用于对准井下测量的设备和方法技术

技术编号:13883421 阅读:69 留言:0更新日期:2016-10-23 16:50
本发明专利技术描述了诸如用于对准井下测量的设备和方法。设备和方法包括沿着工具的纵向轴线布置至少两个倾斜的发射器和至少一个倾斜的接收器。处理第一和第二多个方位角测量以提供被配置以进行时移的第一和第二多个高阶模信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般来说涉及具有测井能力的系统。背景在用于油气勘探的钻井中,理解在井孔周围的地质地层的结构和性质提供信息以辅助此勘探。另外,在钻井操作期间,确定井孔组合件(BHA)的深度可以是重要的因素。此类测量的有用性可与测量的精度或质量相关,以便得到准确的地层信息。附图简述图1说明根据各种实施方案的具有处理单元和用以确定井中的井下性质的工具的设备的实施方案的框图。图2说明根据各种实施方案的工具,其具有倾斜的天线设计配置,使得可针对发射器和接收器以任何非零倾斜角度进行多组件测量。图3说明根据各种实施方案的具有对称天线配置的工具。图4说明根据各种实施方案的图3的工具的示例性振幅场响应的曲线图。图5说明根据各种实施方案的在已应用深度偏移机制之后的图5的振幅场响应的曲线图。图6说明根据各种实施方案的在时域中的图4的示例性振幅响应的曲线图。图7说明根据各种实施方案的在时域中的钻头深度曲线图。图8A至图8B说明根据各种实施方案的在已应用时域偏移机制之后的图6的振幅时域场响应的曲线图。图9A至图9B说明根据各种实施方案的图5和图7的反演比较曲线图。图10说明根据各种实施方案的具有倾斜的天线设计配置的工具的模块实例。图11说明根据各种实施方案的测量对准多个井下电磁测量的方法。图12说明根据各种实施方案的具有处理单元和用以对准测量的工具的实例系统的框图。图13大体上说明诸如包括随钻测量(MWD)或随钻测井(LWD)能力的钻井设备的实例。图14大体上说明电缆测井设备的实例。详细描述以下详细描述参看附图,附图以说明而非限制的方式示出可实践本专利技术的各种实施方案。充分详细地描述这些实施方案使得本领域技术人员能够实践这些和其它实施方案。可利用其它实施方案,且可对这些实施方案进行结构、逻辑和电改变。各种实施方案并非必须互相排斥,因为一些实施方案可与一个或多个其它实施方案组合而形成新的实施方案。因此,以下具体描述不应以限制性含义来理解。描述诸如用于对准井下信号的设备和方法,包括实时电磁测量。具有至少两个倾斜的发射器和与至少两个倾斜的发射器通信的至少一个倾斜的接收器配置的工具可实时地发射和接收多个信号。工具可进一步被配置使得针对所有天线集合选择每一天线集合的倾斜的发射器与倾斜的接收器之间的固定物理分隔,以及每一倾斜的天线集合与其它天线集合相距已知距离,其中天线集合包括至少一个倾斜的发射器和至少一个倾斜的接收器。在实例中,具有倾斜的发射器和倾斜的接收器的一个倾斜的天线集合可与深度测量装置(诸如钻头处的深度测量装置)相距已知距离。另外,天线集合可与具有倾斜的发射器和倾斜的接收器的另一天线集合相距已知距离。本专利技术人已经认识到,除了其它方面,需要解决的问题可包括在钻井操作期间诸如通过钻头处或附近的装置特别是实时地测量地层性质或深度的现有方法,所述方法会引入错误。举例来说,具有倾斜的天线设计的工具可提供实时信号,诸如振幅,其可接着在时域中被操纵以便与先前方法相比实时地提供准确的地层性质测量或深度测量。图1示出具有处理单元120和工具105的设备100的实施方案的框图,用以确定井102中的井下性质,诸如工具105在井102中的深度。工具105具有发射器和接收器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N的布置以结合处理单元120操作以从发射器和接收器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N获得实时信号以确定105的深度。如本文中的各种实施方案中公开的发射器和接收器的布置的等效的、相似的或相同的控制和处理提供使这些布置诸如在时域中对准发射器和接收器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N的信号的机构。尽管图1示出多个发射器和接收器,但在实例中,工具105可包括至少两个发射器和一个接收器,使得一个接收器可提供(例如,来自至少两个发射器的)多个信号。在实施方案中,发射器和接收器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N的布置可结合处理单元120操作以提供与第一发射器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N的位置和第二发射器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N的位置相关的深度测量。发射器和接收器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N可相对于工具105的纵向轴线107定向。发射器和接收器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N中的每一者可相对于纵向轴线107倾斜。举例来说,发射器和接收器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N中的每一者可相对于纵向轴线107倾斜,诸如不平行于纵向轴线107的角度(例如,不是0度)。在发射器和接收器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N的布置中的每一传感器元件(即,发射器和接收器)可实现为线圈元件、倾斜的线圈元件、钢丝元件、环形元件、螺线管元件、电极型元件、换能器,或其它适当的基于电磁的传感器。选定的传感器可在各种频率范围中操作。在实施方案中,发射器和接收器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N的布置可结合处理单元120操作以在时域中提供与第一发射器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N的位置和第二发射器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N的位置相关的深度测量,以便调整(例如,校正)两个或更多个井底组合件(BHA)位置之间的实时深度、高阶模或地层性质测量。在此实施方案中,设备可诸如实时地为油田操作者提供较准确的深度测量或地层性质测量。处理单元120提供信号以在发射器和接收器110-1、110-2...110-(N-1)、110-N的布置下选择性地或持续地激活发射器并获取测量信号。处理单元120可位于井下,诸如在工具105或钻头处。在实例中,处理单元120可在地面处。处理单元120可控制工具105的发射器的激活并且可实时地获取和处理从工具105中的接收器和发射器接收的信号。在此类实例中,“实时”包括与将信号从井102传输至处理单元120相关联的共同延迟,诸如材料或物理性质延迟属性。如本文中所论述,信号或测量包括电磁测量。处理单元120可位于井102的地面处,经由通信机构与工具105可操作地通信。此通信机构可实现为对于井操作是标准的通信车辆。处理单元120可沿着工具105借以在井102中放置到井下的机构分布。处理单元120可与工具105集成,使得处理单元120在井102中在井下操作。处理单元120可沿着工具105或沿着将工具105递送至井下的结构分布。在各种实施方案中,处理方法在没有专用深度测量传感器的情况下操作地对准实时信号。工具105可用作随钻测量(MWD)工具,诸如随钻测井(LWD)工具。另外,工具105可适于用作电缆工具。图2说明具有倾斜的天线设计的测井工具200(例如,天线)。天线200可配备在旋转的LWD或电缆工具中。当发射发射器天线204时,在图2的倾斜的接收器202处接收的所测量的信号可用信号电压表示。响应于倾斜的发射器204的发射的在倾斜的接收器202处的方位角信号的电压响应可由方程式(1)给出,方程式(1)表示为: 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对准多个井下电磁测量的方法,其包括:在初始记录时间激活沿着纵向轴线的布置中的第一发射器天线,所述第一发射器天线是在工作频率下激活的;在所述初始记录时间激活所述布置中的第二发射器天线,所述第二发射器天线沿着所述纵向轴线从所述第一发射器天线纵向地设置,所述第二发射器天线是在与所述第一发射器天线基本上相同的工作频率下激活的;在第一接收器天线处收集与所述第一发射器天线相关联的第一多个方位角测量;在第二接收器天线处收集与所述第二发射器天线相关联的第二多个方位角测量;处理所述第一多个方位角测量以产生对应的第一多个高阶模信号;处理所述第二多个方位角测量以产生对应的第二多个高阶模信号;以及通过时移使所述第一多个高阶模信号与所述第二多个高阶模信号在时域中对准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种对准多个井下电磁测量的方法,其包括:在初始记录时间激活沿着纵向轴线的布置中的第一发射器天线,所述第一发射器天线是在工作频率下激活的;在所述初始记录时间激活所述布置中的第二发射器天线,所述第二发射器天线沿着所述纵向轴线从所述第一发射器天线纵向地设置,所述第二发射器天线是在与所述第一发射器天线基本上相同的工作频率下激活的;在第一接收器天线处收集与所述第一发射器天线相关联的第一多个方位角测量;在第二接收器天线处收集与所述第二发射器天线相关联的第二多个方位角测量;处理所述第一多个方位角测量以产生对应的第一多个高阶模信号;处理所述第二多个方位角测量以产生对应的第二多个高阶模信号;以及通过时移使所述第一多个高阶模信号与所述第二多个高阶模信号在时域中对准。2.如权利要求1所述的方法,其中所述第一和第二发射器天线由所述第一和第二接收器天线分隔且沿着工具的所述纵向轴线布置,其中所述第一发射器天线、所述第二发射器天线、所述第一接收器天线和所述第二接收器天线相对于所述纵向轴线具有非零角度。3.如权利要求2所述的方法,其中从所述第一发射器天线到所述第一接收器天线的第一纵向距离基本上等于从所述第二发射器天线到所述第二接收器天线的第二纵向距离。4.如权利要求3所述的方法,其中根据所述第一或第二纵向距离选择所述工作频率。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法,其中:所述第一发射器天线和所述第一接收器天线与第一参考点大致等距离地间隔,其中所述第一多个高阶模信号与所述第一参考点相关联;且所述第二发射器天线和所述第二接收器天线与第二参考点大致等距离地间隔,其中所述第二多个高阶模信号与所述第二参考点相关联。6.如权利要求1所述的方法,其中经预定时间间隔收集所述第一和第二多个方位角测量。7.如权利要求1所述的方法,其中所述对准进一步包括:识别相似性以作为所述第一多个高阶模信号与所述第二多个高阶模信号之间的所识别的相似性;以及使所述第一或第二多个高阶模信号时移,使得所述所识别的相似性对应于所述第一多个高阶模信号或所述第二多个高阶模信号的所述时域。8.如权利要求1所述的方法,其中所述对准进一步包括:确定通用参数,所述通用参数包括所述第一多个高阶模信号的至少一部分和所述第二多个高阶模信号的至少一部分的斜率、峰值或样本方差中的至少一项;以及基于所述通用参数使所述第一多个高阶模信号的所述部分与所述第二多个高阶模信号的所述部分在所述时域中相关联。9.如权利要求1所述的方法,其进一步包括:在钻头处获得大致所述初始记录时间的钻头深度测量。10.如权利要求9所述的方法,其进一步包括经所述预定时间间隔获得所述钻头深度测量。11.如权利要求9至10中任一项所述的方法,其中所述钻头与所述第一或第二参考点中的至少一者之间的纵向距离是预定的。12.如权利要求9所述的方法,其进一步包括:使所述第一或第二参考点中的至少一者的深度与所述钻头深度测量相关联。13.如权利要求5所述的方法,其进一步包括:使所述时移关联到所述第一与第二参考点之间的距离以便确定所述工具的速度。14.一种对准多个井下电磁测量的方法,其包括:在初始记录时间和在工作频率下激活沿着纵向轴线的布置中的第一发射器天线,所述第一发射器天线相对于所述纵向轴线倾斜;在所述初始记录时间和在基本上相似的工作频率下激活所述布置中的第二发射器天线,所述第二发射器天线沿着所述纵向轴线从所述第一发射器天线纵向地设置,所述第二发射器天线相对于所述纵向轴线倾斜;在接收器天线处收集与所述第一发射器天线相关联的第一多个方位角测量,和与所述第二发射器天线相关联的第二多个方位角测量,其中所述第一多个方位角测量和所述第二多个方位角测量在所述时域中彼此偏移,其中所述接收器天线位于所述第一与第二发射器天线之间,所述接收器天线相对于所述纵向轴线倾斜;处理所述第一多个方位角测量以产生对应的第一多个高阶模信号;处理所述第二多个方位角测量以产生对应的第二多个高阶模信号;以及使所述第一多个高阶模信号与所述第二多个高阶模信号在所述时域中对准。15.如权利要求14所述的方法,其中所述布置包括由所述接收器天线分隔的所述第一和第二发射器天线,其中从所述第一发射器天线到所述接收器天线的第一纵向距离基本上等于从所述第二发射器天线到所述接收器天线的第二纵向距离,使得所述接收器天线位于纵向中心点。16.如权利要求15所述的方法,其中根据所述第一或第二纵向距离选择所述工作频率。17.如权利要求14所述的方法,其中:所述第一发射器天线和所述接收器天线与第一参考点大致等距离地间隔,其中所述第一多个高阶模信号与所述第一参考点相关联;且所述第二发射器天线和所述接收器天线与第二参考点大致等距离地间隔,其中所述第二多个高阶模信号与所述第二参考点相关联。18.如权利要求14所述的方法,其中经预定时间间隔收集所述第一和第二多个方位角测量。19.如权利要求14所述的方法,其中所述对准进一步包括:识别相似性以作为所述第一多个高阶模信号与所述第二多个高阶模信号之间的所识别的相似性;以及使所述第一或第二多个高阶模信号时移,使得所述第一和所述第二多个高阶模信号的所述所识别的相似性在所述第一多个高阶模信号或所述第二多个高阶模信号的所述时域中对应。20.如权利要求14所述的方法,其中所述对准进一步包括:确定通用参数,所述通用参数包括所述第一多个高阶模信号的至少一部分和所述第二多个高阶模信号的至少一部分的斜率、峰值或样本方差中的至少一项;以及基于所述通用参数使所述第一多...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴旭翔B·东德里奇
申请(专利权)人:哈里伯顿能源服务公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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