本实用新型专利技术提供随钻电阻率测量装置及其方位电阻率工具；对钻井中的方位电阻率工具进行旋转；激发第一、第二发射天线对应发射z模式和x模式电磁波；第一接收天线接收的z模式电磁波或接收的z模式电磁波和x模式电磁波，以及第二发射天线接收的x模式电磁波或接收的z模式电磁波和x模式电磁波，由采样电路进行高频欠采样，以分析获得z模式电磁波分量和x模式电磁波分量，用来计算z模式电磁波分量与x模式电磁波分量的复合比率，满足不同地层参数的要求。本实用新型专利技术可以有效避免或者减少当前由振动器和混频器以及其它器件带来的信号失真效应。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于随钻电阻率探测领域，特别涉及一种随钻电阻率测量装置及其方位电阻率工具。
技术介绍
现有的井下测量方法，主要集中于随钻录井、随钻测井和电缆测井等三种方法。这些技术通过对孔洞性地层测量来确定井下地层的电阻率，电阻率通常可以用来识别地层中烃类物质的存在状况。例如，众所周知，已知高电阻率多孔地层一般含有烃类，比如原油；而含有饱和水的多孔地层的电阻率一般较低。现有技术中电阻率和电导率经常互换使用，这两个参量互为倒数关系，通过简单的数学计算就能够实现转换，依实际使用方便而定。定向电阻率测量一般可以提供远程地质信息而不会被拦截(例如：远程地层、地质界面和液态物质)。这些信息还包括：距地面深度和远程方位等。在地质导向方面，定向电阻率测量可以为接下来的钻井操作提供依据。例如，对于薄油层，主要的搜寻方向就是水平部分。随钻录井(LWD)方位电阻率的测量方法大家都比较熟悉。当工具在井中旋转(比如钻井过程)时，随钻录井(LWD)方位电阻率工具通常可以测量或者评估磁场的交叉分量(例如Hzx组件)。文献中现有各种工具配置用来测量这种交叉项。例如，Hagiwara在专利U.S.Pat.No.6181138中阐述的方法，利用了轴向发射天线和三个圆周共地补偿接收天线。Minerbo等人的专利U.S.Pat.Nos.6969994、Omeragic的专利U.S.Pat.Nos.7202670和Li等人的专利U.S.Pat.Nos.7382135所采用的方法为使用一个轴向发射天线和轴向空间倾斜接收天线，接收天线与另外一个角度成180度的天线形成补偿(抵消)。Bittar的多项专利U.S.Pat.Nos.6476609，6911824，7019528，7138803和7265552所采用的方法，使用了一个轴向发射天线和两个轴向空间倾斜接收天线，补偿天线与之倾斜方向相同。倾斜天线已经商用，但是它的一个缺点就是发射和接收到的混合电磁波难以将弱信号(比如横向电波)从测量噪声中区分出来。Wang等人的专利US.Pat.Nos.7057392和7414407所涉及到的方法为使用一个轴向发射天线和两个纵向的横向接收天线。一旦发射信号，每一个接收器都会测量交叉分量，这些交叉分量可以通过求平均值来减弱工具的弯曲效应影响。为了得到更可靠的测量结果，发射线圈和接收线圈增量保持不变，而这有可能在井中温度和压力波动的时候容易出现问题。并且，发射和接收电子噪声对于定向电阻率测量的准确性和一致性也会造成影响。即是说，虽然以上所叙述的方法(和相关的录井随钻电阻率工具)已经广泛商用，但是依然需要开发随钻录井(LWD)定向电阻测量的工具及方法来提高这种定向电阻率测量的准确性。
技术实现思路
本技术提供一种随钻电阻率测量装置及其方位电阻率工具，来提高井下定向电阻率测量的准确性。本技术的一个技术方案是提供一种方位电阻率工具，其中包含：第一发射天线、第二发射天线、第一接收天线、第二接收天线；所述第一发射天线及第二发射天线的位置，与所述第一接收天线及第二接收天线的位置，不在工具的同一平面；所述方位电阻率工具在钻井内旋转，第一发射天线持续发射z模式电磁波；第二发射天线持续发射x模式电磁波；第一接收天线持续接收z模式电磁波，或持续接收z模式电磁波及x模式电磁波；第二接收天线持续接收x模式电磁波，或持续接收z模式电磁波及x模式电磁波。优选地，第一发射天线发射单z模式电磁波，或持续发射z模式电磁波及x模式电磁波；以及，第二发射天线发射单x模式电磁波，或持续发射z模式电磁波及x模式电磁波。优选地，第一发射天线持续发射频率f1的z模式电磁波及x模式电磁波，第二发射天线持续发射频率f2的z模式电磁波及x模式电磁波；其中，f1/f2＝L22/Ll2，第一接收天线及第二接收天线的位置与第一发射天线的轴向距离L1，第一接收天线及第二接收天线的位置与第二发射天线的轴向距离L2，且L1≠L2。优选地，所述第一发射天线与第二发射天线纵向隔开或并排设置；所述第一接收天线与第二接收天线纵向隔开或并排设置。优选地，所述第一发射天线包含一个或多个轴向发射天线，所述第二发射天线包含一个或多个横向发射天线；所述第一接收天线包含一个或多个轴向接收天线，所述第二接收天线包含一个或多个横向接收天线。优选地，所述第二发射天线进一步包含一个或多个y模式电磁波的发射天线；所述第二接收天线进一步包含一个或多个y模式电磁波分量的接收天线。本技术的另一个技术方案是提供一种随钻电阻率测量装置，其中包含采样电路、处理器，以及上述任意一种方位电阻率工具；所述采样电路对方位电阻率工具的第一接收天线及第二接收天线分别接收到的高频信号，进行欠采样以获得z模式电磁波分量和x模式电磁波分量；所述处理器获取z模式电磁波分量与x模式电磁波分量，来计算复合比率r：Vxx、Vxz、Vzx、Vzz表示电压反应；Hxx、Hxz、Hzx、Hzz表示感应磁场分量；Vzx、Hzx对应发射为z模式电磁波接收获得x模式电磁波分量的情况；Vzz、Hzz对应发射为z模式电磁波接收获得z模式电磁波分量的情况；Vxz、Hxz对应发射为x模式电磁波接收获得z模式电磁波分量的情况；Vxx、Hxx对应发射为x模式电磁波接收获得x模式电磁波分量的情况。传统地下钻井中方位电阻率测量时，在采集电路中加入LO振动器、混频器和滤波电路将采集到的高频进行混频、降中频，再滤波，导致准确性受影响。与之相比，本技术的案例具有多项技术优势。例如，本技术采用高频欠采样技术，避免了一般采样电路中由LO振动器和混频器所造成的噪声。通过计算复合比率，本技术可以将发射矩影响、接收矩影响以及电子误差(振幅和相位)由数学方法从电压测量信息中剔除出去。通过消除误差源，本技术有效提高了方位电阻率测量的精确度。本技术在特定案例的有利条件下，计算所得复合比率的方位角敏感度大致与接收到的交叉项Vzx(或者Hzx)成比例。现有技术的测量通常需要一定规模井下过程积累才能实现，而本技术更加适合在有限动力源条件下井下的微控测量。本技术通过计算复合比率，还可以在不考虑天线间隔的情况下去除非对称发射器中近井的各向异性效应，从而减小误差。该误差来源于井下温度和压强导致的天线变形，及进而造成天线间距的改变。针对电磁波在传输过程中以及采样过程造成信号失真的问题，本技术采用欠采样技术直接进行高保真高频采样，并着重研究了定向电阻率测量中的补偿性问题，基于所接收到的电磁波轴向分量和横向分量的比率关系来实现失真补偿，实现了信号准确探测。附图说明为了更加全面地理解本技术及其优点，下述以及对应的图示可以帮助说明：图1是本技术所述随钻电阻率测量装置实施的测量流程图；图2A和图2B本技术所述方位电阻率工具的两种结构示意图；图3是本技术中所采用的高频欠采样电路框图。具体实施方式本技术提供的随钻电阻率测量装置，其实施的测量流程(Ⅰ)如图1所示，其中使方位电阻率工具在钻孔内旋转(Ⅱ)；正如以下将详细描述的一样，该方位电阻率工具包括至少第一和第二发射天线，其中一个用来发射z模式电磁波(Ⅲ)，另外一个用来发射x模式电磁波(Ⅵ)。该工具同时包括至少第一和第二接收天线，接收天线与发射本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方位电阻率工具，其特征在于，包含：第一发射天线、第二发射天线、第一接收天线、第二接收天线；所述第一发射天线及第二发射天线的位置，与所述第一接收天线及第二接收天线的位置，不在工具的同一平面；所述方位电阻率工具在钻井内旋转，第一发射天线持续发射z模式电磁波；第二发射天线持续发射x模式电磁波；第一接收天线持续接收z模式电磁波，或持续接收z模式电磁波及x模式电磁波；第二接收天线持续接收x模式电磁波，或持续接收z模式电磁波及x模式电磁波。
【技术特征摘要】
1.一种方位电阻率工具，其特征在于，包含：第一发射天线、第二发射天线、第一接收天线、第二接收天线；所述第一发射天线及第二发射天线的位置，与所述第一接收天线及第二接收天线的位置，不在工具的同一平面；所述方位电阻率工具在钻井内旋转，第一发射天线持续发射z模式电磁波；第二发射天线持续发射x模式电磁波；第一接收天线持续接收z模式电磁波，或持续接收z模式电磁波及x模式电磁波；第二接收天线持续接收x模式电磁波，或持续接收z模式电磁波及x模式电磁波。2.如权利要求1所述的方位电阻率工具，其特征在于，第一发射天线发射单z模式电磁波，或持续发射z模式电磁波及x模式电磁波；以及，第二发射天线发射单x模式电磁波，或持续发射z模式电磁波及x模式电磁波。3.如权利要求2所述的方位电阻率工具，其特征在于，第一发射天线持续发射频率f1的z模式电磁波及x模式电磁波，第二发射天线持续发射频率f2的z模式电磁波及x模式电磁波；其中，f1/f2＝L22/Ll2，第一接收天线及第二接收天线的位置与第一发射天线的轴向距离L1，第一接收天线及第二接收天线的位置与第二发射天线的轴向距离L2，且L1≠L2。4.如权利要求3所述的方位电阻率工具，其特征在于，所述第一发射天线与第二发射天线纵向隔开或并排设置；所述第一接收天线与第二接收天线纵向隔开或并排设置。5.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆永钢，王翔，吴冠玮，王际超，
申请(专利权)人：上海神开石油设备有限公司，上海神开石油化工装备股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31
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