一種利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置及方法，裝置包括：圓筒狀的工具主體，所述工具主體上部署第一發(fā)射機(jī)和第二發(fā)射機(jī)、第一接收機(jī)和第二接收機(jī)，所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)分別為磁力儀，所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)分別為線圈天線，所述磁力儀相應(yīng)地接收并測(cè)量來(lái)自所述發(fā)射機(jī)的磁場(chǎng)分量，磁力儀靈敏度高，能夠獨(dú)立地測(cè)量磁場(chǎng)的每個(gè)分量，測(cè)量數(shù)據(jù)精度高且便于后期的信號(hào)處理，此外，磁力儀的尺寸比傳統(tǒng)線圈天線的尺寸更小，這樣就有利于鉆井工具上的安裝使用。
【專利說(shuō)明】一種利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及隨鉆電阻率測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，本發(fā)明涉及隨鉆電阻率測(cè)量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井應(yīng)用(例如隨鉆測(cè)井(LWD)、隨鉆測(cè)量(MWD)、電纜測(cè)井應(yīng)用等)使用電學(xué)測(cè)量來(lái)確定鉆孔周?chē)貙拥碾妼W(xué)特性是公知的，這些鉆井裝置測(cè)得的電阻率(或者電導(dǎo)率)可以理解為利用各種巖石物理模型(例如Archie’s Law)來(lái)確定其中地層和液體的巖石物理特性。例如，高空隙度地層的高電阻率常常預(yù)示著烴的存在，如原油和天然氣，而高空隙度地層的低電阻率通常是水飽和區(qū)。術(shù)語(yǔ)電阻率和電導(dǎo)率雖然在意思上相反但是在本領(lǐng)域中經(jīng)常交替使用，這里提及其中的一個(gè)或者另外一個(gè)是為了描述方便，而不是有意進(jìn)行限制。
[0003]傳統(tǒng)地，一個(gè)傳播電阻率測(cè)量裝置需要至少一對(duì)接收機(jī)和一對(duì)發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)發(fā)出電磁能到鉆孔周?chē)貙?，從地層返回到井孔的能量被兩個(gè)接收機(jī)記錄下來(lái)，通過(guò)處理接收的信號(hào)可以獲得信號(hào)從第一接收機(jī)傳播到第二接收機(jī)時(shí)的相位差和信號(hào)衰減，再通過(guò)逆運(yùn)算可以得出鉆孔周?chē)牡貙与娮杪?。兩個(gè)接收機(jī)之間的相位差和信號(hào)衰減與波的頻率成正比。另一方面，測(cè)量裝置的探測(cè)深度隨著測(cè)量頻率的增加而減小，所以傳播電阻率測(cè)量裝置所采用的無(wú)線電波頻率從100千赫茲到幾兆赫茲。傳統(tǒng)的磁力儀只能用于恒定磁場(chǎng)(如地磁場(chǎng))或低頻磁場(chǎng)的測(cè)量.隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，高頻磁力儀逐漸成為現(xiàn)實(shí)(例如US 2008/0106201, US 2010/0289491)。
[0004]現(xiàn)有專利申請(qǐng)CN102460219公開(kāi)了一種具有非對(duì)稱天線間距的鉆井補(bǔ)償?shù)碾娮杪蕼y(cè)井工具，該工具包括第一和第二補(bǔ)償發(fā)射機(jī)，其優(yōu)選地部署成在第一和第二間隔的接收機(jī)之間軸向?qū)ΨQ，還包括多個(gè)發(fā)射機(jī)，其部署成關(guān)于所述接收機(jī)軸向非對(duì)稱，所述補(bǔ)償發(fā)射機(jī)構(gòu)成可獲得鉆井補(bǔ)償，其可以從常規(guī)相位和衰減測(cè)量值中被減去，最后能得到補(bǔ)償后的相位和衰減值，再通過(guò)逆運(yùn)算就能得到測(cè)得的地層電阻率。但是現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)論接收機(jī)還是發(fā)射機(jī)均采用線圈天線，其靈敏度不高，不能獨(dú)立地測(cè)量磁場(chǎng)的多個(gè)分量，測(cè)量數(shù)據(jù)精度低且不便于后期的信號(hào)處理，尺寸大不利于在鉆井工具上安裝使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提高電阻率測(cè)量裝置中接收機(jī)的靈敏度，減小接收機(jī)的尺寸，從而提出一種利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置及方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置，包括:圓筒狀的工具主體，所述工具主體上部署第一發(fā)射機(jī)和第二發(fā)射機(jī)、第一接收機(jī)和第二接收機(jī)，所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)分別為磁力儀，所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)分別為線圈天線，所述磁力儀相應(yīng)地接收并測(cè)量來(lái)自所述發(fā)射機(jī)的磁場(chǎng)分量。[0008]上述利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置，所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)相對(duì)于所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)的中點(diǎn)對(duì)稱部署。
[0009]上述利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置，所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)分別含有單個(gè)磁力儀或者分別含有多個(gè)磁力儀。
[0010]上述利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置，所述磁力儀可以工作在靜場(chǎng)到頻率高達(dá)10兆赫茲的頻帶。
[0011]上述利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置，所述線圈天線的發(fā)射電磁信號(hào)極化方向可以與工具主體軸線方向平行。
[0012]一種利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量方法，在井眼中布置所述工具主體，所述工具主體上部署第一發(fā)射機(jī)和第二發(fā)射機(jī)、第一接收機(jī)和第二接收機(jī)，所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)為線圈天線，所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)分別為磁力儀，所述磁力儀相應(yīng)地接收并測(cè)量來(lái)自所述發(fā)射機(jī)的磁場(chǎng)分量，通過(guò)處理接收的信號(hào)，可以獲得所述第一接收機(jī)和第二接收機(jī)之間的相位差和信號(hào)衰減，再通過(guò)逆運(yùn)算就可以得到鉆孔周?chē)貙拥碾娮杪省?br> [0013]上述利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量方法，包括步驟:
[0014]SI所述第一發(fā)射機(jī)向地層發(fā)射電磁信號(hào)；
[0015]S2所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)相應(yīng)地接收并測(cè)量信號(hào)相位和信號(hào)量級(jí)；
[0016]S3通過(guò)S2中測(cè)得的信號(hào)相位和信號(hào)量級(jí)計(jì)算第一發(fā)射機(jī)發(fā)射電磁信號(hào)時(shí)所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)之間的相位差Λ ΦΤ1和信號(hào)衰減Attn ；
[0017]S4所述第二發(fā)射機(jī)向地層發(fā)射電磁信號(hào)；
[0018]S5所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)相應(yīng)地接收并測(cè)量信號(hào)相位和信號(hào)量級(jí)；
[0019]S6通過(guò)S5中測(cè)得的信號(hào)相位和信號(hào)量級(jí)計(jì)算第二發(fā)射機(jī)發(fā)射電磁信號(hào)時(shí)所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)之間的相位差Δ.2和信號(hào)衰減AttT2 ；
[0020]S7通過(guò)S3和S6中的相位差和信號(hào)衰減推導(dǎo)出補(bǔ)償了誤差的相位差_e和補(bǔ)償了誤差的/[目號(hào)裳減Attc ；
[0021]S8利用所述補(bǔ)償了誤差的相位差Δ死根據(jù)相位差和電阻率關(guān)系曲線圖求出地層電阻率或者利用所述補(bǔ)償了誤差的信號(hào)衰減Att。根據(jù)信號(hào)衰減和電阻率關(guān)系曲線圖求出地層電阻率。
[0022]上述利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量方法，S3中所述的相位差Λ ΦΤ1和信號(hào)衰減Att11根據(jù)以下公式計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.一種利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置，其特征在于，包括:圓筒狀的工具主體，所述工具主體上部署第一發(fā)射機(jī)和第二發(fā)射機(jī)、第一接收機(jī)和第二接收機(jī)，所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)分別為磁力儀，所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)分別為線圈天線，所述磁力儀相應(yīng)地接收并測(cè)量來(lái)自所述發(fā)射機(jī)的磁場(chǎng)分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置，其特征在于，所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)相對(duì)于所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)的中點(diǎn)對(duì)稱部署。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置，其特征在于，所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)分別含有單個(gè)磁力儀或者分別含有多個(gè)磁力儀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置，其特征在于，所述磁力儀可以工作在靜場(chǎng)到頻率高達(dá)10兆赫茲的頻帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量裝置，其特征在于，所述線圈天線的發(fā)射電磁信號(hào)極化方向可以與工具主體軸線方向平行。
6.一種利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量方法，其特征在于，在井眼中布置所述工具主體，所述工具主體上部署第一發(fā)射機(jī)和第二發(fā)射機(jī)、第一接收機(jī)和第二接收機(jī)，所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)為線圈天線，所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)分別為磁力儀，所述磁力儀相應(yīng)地接收并測(cè)量來(lái)自所述發(fā)射機(jī)的磁場(chǎng)分量，通過(guò)處理接收的信號(hào)，可以獲得所述第一接收機(jī)和第二接收機(jī)之間的相位差和信號(hào)衰減，再通過(guò)逆運(yùn)算就可以得到鉆孔周?chē)貙拥碾娮杪省?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量方法，其特征在于，包括步驟: SI所述第一發(fā)射機(jī)向地層發(fā)射電磁信號(hào)； S2所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)相應(yīng)地接收并測(cè)量信號(hào)相位和信號(hào)量級(jí)； S3通過(guò)S2中測(cè)得的信號(hào)相位和信號(hào)量級(jí)計(jì)算第一發(fā)射機(jī)發(fā)射電磁信號(hào)時(shí)所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)之間的相位差Λ ΦΤ1和信號(hào)衰減Attn ； S4所述第二發(fā)射機(jī)向地層發(fā)射電磁信號(hào)； S5所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)相應(yīng)地接收并測(cè)量信號(hào)相位和信號(hào)量級(jí)； S6通過(guò)S5中測(cè)得的信號(hào)相位和信號(hào)量級(jí)計(jì)算第二發(fā)射機(jī)發(fā)射電磁信號(hào)時(shí)所述第一接收機(jī)和所述第二接收機(jī)之間的相位差△外2和信號(hào)衰減AttT2 ； S7通過(guò)S3和S6中的相位差和信號(hào)衰減推導(dǎo)出補(bǔ)償了誤差的相位差4.和補(bǔ)償了誤差的信號(hào)衰減Attc ； S8利用所述補(bǔ)償了誤差的相位差A(yù)ft根據(jù)相位差和電阻率關(guān)系曲線圖求出地層電阻率或者利用所述補(bǔ)償了誤差的信號(hào)衰減Att。根據(jù)信號(hào)衰減和電阻率關(guān)系曲線圖求出地層電阻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量方法，其特征在于，S3中所述的相位差Λ φπ和信號(hào)衰減Attn根據(jù)以下公式計(jì)算:
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量方法，其特征在于，S6中所述的相位差和信號(hào)衰減AttT2根據(jù)以下公式計(jì)算:
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用高頻磁力儀隨鉆電阻率測(cè)量方法，其特征在于，S8所述的補(bǔ)償了誤差的相位差A(yù)g和補(bǔ)償了誤差的信號(hào)衰減Att。根據(jù)以下公式計(jì)算:
【文檔編號(hào)】G01V3/30GK103675925SQ201310698596
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】劉策, 李敬, 吳素明, 王華平, 梁任岳, 任威 申請(qǐng)人:貝茲維儀器(蘇州)有限公司