本發(fā)明總體涉及油氣勘探和開(kāi)采，特別涉及用于油氣勘探和開(kāi)采中的定向鉆井作業(yè)的地質(zhì)導(dǎo)向反演技術(shù)。

背景技術(shù)：

地質(zhì)導(dǎo)向被認(rèn)為是調(diào)整井筒的井斜以在期望的方向上或向地下油氣藏內(nèi)的預(yù)定目標(biāo)位置導(dǎo)向井下工具的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程通常需要巖石物理學(xué)家分析各種井下工具的實(shí)時(shí)測(cè)量，從而可以實(shí)時(shí)了解井筒周圍的地質(zhì)信息，由此可以實(shí)時(shí)地獲得優(yōu)化的井筒開(kāi)發(fā)。還可以利用基于數(shù)值優(yōu)化技術(shù)(例如，高斯-牛頓梯度反演)的地質(zhì)導(dǎo)向反演來(lái)反演地層地質(zhì)學(xué)，并且基于所述反演來(lái)最小化井下工具的測(cè)量和正演模擬響應(yīng)之間的任何差異。這種反演技術(shù)可以為巖石物理學(xué)家提供一種方法來(lái)實(shí)時(shí)快速地估計(jì)地層屬性。然而，當(dāng)例如井下工具的測(cè)量對(duì)目標(biāo)層不夠敏感或者難以區(qū)分不同地層之間的不同地層屬性時(shí)，常規(guī)的反演技術(shù)可能會(huì)產(chǎn)生不可靠的估計(jì)。缺少對(duì)地層屬性的可靠估計(jì)，所述反演可能不能產(chǎn)生最小化模擬的地層屬性與實(shí)際地層的觀測(cè)到的真實(shí)世界的屬性之間的差異的有效地層模型。

附圖說(shuō)明

圖1示出了具有傾斜天線結(jié)構(gòu)的示例性井下前視環(huán)視(lala)工具。

圖2示出了用于實(shí)現(xiàn)用于地質(zhì)導(dǎo)向的基于知識(shí)的lala反演的井下lala工具的示例性結(jié)構(gòu)。

圖3是用于基于來(lái)自井下lala工具的測(cè)量來(lái)執(zhí)行基于知識(shí)的lala反演的示例性方法的流程圖。

圖4示出了用于使用lala工具的參考位置后面的反演的已有多層來(lái)執(zhí)行前視反演的地層模型的示例性電阻率曲線。

圖5示出了用于使用lala工具的參考位置后面的反演的已有多層和前面地層的梯度電阻率過(guò)渡來(lái)執(zhí)行前視反演的地層模型的示例性電阻率曲線。

圖6示出了用于使用lala工具的參考位置后面的反演的已有多層和前面地層的升序排列的電阻率值的梯度過(guò)渡的前視反演的地層模型的示例性電阻率曲線。

圖7示出了用于使用lala工具的參考位置后面的反演的已有多層和前面地層的隨機(jī)順序排列的電阻率值的梯度過(guò)渡的前視反演的地層模型的示例性電阻率曲線。

圖8示出了對(duì)不同層地層的地層電阻率測(cè)量的記錄和用于執(zhí)行l(wèi)ala反演的地層模型的電阻率曲線之間的比較。

圖9示出了用于表示前視反演中的對(duì)數(shù)線性、多項(xiàng)式或其他電阻率曲線的示例性通用前視曲線時(shí)窗。

圖10示出了用于表示前視反演中的對(duì)數(shù)線性、多項(xiàng)式或其他電阻率曲線的示例性通用前視和環(huán)視曲線時(shí)窗。

圖11是用于在井下閉環(huán)鉆井應(yīng)用中自動(dòng)化基于知識(shí)的地質(zhì)導(dǎo)向反演的示例性處理方案的流程圖。

圖12是示出可以在其中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的例子的框圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例涉及基于來(lái)自井下前視環(huán)視(lala)工具的測(cè)量執(zhí)行用于地質(zhì)導(dǎo)向的基于知識(shí)的前視反演。雖然本文參考用于特定應(yīng)用的示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)施例不限于此。其他實(shí)施例是可能的，并且可以在本文的教導(dǎo)的精神和范圍內(nèi)以及在其中實(shí)施例將具有顯著效用的額外領(lǐng)域內(nèi)對(duì)實(shí)施例進(jìn)行修改。在本文的詳細(xì)描述中，對(duì)“一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例”、“一個(gè)實(shí)施例”、“示例性實(shí)施例”等的引用表示所描述的實(shí)施例可以包括特定的特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)，但是每個(gè)實(shí)施例可以不必須包括特定的特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)。這樣的短語(yǔ)不一定指代相同的實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合實(shí)施例描述特定特征，結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)時(shí)，結(jié)合無(wú)論是否未明確描述的其他實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)被認(rèn)為在相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)。

對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)同樣顯而易見(jiàn)的是，如本文所述的實(shí)施例可以在軟件、硬件、固件和/或附圖中所示實(shí)體的許多不同實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。具有對(duì)硬件的專門(mén)控制以實(shí)現(xiàn)實(shí)施例的任何實(shí)際軟件代碼不是對(duì)詳細(xì)描述的限制。因此，基于本文給出的細(xì)節(jié)水平，將在理解實(shí)施例的修改和變化是可能的情況下描述實(shí)施例的操作行為。

本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于使用地層之間的梯度過(guò)渡曲線執(zhí)行基于知識(shí)的反演以在定向鉆井期間改善前視性能和地質(zhì)導(dǎo)向精度的系統(tǒng)和技術(shù)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，井下lala工具可以被配置為在鉆井操作期間測(cè)量地下地層的各種屬性，用于從地層內(nèi)的儲(chǔ)層勘探和/或開(kāi)采油氣藏。這種lala工具可以是例如用于測(cè)量工具前面(前視)和工具周圍(環(huán)視)的區(qū)域中的地層電阻率的電磁電阻率工具。然而，應(yīng)當(dāng)注意，實(shí)施例不旨在限于此，并且所公開(kāi)的實(shí)施例可以應(yīng)用于其他類型的lala工具，例如聲波或超聲波工具。此外，應(yīng)當(dāng)注意，這樣的工具可以用于測(cè)量其他類型的地層屬性，例如滲透性、介電常數(shù)等。

如將在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的，本文公開(kāi)的基于知識(shí)的前視反演技術(shù)可以利用來(lái)自lala工具的淺層和超深度測(cè)量來(lái)定義在工具參考點(diǎn)后面的地層中的地層屬性，并預(yù)測(cè)前面地層中的地層屬性?？梢詮乃龉ぞ攉@得一定深度范圍內(nèi)的測(cè)量，并根據(jù)信號(hào)的導(dǎo)數(shù)、方差或其他信號(hào)特征進(jìn)行分析以為反演提供詳細(xì)信息。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，具有表示在工具參考前面的地層中的地層屬性的梯度過(guò)渡的前視曲線時(shí)窗的正演模型可用于前視反演。類似地，在工具參考上方和下方的地層區(qū)域的前視曲線時(shí)窗也可以用于反演。此外，所公開(kāi)的前視反演技術(shù)可以與適于勘測(cè)不同深度處的地層屬性的各種處理方案和復(fù)雜地層模型相結(jié)合。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所公開(kāi)的技術(shù)可以用于自動(dòng)閉環(huán)鉆井系統(tǒng)中，以在實(shí)時(shí)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)主動(dòng)地質(zhì)導(dǎo)向。

應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以應(yīng)用于水平、垂直、傾斜、多邊、u形管連接、交叉、旁路(繞過(guò)中深度的“卡頓區(qū)”鉆探并回到下面的井中)，或者任何類型的地下地層中的其他非線性井筒。實(shí)施例可應(yīng)用于注入井和生產(chǎn)井，包括諸如硫化氫、碳?xì)浠衔锘虻責(zé)峋淖匀毁Y源生產(chǎn)井；以及用于穿越河流的隧道和其他這種用于近地面施工目的的隧道井眼或用于運(yùn)輸諸如碳?xì)浠衔锏牧黧w的井眼u管管道的井眼施工。以下關(guān)于任何具體實(shí)現(xiàn)方式描述的實(shí)施例不旨在是限制性的。

下面參考圖1-11描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例和相關(guān)方法，它們可能被用于例如在鉆機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或自動(dòng)控制單元中以基于來(lái)自井下lala工具的測(cè)量執(zhí)行基于知識(shí)的地質(zhì)導(dǎo)向反演。通過(guò)檢查以下附圖和詳細(xì)描述，所公開(kāi)的實(shí)施例的其他特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是或?qū)⒆兊蔑@而易見(jiàn)。所有這些附加特征和優(yōu)點(diǎn)旨在包括于所公開(kāi)的實(shí)施例的范圍內(nèi)。此外，所示的附圖僅是示例性的，并且不旨在主張或暗示關(guān)于可以實(shí)現(xiàn)不同實(shí)施例的環(huán)境、架構(gòu)、設(shè)計(jì)或過(guò)程的任何限制。

圖1示出了lala工具100的例子，其具有包括傾斜的發(fā)射線圈110和兩個(gè)傾斜的接收線圈120和122的天線結(jié)構(gòu)。所述例子中的發(fā)射線圈110可以被配置為發(fā)送通過(guò)周圍巖層的不同區(qū)域傳播的前視和/或環(huán)視信號(hào)。接收線圈120和122可以被配置為接收所發(fā)射的信號(hào)。盡管在圖1中僅示出了發(fā)射線圈110和接收線圈120和122，但是應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)特定實(shí)現(xiàn)方式的需要，可以使用具有不同取向和傾斜角度的附加發(fā)射和/或接收線圈。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，lala工具100可以集成到鉆柱端部處的井下鉆具組件中。包括鉆柱和井下鉆具組件的鉆柱組件可以連接到鉆機(jī)并且設(shè)置于鉆穿巖層的不同層的井筒內(nèi)。例如，lala工具100可以是井下鉆具組件的測(cè)量或測(cè)井段的一部分。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，lala工具100可以是在井下鉆具組件的遠(yuǎn)端處直接位于鉆頭前面的鉆鋌的形式。當(dāng)鉆頭在鉆井操作期間使井筒延伸通過(guò)地層時(shí)，lala工具100可以用于收集在不同深度處對(duì)地層屬性的測(cè)量。由lala工具100收集到的測(cè)量還可以包括例如與其自身的取向、位置和任何其他相關(guān)操作條件有關(guān)的數(shù)據(jù)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，由lala工具100收集到的測(cè)量可以被發(fā)送到位于地面的控制單元(未示出)。由lala工具100獲得的測(cè)量可由所述控制單元處理以確定地層電阻率和/或其他感興趣的地層屬性。由所述控制單元執(zhí)行的處理可以包括例如生成用于前視反演的地層模型。然后可以使用前視反演的結(jié)果來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)導(dǎo)向決策，例如用于調(diào)整或優(yōu)化正鉆穿地層的井筒的計(jì)劃路徑。所述測(cè)量可以經(jīng)由例如lala工具100與控制單元之間的遙測(cè)系統(tǒng)、有線通信路徑或無(wú)線連接被從lala工具100傳輸?shù)娇刂茊卧??？商鎿Q地，控制單元可以集成到井下鉆具組件自身內(nèi)以在鉆井操作期間使地質(zhì)導(dǎo)向過(guò)程自動(dòng)化并實(shí)時(shí)調(diào)整/優(yōu)化計(jì)劃的井筒路徑，如下面將參考圖11進(jìn)一步詳細(xì)描述的。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，lala工具100可以使用發(fā)射線圈110和接收線圈120和122來(lái)向周圍地層中激發(fā)電磁場(chǎng)以測(cè)量在工具前面的區(qū)域(前視)和工具上方和下方的區(qū)域(環(huán)視)中的地層電阻率。例如，由lala工具100發(fā)送和接收的前視和/或環(huán)視信號(hào)可以是電磁信號(hào)的形式，包括通過(guò)周圍地層傳播的前視和環(huán)視分量。然而，應(yīng)當(dāng)注意，lala工具100可以適于發(fā)送和接收其他類型的信號(hào)(例如聲波或超聲波信號(hào))以測(cè)量其他類型的地層屬性，根據(jù)特定的實(shí)現(xiàn)方式所需要的。

在上述例子中，前視信號(hào)可以僅僅是由lala工具100產(chǎn)生的總lala信號(hào)的一小部分，因此可能難以與總lala信號(hào)的環(huán)視部分區(qū)分開(kāi)。在前視和環(huán)視信號(hào)之間沒(méi)有良好的區(qū)分的情況下，基于來(lái)自lala工具100的測(cè)量的前視反演可能不能產(chǎn)生在鉆井操作期間可用于主動(dòng)地質(zhì)導(dǎo)向的可靠的反演結(jié)果。因此，本發(fā)明的實(shí)施例可以利用一種實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)的反演過(guò)程的井下lala工具結(jié)構(gòu)，在其中基于由井下工具收集到的測(cè)量可以使前視信號(hào)與環(huán)視信號(hào)有效地區(qū)分開(kāi)。

圖2示出了用于實(shí)現(xiàn)本文所公開(kāi)的基于知識(shí)的地質(zhì)導(dǎo)向反演技術(shù)的井下lala工具200的示例性結(jié)構(gòu)。像上述圖1的lala工具100一樣，lala工具200可以集成到設(shè)置于鉆穿巖層的井筒內(nèi)的鉆柱的端部處的井下鉆具組件中。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，lala工具200可以具有指定的參考點(diǎn)或位置(或“工具參考”)202，在鉆井操作期間可以相對(duì)于其測(cè)量lala工具200在地層內(nèi)的當(dāng)前深度。工具參考202可以對(duì)應(yīng)于例如在井下鉆具組件的遠(yuǎn)端處的鉆頭(未示出)的位置。

如圖2所示，lala工具200可以包括位于整個(gè)lala工具200中的不同位置處的多個(gè)天線210、220和230，以收集相對(duì)于工具參考202的各個(gè)深度處對(duì)地層屬性的測(cè)量。測(cè)量到的地層屬性可以包括但不限于在工具參考202前面和后面的區(qū)域中的地層電阻率。天線210、220和230中的每一個(gè)可以是例如可以用作通過(guò)地層傳播的電磁信號(hào)的發(fā)射機(jī)或接收機(jī)的一個(gè)或一組天線。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，天線210、220和230可以具有線圈，其可以傾斜以將電磁場(chǎng)通過(guò)地層聚焦到圍繞lala工具200并在工具參考202前面的不同范圍的深度。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)特定實(shí)現(xiàn)方式的需要，這種傾斜的線圈天線可以放置在lala工具200內(nèi)的各個(gè)角度或取向中的任何一個(gè)中。

所述例子中的天線210可以表示lala工具200中最深的天線。為了使工具參考202前面的測(cè)量深度最大化，天線210可以位于鉆頭附近，使得天線210和鉆頭之間的距離205為零或盡可能為零。天線220可以用于在工具參考202后面的區(qū)域中的有限探測(cè)范圍內(nèi)獲取對(duì)地層屬性的淺層測(cè)量。取決于由天線220產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的頻率和分辨率，天線220可以位于最深的天線210上方的預(yù)定徑向距離處(例如，按一到四英尺的順序)以獲取淺層測(cè)量。天線230可以用于在lala工具200周圍的擴(kuò)展探測(cè)范圍內(nèi)獲取對(duì)地層屬性的超深度或lala測(cè)量。如圖2所示，天線230可以包括多個(gè)天線232、234和236，其根據(jù)它們各自的工作頻率和期望的探測(cè)范圍，可以與最深的天線210分隔預(yù)定距離(例如，從5英尺到100英尺的范圍)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，天線232、234和236中的每一個(gè)可以是包括多個(gè)天線的一組天線，以使用超深信號(hào)來(lái)獲得期望的探測(cè)范圍。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，由lala工具200收集到的淺層和超深度測(cè)量可用于產(chǎn)生用于執(zhí)行前視反演的多層地層模型。這樣的測(cè)量可以用于例如在反演中有效地區(qū)分前視信號(hào)和環(huán)視信號(hào)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，來(lái)自lala工具200的淺層測(cè)量可以用于以相對(duì)高的精確度確定工具參考202后面的周圍區(qū)域中的地層屬性，而超深度測(cè)量可以用于確定工具參考202前面的區(qū)域中的地層屬性。然后可以在基于知識(shí)的前視反演技術(shù)中利用所述良好區(qū)分的前視信號(hào)和從淺層測(cè)量獲得的相對(duì)精確的地層屬性來(lái)提供改善的正演模擬響應(yīng)和地質(zhì)導(dǎo)向性能，如將在下面參考圖3進(jìn)一步描述的。

圖3是用于基于來(lái)自井下lala工具的對(duì)地下地層屬性的測(cè)量來(lái)執(zhí)行基于知識(shí)的lala反演的示例性方法300的過(guò)程流程圖。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，lala工具可以被特別地配置成提供在鉆井操作期間執(zhí)行基于知識(shí)的反演所需的適當(dāng)測(cè)量。例如，如上所述的，方法300的步驟可以基于從圖2的lala工具200獲得的測(cè)量來(lái)執(zhí)行。然而，方法300不旨在限于此?；谥R(shí)的反演的結(jié)果可以用于執(zhí)行適當(dāng)?shù)臎Q策以在鉆井操作期間對(duì)井筒和設(shè)置于其中的lala工具進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向。

在圖3所示的例子中，方法300從步驟302開(kāi)始，其包括在地層內(nèi)的lala工具的當(dāng)前深度處獲得對(duì)地層屬性的測(cè)量。lala工具的當(dāng)前深度可以基于為工具指定的參考位置。如上所述，參考位置可以對(duì)應(yīng)于例如沿lala工具在用于鉆進(jìn)井筒的相關(guān)鉆具組件的鉆頭處或附近的點(diǎn)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，lala工具可以被配置成當(dāng)井筒鉆穿地層的不同層時(shí)，周期性地記錄在不同深度處對(duì)地層屬性地測(cè)量。因此，在步驟302中獲得的測(cè)量可以反映由lala工具在鉆井過(guò)程的任何階段測(cè)量的當(dāng)前層地層中的地層屬性。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在鉆井操作的每個(gè)階段記錄的測(cè)量可以在鉆井操作過(guò)程中累積。所累積的記錄可以被存儲(chǔ)在例如耦接至井下lala工具的本地存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)設(shè)備中。附加地或可替代地，記錄的測(cè)量可以經(jīng)由有線連接或其它通信路徑被從工具傳輸?shù)轿挥诘孛嫣幍目刂茊卧糜谔幚砗痛鎯?chǔ)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，方法300的步驟可以基于由井下lala工具收集到的測(cè)量由地面處的控制單元的處理系統(tǒng)執(zhí)行?？商鎿Q地，處理系統(tǒng)和控制單元可以被實(shí)現(xiàn)為鉆具組件的井下組件，用于基于從lala工具實(shí)時(shí)獲得的測(cè)量自動(dòng)地執(zhí)行本文公開(kāi)的lala反演技術(shù)并對(duì)井筒進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，一些處理可以在地面上執(zhí)行，例如通過(guò)地面控制單元執(zhí)行，并且一些處理可以在井下執(zhí)行，例如通過(guò)鉆具組件的自動(dòng)井下控制單元執(zhí)行。下面將參考圖11更詳細(xì)地描述這種自動(dòng)井下控制單元的一個(gè)例子。

如上所述，由lala工具收集到的測(cè)量可以包括對(duì)在從lala工具延伸的相對(duì)寬的探測(cè)范圍內(nèi)對(duì)前視和環(huán)視信號(hào)敏感的地層屬性的lala或超深度測(cè)量以及對(duì)僅在工具周圍的有限區(qū)域內(nèi)對(duì)lala信號(hào)敏感的地層屬性的淺層測(cè)量(由于可用于獲取這種測(cè)量的天線的相對(duì)較短的探測(cè)范圍)。

一旦獲得了當(dāng)前深度的測(cè)量，方法300可以進(jìn)行到步驟304，其包括確定是否積累了在先前深度處對(duì)地層屬性的任何記錄的測(cè)量。已經(jīng)累積的記錄數(shù)量可以提供對(duì)lala工具何時(shí)收集到在步驟302中獲得的測(cè)量的指示。例如，如果在步驟304中確定沒(méi)有累積的記錄存在(例如，沒(méi)有記錄存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中)，則可以假定這些測(cè)量由lala工具在鉆探井筒的初始階段期間的開(kāi)始鉆井操作時(shí)收集。在這種情況下，方法300然后可以進(jìn)行到步驟306，在其中可以基于在步驟302中獲得的測(cè)量來(lái)定義用于前視和/或環(huán)視反演的地層模型。

在步驟306之后的步驟中，可以使用所述地層模型來(lái)執(zhí)行前視反演(步驟314)以估計(jì)工具的參考位置(和鉆頭)前面的地層屬性，并對(duì)計(jì)劃的井筒路徑進(jìn)行任何調(diào)整(步驟316)以及對(duì)鉆具組件的操作參數(shù)進(jìn)行任何調(diào)整，以根據(jù)經(jīng)調(diào)整的路徑對(duì)井筒進(jìn)行導(dǎo)向(步驟318)。由于這可能是鉆井操作的初始階段，因此在步驟302中獲得的測(cè)量可以代表僅在一個(gè)深度處或在有限深度范圍內(nèi)的地層屬性。因此，在步驟306中定義的地層模型可以是簡(jiǎn)化的兩層lala地層模型。此外，所述例子中的前視反演可以是使用所述簡(jiǎn)化的兩層模型執(zhí)行的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)反演，以大致近似工具的參考位置前面的地層屬性。如將在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的，當(dāng)在鉆井操作的后續(xù)階段期間累積了在附加深度處對(duì)地層屬性的測(cè)量時(shí)，可以更新或改善所述簡(jiǎn)化的兩層模型。以這種方式，在步驟306中定義的地層模型可以用作使用在鉆井操作期間獲得的多深度測(cè)量的更復(fù)雜的地層模型和前視反演方案的初始模型和起始點(diǎn)。

在不同的例子中，在步驟304中可能確定的確存在先前深度處的累積的地層屬性測(cè)量記錄。在這種情況下，方法300可以進(jìn)行到步驟308，在其中將當(dāng)前深度處的測(cè)量到的地層屬性與由基于當(dāng)前地層模型(例如，如前面在步驟306中定義的)的先前前視反演所得到的估計(jì)或預(yù)測(cè)的地層屬性進(jìn)行比較。在步驟310中，基于所述比較可以確定在預(yù)測(cè)的地層屬性和測(cè)量到的屬性之間存在偏差或不匹配。在步驟312中，可以基于在步驟302中獲得的測(cè)量并由累積的記錄來(lái)更新或改善當(dāng)前的地層模型?？梢愿滤龅貙幽Ｐ鸵员惝?dāng)使用更新后的模型再次執(zhí)行前視反演(步驟314)時(shí)，減少不匹配并改善正演模擬響應(yīng)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，步驟312可以包括定義更新后的地層模型的部分，所述部分表示跨越正被測(cè)量的當(dāng)前層的前后地層的地層屬性分布。測(cè)量到的地層屬性可包括例如但不限于地層電阻率。在步驟302中從lala工具獲得的測(cè)量可以轉(zhuǎn)換成地層電阻率值。應(yīng)當(dāng)注意，可以使用各種處理方案中的任何一種來(lái)執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換，包括但不限于電阻率轉(zhuǎn)換圖表，反演或其他處理方案。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可以在步驟312中使用來(lái)自累積的記錄的淺層測(cè)量來(lái)定義地層模型的不同部分，所述不同部分表示當(dāng)前層和工具參考位置后面的層中的地層屬性。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，步驟312可以包括基于淺層測(cè)量對(duì)當(dāng)前層的地層電阻率執(zhí)行一維(1d)反演，以確定在前層內(nèi)的工具參考位置上面或前面的深度處的地層模型的不同層的地層電阻率分布(或“電阻率曲線”)。這種先前的多層地層模型可以用于前視反演中以幫助減少或消除工具參考位置后面的附近地層的圍巖影響。

此外，可以在步驟312中使用來(lái)自累積的記錄的lala或超深度測(cè)量以定義地層模型的一部分，所述部分表示跨越當(dāng)前層和工具參考位置前面的一個(gè)或多個(gè)層的地層屬性(例如地層電阻率)分布。步驟312可以包括基于超深度測(cè)量近似工具參考位置前面的一個(gè)或多個(gè)層中的地層電阻率分布。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，基于對(duì)超深度測(cè)量的分析，可以為地層模型預(yù)定義地層電阻率(和/或其他地層屬性)的這種“前視曲線”。例如，可以基于lala信號(hào)導(dǎo)數(shù)、信號(hào)方差或其他信號(hào)特征來(lái)分析來(lái)自累積的記錄的超深度測(cè)量，然后使用采用線性尺度和/或?qū)?shù)尺度的各種信號(hào)處理方案中的任何一種進(jìn)行處理。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，經(jīng)處理的lala/超深度測(cè)量可以在鉆井操作的不同階段期間使用，以估計(jì)或預(yù)測(cè)工具參考位置前面的相對(duì)更高或更低的電阻率值。因此，在所述例子中的地層模型的預(yù)定義前視曲線可以用作前視反演中的約束或規(guī)則，以估計(jì)參考位置前面的地層電阻率曲線。

如上文參考步驟306所述的，步驟312之后的步驟可以包括基于當(dāng)前(現(xiàn)在是更新后的)地層模型來(lái)執(zhí)行前視反演(步驟314)，以估計(jì)工具參考位置(和鉆頭)前面的地層屬性。然后可以使用前視反演的結(jié)果來(lái)調(diào)整或優(yōu)化計(jì)劃的井筒路徑(步驟316)以及鉆具組件的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)，以及根據(jù)經(jīng)調(diào)整/優(yōu)化的路來(lái)對(duì)井筒進(jìn)行導(dǎo)向(步驟318)。與先前執(zhí)行的反演和調(diào)整步驟相反，在步驟312之后執(zhí)行的前視反演可以是例如基于更新后的地層模型的基于知識(shí)的前視反演，所述更新后的地塊層模型包括如上所述的跨越工具參考位置前后的不同層分布的地層屬性的預(yù)定義曲線。

如上文參考步驟308、310和312所述的，可以在鉆井操作的后續(xù)階段期間進(jìn)一步改善或更新當(dāng)前的前視地層模型，以改善由前視反演獲得的模擬的地層屬性和工具參考位置前面的附加層的測(cè)量到的地層屬性之間的匹配?；谒龅貙幽Ｐ偷那耙暦囱莸慕Y(jié)果可以包括例如但不限于工具參考位置處的當(dāng)前地層電阻率(“rt”)，參考位置前面的地層前視電阻率(“rs”)，以及從參考位置到下一個(gè)前面地層的距離(也稱為“到地層邊界的距離”或“dtbb”)。

下面將參考圖4-10中提供的例子更詳細(xì)地描述用于執(zhí)行前視反演的各種地層模型的附加特征和特點(diǎn)。為了討論和解釋的目的，將基于從井下lala工具(例如電磁電阻率工具)獲得的對(duì)地層電阻率的測(cè)量，在前視和/或環(huán)視反演模型的環(huán)境中描述圖4-10中的例子。然而，本發(fā)明的實(shí)施例不旨在限于此。

圖4示出了用于基于來(lái)自井下lala工具(例如，如上所述的圖2的lala工具200)的測(cè)量執(zhí)行前視反演的地層模型400的不同層的示例性電阻率曲線。如圖4所示，模型400可以包括電阻率曲線410，其表示對(duì)應(yīng)于地層內(nèi)的工具參考位置402的lala工具的當(dāng)前深度后面的多個(gè)地層上的地層電阻率分布。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)基于由lala工具在鉆井操作過(guò)程中在各個(gè)深度處收集到的對(duì)地層屬性的淺層測(cè)量來(lái)執(zhí)行地層電阻率(rt)1d反演而得到電阻率曲線410。另外，如圖4所示，模型400可以包括表示lala工具所在的當(dāng)前層和工具參考402前面的一個(gè)或多個(gè)層之間的地層電阻率分布的前視曲線420。前視曲線420可以包括例如正被測(cè)量的當(dāng)前層地層的電阻率(rt)422和在當(dāng)前層前面的圍巖層的電阻率(rs)424。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，使用地層模型400執(zhí)行的前視反演的結(jié)果可以包括基于當(dāng)前地層的電阻率(rt)422和前面的地層的電阻率(rs)424所確定的到圍巖層邊界的距離(dtbb)430。

如上所述，前視信號(hào)相對(duì)于環(huán)視信號(hào)可以是總接收信號(hào)的較小比例。為了將前視信號(hào)與環(huán)視信號(hào)有效地區(qū)分開(kāi)，在前視反演中可能需要一組約束或規(guī)則。通常，來(lái)自鄰井的電阻率測(cè)井可以用作前視反演中的先驗(yàn)信息。在反演中包括的這種先驗(yàn)信息可以實(shí)現(xiàn)前視和環(huán)視信號(hào)之間的良好區(qū)分。然而，如果例如鄰井遠(yuǎn)離其中使用lala工具的鉆井，或者由于缺陷或沒(méi)有考慮到復(fù)雜的地層地質(zhì)學(xué)導(dǎo)致井筒之間的地層連續(xù)性假設(shè)不成立，則用于信號(hào)區(qū)分的這種方法可能不能產(chǎn)生良好的結(jié)果。

此外，由于缺乏關(guān)于鉆頭位置附近和后方的地層屬性的信息(例如當(dāng)lala工具位于其中在不同地層之間不同的電阻率可能難以區(qū)分的薄層地層中時(shí))，前視反演結(jié)果可能不穩(wěn)定。例如，在這種地層的地層之間不同的電阻率可能太纖弱以至不能探測(cè)到。因此，所述工具勘探當(dāng)前層前面具有與當(dāng)前層不同(即更高或更低)的電阻率曲線的期望地層的能力可能受到圍巖影響或工具周圍和/或后面的附近地層的損害。對(duì)于這種薄層地層，基于諸如地層模型400的曲線420的兩層前視曲線的前視反演對(duì)勘探lala工具前面的期望地層可能產(chǎn)生不可靠的結(jié)果。具有梯度電阻率曲線的地層也可能對(duì)基于這種兩層前視模型使用lala反演來(lái)勘探目標(biāo)層構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。因此，如下面將參考圖5-10進(jìn)一步詳細(xì)描述的，具有梯度電阻率曲線的地層模型可以與所公開(kāi)的lala反演技術(shù)一起使用以關(guān)于這種復(fù)雜地層實(shí)現(xiàn)改善的前視性能。

圖5示出了用于使用工具參考后面的多個(gè)地層和在當(dāng)前層和工具參考前面的地層之間的梯度電阻率過(guò)渡來(lái)執(zhí)行前視反演的地層模型500的示例性電阻率曲線。如圖5所示，地層模型500包括表示在工具參考502前面或后面的多個(gè)地層上的地層電阻率分布的電阻率曲線510。模型500還包括表示當(dāng)前層和當(dāng)前層前面的地層之間的地層電阻率分布的前視曲線520。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，前視曲線520包括曲線時(shí)窗523，用于表示第一地層(例如，當(dāng)前地層)的電阻率(rt)522與第二地層(例如，當(dāng)前層前面的下一個(gè)地層)的電阻率(rs)524之間的梯度電阻率過(guò)渡。例如，在曲線時(shí)窗523中可以使用各種梯度電阻率曲線中的任何一個(gè)來(lái)表示第一地層和第二地層之間的過(guò)渡區(qū)域內(nèi)的地層電阻率。在曲線時(shí)窗523中使用的梯度電阻率曲線可以是例如線性或一次多項(xiàng)式的梯度電阻率曲線523a或二次多項(xiàng)式梯度電阻率曲線523b和523c中的任一個(gè)，如圖5所示。盡管圖5中僅示出了一次和二次多項(xiàng)式的梯度曲線，但是應(yīng)當(dāng)注意，也可以根據(jù)特定實(shí)現(xiàn)方式的需要使用更高次多項(xiàng)式的梯度曲線。

圖6示出了用于使用表示在當(dāng)前層和工具參考602前面的各個(gè)地層之間的電阻率分布的對(duì)數(shù)線性梯度電阻率曲線620來(lái)執(zhí)行前視反演的地層模型600的示例性電阻率曲線。如圖6所示，梯度過(guò)渡區(qū)域623包括在當(dāng)前地層的電阻率(rt)622和當(dāng)前地層前面的圍巖層的電阻率(rs)624之間的多個(gè)梯度電阻率值(rs1，rs2，...，rsn)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，梯度電阻率值可用于在當(dāng)前地層電阻率(rt)622和圍巖層電阻率(rs)624之間實(shí)現(xiàn)線性對(duì)數(shù)插值。以這種方式，當(dāng)處理復(fù)雜的地層曲線時(shí)，地層模型600可用于提供更準(zhǔn)確的前視反演結(jié)果。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，使用地層模型600執(zhí)行的前視反演的結(jié)果可以包括例如在當(dāng)前層地層電阻率622和圍巖電阻率624之間的地層電阻率值，到圍巖邊界的距離(dtbb)630，在當(dāng)前和圍巖層之間的地層的梯度過(guò)渡區(qū)域內(nèi)的梯度電阻率值，梯度過(guò)渡區(qū)域623的厚度或?qū)挾纫约疤荻冗^(guò)渡區(qū)域623內(nèi)的地層的數(shù)量。如圖6所示，由地層模型600的梯度電阻率曲線623表示的過(guò)渡區(qū)域中的梯度電阻率值可以升序排列，降序排列或總體相同。

然而，實(shí)際地層的梯度電阻率曲線可能是隨機(jī)順序，例如，基于從鄰井?dāng)?shù)據(jù)和/或?qū)Φ貙拥倪^(guò)渡區(qū)域充分敏感的前視信號(hào)得到的初始地層模型。因此，可以修改地層模型的電阻率曲線以反映這一點(diǎn)。例如，圖7示出了包括具有梯度過(guò)渡區(qū)域723的前視曲線720的地層模型700，其中對(duì)特定地層725的地層電阻率(rs2)的估計(jì)值可以具有比兩個(gè)周圍層更低的電阻率。這樣的梯度電阻率曲線可以用于實(shí)現(xiàn)更高次的多項(xiàng)式響應(yīng)。

上述圖6和圖7的地層模型的電阻率曲線可以用于獲得正演模擬響應(yīng)和從lala工具獲得的原始場(chǎng)測(cè)量之間更好的匹配。圖8示出了對(duì)不同層地層的地層電阻率測(cè)量的記錄和地層模型800的電阻率曲線之間的比較。如圖8所示，反演中的前視地層曲線820可以包括當(dāng)前地層電阻率rt822，前方圍巖的電阻率rs824，到圍巖邊界的距離(dtbb或“d1”)，以及前視曲線時(shí)窗823。前視曲線時(shí)窗823可以表示當(dāng)前和圍巖層電阻率rt822和rs824之間的一定厚度或距離(“d2”)的梯度過(guò)渡區(qū)域。在由曲線時(shí)窗823表示的梯度過(guò)渡區(qū)域中使用梯度電阻率曲線可以使得前視反演能夠獲得更好地匹配復(fù)雜地層屬性的場(chǎng)測(cè)量的正演模擬響應(yīng)。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)前地層電阻率(rt)822、圍巖電阻率(rs)824、距離d1和曲線時(shí)窗823內(nèi)的梯度過(guò)渡區(qū)域的距離d2的值可以基于前視反演進(jìn)行估計(jì)。可替換地，可以基于來(lái)自鄰井的測(cè)量或用于反演的其他數(shù)據(jù)源來(lái)確定這些參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)。例如，當(dāng)前地層電阻率(rt)822可以固定或保持恒定在某一預(yù)定值，或者可以基于在工具參考位置(例如，鉆頭)收集到的淺層電阻率測(cè)量根據(jù)在反演中應(yīng)用的一個(gè)或多個(gè)條件來(lái)調(diào)節(jié)。還可以可能應(yīng)用規(guī)則來(lái)限制d2和/或圍巖電阻率(rs)824的值。這種規(guī)則或約束可以基于例如從一個(gè)或多個(gè)鄰井獲得的電阻率測(cè)井。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，期望的前視反演參數(shù)可以是距離d1，指示從地層的當(dāng)前層到前面的期望層的實(shí)際距離。

下面的表1提供了圖8的地層模型和相關(guān)的前視反演方案的反演參數(shù)和輸出的可能組合：

圖9示出了用于表示當(dāng)前層和前面的一個(gè)或多個(gè)層之間的對(duì)數(shù)線性、多項(xiàng)式、或任何其他地層電阻率曲線的通用曲線時(shí)窗900的例子。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可以基于從一個(gè)或多個(gè)鄰井、深淺測(cè)量或隨機(jī)選擇獲得的信息來(lái)確定前視曲線時(shí)窗900中的電阻率曲線。例如，可以使用蒙特卡羅處理技術(shù)或隨機(jī)模擬技術(shù)至少部分地基于隨機(jī)或偽隨機(jī)變量來(lái)確定電阻率曲線。對(duì)應(yīng)的反演可以根據(jù)各種誤差最小化技術(shù)中的任一種來(lái)優(yōu)化所述曲線，包括但不限于最小失配、最小二乘誤差或其他數(shù)據(jù)擬合技術(shù)。然而，由于井之間地層連續(xù)性的不確定性，可以在前視反演中應(yīng)用用于深度(“sd”)的比例因子910和用于電阻率(“sr”)的比例因子920，以便增大或減小曲線時(shí)窗900，由此實(shí)現(xiàn)正演模擬響應(yīng)和原始測(cè)量之間更好的匹配。

下面的表2提供了由使用通用曲線時(shí)窗(例如圖9的曲線時(shí)窗900)的前視反演產(chǎn)生的反演參數(shù)的可能組合:

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，這種通用曲線時(shí)窗可以同時(shí)用于前視和環(huán)視反演，這對(duì)于水平鉆井可能是特別有用的。如圖10的例子所示，除了前視曲線時(shí)窗1010之外，在反演中可以使用兩個(gè)環(huán)視曲線時(shí)窗1020和1030。在圖10中，“ds1”和“ds2”分別表示從工具參考位置1002到工具參考1002上面和下面的環(huán)視曲線時(shí)窗1020和1030的距離。在本例子中，“sd1_環(huán)視”和“sr1_環(huán)視”分別表示用于工具參考1002上面的環(huán)視曲線時(shí)窗1020的深度和電阻率的比例因子。類似地，“sd2_環(huán)視”和“sr2_環(huán)視”分別表示用于工具參考1002下面的環(huán)視曲線時(shí)窗1030的深度和電阻率的比例因子。在其中不同曲線時(shí)窗可能重疊的地層區(qū)域中，例如，在前視曲線時(shí)窗口1010和環(huán)視曲線時(shí)窗1020或1030之間的角落處，可以使用前視曲線時(shí)窗或適當(dāng)?shù)沫h(huán)視曲線時(shí)窗中的一個(gè)來(lái)執(zhí)行所述反演?？商鎿Q地，可以在這種地層區(qū)域的反演中使用重疊的前視和環(huán)視曲線時(shí)窗的平均值。

由于非常深的靈敏度，集成在鉆具組件中的lala工具可以能夠在工具的當(dāng)前位置前面并在鉆頭穿透之前的更深的地層區(qū)域中測(cè)量地層屬性?？梢允褂没谶@種測(cè)量執(zhí)行的lala反演的結(jié)果來(lái)主動(dòng)地控制鉆具組件并將正被鉆探的井筒導(dǎo)向至期望區(qū)域或者提前避免潛在的危險(xiǎn)。然而，可能需要處理來(lái)自lala工具的大量數(shù)據(jù)，以便在鉆井操作期間執(zhí)行l(wèi)ala反演。因?yàn)榻?jīng)由遙測(cè)或其他通信路徑向?qū)⑦@些數(shù)據(jù)發(fā)送到地面控制單元以進(jìn)行處理可能會(huì)引起顯著的延遲，可能期望實(shí)時(shí)地處理來(lái)自lala工具的數(shù)據(jù)并在井下執(zhí)行l(wèi)ala反演。如將在下面參考圖11進(jìn)一步詳細(xì)描述的，井下自動(dòng)化單元可以用于實(shí)現(xiàn)這樣的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和反演方案，以在閉環(huán)鉆井應(yīng)用中自動(dòng)化所述主動(dòng)地質(zhì)導(dǎo)向過(guò)程。

圖11是用于在井下閉環(huán)鉆井應(yīng)用中自動(dòng)化基于知識(shí)的地質(zhì)導(dǎo)向lala反演和地質(zhì)導(dǎo)向的示例性處理方案1100的流程圖。處理方案1100的步驟可以由例如集成在設(shè)置于被鉆探的井筒中的鉆具組件內(nèi)的井下自動(dòng)化單元來(lái)執(zhí)行。如將在下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的，所述自動(dòng)化單元可以被配置為與用于處理由lala工具收集到的數(shù)據(jù)并在鉆井操作期間提供自動(dòng)化地質(zhì)導(dǎo)向控制的鉆具組件的lala工具(例如，如上所述的圖2的lala工具200)一起操作。因此，如圖11所示，處理方案1100可以在步驟1102中開(kāi)始，其中自動(dòng)化單元從lala工具獲得數(shù)據(jù)。如上所述，這樣的數(shù)據(jù)可以包括在地層內(nèi)的工具的當(dāng)前深度處對(duì)地層屬性的測(cè)量。不同于將所述數(shù)據(jù)發(fā)送到井上由位于地面的控制單元處理，在步驟1102中獲得的數(shù)據(jù)可以被提供作為井下自動(dòng)化單元的輸入。應(yīng)當(dāng)理解，這樣的輸入數(shù)據(jù)可以直接從lala工具或從自動(dòng)化單元可訪問(wèn)的本地存儲(chǔ)器獲得，其中所述數(shù)據(jù)當(dāng)由lala工具收集時(shí)可以被存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)器中。這樣的存儲(chǔ)器可以是耦接到或集成在自動(dòng)化單元內(nèi)的任何類型的電子存儲(chǔ)介質(zhì)。

在步驟1104中，自動(dòng)化單元可以分析被包括作為從lala工具獲得的輸入數(shù)據(jù)的一部分的lala信號(hào)的靈敏度。在步驟1106中，可以基于獲得的數(shù)據(jù)及其分析來(lái)定義用于執(zhí)行l(wèi)ala反演的初始地層模型。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可以從一組預(yù)定義模型中選擇初始地層模型。這樣的預(yù)定義模型可以包括例如但不限于上述圖4-10的地層模型中的一個(gè)或多個(gè)。一旦已經(jīng)定義或選擇了合適的模型，也可以選擇適當(dāng)?shù)奶幚硭惴?。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，這樣的處理算法可以與在步驟1106中定義或選擇的地層模型的類型有關(guān)。預(yù)定義模型和相關(guān)的處理算法可以存儲(chǔ)在例如上述的由自動(dòng)化單元可訪問(wèn)的存儲(chǔ)器中。

處理方案1100然后可以進(jìn)行到步驟1108，其包括基于在步驟1102中獲得的輸入數(shù)據(jù)、在步驟1106中定義或選擇的地層模型以及所選擇的處理算法來(lái)執(zhí)行l(wèi)ala反演。反演的輸出或結(jié)果可以包括反演的地層屬性，包括例如如上所述的當(dāng)前地層電阻率(rt)，圍巖地層電阻率(rs)和到圍巖邊界的距離(dtbb)。處理方案1100的步驟1110可以包括確定在反演產(chǎn)生的反演地層屬性與在步驟1102中獲得的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)之間是否存在偏差或不匹配。例如，步驟1110可以包括確定基于反演模擬響應(yīng)的模擬的電阻率曲線是否符合測(cè)量到的電阻率記錄。在步驟1112中，可以例如通過(guò)自動(dòng)化單元的控制和處理系統(tǒng)來(lái)存儲(chǔ)和處理反演模擬響應(yīng)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)之間的任何失配。

在步驟1114中，可以結(jié)合在鉆井操作的先前階段期間由lala工具累積的數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析反演結(jié)果(例如反演地層特性)和經(jīng)處理的失配數(shù)據(jù)(例如，在某一深度處的模擬屬性的反演失配)。這樣的數(shù)據(jù)可以包括例如原始測(cè)量和與鉆具組件的操作參數(shù)(例如鉆進(jìn)方向和速度)相關(guān)的信息。這樣的信息可以包括例如在一定深度范圍內(nèi)用于鉆進(jìn)井筒路徑的鉆進(jìn)方向和速度集的記錄。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，這種分析的結(jié)果可用于進(jìn)一步優(yōu)化或改善先前為lala反演定義/選擇的初始地層模型。例如，可以更新初始地層模型以使在使用所述地層模型所估計(jì)的地層屬性和在鉆井操作期間測(cè)量到的實(shí)際地層屬性之間確定的任何偏差最小化。

在步驟1114中執(zhí)行的分析的結(jié)果也可以在步驟1116中使用，以對(duì)鉆具組件的操作參數(shù)(例如，鉆進(jìn)速度和/或方向)中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行任何適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以便調(diào)整或優(yōu)化計(jì)劃的井筒路徑，例如朝向期望的目標(biāo)層區(qū)域或遠(yuǎn)離預(yù)定的危險(xiǎn)區(qū)域。在步驟1118中，操作調(diào)整可以作為輸入被提供給鉆井馬達(dá)或其控制器，以沿經(jīng)調(diào)整/優(yōu)化的路徑導(dǎo)向鉆具組件和井筒。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，井下自動(dòng)化單元的數(shù)據(jù)累積和分析組件(或“數(shù)據(jù)累加器和分析器”)可以用來(lái)執(zhí)行步驟1114的分析，并將結(jié)果傳遞給上述控制和處理系統(tǒng)。控制和處理系統(tǒng)反過(guò)來(lái)可以將適當(dāng)?shù)牟僮鲄?shù)調(diào)整傳遞給鉆井馬達(dá)或控制器，以沿著期望的井筒路徑主動(dòng)地導(dǎo)向鉆具組件。

在一個(gè)例子中，目標(biāo)層區(qū)域可以相對(duì)遠(yuǎn)離被鉆探的井筒內(nèi)的鉆頭和lala工具的當(dāng)前位置。因此，來(lái)自lala工具的原始測(cè)量可能對(duì)目標(biāo)區(qū)域中的地層屬性具有非常弱的靈敏度。因此，反演(和/或反演失配)中的不確定度可能相對(duì)較高，并且反演結(jié)果可能不可靠。因此，本例子中的井下自動(dòng)化單元可以選擇簡(jiǎn)化的兩層地層模型作為用于執(zhí)行l(wèi)ala反演并基于反演結(jié)果調(diào)整一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)(例如，鉆進(jìn)速度和/或方向)的初始模型。隨著lala工具在鉆井操作過(guò)程中接近目標(biāo)區(qū)域，可以獲得對(duì)目標(biāo)區(qū)域中的地層屬性具有越來(lái)越高的靈敏度的測(cè)量。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，井下自動(dòng)化單元的上述數(shù)據(jù)累加器和分析器可以啟動(dòng)對(duì)控制和處理系統(tǒng)的請(qǐng)求，以降低當(dāng)前的鉆進(jìn)速度，從而可以在更小的深度范圍內(nèi)收集更多的數(shù)據(jù)。這可以使得能夠從lala工具獲得更高質(zhì)量的原始測(cè)量，并且可以使得能夠基于這種測(cè)量使用更復(fù)雜的地層模型來(lái)更詳細(xì)地表示地層屬質(zhì)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合的地層模型可以是先前在步驟1106中定義或選擇并且已經(jīng)基于從lala工具獲得的附加測(cè)量被優(yōu)化或改善的初始模型的版本。然后可以使用這種優(yōu)化的地層模型來(lái)實(shí)時(shí)控制鉆進(jìn)方向并優(yōu)化井位。應(yīng)當(dāng)理解，這樣的高質(zhì)量測(cè)量可能需要更多的處理時(shí)間，并且因此可能降低lala反演的計(jì)算速度。因此，可能需要較慢的鉆進(jìn)速度，以便有足夠的前置時(shí)間來(lái)處理測(cè)量并獲得lala反演結(jié)果。

在另一例子中，上述處理方案1100可以以類似的方式應(yīng)用，以避免地層的危險(xiǎn)區(qū)域。這樣的危險(xiǎn)區(qū)域的一個(gè)例子可以是可能損害井筒穩(wěn)定性的高孔隙壓力區(qū)域。由于高孔隙壓力區(qū)和地層電阻率之間通常存在很強(qiáng)的相關(guān)性，因此地層電阻率的突然變化可提供孔隙壓力突變的指標(biāo)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，如上所述，基于從lala工具獲得的類似的高質(zhì)量測(cè)量的反演結(jié)果可用于識(shí)別鉆頭(和lala工具的參考)的當(dāng)前位置前面的危險(xiǎn)區(qū)域。一旦在所述例子中識(shí)別了危險(xiǎn)區(qū)域，就可以對(duì)鉆進(jìn)方向和/或速度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以調(diào)整井筒路徑并避免在危險(xiǎn)區(qū)域鉆井。如上所述，這樣的鉆井調(diào)整可以由例如井下自動(dòng)化單元的控制和處理系統(tǒng)基于由數(shù)據(jù)累加器和分析器提供的信息進(jìn)行。

在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可以在井下自動(dòng)化單元中使用混合并行計(jì)算系統(tǒng)來(lái)調(diào)整或優(yōu)化用于lala反演的初始地層模型和相關(guān)的處理算法。此外，可以將多個(gè)地層模型定義或選擇(步驟1106)作為用于執(zhí)行l(wèi)ala反演(步驟1108)的合適初始模型?；旌嫌?jì)算系統(tǒng)可以用于例如同時(shí)優(yōu)化最適合的初始模型和相關(guān)處理算法的全部或一個(gè)子集。如上所述，至少部分地基于在自動(dòng)化單元中執(zhí)行的累積數(shù)據(jù)分析(步驟1112)的結(jié)果執(zhí)行這種優(yōu)化。在所述例子中由自動(dòng)化單元執(zhí)行的處理的輸出可以是提供正演模擬響應(yīng)和測(cè)量到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)之間的最佳匹配或最小失配的反演地層模型。

圖12是其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1200的框圖。例如，圖3的方法300的步驟如上所述可以使用系統(tǒng)1200來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)1200可以是計(jì)算機(jī)、電話、pda或任何其他類型的電子設(shè)備。這種電子設(shè)備包括各種類型的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和用于各種其他類型的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的接口。如圖12所示，系統(tǒng)1200包括永久存儲(chǔ)設(shè)備1202、系統(tǒng)存儲(chǔ)器1204、輸出設(shè)備接口1206、系統(tǒng)通信總線1208、只讀存儲(chǔ)器(rom)1210、處理單元1212、輸入設(shè)備接口1214以及網(wǎng)絡(luò)接口1216。

總線1208共同地表示通信地連接系統(tǒng)1200的眾多內(nèi)部設(shè)備的所有系統(tǒng)、外圍設(shè)備和芯片組總線。例如，總線1208將處理單元1212與rom1210、系統(tǒng)存儲(chǔ)器1204和永久存儲(chǔ)設(shè)備1202通信地連接。

從這些各種存儲(chǔ)器單元，處理單元1212檢索要執(zhí)行的指令和要處理的數(shù)據(jù)，以便執(zhí)行本發(fā)明的過(guò)程。處理單元可以是以不同實(shí)現(xiàn)方式的單個(gè)處理器或多核處理器。

rom1210存儲(chǔ)處理單元1212和系統(tǒng)1200的其他模塊所需的靜態(tài)數(shù)據(jù)和指令。另一方面，永久存儲(chǔ)設(shè)備1202是讀寫(xiě)存儲(chǔ)設(shè)備。所述設(shè)備是即使在系統(tǒng)1200關(guān)閉時(shí)也存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器單元。本發(fā)明的一些實(shí)現(xiàn)方式使用大容量存儲(chǔ)設(shè)備(例如磁盤(pán)或光盤(pán)及其相應(yīng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)作為永久存儲(chǔ)設(shè)備1202。

其他實(shí)現(xiàn)方式使用可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備(例如軟盤(pán)、閃存驅(qū)動(dòng)器及其相應(yīng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)作為永久存儲(chǔ)設(shè)備1202。像永久存儲(chǔ)設(shè)備1202一樣，系統(tǒng)存儲(chǔ)器1204是讀寫(xiě)存儲(chǔ)設(shè)備。然而，與存儲(chǔ)設(shè)備1202不同，系統(tǒng)存儲(chǔ)器1204是易失性讀寫(xiě)存儲(chǔ)器，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器1204存儲(chǔ)處理器在運(yùn)行時(shí)需要的指令和數(shù)據(jù)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，本發(fā)明的過(guò)程存儲(chǔ)在系統(tǒng)存儲(chǔ)器1204、永久存儲(chǔ)設(shè)備1202和/或rom1210中。例如，根據(jù)一些實(shí)現(xiàn)方式，各種存儲(chǔ)器單元包括基于現(xiàn)有鉆柱設(shè)計(jì)的用于計(jì)算機(jī)輔助管柱設(shè)計(jì)的指令。從這些各種存儲(chǔ)器單元，處理單元1212檢索要執(zhí)行的指令和要處理的數(shù)據(jù)，以便執(zhí)行一些實(shí)現(xiàn)方式的過(guò)程。

總線1208還連接到輸入和輸出設(shè)備接口1214和1206。輸入設(shè)備接口1214使得用戶能夠向系統(tǒng)1200傳遞信息并選擇命令。與輸入設(shè)備接口1214一起使用的輸入設(shè)備包括例如字母數(shù)字、qwerty或t9鍵盤(pán)、麥克風(fēng)和定點(diǎn)設(shè)備(也稱為“光標(biāo)控制設(shè)備”)。輸出設(shè)備接口1206能夠顯示例如由系統(tǒng)1200生成的圖像。與輸出設(shè)備接口1206一起使用的輸出設(shè)備包括例如打印機(jī)和顯示設(shè)備，例如陰極射線管(crt)或液晶顯示器(lcd)。一些實(shí)現(xiàn)方式包括諸如同時(shí)用作輸入和輸出設(shè)備的觸摸屏的設(shè)備。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以使用包括用于實(shí)現(xiàn)與用戶交互的各種類型的輸入和輸出設(shè)備中的任何一種的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的交互可以包括以不同形式的傳感反饋向用戶或從用戶提供反饋，所述傳感反饋包括但不限于視覺(jué)反饋、聽(tīng)覺(jué)反饋或觸覺(jué)反饋。此外，可以以包括但不限于聲音、語(yǔ)音或觸覺(jué)輸入的任何形式來(lái)接收來(lái)自用戶的輸入。此外，與用戶的交互可以包括經(jīng)由上述接口向用戶和從和戶傳送和接收不同類型的信息，例如以文檔的形式。

而且，如圖12所示，總線1208還通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口1216將系統(tǒng)1200耦接到公共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)(未示出)或網(wǎng)絡(luò)組合。這樣的網(wǎng)絡(luò)可以包括例如諸如內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的局域網(wǎng)(“l(fā)an”)或諸如因特網(wǎng)或廣域網(wǎng)(“wan”)。系統(tǒng)1200的任何或所有組件可以與本發(fā)明結(jié)合使用。

上述的這些功能可以在數(shù)字電子電路、計(jì)算機(jī)軟件、固件或硬件中實(shí)現(xiàn)。這些技術(shù)可以使用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)?？删幊烫幚砥骱陀?jì)算機(jī)可以包含在移動(dòng)設(shè)備中或封裝為移動(dòng)設(shè)備。所述過(guò)程和邏輯流程可以由一個(gè)或多個(gè)可編程處理器和一個(gè)或多個(gè)可編程邏輯電路執(zhí)行。通用和專用計(jì)算設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備可以通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)互連。

一些實(shí)現(xiàn)方式包括諸如微處理器、存儲(chǔ)和存儲(chǔ)器的電子組件，其在機(jī)器可讀或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(或稱為計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，機(jī)器可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì))中存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序指令。這樣的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的一些例子包括ram，rom，只讀光盤(pán)(cd-rom)，可刻錄光盤(pán)(cd-r)，可重寫(xiě)光盤(pán)(cd-rw)，只讀數(shù)字通用光盤(pán)(例如，dvd-rom，雙層dvd-rom)，各種各樣的可刻錄/可重寫(xiě)dvd(例如dvd-ram，dvd-rw，dvd+rw等)，閃存(例如，sd卡，mini-sd卡，micro-sd卡等)磁盤(pán)和/或固態(tài)硬盤(pán)，只讀和可錄制的藍(lán)光盤(pán)，超密度光盤(pán)，任何其他光學(xué)或磁性介質(zhì)和軟盤(pán)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以存儲(chǔ)可由至少一個(gè)處理單元執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，并且包括用于執(zhí)行各種操作的指令集。計(jì)算機(jī)程序或計(jì)算機(jī)代碼的例子包括諸如由編譯器產(chǎn)生的機(jī)器代碼，以及包括由計(jì)算機(jī)、電子部件或使用解釋器的微處理器執(zhí)行的更高級(jí)代碼的文件。

盡管上述討論主要涉及執(zhí)行軟件的微處理器或多核處理器，但是一些實(shí)現(xiàn)方式由一個(gè)或多個(gè)集成電路(例如專用集成電路(asic)或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(fpga))執(zhí)行。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，這樣的集成電路執(zhí)行存儲(chǔ)在電路本身上的指令。因此，如上所述的圖3的方法300的步驟可以使用系統(tǒng)1200或具有處理電路或包括存儲(chǔ)在其中的指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其在由至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使得處理器執(zhí)行與這些方法相關(guān)的功能。

如本說(shuō)明書(shū)和本申請(qǐng)的任何權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)”、“服務(wù)器”、“處理器”和“存儲(chǔ)器”均指電子或其他技術(shù)設(shè)備。這些術(shù)語(yǔ)不包括人或人群。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”通常指代以計(jì)算機(jī)可讀的形式存儲(chǔ)信息的有形的、物理的和非暫時(shí)性電子存儲(chǔ)介質(zhì)。

本說(shuō)明書(shū)中描述的主題的實(shí)施例可以在包括后端部件(例如，作為數(shù)據(jù)服務(wù)器)或包括中間件組件(例如，應(yīng)用服務(wù)器)或包括前端部件(例如，具有用戶可以與本說(shuō)明書(shū)中描述的主題的實(shí)現(xiàn)方式相交互的圖形用戶界面或web瀏覽器的客戶端計(jì)算機(jī))或者一個(gè)或多個(gè)這樣的后端、中間件或前端部件的任何組合的計(jì)算系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的組件可以通過(guò)任何形式或介質(zhì)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信(例如通信網(wǎng)絡(luò))互連。通信網(wǎng)絡(luò)的例子包括局域網(wǎng)(“l(fā)an”)和廣域網(wǎng)(“wan”)，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng))和對(duì)等網(wǎng)絡(luò)(例如，特定對(duì)等網(wǎng)絡(luò))。

計(jì)算系統(tǒng)可以包括客戶端和服務(wù)器?？蛻舳撕头?wù)器通常彼此遠(yuǎn)離，并且通常通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互?？蛻舳撕头?wù)器之間的關(guān)系是由于計(jì)算機(jī)程序在各自的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行并且彼此之間具有客戶端-服務(wù)器關(guān)系而產(chǎn)生的。在一些實(shí)施例中，服務(wù)器將數(shù)據(jù)(例如，網(wǎng)頁(yè))發(fā)送到客戶端設(shè)備(例如，為了向與客戶端設(shè)備交互的用戶顯示數(shù)據(jù)并從用戶接收用戶輸入的目的)?？梢栽诜?wù)器處從客戶端設(shè)備接收在客戶端設(shè)備生成的數(shù)據(jù)(例如，用戶交互的結(jié)果)。

應(yīng)當(dāng)理解，所公開(kāi)的過(guò)程中的步驟的任何具體順序或?qū)哟问鞘纠苑椒ǖ膶?shí)例?；谠O(shè)計(jì)偏好，應(yīng)當(dāng)理解，可以重新排列過(guò)程中的步驟的特定順序或?qū)蛹?jí)，或者執(zhí)行所有示出的步驟。步驟中的一些可以同時(shí)執(zhí)行。例如，在某些情況下，多任務(wù)和并行處理可能是有利的。此外，上述實(shí)施例中的各種系統(tǒng)組件的分離不應(yīng)被理解為在所有實(shí)施例中都需要這樣的分離，并且應(yīng)當(dāng)理解，所描述的程序組件和系統(tǒng)通?？梢约稍趩蝹€(gè)軟件產(chǎn)品中或被封裝成多個(gè)軟件產(chǎn)品。

此外，本文描述的示例性方法可以由包括處理電路或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述處理電路或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括當(dāng)由至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使處理器執(zhí)行本文描述的任何方法的指令。

如上所述，本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)于執(zhí)行l(wèi)ala反演和地質(zhì)導(dǎo)向特別有用。例如，本文公開(kāi)的基于知識(shí)的lala反演技術(shù)允許通過(guò)各種地層曲線時(shí)窗來(lái)定義地層模型，可以根據(jù)需要針對(duì)不同的地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用和地層屬性的測(cè)量對(duì)所述地層模型進(jìn)行調(diào)整或修改。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括但不限于能夠獲得更準(zhǔn)確的lala反演結(jié)果以在鉆井操作期間進(jìn)行更好的地質(zhì)導(dǎo)向決策。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于執(zhí)行前視反演的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法包括：在鉆探井筒通過(guò)地下地層的當(dāng)前層后面的多個(gè)層的不同階段期間，獲得由井下前視環(huán)視(lala)工具累積的對(duì)地層屬性的測(cè)量；基于由井下lala工具累積的所述測(cè)量確定地下地層的當(dāng)前層后面的多個(gè)層的地層屬性分布；基于所述確定的當(dāng)前層后面的地層屬性分布來(lái)定義用于前視反演的地層模型；獲得由井下lala工具收集到的對(duì)當(dāng)前層的地層屬性的測(cè)量；以及基于所述地層模型和針對(duì)當(dāng)前層獲得的對(duì)地層屬性的測(cè)量估計(jì)當(dāng)前層前面的一個(gè)或多個(gè)層的地層屬性分布，所述估計(jì)的分布包括當(dāng)前層和當(dāng)前層前面的一個(gè)或多個(gè)層之間的地層屬性的梯度過(guò)渡。

在另一實(shí)施例中，通過(guò)lala工具相對(duì)于表示地下地層內(nèi)的lala工具的當(dāng)前深度的工具參考來(lái)測(cè)量當(dāng)前層的地層屬性。在又一實(shí)施例中，lala工具集成在設(shè)置于正被鉆探的井筒內(nèi)的鉆具組件內(nèi)，并且工具參考對(duì)應(yīng)于鉆頭在鉆具組件的遠(yuǎn)端處的位置。在又一實(shí)施例中，測(cè)量包括在lala工具周圍的有限探測(cè)范圍內(nèi)對(duì)地層屬性的淺層測(cè)量，以及在工具參考周圍和前面的擴(kuò)展探測(cè)范圍內(nèi)對(duì)地層屬性的超深度測(cè)量。在又一實(shí)施例中，lala工具是電磁電阻率工具，并且從lala工具獲得的測(cè)量包括地層電阻率值。在又一實(shí)施例中，估計(jì)的地層屬性包括當(dāng)前層的電阻率，當(dāng)前層前面的一個(gè)或多個(gè)層中的每一個(gè)的電阻率，以及當(dāng)前層和當(dāng)前層前面的一個(gè)或多個(gè)層之間的距離。估計(jì)的分布包括當(dāng)前層和當(dāng)前層前面的一個(gè)或多個(gè)層之間的地層電阻率的梯度過(guò)渡。在又一實(shí)施例中，估計(jì)的分布基于當(dāng)前層和當(dāng)前層前面的一個(gè)或多個(gè)層之間以升序、降序或隨機(jī)順序過(guò)渡的電阻率值的梯度曲線。在又一實(shí)施例中，梯度曲線基于一個(gè)或多個(gè)曲線時(shí)窗，其表示在工具參考前面和周圍的估計(jì)的地層屬性分布，并且所述一個(gè)或多個(gè)曲線時(shí)窗中的每一個(gè)可基于與所述曲線時(shí)窗相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)比例因子而調(diào)整。在又一實(shí)施例中，地層模型通過(guò)以下定義：基于在鉆探井筒的前一階段中定義的初始地層模型將當(dāng)前層的地層屬性的測(cè)量與先前估計(jì)的地層屬性分布進(jìn)行比較；以及通過(guò)基于所述比較更新初始地層模型來(lái)定義地層模型，以便最小化先前估計(jì)的地層屬性分布與對(duì)當(dāng)前層的地層屬性的測(cè)量之間的偏差。

在又一實(shí)施例中，上述方法還包括：基于根據(jù)更新后的地層模型所估計(jì)的地層屬性分布，優(yōu)化有待朝向當(dāng)前層前面的目標(biāo)層鉆穿地下地層的井筒的路徑；以及調(diào)整鉆具組件的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)，以在井筒沿著所優(yōu)化的路徑朝向目標(biāo)層鉆探時(shí)對(duì)井筒進(jìn)行導(dǎo)向。在又一實(shí)施例中，調(diào)整一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)包括當(dāng)井筒朝向當(dāng)前層前面的地下地層的目標(biāo)層鉆探時(shí)，調(diào)整鉆具組件的速度和方向中的至少一個(gè)。在又一實(shí)施例中，包括比較、更新、優(yōu)化和調(diào)整的前視反演由耦接到lala工具的井下自動(dòng)化單元響應(yīng)于由lala工具在鉆探井筒的不同階段期間收集到的測(cè)量實(shí)時(shí)地執(zhí)行。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，用于執(zhí)行前視反演的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法包括：在鉆井操作通過(guò)地下地層的當(dāng)前層后面的多個(gè)層的不同階段期間，獲得由井下前視環(huán)視(lala)工具累積的對(duì)地層屬性的測(cè)量；基于由井下lala工具累積的所述測(cè)量確定跨越地下地層的當(dāng)前層后面的多個(gè)層分布的地層屬性的初始分布曲線；從井下lala工具獲得針對(duì)地下地層的當(dāng)前層的地層屬性的測(cè)量；基于初始分布曲線和針對(duì)當(dāng)前層獲得的測(cè)量確定用于估計(jì)在當(dāng)前層和當(dāng)前層前面的一個(gè)或多個(gè)層之間分布的地層屬性的前視曲線，所述前視曲線指示當(dāng)前層和前面的一個(gè)或多個(gè)層之間的地層屬性的梯度過(guò)渡；以及根據(jù)前視曲線來(lái)定義用于執(zhí)行前視反演的地層模型。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，用于執(zhí)行前視反演的系統(tǒng)包括：設(shè)置于有待鉆穿地下地層的井筒內(nèi)的鉆柱，附接到鉆柱用于在鉆探井筒的不同階段期間測(cè)量地層屬性的lala工具，至少一個(gè)處理器和耦接到處理器的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)指令，當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)，所述指令使處理器執(zhí)行功能，包括以下功能：在鉆探井筒通過(guò)地下地層的當(dāng)前層后面的多個(gè)層的不同階段期間，獲得由井下前視環(huán)視(lala)工具累積的對(duì)地層屬性的測(cè)量，其中所述井下lala工具集成在設(shè)置于被鉆探的井筒內(nèi)的鉆具組件內(nèi)；基于由井下lala工具累積的所述測(cè)量確定地下地層的當(dāng)前層后面的多個(gè)層的地層屬性分布；基于所述確定的當(dāng)前層后面的地層屬性分布來(lái)定義用于前視反演的地層模型；獲得由井下lala工具收集到的對(duì)當(dāng)前層的地層屬性的測(cè)量；以及基于所述地層模型和針對(duì)當(dāng)前層獲得的對(duì)地層屬性的測(cè)量估計(jì)當(dāng)前層前面的一個(gè)或多個(gè)層的地層屬性分布，所述估計(jì)的分布包括當(dāng)前層和當(dāng)前層前面的一個(gè)或多個(gè)層之間的地層屬性的梯度過(guò)渡。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括附接到鉆柱并耦接到處理器的鉆探控制器，用于沿有待鉆穿地下地層的井筒的路徑對(duì)鉆柱進(jìn)行導(dǎo)向。

在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)具有存儲(chǔ)在其中的指令，當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，所述指令使計(jì)算機(jī)執(zhí)行多個(gè)功能，包括以下功能：在鉆探井通過(guò)地下地層的當(dāng)前層后面的多個(gè)層的不同階段期間，獲得由井下前視環(huán)視(lala)工具累積的對(duì)地層屬性的測(cè)量；基于由井下lala工具累積的所述測(cè)量確定地下地層的當(dāng)前層后面的多個(gè)層的地層屬性分布；基于所述確定的當(dāng)前層后面的地層屬性分布來(lái)定義用于前視反演的地層模型；獲得由井下lala工具收集到的對(duì)當(dāng)前層的地層屬性的測(cè)量；以及基于所述地層模型和針對(duì)當(dāng)前層獲得的對(duì)地層屬性的測(cè)量估計(jì)當(dāng)前層前面的一個(gè)或多個(gè)層的地層屬性分布，所述估計(jì)的分布包括當(dāng)前層和當(dāng)前層前面的一個(gè)或多個(gè)層之間的地層屬性的梯度過(guò)渡。

盡管已經(jīng)描述了關(guān)于上述實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)，但是上述硬件和軟件描述僅旨在作為示例實(shí)施例，并不旨在限制所公開(kāi)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)或?qū)崿F(xiàn)方式。例如，盡管系統(tǒng)1200的許多其他內(nèi)部組件未被示出，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)理解，這些組件及其互連是眾所周知的。

此外，如上所述，所公開(kāi)的實(shí)施例的某些方面可以體現(xiàn)在使用一個(gè)或多個(gè)處理單元/元件執(zhí)行的軟件中。技術(shù)的程序方面可以被認(rèn)為是通常以以機(jī)器可讀介質(zhì)的類型承載或體現(xiàn)的可執(zhí)行代碼和/或相關(guān)數(shù)據(jù)的形式的“產(chǎn)品”或“制品”。有形的非暫時(shí)性的“存儲(chǔ)”型介質(zhì)包括用于計(jì)算機(jī)、處理器等的存儲(chǔ)器或其他存儲(chǔ)任何或全部，或其相關(guān)聯(lián)的模塊，例如各種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光盤(pán)或磁盤(pán)等等，其可以為軟件編程隨時(shí)提供存儲(chǔ)。

另外，附圖中的流程圖和框圖示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實(shí)現(xiàn)方式的架構(gòu)、功能和操作。還應(yīng)當(dāng)注意，在一些替代的實(shí)現(xiàn)方式中，在方框中所示的功能可以不按照附圖中所示的順序進(jìn)行。例如，依次示出的兩個(gè)方框在實(shí)際上可以實(shí)質(zhì)上同時(shí)執(zhí)行，或者有時(shí)可以以相反的順序執(zhí)行這些方框，這取決于所涉及的功能。還將注意到，方框圖和/或流程圖示圖的每個(gè)方框，以及方框圖和/或流程圖示圖中的方框組合可以由執(zhí)行指定功能或動(dòng)作的專用基于硬件的系統(tǒng)或?qū)Ｓ糜布陀?jì)算機(jī)指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

上述具體示例性實(shí)施例不旨在限制權(quán)利要求的范圍?？梢酝ㄟ^(guò)包括、排除或組合在本發(fā)明中描述的一個(gè)或多個(gè)特征或功能來(lái)修改示例性實(shí)施例。

如在本文所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“所述”還旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文明確指示相反。將進(jìn)一步理解，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)和/或權(quán)利要求書(shū)中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包括”特指所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。在下面權(quán)利要求書(shū)中的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作和所有裝置或步驟的等同物加功能元件旨在包括與特別要求保護(hù)的其他要求保護(hù)的元件相組合地執(zhí)行所述功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作。已經(jīng)為了說(shuō)明和描述的目的而呈現(xiàn)本發(fā)明的描述，但并不旨在窮舉或限于所公開(kāi)的形式的實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，許多修改和變化將是顯而易見(jiàn)的。提供本文描述的示例性實(shí)施例用于解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，并且使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解，所公開(kāi)的實(shí)施例可以根據(jù)特定實(shí)現(xiàn)方式或使用的需要進(jìn)行修改。權(quán)利要求的范圍旨在廣泛地涵蓋所公開(kāi)的實(shí)施例和任何這樣的修改。