專利名稱：測量地層的電阻率的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量圍繞井眼的地層的電阻率。
背景技術(shù)：
已經(jīng)使用電阻率測井儀測量圍繞井眼的地層的電阻率許多年了。在典型的電阻率測量儀器中，一對接收器位于兩個發(fā)射器之間。當被正弦電流激勵時，發(fā)射器在由鉆環(huán)和地層形成的回路中感生電壓。能夠由次級繞組測量的此電壓在地層和井眼泥漿中產(chǎn)生電流。接收器測量鉆環(huán)上接收器所在的位置處流動的電流。一對接收器能夠測量軸向電流的差異，軸向電流是進入兩個接收器之間的地層的徑向電流。發(fā)射器-接收器對測量沿建立的電流回路的地層的電導。此電導(除頻率效應外)與地層電阻率成反比。此方法的范例是鉆頭(bit)電阻率測量。如果使用一對接收器且測量了軸向電流的差異，則得到的電阻率由兩個接收器之間的空間前面的地層控制。組合該兩個測量，利用接收器對以上的一個發(fā)射器和接收器對以下的另一個發(fā)射器，容許更精確地將電流聚焦到地層中并獲得更精確的電阻率測量。US3305771公開了隨鉆測井系統(tǒng)，其使用一對間隔開的發(fā)射環(huán)形線圈和該對發(fā)射環(huán)形線圈之間的一對間隔開的接收環(huán)形線圈。交流發(fā)電機激勵環(huán)形發(fā)射器，這將電流感生到地層中。接收器檢測從環(huán)中出來進入到兩個接收器之間的地層中的電流。然而，在接收器對以上和以下具有發(fā)射器的問題是，為了實現(xiàn)長的發(fā)射器-接收器間隔以及經(jīng)常地深電阻率測量，儀器必需長，因為在發(fā)射器間隔增大時，勘測深度將增大。本發(fā)明的目的是提供用于測量圍繞井眼的各個深度的地層的電阻率，而無需改變儀器長度的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于確定圍繞井眼的地層的電阻率的設(shè)備，包括細長的導電主體；一對發(fā)射器天線，包括安裝于所述主體上且用于在所述地層中感生電流的第一天線和第二天線；以及一對接收器天線，包括安裝于所述主體上且用于測量在所述儀器主體中所述接收器所在的位置處流動的軸向電流的第一天線和第二天線；其中，所述一對發(fā)射器天線位于所述一對接收器天線的一側(cè)。所述第一和第二發(fā)射器以及接收器天線優(yōu)選是環(huán)形天線。所述細長的導電主體典型地是形成隨鉆測井儀(logging while drilling tool) 的部分的鉆環(huán)。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例包括第一對天線和第二對天線；以及用于配置一對天線作為接收器天線且配置另一對天線作為發(fā)射器天線的電子電路。
本發(fā)明的第二方面提供一種用于使用包括第一對間隔的天線和第二對間隔的天線的儀器對圍繞井眼的地層進行電阻率測量的方法，其中所述第一對間隔的天線和所述第二對間隔的天線沿儀器主體分開，所述方法包括i)在所述井眼中安置所述儀器主體，使得所述第一對天線位于所述井眼中預定位置；ii)操作所述第二對天線中的一個天線以在圍繞所述井眼的所述地層中感生電流；iii)測量由所述天線的操作產(chǎn)生的電壓；iv)測量所述主體上所述第一對天線處的軸向電流；ν)沿所述井眼移動所述儀器主體，使得所述第二對天線處于所述預定位置；vi)操作所述第二對天線中的兩個天線，以在圍繞所述井眼的所述地層中感生電流；vii)測量由所述天線的操作產(chǎn)生的電壓；viii)測量作為所述第二對天線的操作的結(jié)果的，在所述主體上所述第一對天線中的一個天線處的所述軸向電流；以及ix)使用獲得的電壓和電流測量結(jié)果確定所述地層的所述電阻率。優(yōu)選地，所述第一對天線配置為接收器天線，且所述第二對天線配置為發(fā)射器；所述天線對中的天線的間隔、以及所述天線對的間距是使得第一發(fā)射器天線與所述一對接收器天線之間的中點之間的距離大于第二發(fā)射器天線與所述一對接收器天線之間的所述中點之間的距離。在此情況下，步驟ii)包括操作所述第一發(fā)射器天線且步驟viii)包括測量離所述發(fā)射天線最遠的所述接收天線處的所述軸向電流，以進行遠電阻率測量，以及步驟ii) 包括操作所述第二發(fā)射器天線且步驟viii)包括測量離所述發(fā)射天線最近的所述接收天線處的所述軸向電流，以進行近電阻率測量。優(yōu)選地，所述方法包括使用上述設(shè)備。


圖1示出了用于近環(huán)(near toroid)電阻率測量的儀器的示意圖；圖2示出了用于遠環(huán)(far toroid)電阻率測量的儀器的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明包括用于測量地層1中的電阻率的設(shè)備，該設(shè)備具有細長的主體2，并具有安裝于導電主體2上的兩個發(fā)射器天線3、4和兩個接收器天線5、6。兩個發(fā)射器設(shè)置于儀器主體上，使得它們均位于兩個接收器的相同側(cè)。在LWD儀器的情況下，導電體可以是鉆環(huán)。當被正弦電流激勵時，發(fā)射器在由鉆環(huán)和地層形成的回路中感生電壓。能夠由次級繞組測量的此電壓在地層和井眼泥漿中產(chǎn)生電流。接收器測量在鉆環(huán)上接收器所在的位置處流動的電流。一對接收器能夠測量軸向電流的差異，其等于進入兩個接收器之間的地層中的徑向電流。
雖然用于對測量進行聚焦的當前標準方法使用發(fā)射器圍繞一對接收器的對稱布置，但是本發(fā)明的設(shè)備使用深度推導(d印th-derived)聚焦來確定電阻率。這通過在兩個接收器的相同側(cè)上設(shè)置兩個發(fā)射器，使得接收器一起分組在儀器主體的一個位置處，且發(fā)射器一起分組在另一位置處來實現(xiàn)。這容許擴展測量的勘測深度，同時保持儀器的長度，或容許減小儀器的長度，同時保持相同的勘測深度。圖1示出了使用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法進行遠環(huán)電阻率測量背后的原理。該儀器包括第一 3和第二 4發(fā)射器，即Tl和T2，以及第一 5和第二 6接收器，即Rl和R2。兩個發(fā)射器位于第一和第二接收器二者的相同側(cè)。兩個接收器之間的距離優(yōu)選地約等于兩個發(fā)射器之間的距離。當儀器在位置A時需要遠電阻率測量時，位置距接收器Rl和R2最遠的發(fā)射器Tl 受到交流電的激勵。記錄鉆環(huán)上由發(fā)射器建立的電壓。在主體中建立了電流并且記錄在兩個接收器下面流動的軸向電流。這些量為T1V_A、IT1R2_A。感興趣的區(qū)域中的地層(當儀器在位置A時，在接收器前面)的電導C由下式給出
權(quán)利要求
1.一種用于確定圍繞井眼的地層的電阻率的設(shè)備，包括 細長的導電主體；一對發(fā)射器天線，包括安裝于所述主體上且用于在所述地層中感生電流的第一天線和第二天線；以及一對接收器天線，包括安裝于所述主體上且用于測量在所述儀器主體中所述接收器所在的位置處流動的軸向電流的第一天線和第二天線；其中，所述一對發(fā)射器天線位于所述一對接收器天線的一側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二發(fā)射器天線是環(huán)形發(fā)射器天線。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二接收器是環(huán)形接收器天線。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其中，所述細長的導電主體是鉆環(huán)。
5.如任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是隨鉆測井儀。
6.如任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，包括第一對天線和第二對天線；以及用于配置一對天線作為接收器天線且配置另一對天線作為發(fā)射器天線的電子電路。
7.一種用于使用包括第一對間隔的天線和第二對間隔的天線的儀器對圍繞井眼的地層進行電阻率測量的方法，其中所述第一對間隔的天線和所述第二對間隔的天線沿儀器主體分開，所述方法包括i)在所述井眼中安置所述儀器主體，使得所述第一對天線位于所述井眼中預定位置； )操作所述第二對天線中的一個天線以在圍繞所述井眼的所述地層中感生電流；iii)測量由所述天線的操作產(chǎn)生的電壓；iv)測量所述主體上所述第一對天線處的軸向電流；ν)沿所述井眼移動所述儀器主體，使得所述第二對天線處于所述預定位置；Vi)操作所述第二對天線中的兩個天線，以在圍繞所述井眼的所述地層中感生電流；Vii)測量由所述天線的操作產(chǎn)生的電壓；Viii)測量作為所述第二對天線的操作的結(jié)果的，在所述主體上所述第一對天線中的一個天線處的所述軸向電流；以及 χ)使用獲得的電壓和電流測量結(jié)果確定所述地層的所述電阻率。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第一對天線配置為接收器天線，且所述第二對天線配置為發(fā)射器；所述天線對中的天線的間隔、以及所述天線對的間距是使得第一發(fā)射器天線與所述一對接收器天線之間的中點之間的距離大于第二發(fā)射器天線與所述一對接收器天線之間的所述中點之間的距離。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，步驟ii)包括操作所述第一發(fā)射器天線；以及步驟viii)包括測量離所述發(fā)射天線最遠的所述接收天線處的所述軸向電流， 以進行遠電阻率測量。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，步驟ii)包括操作所述第二發(fā)射器天線；以及步驟viii)包括測量離所述發(fā)射天線最近的所述接收天線處的所述軸向電流， 以進行近電阻率測量。
11.如權(quán)利要求7-10中的任一項所述的方法，包括使用如權(quán)利要求1至6中任一項所述的設(shè)備。
全文摘要
一種用于確定圍繞井眼的地層(2)的電阻率的設(shè)備，包括細長的導電主體(1)；一對發(fā)射器天線，包括安裝于所述主體上且用于在所述地層中感生電流的第一天線和第二天線(3，4)；以及一對接收器天線，包括安裝于所述主體上且用于測量所述儀器主體中所述接收器所在的位置處流動的軸向電流的第一天線和第二天線(5，6)；其中，所述一對發(fā)射器天線位于所述一對接收器天線的一側(cè)。
文檔編號G01V3/28GK102177445SQ200980136403
公開日2011年9月7日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者D·迪翁, I·迪堡 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司