝绳32相连，钢丝绳延伸到地面，并可以和钢丝绳卡车34相连。
元件阵列28可以位于可和断裂区相比的深度，例如在断裂区内，也可以处于断裂区22的上方与/或下方。例如，对于在5000英尺深度的断裂，估计的断裂高度为300英尺，具有大于300英尺的跨距的元件阵列，例如800英尺的串阵列，可被设置在实际井附近的偏移井中。使用位于断裂区22的上方、断裂区22内、以及断裂区22的下方的多个倾斜传感器帮助估计形成的断裂区的范围。
在实际井和在其中设置元件阵列的偏移井之间的距离通常取决于现有井的位置和局部地层的渗透性。例如，在某些位置，周围的地层具有低的流体迁移率，这要求井通常相互靠近。在其它位置，周围地层具有较高的流体迁移率，这允许气井相互距离较远。
微震传感器例如地震检波器和加速计是灵敏的收听装置，其检测由于液压断裂或其它的注入或生产过程而引起土地滑动时而产生的地震能量。这些装置检测沿着确定的轴线的振动(其考虑到振动的方位)，然后在接收器阵列上的合适的电子设备向回向地面发送数据(有时称为事件)。其它的监视方法是使用接收器中的水中听音器(主要是麦克风)，帮助检测小的压缩波。来自地震检波器、加速计和水中听音器的数据经过光纤线路传递到数据获取系统进行记录，然后，传递到数据处理系统进行分析。分析包括在空间上确定事件的位置，并把这些结果作为在地图上标出的事件图表示，该图由从井孔向地球表面的投影以及从侧面看的断裂的曲线或图形(从中可以看出维数)构成。
本发明的实施例的另一个布置在于组合的表面倾斜仪和微震阵列，其中一个倾斜仪传感器和一个微震传感器38被设置在许多浅孔36的每个孔内，用于记录在处理井18周围的一个或多个位置的地面区域40的倾斜和到达地面的任何微震数据。地面孔36一般具有10到40英尺的深度。被传感器38收集的来自处理井断裂处理的倾斜数据可用于估计形成的断裂区22的方位和倾角以及其它的处理数据。由传感器38收集的微震数据用于确定和被监视的井下处理相关的微震事件的位置，以便估计处理的范围。
如上所述，组合的倾斜仪和微震系统可用于监视涉及流体流动、加热、发掘的任何井下处理或者和地下环境的应力改变与变形相关的其它处理。流体流动处理包括断裂、生产、注水和其它的二次恢复处理、废物注入(钻井岩屑、CO2、危险的废物等)、溶解采矿、流体的迁移以及许多其它和矿物提取、环境技术、流体存储或水资源相关的处理。加热包括使用蒸气或其它热源(或者冷源)、由核废物产生的热或其它的发热的废物处理或者各种发热的地球物理处理进行的二次油恢复处理。发掘包括采矿、挖坑、水力喷射以及其它的用于从地下除去物质的处理。其它的处理包括用于监视堤坝周围的地下部分、附近的故障、火山周围的许多应用或者和任何包括变形的地质或地球物理处理相关的应用。
除去液压断裂之外，还有许多其它的包括变形和微地震的地下处理，这些处理也一直使用倾斜仪或微震系统来监视。除去用于提取相关信息的模型将被改变以适合于被监视的处理(例如多孔弹性、热弹性、化学膨胀、其它的弹性或非弹性处理)之外，来自这些监视试验的数据的分析以和所述的液压断裂相同的方式进行。
现在参看图2A，其中示出了按照本发明的一个实施例的元件阵列28。在这个实施例中，元件阵列28可以包括多个元件42，它们被布置在偏移井26内。在一个实施例中，元件42包括含有倾斜传感器和位置传感器的一个壳体。在另一个实施例中，元件42是用于测量倾斜数据和微震数据的一个传感器。
现在参看图2B，其中示出了按照本发明的另一个实施例的元件阵列28的例子。在这个实施例中，元件阵列28包括多个元件44，46，它们被布置在偏移井26内。元件44和元件46可以通过钢丝绳32，或者通过两个传感器壳体的直接连接，被散布地相连。在一个实施例中，元件44只包括位置传感器，而元件46只包括倾斜传感器。
在其它的不同的实施例中，可以使用元件44、46的任何组合，以及在一个元件阵列28内的元件42、44和46的任何组合。元件阵列28的元件42、44和46可以被这样布置，使得一个或多个元件位于估计的含矿区16的上方、下方与/或内部，在含矿区16内，形成穿孔区20或者监视断裂或其它的地下处理。
元件阵列28从倾斜传感器和微震传感器采集连续的数据，并把该数据通过钢丝绳32、通过永久的电缆、通过无线连接、或者如果或当元件42、44和46返回地面时通过存储器向回发送到地面。对于永久的或半永久的应用，组合的倾斜仪和微震系统可被设置在油管上、绕制的油管上、壳体的外部上、杆上、或者钢丝绳或者其它的缆绳系统上、并可以用水泥固定(永久性应用)或用其它的方法固定。
在另一个实施例中，元件阵列28可用于浅的钻孔中。在这个实施例中，元件42或元件44、46或上述的任意组合的一个单一的测量点可被设置在处理井附近的浅的钻孔中。
现在参看图3，其中示出了按照本发明的一个实施例的组合的微震和倾斜仪元件42。元件42包括多个倾斜传感器，例如通过链接例如链驱动207被耦连的x轴倾斜传感器206和y轴倾斜传感器208。倾斜传感器206、208能够检测角度随时间的变化。
在一个实施例中，元件42还包括倾斜传感器水平测量组件205，用于在断裂操作之前对倾斜传感器206、208进行水平测量。倾斜传感器水平测量组件205使得对于深的、窄的钻孔能够进行简单的安装。一旦每个元件42就位，电动机209、210便能够带动传感器206、208基本上接近垂直水平。即使大的干扰使元件42移动，电动机209、210也可以使传感器保持在其工作范围内。
在一个实施例中，倾斜传感器206、208在其工作范围的中心附近转动，使得其可以开始记录元件42的运动。如果传感器206、208接近其范围的极限，则电动机209、210可以使传感器向回转动到其范围的中心附近。
元件42还可以包括地震接收器或传感器202例如三轴地震检波器或加速计的阵列。这些传感器202用于以完全独立的并且独立于由倾斜传感器206、208进行的变形监视的方式绘制液压断裂的形态图。微震绘图使用上述的传感器202检测微地震，所述微地震是由于液压断裂或其它的注入或生产过程或者由于发掘、温度改变或其它处理而导致的拉伸断裂，由应力和压力的改变(例如沿着现有的弱的平面的滑动)而引起的。引起地震噪声的许多这些微地震、拉伸断裂或其它的这种处理被称为“事件”。
微震传感器可以具有预定的已知的方位，用于事件的精确的测量，所述测量可以通过由具有预定的已知位置的多个源、由许多事件的假定的位置、或者由车载的监视传感器例如回转仪进行定向来执行。
在一个实施例中，为了确定倾斜传感器206、208在其最终位置相对于微震传感器202的方位，如果在分析时要用到传感器的方位，这是需要的，微震传感器202或者必须相对于倾斜传感器206、208的方位被固定，或者两类传感器的相对位置必须通过独立的传感器(未示出)在每个元件34内部被测量。或者，如果倾斜传感器206、208具有足够的范围和精度，则不需用于使传感器处于中心的机构便可以进行绘图。
在一个实施例中，和夹紧臂204相连的电动机203被设置在元件42的壳体内。电动机203可以启动夹紧臂204，可以使其朝向井壁延伸。或者，应当理解，本发明也可以使用把元件42固定到井壁上的其它装置，包括但不限于定中心器、磁体、堵塞器、囊状物、绕制的管、水泥以及其它的固定装置。不过必须注意，沿着元件42的长度具有接触点使得更难于精确地确定在何处测量倾斜，因此，元件42的一个实施例应当满足微震传感器和倾斜传感器二者的刚度要求和接触要求。
在另一个实施例中，元件42还可以包括和水平测量组件205以及微震传感器202相连的电源与通信电子电路模块201。电源与通信电子电路模块201对倾斜仪206、208和微震传感器202提供电源。模块201可被配置用于接收来自倾斜传感器206、208的倾斜传感器信号以及来自地震传感器202的地震传感器信号，以便处理接收的数据，并把数据通过钢丝绳32发送到地面或其它传输装置。
数据可被记录和存储在元件42中进行收集和用于以后的分析，或者可以通过无线链接或电缆链接发送到中央站，在那里来自多个仪器的数据被收集和存储。
在另一个实施例中，在每个倾斜仪组件205内，传感器信号通过一个处理模块例如模拟处理模块(未示出)被处理，所述处理模块测量并放大来自两个传感器206、208的倾斜传感器信号，并把该信号发送到电源与通信电子电路模块201。在另一个实施例中，电源与通信电子电路模块201可以能够对数据进行多路传输，或者把数据组合成一个数据格式。
微震传感器组件由任意数量的(一般3个)地震测量传感器构成，例如加速计或地震检波器，它们被配置用于检测三轴(3个正交通道)地震数据、两轴(两个正交通道，一般是水平的)地震数据、例如来自水中听音器的压缩数据、或者来自剪切波检测传感器的剪切波数据。一种类似于用于倾斜仪的方法被用于微震数据，以便获得来自微震传感器的信号。
在一个实施例中，在元件42内的微震传感器具有大于要被测量的最高频率的第一谐振频率，并且在元件42内的倾斜传感器被设计使得具有大于微震系统所需的第一模式(first mode)。
现在参见图4，其中示出了在本发明的一个实施例中的用于分析微震和倾斜仪数据的方法的示例的流程图400。在步402，接收微震和倾斜仪数据。微震和倾斜仪数据可以由钢丝绳卡车接收，或者由任何计算机系统接收。在另一个实施例中，钢丝绳卡车把数据传送到处理控制箱式货车、移动单元或者其它的处理系统。可以把数据作为数字信号发送，微震信号在一个线路上被提供，例如光纤电缆，而倾斜信号通过单独的电导体传送。在一个实施例中，微震和倾斜数据可以一道被多路传输。
如果微震数据和倾斜仪数据未被独立地接收，则在步404把接收的数据分成微震数据和倾斜数据。在一个实施例中，数据被解多路传输。在步406，微震数据被存储，倾斜数据被存储。在一个实施例中，微震数据可以用SEG2格式存储，倾斜数据可以用二进制的自定义文件结构被存储。
在步408，分析微震数据以检测和隔离微震事件，例如微型地震。这个分析使用熟知的地震检测和分析技术。在一个实施例中，通过检查微震数据流的短项和长项之差进行事件隔离。检查背景噪声，并确定一个大于背景噪声的电平的阈值。当数据流的电平超过所述阈值时，由高电平指示的事件被隔离。在步410，存储被隔离的事件。
在步412，分析事件，并根据所述分析确定每个事件的位置，例如使用在Warpinski，N.R.，Branagan，P.T.，Peterson，R.E.，Wolhart，S.L.，and Uhl，J.E.，“Mapping Hydraulic Fracture Growth andGeometry Using Microseismic Events Detected By A WirelineRetrievable Accelerometer Array，”SPE40014，1998 Gas TechnologySymposium，Calgary，Alberta，March 15-18，1998中详细说明的方法。
在步414，可以对倾斜数据进行断裂信息分析。该分析比较测量的信号和由模型预测的信号。一些预测模型的例子包括Okada模型和Green&Sneddon模型。这个分析例如可以包括断裂的维数和深度分析，如在下面结合图5被进一步详细说明的。该分析可以这样来进行比较测量的信号和由模型预测的信号，然后改变模型中的断裂参数，看是否所述预测信号和测量信号更精确地一致。在模型内的不同的参数可以按照断裂信息的所需特征的检测被改变。
在步416，使用检索的微震数据细化断裂信息分析，以确定在远离观测井的区域内断裂的维数。如果微震数据可以对倾斜分析中使用的模型增加约束，则可以改善倾斜分析的结果。作为一个例子，单独的倾斜分析不能确定断裂的长度，因为作为一种特定的情况，理论信号随结合断裂高度的小的减少而同时发生的长度的小的增加而没有显著的改变。不过，如果微震数据可用于确定某些范围内的高度，则该倾斜可以确定和这些高度一致的断裂的范围。
在步418，可以进行源参数分析。源参数分析试图分析比只有地震事件的位置更多的地震数据。例如，发生滑动的方向、释放的能量、滑动表面的区域以及其它参数可以使用通常的地震检测和分析技术进行检测。在步420，可以表征每个检测到的事件。表征事件把事件按照空间和时间分类，以表示断裂的发展如何进展，一些事件不表示断裂生长，可以作为外露层来表征。一些事件分类可以表示断裂横跨现有的缺陷或预先存在的液压断裂。例如，分类可以表示断裂沿长度快速发展，然后继续沿高度发展，或者表示一个发生在另一个之前。也可以设想其它的表征形式。
在步422，可以通过用户界面向用户显示断裂和所述断裂以及源参数分析的结果，或者上述的任意组合。
现在参见图5，其中示出了按照本发明的一个实施例的使用微震数据作为附加的约束的由倾斜仪数据分析断裂维数和深度的方法的流程图。在步502，倾斜工具的位置例如工具在井中的位置和深度，以及方位数据例如工具面向的罗盘的方向被系统接收。在步504，可以接收原始的倾斜信号。原始的倾斜信号是代表每个传感器的角度随时间改变的数据，并且可以以数字形式被接收。
在步506，从感兴趣的时间提取倾斜。该提取把每个传感器的角度随时间的改变转换成代表在由模型覆盖的时间间隔期间角度改变的一个值。在一个实施例中，所述时间间隔在液压断裂处理开始时开始，持续到处理的结束。
在步508，使用预定的断裂模型计算理论的倾斜。用于进行理论倾斜计算的断裂模型是断裂系统的数学描述。这个模型使得能够计算对于给定的断裂系统倾斜仪应该记录的数据。这个模型运行直到预测的倾斜仪响应和测量的响应尽可能接近。使用的模型是对本领域技术人员熟知的。
在一个实施例中，使用初始的断裂约束例如穿孔的深度、处理井的位置以及使用存储的微震事件信息计算的理论倾斜。大多数约束，例如穿孔深度和井的位置作为处理设计信息的一部分被给出。对于断裂方位，必须对于事件位置分析微震数据。事件位置的集合提供断裂的方位(并且一般地也提供一些不确定的值)。这些约束被用于确定一些断裂参数的初始估计值，例如确定深度、高度、方位角、倾角(dip)、长度、宽度、朝东方、朝北方、撞击滑动以及倾斜(dip)滑动。为了确定估计值，在分析期间，具有未知值的任何这些参数将被反演。由微震分析提供的附加的约束使得能够更精确地确定未知参数。
在步510，使用熟知的技术计算理论倾斜对测量倾斜的误差估计。在一个实施例中，可以使用“最陡下降算法”优化程序使误差最小。对断裂维数使用附加的远场约束使断裂参数更精确。从微震结果接收附加的远场约束。例如，可以使用微震结果中的高度约束，或者数据可以表明模型应当包括一个以上的断裂，并且可以表示第二个断裂的位置和方位。
在步512，计算未确定的值。这些值可以使用例如Monte-Carlo统计分析或多维误差表面计算进行计算。在步514，通过用户界面可向用户显示结果。在一个实施例中，由优化程序产生的最好的拟合结果和由不确定性分析产生的不确定性值被显示。
现在参见图6，图中示出了按照本发明的一个实施例的以联合反演进行的用于分析倾斜仪和微震数据的方法的流程图600，使得所有合适的数据被一起分析。在步602，接收倾斜工具位置和方位数据。在步604，接收微震工具位置和方位数据。在步606，还接收初始的断裂约束例如穿孔深度、断裂压力和处理井的位置的数据。在步608，使用接收的初始断裂约束与/或初始的微震数据进行关于断裂参数例如深度、高度、方位角、倾斜、长度、宽度、朝东方、朝北方、撞击滑动和倾斜滑动的的初始估计。在步610使用所得的断裂模型计算理论倾斜。
在步612，接收微震事件数据。在步614，使用微震事件数据获得断裂参数的初始估计。在步616，执行微震定位程序，例如使用在以下文献中详细描述的方法的定位程序Warpinski，N.R.，Branagan，P.T.，Peterson，R.E.，Wolhart，S.L.，和 Uhl，J.E.，“MappingHydraulic Fracture Growth and Geometry Using Microseismic EventsDetected By A wireline Retrievable Accelerometer Aray”SPE40014，1998 Gas Technology Symposium，Calgary，Alberta，Canada，March15-18，1998。这一步使用已知的程序定位微震数据，用于根据压缩和剪切波以及其它波，如果检测到，的到达时间和速度求出事件的最佳位置。在这个实施例中，还可以进行微震定位数据的统计或其它的分析，以便在步618从微震数据的定位中提取合适的地质参数。
在一个实施例中，还接收原始的倾斜信号，步620，并从感兴趣的时间提取倾斜。提取的倾斜用于和理论倾斜进行比较，并用于随后的反演处理。
在步624，对倾斜仪和微震数据应用反演处理，例如Marquardt-Levenberg technique。在这个实施例中，理论的断裂模型和倾斜数据之间的差值提供关于倾斜矢量的误差失配，理论的断裂模型和使用重新定位数据的微震统计地质参数之间的差值提供关于微震矢量的误差失配。这种已知类型的反演处理以迭代方式进行，以用某个规定的方式获得断裂地质参数和使数据的失配最小的形成速度。在每次叠代，反演重新计算理论倾斜并重新定位(relocate)微震数据。
在步626，反演产生最好拟合断裂参数和不确定性数据。在步628，这些结果可以以合适的方式被显示。
图7表示一个用户界面的实施例，用于帮助进行从联合反演处理中提取的断裂参数的显示。如图7所示，在一个实施例中，用户界面700包括窗口702，其帮助显示包括倾斜数据(符号)和理论倾斜分布(直线)的比较的数据，窗口704，其帮助以平面图、侧视图和边视图显示和理论模型比较的微震数据的曲线，以及窗口706，其帮助显示其它和反演处理相关的各种信息。
在本发明的另一个实施例中，倾斜仪和微震数据还和处理井中的压力与/或温度相结合进行分析。在这种应用中，处理井中的压力在表面或在井孔内使用熟知的压力检测工具进行测量。压力数据还使用断裂的任何物理模拟或其它处理进行分析，以推导断裂参数。这些结果可用作理论倾斜模型的另一个约束、用作联合反演中的另一个矢量参数，或者在结合图8所述的用户界面中用作断裂结果的另一个显示。
图8是用于帮助显示组合的微震和倾斜断裂图的用户界面。如图8所示，在一个实施例中，用户界面800包括平面图窗口802，其帮助显示组合的微震和倾斜断裂图的平面图，合成轮廓窗口804，其帮助显示组合的微震和倾斜断裂图的合成图，以及横向视图窗口806，其帮助显示组合的微震和倾斜断裂图的横向视图。
本领域技术人员还应当理解，本发明的一个或多个(包括全部)元件/步骤可以利用在通用计算机系统或联网的计算机系统上执行的软件来实现，这些计算机系统使用专用的基于硬件的计算机系统或专用硬件和软件的组合。参看图9，其中示出了用于实现本发明的方法的实施例的说明性的节点900。节点900包括微处理器902，输入装置904，存储装置906，视频控制器908，系统存储器910，和显示器914，以及由一个或多个总线912互连的通信装置916。存储装置906可以是软驱、硬驱、CD-ROM、光驱、或任何其它形式的存储装置。此外，存储装置906可以能够接收软盘、CD-ROM、DVD-ROM或任何其它形式的可以含有计算机可执行的指令的计算机可读介质。其它的通信装置916可以是调制解调器、网络卡或任何其它能够使该节点和其它节点通信的装置。应当理解，任何节点都能代表多个互连的(或者由内部网或者由因特网)计算机系统，包括但不限于个人计算机、主机、PDA和蜂窝电话。
计算机系统一般至少包括能够执行机器可读的指令的硬件以及用于执行产生所需结果的操作(一般是机器可读指令)的软件。此外，计算机系统可以包括硬件和软件的混和以及计算机子系统。
硬件一般至少包括有处理器能力的平台，例如客户机(也称为个人计算机或服务器)，以及手持处理装置(例如智能电话、个人数字助理(PDA)、或个人计算装置等)。此外，硬件可以包括能够存储机器可读的指令的任何物理装置，例如存储器或其它的数据存储装置。其它形式的硬件包括硬件子系统、包括传递装置例如调制解调器、调制解调器卡、端口和端口卡等。
软件包括在任何存储介质例如RAM或ROM中存储的任何机器代码，以及在其它装置上存储的机器代码(例如软盘、闪存或CD-ROM等)。软件例如可以包括源或目标代码。此外，软件包括能够在客户机或服务器上执行的指令的任何集合。
也可以使用软件和硬件的组合，用于对本发明的某些实施例提供增强的功能性和性能。一个例子是在硅片内直接制造软件功能。因而，应当理解，硬件和软件的组合也被包括在计算机系统的定义内，因而可以借助于本发明想出作为可能的等效结构和等效方法。
计算机可读的介质包括无源数据存储器，例如随机存取存储器(RAM)和半永久数据存储器例如光盘只读存储器(CD-ROM)。此外，本发明的实施例可以在计算机的RAM中被实现，从而把一种标准的计算机转换成新的专用计算机。
数据结构是可以使得能够实现本发明的实施例的被限定的数据的组织。例如，一种数据结构可以提供一种数据组织，或者可执行代码的组织。数据信号可通过传输介质来传输，并存储和传送各种数据结构，因而可用于传送本发明的实施例。
可以设计系统使之根据任何特定的体系结构来工作。例如，系统可在单个计算机、局域网络、客户服务器网络、广域网、互联网、手持的和其它的便携的以及无线设备和网络上被执行。
数据库可以是任何标准的或专用的数据库软件例如Oracle，Microsoft Access，SyBase，或DBaseII。数据库可以具有域、记录、数据以及其它的可以通过数据库特定软件被关联的数据库元素。此外，数据可以被映射。映射是一种使一个数据项和另一个数据项相关联的处理。例如，包含在字符文件的位置中的数据可被映射到第二表内的域。数据库的物理位置不受限制，因而数据库可以是分布式的。例如，数据库可以远离服务器，并在单独的平台上运行。此外，数据库可以通过因特网访问。注意可以实现一个以上的数据库。
在上面的说明中，参照特定的实施例说明了本发明。不过，显然，不脱离权利要求提出的本发明的宽的构思和范围，可以作出许多改型和改变。因而，说明书和附图只是说明性的而不是限制性的。
权利要求
1.一种用于监视地球物理过程的系统，包括位于一个孔内的传感器阵列，其中所述传感器阵列具有至少一个倾斜传感器和至少一个微震传感器；与所述至少一个倾斜传感器以及至少一个微震传感器通信的发送器；以及与所述发送器通信的接收器。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述发送器是钢丝绳。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述发送器通过无线连接进行发送。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述孔在井内。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述井是有效井。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述井是偏移井。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述孔是浅的钻孔。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器阵列还包括和至少一个微震传感器间置地耦连的至少一个倾斜传感器。
9.一种用于监视地球物理过程的系统，包括一个孔内的钢丝绳；多个和所述钢丝绳耦连的元件，其中所述多个元件中的至少一个包括倾斜传感器和微震传感器；以及和所述倾斜传感器以及所述微震传感器通信的接收器。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述倾斜传感器包括x轴倾斜传感器和y轴倾斜传感器。
11.如权利要求9所述的系统，其中所述多个元件中的至少一个还包括倾斜传感器水平测量组件。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述倾斜传感器水平测量组件还包括至少一个电动机，用于使得倾斜传感器能够在一个预定的操作范围内操作，以收集倾斜仪数据。
13.如权利要求12所述的系统，其中倾斜传感器通过链驱动和所述至少一个电动机耦连。
14.如权利要求12所述的系统，其中所述至少一个电动机能够带动倾斜传感器基本上接近于垂直水平。
15.如权利要求9所述的系统，其中微震传感器是三轴地震检波器。
16.如权利要求9所述的系统，其中微震传感器是加速计。
17.如权利要求9所述的系统，其中微震传感器被配置用于检测任何三轴地震数据、二轴地震数据、压缩数据和剪切波数据。
18.如权利要求9所述的系统，其中微震传感器具有预定的方位，以提供多个地震事件的测量。
19.如权利要求9所述的系统，其中微震传感器相对于倾斜传感器的方位是固定的。
20.如权利要求19所述的系统，其中微震传感器相对于倾斜传感器的相对位置通过独立的传感器被测量。
21.如权利要求9所述的系统，其中所述多个元件中的至少一个还包括电源模块。
22.如权利要求9所述的系统，其中所述多个元件中的至少一个还包括通信模块。
23.如权利要求9所述的系统，其中所述多个元件中的至少一个还包括电动机以及与所述电动机耦连的夹紧臂。
24.一种用于分析倾斜数据和微震数据的方法，包括在至少一个地球物理过程期间从传感器接收包括倾斜仪数据和微震数据的数据；分析微震数据，以确定和微震数据隔离的多个微震事件的每个微震事件的位置；以及分析倾斜仪数据，以确定在所述至少一个地球物理过程期间进行的断裂的方位和维数。
25.如权利要求24所述的方法，还包括分离倾斜仪数据和微震数据。
26.如权利要求24所述的方法，其中分析微震数据还包括检测和隔离多个微震事件；存储多个微震事件；以及确定每个微震事件的位置。
27.如权利要求24所述的方法，其中分析微震数据还包括对每个微震事件进行源参数分析。
28.如权利要求24所述的方法，其中分析倾斜仪数据还包括对倾斜仪数据进行断裂维数和深度分析；以及应用和每个微震事件有关的微震数据来确定断裂的方位和维数。
29.如权利要求28所述的方法，其中对倾斜仪数据进行断裂维数和深度分析包括接收传感器的位置数据和方位数据；计算使用预定的断裂模型计算的理论倾斜和从倾斜仪数据提取的测量的倾斜的误差失配值。
30.如权利要求29所述的方法，还包括接收断裂的初始断裂约束；以及使用初始断裂约束对断裂的多个断裂参数进行初始猜测，以得到断裂模型。
31.如权利要求30所述的方法，还包括使用附加的远场约束使所述多个断裂参数精确化。
32.如权利要求24所述的方法，还包括接收传感器的位置数据和方位数据；以及使用预定的断裂模型、位置数据和方位数据计算理论倾斜。
33.如权利要求32所述的方法，还包括从倾斜仪数据提取测量的倾斜；以及使用理论倾斜和测量的倾斜对倾斜仪数据和微震数据进行反演处理，以获得断裂的最佳拟合的断裂参数和不确定性值。
34.一种用于分析倾斜数据和微震数据的方法，包括在至少一个地球物理过程期间从传感器接收包括倾斜仪数据和微震数据的数据；接收传感器的位置数据和方位数据；分析微震数据，以便确定和微震数据隔离的多个微震事件的每个微震事件的位置；从倾斜仪数据提取测量的倾斜；分析倾斜仪数据，以确定在所述至少一个地球物理过程期间进行的断裂的方位和维数；接收断裂的初始断裂约束；使用初始断裂约束对断裂的多个断裂参数进行初始猜测，以获得断裂模型；使用断裂模型计算理论倾斜；计算理论倾斜和测量的倾斜的误差失配值；使用附加的远场约束使所述多个断裂参数精确化；以及使用理论倾斜和测量的倾斜对倾斜仪数据和微震数据进行反演处理，以获得断裂的最佳拟合断裂参数和不确定性值。
35.一种用于监视地球物理过程的系统，包括用于接收组合数据的装置，所述组合数据包括来自元件阵列的倾斜仪数据和微震数据，所述元件阵列包括用于在至少一个地球物理过程期间收集所述倾斜仪数据和所述微震数据的多个元件；用于分析所述微震数据以便确定和所述微震数据隔离的多个微震事件的每个微震事件的位置的装置；用于分析所述倾斜仪数据以便确定在所述至少一个地球物理过程期间进行的断裂的方位和维数的装置；以及用于在用户界面的至少一个窗口中显示所述断裂的装置。
36.一种包含可执行指令的计算机可读介质，所述指令当在处理系统中被执行时，使所述处理系统执行包括以下步骤的方法在至少一个地球物理过程期间从传感器接收包括倾斜仪数据和微震数据的数据；分析微震数据以确定和微震数据隔离的多个微震事件的每个微震事件的位置；分析倾斜仪数据以确定在所述至少一个地球物理过程期间进行的断裂的方位和维数；以及在用户界面的至少一个窗口中显示所述断裂。
全文摘要
本发明披露了一种用于监视地球物理过程的系统和方法。该系统可以包括位于有效井的井孔内、或者位于附近的偏移井的井孔内，或者位于有效井周围的地面上的多个浅的井孔内的元件阵列。该系统可以包括位于孔内的传感器阵列(42)，其中传感器阵列具有至少一个倾斜传感器(206，208)和至少一个微震传感器(202)，和至少一个倾斜传感器(206，208)以及至少一个微震传感器(202)通信的发送器(201)，以及和发送器(201)通信的接收器。在一个实施例中，在至少一个地球物理过程期间，从传感器(206，208，202)接收包括倾斜仪数据和微震数据的数据。微震数据被分析，以确定与微震数据隔离的多个微震事件的每个微震事件的位置，倾斜仪数据被分析，以确定在所述至少一个地球物理过程期间发生的断裂的方位和维数。
文档编号G01V1/40GK1934460SQ200580008343
公开日2007年3月21日 申请日期2005年3月16日 优先权日2004年3月16日
发明者柯瑞斯·怀特, 艾瑞克·戴维斯, 拉瑞·格瑞芬, 凯文·费施尔, 乔治·金, 诺曼·瓦宾斯基, 詹姆斯·瓦德, 艾迪恩·萨姆森 申请人:尖顶技术公司