美國政府根據(jù)美國能源部與運營桑迪亞國家實驗室的桑迪亞公司之間的合同No.DE-AC04-94AL85000享有本發(fā)明的權(quán)利。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2014年3月5日遞交的美國臨時專利申請No.61/948,169的利益和優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容通過引用被全部結(jié)合于此。

背景技術(shù)：

由于世界人口的增加，一直在研究用于獲取包括天然氣、石油、以及地熱儲量在內(nèi)的能源的有效機制。用于獲取天然氣、石油、以及地熱儲量的一種示例性技術(shù)被稱為水力壓裂。水力壓裂是利用壓裂液在地質(zhì)構(gòu)造中引起并隨后傳播斷裂的過程。為了產(chǎn)生地質(zhì)構(gòu)造中的斷裂，鉆頭被用來產(chǎn)生深達數(shù)千英尺(直到達到期望的地質(zhì)構(gòu)造)的井筒。井孔套管被放置在井筒中。井孔套管一般包括鋼制品。井孔套管被固定到位，以使井孔套管相對于地球固定。

水力壓裂通常被用來增強頁巖地質(zhì)構(gòu)造的流體流滲透性，用于石油(石油和/或天然氣)和地熱能生產(chǎn)。在井孔套管被固定到位之后，壓裂液泵入井筒并且以超過地質(zhì)構(gòu)造的斷裂梯度的壓力通過井孔套管中的穿孔。這樣的壓力使得地質(zhì)構(gòu)造斷裂。壓裂液泵入井筒繼續(xù)進行，以將斷裂延伸到地質(zhì)構(gòu)造中。隨著斷裂的延伸，支撐劑被加入壓裂液并且被泵入井孔進入斷裂中，從而在壓裂液的泵入停止時支撐斷裂。這使得地質(zhì)構(gòu)造經(jīng)由斷裂變得具有滲透性，從而允許天然氣或石油能夠被從地質(zhì)構(gòu)造中提取出來?？梢允褂秘Q直、水平、和/或傾斜井來產(chǎn)生水力斷裂。這個過程通常被稱為水力壓裂。

由于一般的斷裂發(fā)生在地球表面以下的數(shù)千英尺，并且由于斷裂可以在各種方向和方位從井筒開始延伸，所以難以確定斷裂在地質(zhì)構(gòu)造中的位置。已經(jīng)開發(fā)出了這樣的模擬技術(shù)，其中在水力壓裂操作之前，計算由于電流通過井筒施加到各種假設(shè)斷裂而導(dǎo)致的地球表面的電磁場。在水力壓裂操作后，使用在地球表面測量出的電磁場，從各種假設(shè)斷裂中進行選擇。盡管這些模擬技術(shù)已經(jīng)在幫助對誘發(fā)斷裂進行定位中取得成功，但是它們受到用于計算預(yù)測場的假設(shè)斷裂的數(shù)目和準確度的限制。

與正向模擬方法相反，長期以來一直期望提出一種逆向模擬方法，其中使用測量出的場來推斷斷裂的位置和方位，而不是簡單地從一組假設(shè)斷裂中進行選擇。但是，為了使用傳統(tǒng)技術(shù)根據(jù)測量出的EM場數(shù)據(jù)推斷斷裂位置、方位、幾何形狀等，必須多次計算EM場數(shù)據(jù)并將其與測量出的場數(shù)據(jù)進行比較。由于計算模型的計算時間會很長，所以在提取天然氣、石油、或者地熱資源之前并且在水力壓裂操作之后等待這種類型的逆向模型計算是不經(jīng)濟且不實際可行的。因此，尚不存在經(jīng)濟且計算可行的逆向模擬方案。

所以，期望提供一種用于從地質(zhì)構(gòu)造中提取天然氣、石油、和地熱儲量的、評估井水力壓裂完井技術(shù)的系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

下面是這里更詳細的描述的主題的概要。該概要不用于限制權(quán)利要求的范圍。

這里描述了關(guān)于對地質(zhì)構(gòu)造中的斷裂的特性進行模擬的各種技術(shù)。這些特性是從所確定的支撐劑和/或斷裂特性確定或推斷出來的。斷裂可以被用于從地質(zhì)構(gòu)造中提取天然氣、石油、和地熱儲量。

所公開的方法和相關(guān)模擬利用從感興趣的地下地質(zhì)、地球物理、或人工特征散射的電磁(EM)能量來生成該特征的高分辨率的三維(3D)圖像。該方法包括：在地下地質(zhì)構(gòu)造中產(chǎn)生的水力斷裂已經(jīng)被注入具有良好EM特性的支撐材料(“支撐劑”)之后，生成該斷裂的圖像或表示。

在各種實施例中，支撐劑充填層和斷裂的諸如大小、形狀、位置、方位、和/或程度的特性可以通過經(jīng)濟且計算可行的逆向模擬操作來確定。該模擬操作可以被用來生成支撐劑材料在斷裂中的三維圖像。這里使用的術(shù)語“支撐劑材料”或“支撐劑”是指包括很多(例如，數(shù)千、數(shù)百萬、甚至更多)獨特支撐劑顆?；蛟氐牟牧?。

根據(jù)本發(fā)明，公開了這樣一種模型，該模型估計或計算地球表面或者地球表面附近的一個或多個傳感器位置處的電磁(EM)場值，然后基于傳感器在水力壓裂操作之前和之后收集的測量出的電磁場數(shù)據(jù)對該模型的地球體積中的計算出的EM場值進行調(diào)節(jié)。該模型包括地球的至少包括地質(zhì)構(gòu)造和井筒的一部分的體積的地球物理模型(可以被稱為“地球模型”)。地球物理模型是感興趣的體積的EM介質(zhì)特性的三維表示，包括但不限于該體積上的地質(zhì)構(gòu)造、井筒和井孔套管、覆蓋層、以及地球表面。

該模型包括第一玻恩近似(FBA)模型組件，該組件在這里可以被稱為第一玻恩近似模擬過程、計算、或操作。FBA模型包括使用在壓裂操作之前和之后獲取的測量出的EM場來調(diào)節(jié)FBA模型中的參數(shù)的計算。該方法可以被稱為玻恩散射反演(BSI)操作。

FBA是對麥克斯韋方程的數(shù)學近似(電磁控制方程)，其假設(shè)因局部材料特性反差(例如，地質(zhì)構(gòu)造中的填充有支撐劑的斷裂)散射的電磁波場的強度與入射電磁波場的強度和這種反差的幅度線性相關(guān)。在FBA模型中，可以使用一組可調(diào)參數(shù)來描述各種位置處的這種反差。

FBA模擬操作包括電磁模擬算法的兩次連續(xù)執(zhí)行。在第一次執(zhí)行中，計算地球體積中的一個或多個預(yù)定位置處的入射電磁場(可以被稱為主EM場)。在第二次執(zhí)行中，將每個預(yù)定位置作為由前一次計算出的入射電磁場波形激活的電磁波場源(有時被稱為玻恩散射體或者玻恩散射源)進行處理。在第二次執(zhí)行中，計算來自地球表面的傳感器位置處的玻恩散射體的散射EM場(可以被稱為次電磁場)。

FBA模型的可調(diào)參數(shù)是確定入射電磁波場和散射電磁場的強度之間的關(guān)系的標度值。這些標度值對應(yīng)于多個玻恩散射體的散射幅度。散射電磁場是使用諸如可調(diào)參數(shù)的初始值(如單位值)、或者EM參數(shù)的估計值計算出來的。

在壓裂和支撐劑放置之前和之后，測量或獲取EM場數(shù)據(jù)。水力壓裂操作之前、期間、和/或之后的場數(shù)據(jù)之間的差異等于主要由地球體積內(nèi)的一些位置的電磁特性的改變生成的散射EM場。這些位置中的一些位置處的EM特性的改變可能是由于存在于斷裂中的支撐劑導(dǎo)致的。因此，可以將在水力壓裂操作之前和之后測量出的場數(shù)據(jù)之間的差異與計算出的來自玻恩散射體的散射EM場相比較，以確定支撐劑或支撐劑充填層位置。

然后，使用場數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)FBA模型的參數(shù)，從而使得計算出的散射EM場與測量出的EM場間的差異匹配到預(yù)定或者主動確定的范圍內(nèi)。在一些實施例中，可調(diào)參數(shù)的經(jīng)調(diào)節(jié)的值由測量出的場數(shù)據(jù)確定。在一些實施例中，調(diào)節(jié)參數(shù)可以包括直接求解經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)的線性逆運算。在另一實施例中，可以通過諸如，但是不限于EM遷移、全波形反演、以及蒙特卡羅技術(shù)之類的調(diào)節(jié)參數(shù)強度的另一技術(shù)或操作來調(diào)節(jié)參數(shù)。針對每個位置的經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)可以指示該位置處是否存在支撐劑，因為玻恩散射體的位置處的EM特性的改變是由于這些位置存在(或缺失)支撐材料導(dǎo)致的。

在一個說明性示例中，針對一玻恩散射體的經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)等于0可以指示該玻恩散射體不位于填充有支撐劑的斷裂內(nèi)或者斷裂不存在。針對另一玻恩散射體的經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)不等于0可以指示該玻恩散射體位于填充有支撐劑的斷裂內(nèi)。因此，經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)值可以被用來確定支撐劑在斷裂中的位置、形狀、大小、程度、和/或方位。在使用玻恩散射體的三維分布的模擬操作中，經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)值可以被用來形成支撐劑在井系統(tǒng)內(nèi)的斷裂或者其他地方的三維圖像。

根據(jù)實施例，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫和處理器，該處理器計算EM場值，接收測量出的EM場數(shù)據(jù)，并且基于測量出的EM場數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)計算出的EM場值。數(shù)據(jù)庫和處理器可以包括一個或多個數(shù)據(jù)庫和/或處理器。

根據(jù)實施例，數(shù)據(jù)庫存儲地球的包括地質(zhì)構(gòu)造和井筒在內(nèi)的體積的地球物理模型、該體積內(nèi)的一組玻恩散射體位置、用于模擬或計算EM數(shù)據(jù)的EM模型、以及一組傳感器位置。處理器使用EM模型和地球物理模型計算一組傳感器位置處的EM場值，并且接收在一組傳感器位置處收集的測量出的EM場數(shù)據(jù)，以調(diào)節(jié)EM參數(shù)。電磁模型包括第一玻恩近似模型，該第一玻恩近似模型計算該體積內(nèi)的一組預(yù)定位置處的多個玻恩散射體的幅度。

根據(jù)另一實施例，處理器通過計算該體積內(nèi)的一組預(yù)定玻恩散射體位置處的主電場值、并且使用該體積內(nèi)的該組玻恩散射體位置處的主電場值計算該組傳感器位置處的次電場值，來計算該組傳感器位置處的EM場值。

根據(jù)一個實施例，提供了一種方法，該方法包括：使用具有可調(diào)參數(shù)的模型確定多個散射電磁場值；執(zhí)行水力壓裂操作，以產(chǎn)生地質(zhì)構(gòu)造中的斷裂；向斷裂中提供電磁特性適當?shù)闹蝿?；在水力壓裂操作之前，收集多個傳感器位置處的多個測量出的電磁場值；在斷裂中提供有電磁特性適當?shù)闹蝿┑那闆r下，收集第二多個傳感器位置處的額外的多個測量出的電磁場值；確定多個測量出的電磁場值和額外的多個測量出的電磁場值之間的差異；以及基于在壓裂之前和壓裂之后多個散射電磁場值之間的差異的比較修改至少一些可調(diào)參數(shù)。該模型包括第一玻恩近似模型部分。根據(jù)實施例，第一多個傳感器位置與第二多個傳感器位置相同。根據(jù)另一實施例，第一多個傳感器位置與第二多個傳感器位置不同。

根據(jù)實施例，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：導(dǎo)電的井孔套管，位于從地球表面延伸到地球內(nèi)部的地質(zhì)構(gòu)造的井筒中；電源，導(dǎo)電地耦合到導(dǎo)電的井孔套管；支撐劑，位于地質(zhì)構(gòu)造中的斷裂中并且導(dǎo)電地耦合到井孔套管；多個傳感器，位于對應(yīng)的多個傳感器位置，其中，該些傳感器被配置為收集在電流被使用電源施加到導(dǎo)電的井孔套管時生成的電磁場數(shù)據(jù)；以及計算設(shè)備，該計算設(shè)備包括：存儲器，該存儲器存儲基于包括多個可調(diào)標定因子的第一玻恩近似模型的多個傳感器位置處的多個電磁場值，以及處理器，被配置為從多個傳感器接收電磁場數(shù)據(jù)，基于電磁場數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)可調(diào)標定因子，并且使用經(jīng)調(diào)節(jié)的標定因子生成支撐劑的圖像。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，公開了用于對斷裂進行成像的系統(tǒng)和方法，其中該方法和系統(tǒng)包括EM數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集、良好的支撐劑材料在斷裂內(nèi)的插入、所記錄的數(shù)據(jù)的計算機處理和模擬、以及最終構(gòu)建3D圖像。在水力壓裂操作之前和之后，獲取兩組電磁場數(shù)據(jù)。所記錄的EM數(shù)據(jù)包括在一組接收器位置Xr處觀測到的電矢量e(Xr,t)、磁矢量h(Xr,t)、或者它們二者的分量的時間序列。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，現(xiàn)場數(shù)據(jù)獲取方法包括：兩個記錄試驗中的EM能量源和傳感器占據(jù)相同或者類似的位置。其他記錄條件(例如，EM能量源大小、波形、和方位；EM接收器靈敏度和方位；記錄系統(tǒng)過濾器和采樣性質(zhì)等)在兩次數(shù)據(jù)收集之間保持相等，或者盡可能接近。EM能量的外部源應(yīng)該被最小化，并且與所重復(fù)的試驗相關(guān)聯(lián)的環(huán)境噪聲等級應(yīng)該基本相同。目的在于，來自兩個試驗的記錄EM數(shù)據(jù)中的差異僅可歸因于填充有支撐劑的斷裂的存在。該方法不限于任何特定的現(xiàn)場數(shù)據(jù)獲取配置。相反，EM能量源和接收器可以被部署在地球表面上或者部署在地下鉆孔(豎直、水平、下沉的)中?？梢岳肊M源和接收器的線陣、面陣、甚至體積陣(具有多個鉆孔)。但是，源和接收器靠近感興趣的目標將增強所記錄的EM信號等級，并提供更好約束的反演結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，在壓裂和支撐劑放置之前和之后使用的EM能量源和/或傳感器不被放置在相同位置，但是數(shù)據(jù)被內(nèi)插以確定相同的地球物理位置處的EM信號的差異。

在斷裂產(chǎn)生后，斷裂被注入以處理不同于周圍地質(zhì)構(gòu)造的EM特性的支撐劑材料。重要的EM特性是電導(dǎo)率(σ)、透電率(ε)、以及磁導(dǎo)率(μ)。相對于周圍介質(zhì)而言，可以增強支撐劑的這些特性中的任意一個或者任意組合(同時包括所有三個)。支撐劑與地質(zhì)構(gòu)造之間的EM材料特性反差越強，在壓裂之后的數(shù)據(jù)獲取試驗中記錄的散射電磁波場越強。

用于對填充有支撐物的斷裂進行成像的基本數(shù)據(jù)包括斷裂之前和斷裂之后的現(xiàn)場試驗所記錄的EM數(shù)據(jù)之間的差異。該差異數(shù)據(jù)由數(shù)值算法基于應(yīng)用于電磁波場傳播/擴散的第一玻恩近似(FBA)直接模擬(或者模仿)。FBA假設(shè)，因材料特性(例如，填充有支撐劑的斷裂)的局部反差散射的EM波場的強度與入射EM波場的強度和參數(shù)反差的幅度線性相關(guān)。FBA方法包括EM模擬算法的兩次連續(xù)執(zhí)行。在第一次運行中，入射到3D目標上的EM波場由分布在該目標占據(jù)的體積上的有限的一組多組件EM接收器記錄。對于在鉆孔中的已知點處發(fā)起的水力斷裂的情況，很容易做出該體積的位置和程度的合理估計。在第二次FBA模擬運行中，接收器被認為是由入射EM波形激活的EM波場源。源幅度和與目標材料(斷裂中的支撐劑)相關(guān)聯(lián)的EM特性反差(電導(dǎo)率、透電率、磁導(dǎo)率)成比例。從這些源(通常被稱為“玻恩散射源”)輻射的EM波場由位于現(xiàn)場數(shù)據(jù)獲取位置的傳感器記錄。對于兩次FBA模擬運行的一個重要考慮是，支持電磁波傳播的3D EM地球模型的良好估計是可獲得的。任何優(yōu)選的數(shù)值模擬方法(即，有限差分、有限元、非連續(xù)加勒金、格林函數(shù)、層狀介質(zhì)傳播等)可以被用來計算EM數(shù)據(jù)。這里描述的斷裂成像方法不依賴于特定的數(shù)值技術(shù)。

FBA模擬直接模擬兩個現(xiàn)場試驗記錄的EM數(shù)據(jù)之間的差異。當然，計算出的數(shù)據(jù)和觀測出的數(shù)據(jù)之間的精確一致由于以下兩個原因最初是不期望的：i)支持EM波傳播的3D數(shù)字地球模型不同于3D真實地球模型(希望僅稍稍不同)；ii)不是精確地知道位于目標體積中的玻恩散射源的強度。在斷裂成像過程的該步驟中，這些源的強度被調(diào)節(jié)，直到計算出的EM數(shù)據(jù)和觀測出的EM數(shù)據(jù)之間的差異落在規(guī)定的容限范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)失配的常用度量是觀測出的EM時序數(shù)據(jù)與FBA模擬方法模擬出的模擬數(shù)據(jù)之間的加權(quán)最小二乘差。在這種背景下，詞語“數(shù)據(jù)”是指斷裂之前的試驗和斷裂之后的試驗記錄的EM時序數(shù)據(jù)之間的差異。所描述的過程構(gòu)成了地球物理反演問題，因而玻恩散射源的強度是通過對數(shù)據(jù)失配進行最小化定量地推定的。實際上，這是經(jīng)由比線性代數(shù)相對簡單的方法求解的線性反演問題。該反演問題的尺寸或者“規(guī)?！庇刹６魃⑸湓吹臄?shù)目(等于分布在目標體積上的多組件EM接收器的數(shù)目)確定，該數(shù)目可以在小幾千以內(nèi)。

在很多玻恩散射源的強度被確定后，填充有支撐劑的斷裂的圖像通過對這些玻恩散射體的3D分布進行可視化處理被獲取(利用任意優(yōu)選的可視化軟件)。視覺圖像(或者地圖、或者圖片)被進行幅度校準，以區(qū)分空間可變的散射強度?？梢允褂貌噬L圖方案對視覺圖像進行幅度校準。這些強度與注入的支撐劑相對于周圍地質(zhì)介質(zhì)具有的EM特性(電導(dǎo)率、透電率、磁導(dǎo)率)的反差成比例。實際上，斷裂由經(jīng)幅度校準的玻恩散射源的3D分布定義。如果支撐劑不具有足夠的參數(shù)反差或者如果沒有被注入到水力斷裂的偏遠部分，則其將不能經(jīng)由該技術(shù)被成像。所公開的過程可以被用來推斷支撐劑在斷裂中填充的空間程度。

在閱讀并理解附圖和描述后將明白其他方面。

附圖說明

圖1是根據(jù)實施例的被配置為從地球表面下方的地質(zhì)構(gòu)造提取天然氣或石油的井系統(tǒng)的示例性示意圖。

圖2是根據(jù)實施例的示出水力壓裂操作之前的地質(zhì)構(gòu)造中以及地質(zhì)構(gòu)造周圍的玻恩散射體的位置的井系統(tǒng)的一部分的示例性示意圖。

圖3是根據(jù)實施例的示出水力壓裂操作之后的地質(zhì)構(gòu)造中以及地質(zhì)構(gòu)造周圍的與圖2中的玻恩散射體相同的玻恩散射體的位置的井系統(tǒng)的一部分的示例性示意圖。

圖4是根據(jù)實施例的被布置在三維網(wǎng)格中的一組玻恩散射體的示例性示意圖。

圖5是根據(jù)實施例的有助于計算支撐劑在地球表面下方的地質(zhì)構(gòu)造中的位置和圖像的示例性系統(tǒng)的功能框圖，該功能框圖示出了數(shù)據(jù)可以被該系統(tǒng)如何傳輸和計算。

圖6是根據(jù)實施例的示出用于計算支撐劑在地球表面下方的地質(zhì)構(gòu)造中的斷裂內(nèi)的位置、長度、方位、和/或圖像的示例性過程的流程圖。

圖7是根據(jù)實施例的示出圖6的示例性過程的進一步細節(jié)的流程圖。

圖8是根據(jù)實施例的示出圖7的示例性過程的進一步細節(jié)的流程圖。

圖9是根據(jù)實施例的示例性計算系統(tǒng)。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖描述關(guān)于對地質(zhì)構(gòu)造中的斷裂進行模擬的各種技術(shù)。另外，出于說明的目的示出并描述了示例性系統(tǒng)的多個功能框圖；但是，將理解的是被描述為由某些系統(tǒng)組件實現(xiàn)的功能可以由多個組件執(zhí)行。類似地，一組件可以被配置為執(zhí)行被描述為由多個組件實現(xiàn)的功能。另外，這里使用的術(shù)語“示例性”表示用作說明或者示例，而不用于指示優(yōu)選。

這里使用的術(shù)語“組件”用于涵蓋被配置有在被處理器執(zhí)行時使得某個功能被執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令的計算機可讀數(shù)據(jù)存儲裝置。計算機可執(zhí)行指令可以包括例程、函數(shù)等。還將理解的是，組件或系統(tǒng)可以位于單個設(shè)備上，或者被分布在多個設(shè)備上。

現(xiàn)在參考圖1，公開了根據(jù)本公開實施例的提取系統(tǒng)(系統(tǒng))100。提取系統(tǒng)100被配置為通過誘發(fā)斷裂117提取天然氣、石油、或者地熱資源。系統(tǒng)100包括井筒102，該井筒從地球表面104延伸到包含石油、天然氣、或者地熱資源的地下地質(zhì)構(gòu)造(構(gòu)造)106。盡管井筒102被示出為在本質(zhì)上是豎直的，但是將理解的是，井筒102和/或構(gòu)造可以是豎直的、水平的、下沉的、對角線的、傾斜的、或者它們的任意組合。公知的是，井筒一般可以豎直地延伸至地下構(gòu)造，然后轉(zhuǎn)為水平并水平或者橫向延伸通過該構(gòu)造。在這種配置中，誘發(fā)斷裂117可以豎直和/或水平地從井筒102向外延伸。在示例性實施例中，構(gòu)造106可以位于地球表面104下方數(shù)千英尺。構(gòu)造106例如可以包括頁巖。井孔套管108可以被放置在井筒102中，并從表面104延伸到構(gòu)造106或者延伸通過構(gòu)造106達到其下方。井孔套管108可以通過任何合適的方法被安裝在井筒102中。一般，井孔套管108由鋼制品形成。水泥穩(wěn)定劑110可以被形成，以將井孔套管108固定在井筒102中。水泥穩(wěn)固劑110在壓裂液和/或支撐劑被傳輸至構(gòu)造106(可能在高壓下)時對套管108進行穩(wěn)固。水泥穩(wěn)固劑110還可以在天然氣、石油、或者熱流體通過井筒102被從地質(zhì)構(gòu)造106提取出來時對井孔套管108進行穩(wěn)固。

通過利用高壓下的壓裂液，包括第一部分118和第二部分120的斷裂117在構(gòu)造106中誘發(fā)出。在該示例性實施例中，構(gòu)造117被簡化示出為第一和第二部分118、120；但是，應(yīng)該理解的是，斷裂117可以包含水平、豎直、以各種角度延伸、并且與其他誘發(fā)斷裂分離或者從它們分支出來的若干或者多個斷裂。斷裂可以在所有方向從井筒102橫向和豎直地延伸一定距離。支撐劑119被沿井筒102向下傳導(dǎo)，并且填充或者部分填充斷裂117的第一部分118，從而使得第一部分118保持開放(進而使得構(gòu)造106對于流體流更具滲透性)。填充第一部分118的支撐劑119可以被稱為填充斷裂117的第一部分118的“支撐劑填充層”。斷裂117的第二部分120沒有填充支撐劑119，并且一般被填充以水、沙、氣體、和/或來自周圍構(gòu)造106的其他巖石顆粒。

一般位于地球表面104上的電流源112在電流注入(或者電流施加)點116被耦合到套管108(例如，電流注入點位于井筒102的底部附近，靠近地質(zhì)構(gòu)造106和填充有支撐劑的斷裂118并且接觸套管108)。在另一實施例中，電流源112可以位于地球表面上或者地球表面下方。在另一實施例中，電流注入點116可以位于地質(zhì)構(gòu)造106內(nèi)，但是不與斷裂部分118接觸，或者它可以完全位于地質(zhì)構(gòu)造106外部。電流經(jīng)由井筒102內(nèi)的絕緣導(dǎo)線114被從電流源112運載至注入點116。替代地，絕緣導(dǎo)線114可以位于套管108外部(即，在套管108和水泥110之間)。在又一實施例中，電流源112可以位于井筒102內(nèi)，靠近電流注入點116。電流源112可以被配置為生成各種類型的電流波形(即，脈沖、連續(xù)波、或者重復(fù)或周期波形)。因此，井孔套管108可以通電，并且充當空間延伸的電流源。

由源112生成的一些電流可以從井孔套管108行進通過地質(zhì)構(gòu)造106的誘發(fā)斷裂117的支撐劑119。由井孔套管108中的電流生成、并且傳播至地球體積中的各種位置的電磁場會由于在支撐劑119注入到斷裂117之后支撐劑的存在而被改變。

可以選擇具有用于生成、傳播、和/或散射可以在地球表面104檢測到的電磁場的合適電磁特性的支撐劑119。例如，可以選擇具有特定透電率、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、和/或不同于構(gòu)造106的周圍巖石的對應(yīng)特性的其他電磁或機械特性的支撐劑119。這樣，斷裂117的被填充以支撐劑119的第一部分118將具有與斷裂117的沒有被填充以支撐劑119的第二部分120、以及周圍地質(zhì)構(gòu)造106的巖石不同的電磁特性。支撐劑119可以例如，由導(dǎo)電材料形成，以顯著增強第一部分118的導(dǎo)電率。

在一個實施例中，被注入到井筒和斷裂中的所有支撐劑可以由導(dǎo)電的支撐劑材料形成。但是，這只是說明性的。在各種實施例中，支撐劑材料可以包括在井筒和/或斷裂的不同部分中具有不同電磁特性的部分。例如，在一些情形下，可能期望井筒或斷裂的一部分(例如，距離井筒最遠的斷裂部分、或者距離井筒最近的斷裂部分)具有導(dǎo)電的支撐劑，另一部分具有非導(dǎo)電的支撐劑。在另一示例中，可能期望支撐劑材料具有作為支撐劑在斷裂中的位置的函數(shù)的、連續(xù)或離散變化的電磁特性。

將具有不同電磁特性的支撐劑材料(例如，非導(dǎo)電和導(dǎo)電的支撐劑)提供到斷裂中可以包括在將支撐劑材料以連續(xù)或離散變化的時間間隔注入到井筒時將不同濃度的導(dǎo)電材料混合到支撐劑材料中，或者可以包括首先將導(dǎo)電支撐劑注入井筒中然后將非導(dǎo)電支撐劑注入井筒中(作為示例)。在一個實施例中，支撐劑可以包括導(dǎo)電和非導(dǎo)電的支撐劑材料二者。例如，被提供到井筒中的前百分之五、十、或者二十的支撐劑材料可以是導(dǎo)電的支撐劑，并且被提供到井筒中的剩余的百分之九十五、九十、或者八十的支撐劑材料可以是非導(dǎo)電的支撐劑，從而使得只有斷裂(或者只有斷裂的前段)可以被填充以支撐劑材料的導(dǎo)電部分。應(yīng)該明白的是，這些示例只是說明性的，并且一般任何電磁特性合適的支撐劑材料可以被提供。

位于地球表面104的電流源112生成順著絕緣導(dǎo)線114流到靠近地質(zhì)構(gòu)造106的電流注入點116、以及包含在地質(zhì)構(gòu)造106中的填充有支撐劑的第一斷裂部分118的電流。當注入點114與井孔套管108和填充有支撐劑的第一斷裂部分118直接物理接觸時，電流可以從注入點流到導(dǎo)電的井孔套管108和填充有導(dǎo)電的支撐劑的第一斷裂部分118。井孔套管108中的電流一般從注入點116豎直向上或向下流動，并且在橫向向外流到填充有支撐劑的第一斷裂部分118中的地質(zhì)構(gòu)造106中。由井孔套管108和支撐劑119中的電流生成的電磁場112傳播到地球的三維體積中的各種位置。在另一實施例中，電流源可以位于地球表面下方或者上方。

與電磁波122相關(guān)聯(lián)的電流一般流向位于地球表面104上的電流接地點124。在另一實施例中，接地點124可以靠近或者遠離井筒102，位于地球表面上或者位于地球表面稍下方。在另一實施例中，接地點124可以在距離井和提取系統(tǒng)100和/或地質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)106相對較近或者較遠的另一鉆孔中的表面104下方。另一鉆孔可以或者可以不被用在壓裂過程中。接地點124經(jīng)由絕緣導(dǎo)線126連接至電流源112。這樣，絕緣導(dǎo)線114、電流注入設(shè)備116、井孔套管108、填充有支撐劑的第一斷裂部分118、在地球中傳播的電磁波122、接地設(shè)備124、以及絕緣導(dǎo)線126構(gòu)成運載來自電流源112的電流并最終將電流運載回電流源112的“閉環(huán)”。在一個實施例中，絕緣導(dǎo)線114可以被加以防護罩。

諸如傳感器128的一個或多個傳感器被放置在地球表面104上。在另一實施例中，一個或多個傳感器128可以被放置在表面104上、上方、或者下方。傳感器128被用來檢測諸如，從通電的井孔套管108和填充有支撐劑的第一斷裂部分118傳播到傳感器128的電磁波122的電磁場。傳感器128包括用于感測EM波的變換器(未示出)。傳感器128可以包括用于發(fā)送、處理、數(shù)字化、或者操控電磁場數(shù)據(jù)的一個或多個天線和接收器電路。

傳感器128可以位于諸如傳感器位置L1和L2之類的對應(yīng)位置處?？梢栽诒砻?04或者附近以一維、二維、或者三維分布部署傳感器128。例如，傳感器128可以被放置在表面104上、表面104下方、和/或懸掛或者安裝在表面104上方。另外，傳感器128可以被部署在位于接近、或者距離地質(zhì)構(gòu)造106一定距離的各種其他地下鉆孔中。在各種實施例中，用于檢測電磁場的傳感器128的最佳位置可以通過數(shù)值模擬確定。傳感器128可以包括適用于檢測電場和/或磁場并將這些物理信號轉(zhuǎn)換為隨后被轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)130的電壓的各種類型的物理傳感器。具體地，可以使用通常用于地球物理探測或特性描述目的的傳感器(例如，孔式電位計(“ports”)、金屬電極、電/磁拾波線圈、天線)。

傳感器128被連接到數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)130。數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)130具有接收、放大、過濾、數(shù)字化、處理、以及操控傳感器128響應(yīng)于入射電磁波122生成的電壓信號的能力。另外，數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)130可以將這些數(shù)字化的經(jīng)處理的信號存儲在其中包含的適當記錄介質(zhì)上。替代地，數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)130可以將接收到的信號發(fā)送給計算設(shè)備132，其中另外的處理操作可以在該計算設(shè)備上進行并且數(shù)據(jù)可以被存儲在該計算設(shè)備上。計算設(shè)備132可以位于靠近數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)130的位置，或者其可以被放置在遠程位置。記錄系統(tǒng)130和計算設(shè)備132之間的數(shù)據(jù)傳輸可以經(jīng)由電線、或者經(jīng)由無線電傳輸技術(shù)。

在一些實施例中，傳感器128、數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)130、以及計算設(shè)備132可以被集成在能夠被部署在地球表面104上或者地下鉆孔中的單個物理封裝或單元中。這樣，信號傳導(dǎo)、放大、過濾、數(shù)字化、處理、以及存儲等各種功能被包含在一個物理設(shè)備中。

計算設(shè)備132可以被用來存儲代表支持傳播電磁波122的地球的三維體積(其包括包含斷裂117的特定地質(zhì)構(gòu)造)的地球物理/地質(zhì)模型。其還可以存儲對應(yīng)電流注入點116的已知位置、以及電源112生成的電流的已知幅度和波形的數(shù)據(jù)。其還可以存儲具有相關(guān)聯(lián)的套管108和水泥110的井筒102的已知三維配置、以及電磁傳感器128的已知位置。其還可以存儲對應(yīng)地球的地下體積中的多個玻恩散射體的位置的數(shù)據(jù)。

計算設(shè)備132還可以存儲適用于計算各種電磁場的數(shù)值算法，這些電磁場包括入射到表面?zhèn)鞲衅?28的電磁場(利用電磁波122)、入射到表面玻恩散射體位置的電磁場、或者由這些地下玻恩散射體散射的電磁場。計算設(shè)備132還可以處理數(shù)值算法，用于接收來自傳感器128和/或記錄系統(tǒng)130的電磁場數(shù)據(jù)、使用這些接收到的電磁數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)地下的第一波恩近似模型的參數(shù)、并且使用這些經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)確定支撐劑119在斷裂118中的位置和幾何形狀。計算設(shè)備132還可以用于使用適當?shù)囊曈X軟件通過在三維空間中標示出玻恩散射體的幅度來生成斷裂117的填充有支撐劑的部分118的圖像。計算設(shè)備132可以執(zhí)行與用于對斷裂117的填充有支撐劑的部分118進行成像的玻恩散射反演(BSI)過程相關(guān)聯(lián)的所有適當?shù)挠嬎?、分析、?shù)值模擬、數(shù)據(jù)處理、以及視覺化功能。

傳感器128可以被用來收集水力壓裂和支撐劑注入操作之前、期間、以及之后的電磁場數(shù)據(jù)。用于創(chuàng)建、加固、泵吸、提取、或者其他鉆井和/或提取操作的諸如提取設(shè)備134之類的設(shè)備可以位于井筒102的附近區(qū)域。在傳感器128收集所有電磁場數(shù)據(jù)期間，計算設(shè)備132的位置應(yīng)該被保持，以使導(dǎo)電設(shè)備不移動或者改變操作從而不期望地改變將要測量的電磁場。這樣，在水力壓裂和支撐劑注入操作之前和之后測量出的電磁場的改變可以主要或者完全歸因于支撐劑填充層119在斷裂中的存在，從而增加了第一玻恩近似可用于散射電磁場的可能性。

因此可以確認，通過對井孔套管108通電(經(jīng)由電流注入設(shè)備116)使其充當電流源，電磁場可以感應(yīng)出并被地球表面104處的傳感器記錄。在壓裂和支撐劑填充之前和之后進行的這些記錄隨后可以被用來調(diào)節(jié)散射電磁場的第一玻恩近似模型的參數(shù)，從而指示斷裂117的填充有支撐劑的部分118在地質(zhì)構(gòu)造106中的位置和幾何形狀。這里使用的術(shù)語“幾何形狀”可以指斷裂117的填充有支撐劑的部分118的多個部分的大小、形狀、長度、高度、寬度、方位等?！胺轿弧笨梢灾柑畛溆兄蝿┑臄嗔?18的至少一部分相對于地下的井筒102或表面104的方位。術(shù)語“位置”可以指斷裂部分118相對于表面104、井筒102、和/或電流注入點116的位置。

現(xiàn)在參考圖2，示出了水力壓裂操作之前的地質(zhì)構(gòu)造的一部分。如圖2中所示，一個或多個玻恩散射體200可以被定義在地球的地質(zhì)構(gòu)造106內(nèi)部和周圍的體積中的各種位置(例如，散射體位置L1’、L2’等)處的地球的地球物理模型中?？梢曰诘刭|(zhì)構(gòu)造的地球物理模型和目標壓裂操作的先驗知識來選擇諸如位置L1’和L2’的散射體位置。可以選擇地質(zhì)構(gòu)造106內(nèi)部和周圍的任意合適數(shù)目的位置處的散射體位置。例如，可以選擇一個散射體位置、兩個散射體位置、兩個以上散射體位置、十個散射體位置、一百個散射體位置、一千個散射體位置、一千個以上散射體位置、數(shù)萬個散射體位置、以及一百至一千之間數(shù)目的散射體位置、或者任何其他合適數(shù)目的散射體位置。在每個散射體位置處，可以定義用于第一玻恩近似模型的玻恩散射體。

在諸如玻恩散射反演操作的使用第一玻恩近似模型的電磁場模擬操作中，井筒、地質(zhì)構(gòu)造、和斷裂位置中的地球體積的地球物理模型被用來計算散射體位置處的主電磁場(有時稱為入射電磁場)。在一個實施例中，地球物理模型可以包括井孔套管和電源的位置。在第一模擬運行中，玻恩散射體被認為是主電磁場的接收器。

根據(jù)FBA模型，地球在玻恩散射體位置處的電磁特性的擾動將生成次電磁場(有時稱為散射電磁場)。由于電磁特性合適的支撐劑被提供在斷裂中，所以斷裂可以被模擬為一些玻恩散射體的電磁特性的擾動。

如圖3中所示，當斷裂117在地質(zhì)構(gòu)造中誘發(fā)出時，斷裂117可能通過一些散射體位置200。散射體位置200包括填充有支撐劑的斷裂中的散射體位置200P和填充有支撐劑的斷裂外部的散射體位置200F。具有不同于地質(zhì)構(gòu)造的對應(yīng)特性的電磁特性(例如，透電率、磁導(dǎo)率、和/或電導(dǎo)率)的支撐劑可以被放置在散射體位置200P處。

散射體位置200P處的EM特性在支撐劑被引入斷裂后將顯著改變。但是，散射體200F(位于斷裂處，但與支撐劑分離)和散射體200(位于與斷裂分離的位置)處的EM特性的改變將小于散射體200P處的EM特性的改變，或者可以根本不變。

如以上結(jié)合圖1描述的，第一玻恩近似是這樣的近似，其中散射電磁場與玻恩散射體處的電磁場以及這些玻恩散射位置上的入射電磁場的改變成比例。

所以，給定玻恩散射體位置處的主(或者入射)電磁場和這些位置處的材料的電磁特性的初始估計(例如，由可調(diào)參數(shù)的一組初始值表示)，由玻恩散射體響應(yīng)于主電磁場生成的次(或者散射)電磁場可以被計算出來。傳感器128的位置處的次電磁場例如可以通過對地質(zhì)構(gòu)造106內(nèi)部及周圍的所有玻恩散射體的貢獻進行求和來生成。

來自傳感器的兩組測量出的電磁場數(shù)據(jù)(例如，在水力壓裂操作之前和之后)被獲取，用于與計算出的散射場進行比較。來自兩次測量的測量出的電磁場數(shù)據(jù)間的差異可以僅或者主要歸因于填充有支撐劑的斷裂的存在。因此，測量出的電磁場數(shù)據(jù)間的差異可以被用來通過調(diào)節(jié)與玻恩散射體的電磁特性對應(yīng)的參數(shù)來調(diào)節(jié)計算出的散射電磁場。

在特定時間t收集的測量(觀測)出的電磁場數(shù)據(jù)可以包括在一組傳感器位置Xs(例如，表示諸如，圖1的傳感器位置L1或L2之一的傳感器位置的三維位置向量)處觀測出的磁感應(yīng)的時間倒數(shù)和/或測量出的電壓差ΔV(Xs,t)，根據(jù)這些電磁場數(shù)據(jù)可以確定或者推斷出電場矢量e_m(Xs,t)和/或測量出的磁場矢量h_m(Xs,t)。

計算出的主(或者入射)電磁場數(shù)據(jù)可以包括計算出的主電場矢量e_p(X_B,t)、磁場矢量h_p(X_B,t)、或者它們二者；這些主電磁場數(shù)據(jù)是在一組玻恩散射體位置X_B(例如，表示諸如散射體位置L1’或L2’之一的散射體位置的三維位置矢量)處計算的。

計算出的次(或者散射)電磁場數(shù)據(jù)可以包括在一組傳感器位置Xs(例如，表示諸如圖1的位置L1或L2的傳感器位置的三維位置矢量)處計算出的電場矢量δe_p,t(Xs,t)、磁場矢量δh_p(Xs,t)、或者它們二者?？梢酝ㄟ^使用主電場e_p(X_B,t)、磁場h_p(X_B,t)、或者它們二者、以及表示散射體位置X_B處的玻恩散射體的電磁特性的改變的一組可調(diào)參數(shù)來計算每個散射體位置X_B處的有效EM體源來確定次電磁場數(shù)據(jù)。有效體源和該組可調(diào)參數(shù)可以被用來通過將該有效體源和該組可調(diào)參數(shù)插入針對第一玻恩近似修改的任意合適的EM正演模擬算法來計算次電磁場。合適的正演模擬算法可以包括經(jīng)由明確的時域有限差分技術(shù)或者任何其他合適的數(shù)值求解方法求解出的偏微分電磁波等式的已知“EH”系統(tǒng)。其他合適的正演模擬算法可以包括針對FBA適當修改后的格林函數(shù)或者勢函數(shù)。

該組可調(diào)參數(shù)可以包括每個散射體位置X_B處的電導(dǎo)率的改變δσ(X_B)、透電率的改變δε(X_B)、和/或磁導(dǎo)率的改變δμ(X_B)、或者這些參數(shù)的所有三個或者任意組合的改變。

有效體源可以包括每個散射體位置X_B處的電流密度矢量δj(X_B,t)、磁感矢量δb(X_B,t)、和/或電位移矢量δd(X_B,t)。在FBA模型中，有效體源(以及由有效體源生成的次電磁場)與入射電磁場成比例。例如，在FBA模型中，電流密度矢量δj(X_B,t)是入射電場與電導(dǎo)率的改變的乘積(例如，δj(X_B,t)＝δσ(X_B)ep(X_B,t))，磁感矢量δb(X_B,t)是入射磁場與磁導(dǎo)率的改變的乘積(例如，δb(X_B,t)＝δμ(X_B)hp(X_B,t))，并且電位移矢量δd(X_B,t)是入射電場與透電率的改變的乘積(例如，δd(X_B,t)＝δε(X_B)e_p(X_B,t))。

由于地球在一些玻恩散射體位置處的電磁特性在支撐劑插入斷裂后發(fā)生改變，所以次(或者散射)電磁場一旦被計算出來就可以被調(diào)節(jié)以與在傳感器位置處觀測出的電磁場的改變匹配。這可以通過利用例如，對于觀測出的電磁場的改變產(chǎn)生最佳適配的可調(diào)參數(shù)的線性估計來修改次(或者散射)電磁場的第一玻恩近似模型中的可調(diào)參數(shù)來實現(xiàn)。

在現(xiàn)場數(shù)據(jù)獲取操作中，兩次記錄測量中的電磁能量源和傳感器可以占據(jù)相同的位置。記錄條件(例如，電磁能量源幅度、波形、以及方位；電磁接收器靈敏度和方位、記錄系統(tǒng)放大器、濾波器、和采樣性質(zhì)等)也可以在兩次數(shù)據(jù)采集之間盡可能保持一致。

在一些情況下，傳感器可以被從第一組傳感器位置移動到第二組傳感器位置，用于收集壓裂操作之前以及支撐劑已經(jīng)被提供到斷裂中之后的電磁場數(shù)據(jù)。在這些情況下，可以使用數(shù)學方法來轉(zhuǎn)換、旋轉(zhuǎn)、內(nèi)插、或者確定在第一和/或第二組傳感器位置處測量和/或模擬出的電磁場，或者基于第一和/或第二組傳感器位置中的之一處的模擬和/或測量出的電磁場來估計在第一或第二組傳感器位置中另一者處測量和/或模擬出的電磁場。然而，這只是說明性的。在各種實施例中，對于電磁場的所有測量和模擬電磁場的所有確定，傳感器位置保持相同，以便減輕模擬操作的計算負擔并且?guī)椭_保電磁場的改變主要歸因于支撐劑的引入。

在一些實施例中，可以在單獨的模擬運行中獨立計算每個玻恩散射體對次電磁場的貢獻。但是，這只是說明性的。在一些實施例中，多組玻恩散射體中的每組玻恩散射體對次電磁場的貢獻可以在對應(yīng)的模擬運行中被計算出來。在一個實施例中，所有玻恩散射體的貢獻可以在單個模擬運行中被計算出來。每個傳感器位置處的總和次電磁場是每個玻恩散射體的貢獻的總和。

圖2和圖3的示例是截面示意圖。但是，應(yīng)該明白的是，玻恩散射體200可以三維方式被分布在地質(zhì)構(gòu)造內(nèi)部和周圍的地球體積內(nèi)。

圖4示出了玻恩散射體的三維分布的示例。在圖4的示例中，玻恩散射體200被以規(guī)則的三維網(wǎng)絡(luò)分布在給定體積中的散射體位置(x_B，y_B，z_B，有時被統(tǒng)稱為矢量X_B)處。但是，這只是說明性的。玻恩散射體可以被以任何合適的方式分布，用于在例如，玻恩散射反演操作中模擬支撐劑的位置和/或?qū)嗔阎械闹蝿┻M行成像。可以選擇散射體200所在的體積，其中該體積包括地質(zhì)構(gòu)造中已經(jīng)或者將要誘發(fā)斷裂的至少一部分的地球體積。

如圖4中所示，對于特定的玻恩散射體，可以在例如，第一次模擬運行中計算圖4的坐標系統(tǒng)中的入射(主)電場矢量400(例如，e_p＝[e_x,e_y,e_z])。在第二次模擬運行中，電流密度402(例如，δj_p＝[δj_x,δj_y,δj_z])可以被計算出來?？梢允褂秒娏髅芏?02計算圖1的一個或多個傳感器128的位置處的散射(次)電場。

現(xiàn)在參考圖5，示出了用于確定支撐劑在地質(zhì)構(gòu)造中的斷裂中的位置和/或?qū)υ撝蝿┻M行成像的數(shù)據(jù)流和計算系統(tǒng)5000的實施例。如圖5中所示，系統(tǒng)5000包括數(shù)據(jù)存儲區(qū)500、主場模擬引擎502、次場模擬引擎504、測量數(shù)據(jù)處理引擎510、數(shù)據(jù)擬合引擎512、以及圖像生成引擎514。

數(shù)據(jù)存儲區(qū)500、主場模擬引擎502、次場模擬引擎504、測量數(shù)據(jù)處理引擎510、數(shù)據(jù)擬合引擎512、以及圖像生成引擎514可以被實現(xiàn)在同一個計算設(shè)備上或者計算設(shè)備的一個或多個獨立裝置上。在一個實施例中，主場模擬引擎502、次場模擬引擎504、以及數(shù)據(jù)存儲區(qū)500的一些或者全部可以位于遠離安放井筒的鉆探點的位置，并且測量數(shù)據(jù)處理引擎510、數(shù)據(jù)擬合引擎512、以及圖像生成引擎514可以位于鉆探點(例如，集成在圖1描繪的計算設(shè)備132中)。但是，這只是說明性的。在各種實施例中，數(shù)據(jù)存儲區(qū)500、主場模擬引擎502、次場模擬引擎504、測量數(shù)據(jù)處理引擎510、數(shù)據(jù)擬合引擎512、以及圖像生成引擎514可以被包括在計算設(shè)備132中(見圖1)，或者被實現(xiàn)在鉆探點附近或者遠離鉆探點的任何合適的計算設(shè)備上。

如圖5中所示，主場模擬引擎502和次場模擬引擎504可以被通信地耦合到數(shù)據(jù)存儲區(qū)500。如果需要，圖5的系統(tǒng)的其他部分也可以通信地耦合到數(shù)據(jù)存儲區(qū)500。例如，主場模擬引擎502、次場模擬引擎504、和/或圖5的系統(tǒng)的任何其他部分可以具有對于存儲器和數(shù)據(jù)存儲區(qū)500上存儲的信息的讀和/或?qū)懭肟凇?/p>

數(shù)據(jù)存儲區(qū)500可以被用來存儲地球物理模型501、電流源模型503、一個或多個玻恩散射體位置505、一個或多個傳感器類型和位置507、模擬和/或測量出的電磁場數(shù)據(jù)509和511、或者用于圖5的系統(tǒng)的其他相關(guān)信息、數(shù)據(jù)、數(shù)值算法、和/或計算機可讀指令。

地球物理模型501可以包括描述諸如地質(zhì)構(gòu)造、地球表面、井筒、井孔套管、圖1的壓裂后的地質(zhì)構(gòu)造106之間的巖石、土壤、和/或水層、以及鉆探點處的表面、鉆井、和提取設(shè)備、和其他物理結(jié)構(gòu)以及這些結(jié)構(gòu)的電磁特性(例如，透電率、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等)的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)存儲區(qū)500上存儲的電磁(EM)數(shù)據(jù)可以包括模擬(即，計算)出的EM數(shù)據(jù)509和/或測量出的EM數(shù)據(jù)511。測量出的EM數(shù)據(jù)511可以被從EM數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)508提供給數(shù)據(jù)存儲區(qū)500，其中EM數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)508可以在物理上位于鉆探點附近，如圖1所示。除了模擬和測量出的數(shù)據(jù)外，數(shù)據(jù)存儲區(qū)500還可以保存表示具有一組可調(diào)參數(shù)P的第一玻恩近似模擬過程的可執(zhí)行代碼(例如，每個散射體位置X_B處的電導(dǎo)率改變參數(shù)δσ(X_B)、透電率改變參數(shù)δε(X_B)、和/或磁導(dǎo)率改變參數(shù)δμ(X_B))。

在被一個或多個處理器使用地球物理模型501、電流源模型503、散射體位置505、以及傳感器位置507執(zhí)行時，電磁正演模擬引擎可以提供所選擇的位置處的作為時間t的函數(shù)的計算(或者模擬)出的電磁場值。電磁場值可以由主場模擬引擎502和/或次場模擬引擎504使用任何合適的數(shù)值模擬方法(例如，有限差分處理、有限元處理、非連續(xù)加勒金處理、格林函數(shù)處理、分層媒介傳播器處理、或者任何其他合適的數(shù)值計算處理)計算出來。

主場模擬引擎502被用來計算地球的包括將被壓裂的地質(zhì)構(gòu)造的至少一部分的體積中的一個或多個玻恩散射位置X_B處的主電磁(EM)場數(shù)據(jù)516(例如，主或者入射電磁場值)。模擬出的主場數(shù)據(jù)516可以包括散射體位置X_B處的作為時間t的函數(shù)的預(yù)測出的主電場ep(X_B,t)和/或預(yù)測出的主磁場hp(X_B,t)?？梢允褂脭?shù)據(jù)存儲區(qū)500中的地球物理模型501、電流源模型503、以及散射體位置505計算模擬出的主場數(shù)據(jù)516。

次場模擬引擎504被用來計算分布在地球表面上或者地球表面內(nèi)的一個或多個傳感器位置Xs處(例如，圖1中的傳感器128)的次電磁(EM)場數(shù)據(jù)518(例如，次或者散射電磁場數(shù)據(jù))。模擬出的次場數(shù)據(jù)518可以包括傳感器位置Xs處的作為時間t的函數(shù)的預(yù)測出的次電場矢量δe_p(Xs,t；P)和/或預(yù)測出的磁場矢量δh_p(Xs,t；P)。這些模擬出的次電磁場也是與玻恩散射源的強度有關(guān)的可調(diào)參數(shù)P的函數(shù)。可以使用數(shù)據(jù)存儲區(qū)500中存儲的地球物理模型501、電流源模型503、散射體位置505、以及傳感器位置507來計算模擬出的次場數(shù)據(jù)518。

主和次場模擬引擎利用的傳感器位置505代表圖1中示出的傳感器128的位置L1和L2，并且對應(yīng)于圖5中的EM傳感器506的位置。這些傳感器被用來測量水力壓裂和支撐劑插入操作之前和之后的電磁(EM)場數(shù)據(jù)。

EM傳感器506將測量出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給EM數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)508，在EM數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)508這些數(shù)據(jù)被存儲在合適的記錄介質(zhì)上。例如，EM傳感器506被用來收集水力壓裂和支撐劑插入之前的電磁場數(shù)據(jù)，并且收集水力壓裂和支撐劑插入之后的電磁場數(shù)據(jù)。這兩個測量出的EM數(shù)據(jù)集在圖5中由字母A和B索引，這兩個測量出的EM數(shù)據(jù)集分別代表壓裂和支撐劑插入之后和之前測量出的EM數(shù)據(jù)。測量出的數(shù)據(jù)可以包括在傳感器位置Xs處觀測出的電場矢量e_m(Xs,t；A和B)和/或磁場矢量h_m(Xs,t；A和B)，并且被統(tǒng)稱為傳感器位置520處的兩個測量出的EM數(shù)據(jù)集。這兩組測量出的EM數(shù)據(jù)可能主要或者完全由于填充有支撐劑的斷裂在(圖1的)地質(zhì)構(gòu)造106中的添加而不同。

傳感器位置520處的兩個測量出的EM數(shù)據(jù)集(由字母A和B索引)被提供給測量數(shù)據(jù)處理引擎510。測量數(shù)據(jù)處理引擎510可以經(jīng)由兩個替代路由或路徑接收這些數(shù)據(jù)集。在第一實例中，EM數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)508在EM數(shù)據(jù)被測量出時直接將這些數(shù)據(jù)實時或者接近實時地轉(zhuǎn)發(fā)給測量數(shù)據(jù)處理引擎510。在第二實例中，EM數(shù)據(jù)記錄引擎508將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)存儲區(qū)500，這些數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲區(qū)500中被作為測量出的EM數(shù)據(jù)511保存在計算內(nèi)存中供測量數(shù)據(jù)處理引擎510隨后存取。

測量數(shù)據(jù)處理引擎510可以被用來對兩個測量出的EM數(shù)據(jù)集A和B執(zhí)行各種信號處理操作，以增強信號質(zhì)量、抑制噪聲等。測量數(shù)據(jù)處理引擎506隨后被用來基于傳感器位置520處的兩個測量出的EM數(shù)據(jù)集(由A和B索引)，生成傳感器位置522處的測量出的改變EM數(shù)據(jù)。測量出的改變EM數(shù)據(jù)522可以例如，包括數(shù)據(jù)集A和B之間的差異(即，減法)。測量出的改變數(shù)據(jù)可以包括電矢量Δe_m(Xs,t)和/或磁矢量Δh_m(Xs,t)。傳感器位置522處的測量出的改變EM數(shù)據(jù)代表因斷裂中的支撐劑的存在生成的測量出的電磁場數(shù)據(jù)520的散射部分。

傳感器位置518處模擬出的次EM數(shù)據(jù)(例如，基于FBA模擬方法計算出的傳感器位置506處的次電磁場數(shù)據(jù))和傳感器位置522處的測量出的改變EM數(shù)據(jù)(例如，在傳感器位置506測量出的散射電磁場數(shù)據(jù))被提供給數(shù)據(jù)擬合引擎512。由于模擬出的次EM數(shù)據(jù)518是使用尚未被有關(guān)填充有支撐劑的斷裂的任何測量出的信息通知的一組初始的可調(diào)參數(shù)P生成的，所以模擬出的次EM數(shù)據(jù)518和測量出的改變EM數(shù)據(jù)522可能不同。

數(shù)據(jù)擬合引擎512被用來調(diào)節(jié)可調(diào)參數(shù)(例如，對應(yīng)玻恩散射體位置X_B處的材料的電磁特性的一組參數(shù)P)，直到傳感器位置518處模擬出的次EM數(shù)據(jù)已經(jīng)被修改為與在傳感器位置522處測量出的改變EM數(shù)據(jù)匹配到預(yù)定或者主動確定的范圍內(nèi)。在一個實施例中，可以使用加權(quán)最小二乘差對模擬出的數(shù)據(jù)518與測量出的數(shù)據(jù)522之間的失配程度進行量化。使得加權(quán)最小二乘差最小的特定的一組參數(shù)PFIT可以使用已知過程根據(jù)線性代數(shù)求解。但是，這只是說明性的。在各種其他實施例中，任何合適的數(shù)據(jù)擬合過程可以被用來調(diào)節(jié)該組可調(diào)參數(shù)P，直到得到模擬出的次EM數(shù)據(jù)518和測量出的改變EM數(shù)據(jù)522之間的充分擬合為止。提供最佳擬合(即，最小失配)的該組特定參數(shù)組成最佳參數(shù)PFIT。

產(chǎn)生最佳地匹配測量出的改變EM數(shù)據(jù)522的模擬出的次EM數(shù)據(jù)518的一組最佳的可調(diào)參數(shù)524(即，擬合參數(shù)組PFIT)可以被提供給圖像生成引擎514。圖像生成引擎514可以使用最佳參數(shù)524來確定支撐劑在斷裂中的位置和/或生成支撐劑充填層的二維或三維圖像526。由于可調(diào)參數(shù)P分別與玻恩散射體位置處的材料的電磁特性的改變量成比例，所以最佳參數(shù)值(PFIT)本身可以被用來構(gòu)建支撐劑圖像526。散射體位置X_B充當有效圖像像素(在二維中)或者體素(在三維中)坐標。但是，這只是說明性的。在各種實施例中，圖像生成引擎514可以執(zhí)行諸如縮放、增強、平滑、過濾、或者其他圖像處理操作的圖像處理操作，以形成支撐劑圖像526。

圖像526可以在水力壓裂操作之后立即接近實時地被生成，以為鉆探管理者或團隊提供被插入斷裂中的支撐劑的三維圖像。該圖像隨后可以被立即用于引導(dǎo)進一步的壓裂和支撐劑插入操作。

圖6示出了諸如結(jié)合圖1和圖5描述的、由計算設(shè)備執(zhí)行的模擬地質(zhì)構(gòu)造中的水力斷裂的操作。

在塊600，可以測量在水力壓裂之前和之后水力斷裂的附近區(qū)域中的電磁場。水力斷裂可以包括具有被配置為增強表面電磁場的可檢測性的電磁特性的支撐劑材料。也可以在造成水力斷裂的水力壓裂操作期間測量表面電磁場。水力斷裂可以在地球體積內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造中被生成。

在塊602，可以使用測量出的表面電磁場來調(diào)節(jié)表面電磁場的FBA模型的參數(shù)?？梢酝ㄟ^以下處理來調(diào)節(jié)這些參數(shù)：計算在斷裂生成之前和之后測量出的表面電磁場之間的差異；將使用第一玻恩近似模型計算出的模擬電磁場與測量出的表面電磁場進行比較；并且基于比較結(jié)果調(diào)節(jié)這些參數(shù)。這些參數(shù)分別對應(yīng)于玻恩散射體位置處的諸如巖石或者支撐劑的材料的電磁特性的改變。

在塊604，可以使用經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)來確定諸如支撐劑充填層的支撐劑在斷裂中的位置。也可以使用經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)來確定支撐劑充填層在斷裂構(gòu)造中的大小、形狀、和方位。

在塊606，可以使用經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)生成諸如支撐劑充填層的三維圖像的圖像。

圖7示出了可以被執(zhí)行的、用于模擬地質(zhì)構(gòu)造中的水力斷裂的操作的進一步細節(jié)。

在步驟700，使用多個傳感器收集第一次測量出的電磁場值。該多個傳感器可以位于例如，以上結(jié)合圖1描述的地球表面或者地球表面附近。另外，傳感器可以被部署在地球表面下的鉆孔中。

在步驟702，執(zhí)行水力壓裂操作。

在步驟704，將電磁特性合適的支撐劑填充層提供到通過水力壓裂操作生成的斷裂中。支撐劑充填層可以部分或者完全填充斷裂。支撐劑材料可以具有不同于周圍地質(zhì)構(gòu)造的對應(yīng)特性的透電率、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、和/或其他電磁特性。支撐劑可以被提供，從而使得支撐劑填充層被耦合到用在水力壓裂操作中的井孔套管，并且從附接到井孔套管的電源接收電流。

在步驟706，使用相同的多個傳感器收集第二次測量出的電磁場值。

在步驟708，使用具有可調(diào)參數(shù)的第一玻恩近似(FBA)處理模擬在傳感器位置處觀測出的電磁場值的改變。這些可調(diào)參數(shù)對應(yīng)于FBA模型中的一組玻恩散射體的電磁特性的改變。

在步驟710，基于模擬出的改變場值、以及第一和第二次測量出的場值，調(diào)節(jié)第一玻恩近似模型的參數(shù)。例如，可以調(diào)節(jié)模擬(即，預(yù)測)出的改變場值，以通過調(diào)節(jié)FBA模型參數(shù)來最小化模擬出的改變場值與測量出的改變場值(即，第一和第二次測量出的場值之間的差異)之間的差值。

在步驟712，可以基于FBA模型的經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)，確定支撐劑填充層的位置。

在步驟714，可以使用經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)生成諸如支撐劑填充層的二維或者三維圖像的圖像。

圖8示出了可以被執(zhí)行的、用于模擬由地質(zhì)構(gòu)造中的填充有支撐劑的水力斷裂散射的電磁場、以及形成該斷裂的三維圖像的操作的進一步細節(jié)。

在步驟800，使用地球物理模型確定地球體積中的一組預(yù)定位置處模擬出的主(或者入射)電和/或磁場值。地球物理模型可以包括至少部分位于該體積中的地質(zhì)構(gòu)造、地球的其他層、地球表面、井筒、井孔套管、和/或該體積中的其他地球物理和地質(zhì)特征。該組預(yù)定位置可以是地質(zhì)構(gòu)造中或者地質(zhì)構(gòu)造附近的位置，在這些位置處對應(yīng)的玻恩散射源已經(jīng)被以第一玻恩近似(FBA)模擬方法進行定義。

在步驟802，使用地球物理模型、一組預(yù)定位置處的模擬出的主電磁場值、以及具有可調(diào)參數(shù)的第一玻恩近似模擬處理，確定一組傳感器位置處的模擬出的次(或者散射)電和/或磁場值。

在步驟804，使用多個傳感器收集第一次測量出的電和/或磁場值。

在步驟806，在已經(jīng)收集第一次測量出的電和/或磁場值之后，執(zhí)行水力壓裂操作?？梢栽谠擉w積內(nèi)的一部分地質(zhì)構(gòu)造中執(zhí)行水力壓裂操作。

在步驟808，將電磁特性合適的支撐劑填充層提供到由水力壓裂操作生成的斷裂中。

在步驟810，在將支撐劑提供到斷裂中之后，使用多個傳感器收集第二次測量出的電和/或磁場值。

在步驟812，可以從第一和第二次測量出的電和/或磁場值生成差異值?？梢酝ㄟ^例如，從每個傳感器處的第一次測量出的值減去第二次測量出的值來確定這些差異值。但是，這只是說明性的。在各種實施例中，可以使用其他差分、相關(guān)、或者比較技術(shù)來確定第二次測量出的電磁場相對于第一次測量出的電磁場的改變。

在步驟814，將測量出的差異值與來自步驟802的模擬出的次電和/或磁場值進行比較。將差異值與模擬出的次電和/或磁場值進行比較可以包括：確定測量出的差異值與針對每個傳感器模擬出的次電和/或磁場值之間的額外差異；計算這些額外差異的平方和；計算這些額外差異的加權(quán)平方和；以及計算這些額外差異的絕對值之和；或者定量地比較這些額外差異。

在步驟816，可以基于測量出的差異值與模擬出的次電和/或磁場值的先前的比較814來調(diào)節(jié)第一玻恩近似(FBA)模型的可調(diào)參數(shù)。調(diào)節(jié)參數(shù)可以包括：修改來自初始值的一些或所有參數(shù)，以將模擬出的次(或者散射)電和/或磁場值修改為與測量出的差值匹配到給定容限范圍內(nèi)。例如，可以調(diào)節(jié)這些參數(shù)，以最小化測量出的差異值與針對每個傳感器模擬出的次電和/或磁場值之間的平方差的加權(quán)和。調(diào)節(jié)參數(shù)可以通過調(diào)節(jié)每個玻恩散射源位置處的一個或多個電磁材料特性的對應(yīng)反差，來改變每個玻恩散射源對模擬出的次電和/或磁場的貢獻。

在步驟818，可以基于經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)確定支撐劑填充層在斷裂中的位置、大小、形狀、方位、或者其他特性。

在步驟820，可以使用經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)生成諸如支撐劑填充層的二維或三維圖像的圖像。可以(例如，使用彩色繪圖)對該圖像進行幅度校準，以區(qū)分由經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)表示的空間可變的玻恩散射強度。

在步驟822，可以使用所確定的支撐劑填充層的位置、大小、形狀、方位、和/或圖像，評估由水力壓裂操作導(dǎo)致的地質(zhì)構(gòu)造和/或支撐劑位移。

現(xiàn)在參考圖9，示出了根據(jù)這里公開的系統(tǒng)和方法的可以使用的示例性計算設(shè)備900的高級圖示。例如，計算設(shè)備900可以被用在支持使用第一玻恩近似模型計算由井系統(tǒng)中的通電的井筒和填充有支撐劑的斷裂產(chǎn)生的電磁場的估計的系統(tǒng)中。在另一示例中，計算設(shè)備900的至少一部分可以被用在支持估計支撐劑在地球表面下方的地質(zhì)構(gòu)造中的誘發(fā)斷裂內(nèi)的大小、位置、長度、方位、和/或圖像的系統(tǒng)中。計算設(shè)備900包括執(zhí)行存儲器904中存儲的指令的至少一個處理器902。存儲器904可以是或者包括RAM、ROM、EEPROM、閃存、或者其他適當存儲器。指令可以是例如，用于實現(xiàn)由以上討論的一個或多個組件執(zhí)行的功能的指令、或者用于實現(xiàn)以上所述的一個或多個方法的指令。處理器902可以通過系統(tǒng)總線906訪問存儲器904。除了存儲可執(zhí)行指令以外，存儲器904還可以存儲一個或多個井孔套管和/或一個或多個斷裂的計算機實現(xiàn)的模型、指示施加到井孔套管的電流量的值、指示電流被施加到井孔套管上的位置的值、傳感器位置、散射體位置、具有可調(diào)參數(shù)的第一玻恩近似模型等。

計算設(shè)備900還包括可由處理器902通過系統(tǒng)總線906訪問的數(shù)據(jù)存儲區(qū)908。數(shù)據(jù)存儲區(qū)908可以是或者包括任何適當?shù)挠嬎銠C可讀存儲裝置，包括硬盤、內(nèi)存等。數(shù)據(jù)存儲區(qū)908可以包括可執(zhí)行指令、計算機實現(xiàn)的模型等。計算設(shè)備900還包括允許外部設(shè)備與計算設(shè)備900通信的輸入接口910。例如，輸入接口910可以被用來從外部計算機、用戶等接受指令。計算設(shè)備900還包括將計算設(shè)備900與一個或多個外部設(shè)備接口連接的輸出接口912。例如，計算設(shè)備900可以通過輸出接口912在顯示器930上顯示文本、圖像等。

另外，盡管被示出為單個系統(tǒng)，但是將理解的是，計算設(shè)備900可以是分布式系統(tǒng)。所以，例如，多個設(shè)備可以通過網(wǎng)絡(luò)連接通信，并且可以一起執(zhí)行被描述為由計算設(shè)備執(zhí)行的任務(wù)。

根據(jù)實施例，提供了一種系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫存儲：地球的包括地質(zhì)構(gòu)造和井筒在內(nèi)的體積的地球物理模型，所述體積內(nèi)的一組位置，電磁模型，以及一組傳感器位置；以及處理器，被配置為：使用電磁模型和地球物理模型，預(yù)測所述一組傳感器位置處的電磁場值，接收在所述一組傳感器位置處收集的測量出的電磁場數(shù)據(jù)，以及基于測量出的電磁場數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)預(yù)測出的電磁場值。

根據(jù)另一實施例，處理器進一步被配置為使用經(jīng)調(diào)節(jié)的預(yù)測出的電磁場值，確定支撐劑在地質(zhì)構(gòu)造中的斷裂中的位置。

根據(jù)另一實施例，處理器進一步被配置為使用經(jīng)調(diào)節(jié)的預(yù)測出的電磁場值，生成支撐劑的圖像。

根據(jù)另一實施例，電磁模型包括具有所述體積內(nèi)的所述一組位置處的多個玻恩散射體的第一玻恩近似模型。

根據(jù)另一實施例，處理器被配置為通過以下處理預(yù)測所述電磁場值：計算所述體積內(nèi)的所述一組位置處的主電場值；以及使用所述體積內(nèi)的所述一組位置處的主電場值，計算所述一組傳感器位置處的次電場值。

根據(jù)另一實施例，第一玻恩近似模型包括多個可調(diào)參數(shù)，該多個可調(diào)參數(shù)分別對應(yīng)于所述體積內(nèi)的所述一組位置中的一個位置處的材料的電磁特性。

根據(jù)另一實施例，處理器被配置為通過調(diào)節(jié)多個可調(diào)參數(shù)，調(diào)節(jié)預(yù)測出的電磁場值。

根據(jù)另一實施例，所述系統(tǒng)還包括：所述一組傳感器位置處的多個傳感器，其中，處理器被配置為從多個傳感器接收測量出的電磁場數(shù)據(jù)。

根據(jù)另一實施例，測量出的電磁場數(shù)據(jù)包括使用井筒在所述地質(zhì)構(gòu)造中的水力壓裂操作之前和之后收集的電磁場數(shù)據(jù)。

根據(jù)另一實施例，處理器被配置為調(diào)節(jié)多個可調(diào)參數(shù)，使得所述一組傳感器位置處的次電場數(shù)據(jù)與在水力壓裂操作之前和之后收集的電磁場數(shù)據(jù)之間的差異匹配到預(yù)定范圍內(nèi)。

根據(jù)實施例，提供了一種方法，包括：使用具有可調(diào)參數(shù)的模型確定多個散射電磁場值；執(zhí)行水力壓裂操作，以造成地質(zhì)構(gòu)造中的斷裂；向所述斷裂提供電磁特性合適的支撐劑；在水力壓裂操作之前，收集第一多個傳感器位置處的多個測量出的電磁場值；在所述斷裂中提供有電磁特性合適的支撐劑的情況下，收集第二多個傳感器位置處的額外的多個測量出的電磁場值；確定多個測量出的電磁場值和額外的多個測量出的電磁場值之間的差異；以及基于所述差異與多個散射電磁場值的比較，修改可調(diào)參數(shù)中的至少一些可調(diào)參數(shù)。

根據(jù)另一實施例，所述模型包括第一玻恩近似模型，其中，第一多個傳感器位置與第二多個傳感器位置相同，并且其中，使用具有可調(diào)參數(shù)的模型確定多個散射電磁場值包括：確定地球的至少部分地包括地質(zhì)構(gòu)造的體積內(nèi)的一組預(yù)定位置處的多個主電磁場值；以及使用第一玻恩近似模型并使用所確定的多個主電磁場值，確定第一多個傳感器位置處的多個散射電磁場值。

根據(jù)另一實施例，該方法還包括：向從地球表面延伸到所述地質(zhì)構(gòu)造的井筒施加電流。

根據(jù)另一實施例，基于多個散射電磁場值與所述差異的比較修改可調(diào)參數(shù)中的至少一些可調(diào)參數(shù)包括：確定使所述差異與所確定的多個散射電磁場值之間的額外差異最小化的一組經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)。

根據(jù)另一實施例，該方法還包括：使用所述一組經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)和所述體積中的所述一組預(yù)定位置，確定支撐劑在所述斷裂中的位置。

根據(jù)另一實施例，第一玻恩近似模型包括多個玻恩散射體，所述多個玻恩散射體分別位于所述體積內(nèi)的所述一組預(yù)定位置中的一個預(yù)定位置處。

根據(jù)另一實施例，該方法還包括：使用所述一組經(jīng)調(diào)節(jié)的參數(shù)和所述體積內(nèi)的所述一組預(yù)定位置，生成所述斷裂中的所述支撐劑的圖像。

根據(jù)另一實施例，所述圖像包括所述斷裂的三維圖像。

根據(jù)實施例，提供了一種系統(tǒng)，包括：導(dǎo)電的井孔套管，位于從地球表面延伸到地球內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造的井筒中；電源，導(dǎo)電地耦合到所述導(dǎo)電的井孔套管；支撐劑，位于所述地質(zhì)構(gòu)造中的斷裂中并且導(dǎo)電地耦合到所述井孔套管；多個傳感器，位于對應(yīng)的多個傳感器位置處，其中，所述傳感器被配置為收集在電流被使用所述電源施加到所述導(dǎo)電的井孔套管時生成的電磁場數(shù)據(jù)；以及計算設(shè)備，包括：存儲器，該存儲器存儲基于第一玻恩近似模型預(yù)測出的所述多個傳感器位置處的多個電磁場值，所述第一玻恩近似模型包括多個可調(diào)的標定因子；以及處理器，被配置為從所述多個傳感器接收所述電磁場數(shù)據(jù)，基于所述電磁場數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)所述可調(diào)的標定因子，并且使用經(jīng)調(diào)節(jié)的可調(diào)的標定因子生成所述支撐劑的圖像。

根據(jù)另一實施例，所述可調(diào)的標定因子包括對應(yīng)的多個玻恩散射體的散射幅度。

需注意的是，為了闡述的目的已經(jīng)提供了若干示例。這些示例不應(yīng)被解釋為對此所附權(quán)利要求的限制。另外，應(yīng)認識到在此提供的示例可以被替換，但仍落在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。