用于反演电磁测井测量的方法技术

一种用于计算多层地层性质的两步反演方法包括使用第一反演来处理经过增益补偿的电磁测量量以计算对应的一组经过钻孔校正的经过增益补偿的测量量。所述第一反演包括工具和均匀、各向异性地层中的钻孔的数学模型。随后使用第二反演来处理所述组经过钻孔校正的增益补偿的测量量以计算多层各向异性地层性质。所述第二反演包括采用点偶极子模型和多层地层模型的1D反演。

A method for inversion of electromagnetic logging measurement

A two step inversion method for calculating the properties of multilayers includes the use of the first inversion to deal with the amount of electromagnetic measurements that have been compensated by the gain to calculate the corresponding amount of compensation through the gain compensated by the borehole correction. The first inversion includes mathematical models of tools and boreholes in homogeneous and anisotropic formations. The second inversion is then used to process the measured amount of gain compensated by borehole correction to calculate the properties of multi-layered anisotropic formations. The second inversion includes the 1D inversion of the point dipole model and the multilayer formation model.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于反演电磁测井测量的方法对相关申请的交叉参考本申请要求2015年11月12日提交的美国临时申请62/254,541的优先权，所述申请的全部内容以引用的方式并入。
所公开的实施方案大体上涉及井下电磁测井方法，并且更具体来说，涉及用于使用分层的地层模型来反演电磁测井测量的方法。
技术介绍
在现有技术井下应用中使用电磁测量(例如，随钻测井)是众所周知的。可以利用此类技术来确定地层电阻率，所述地层电阻率与地层孔隙率测量一起常常用于指示地层中的碳氢化合物的存在。为了准确地测量地层性质，例如垂直和水平地层电阻率，可以需要针对钻孔影响来校正电磁测井测量。此类影响与钻井流体的电阻率、井筒直径和测井工具在井筒中的位置相关。然而，测井工具的位置可能会由于在钻井时的钻柱振动而在数据获取期间快速变化。工具振动动力学通常是足够快速的，使得工具在井筒中的位置在数据获取时间窗口内显著改变。凭借此类数据记录，准确的钻孔和地层性质的反演是困难的(或者甚至不可能)。地层通常包括多个层(例如，沉积层)，每种层具有不同的电性质。受限于计算机处理速度，当前难以实行(或者不可能)使用包括测井工具和钻孔的结构细节以及包括具有不同电性质的多个地层的层的模型。需要一种考虑到测井工具振动和多层地层的改进的反演方法。
技术实现思路
公开一种用于计算多层地层性质的方法。电磁随钻测井工具在于地下钻孔中旋转时获取电磁电压测量。所述电压测量经过处理以计算多个经过增益补偿的测量量，使用第一反演进一步处理所述多个经过增益补偿的测量量以计算对应的一组经过钻孔校正的经过增益补偿的测量量。所述第一反演包括工具和均匀、各向异性地层中的钻孔的数学模型。随后使用第二反演来处理所述组经过钻孔校正的经过增益补偿的测量量以计算多层各向异性地层性质。所述第二反演包括采用点偶极子模型和多层地层模型的1D反演。在一个示例性实施方案中，经由使用第一反演来处理电磁电压测量来计算经过钻孔校正的经过增益补偿的测量量，以计算钻孔和地层性质。使用数学模型进一步处理钻孔和地层性质以计算第一组建模的经过增益补偿的测量量。使用点偶极子模型进一步处理所述地层性质以计算第二组建模的经过增益补偿的测量量。随后可以通过处理所述第一组建模的经过增益补偿的测量量与所述第二组建模的经过增益补偿的测量量之间的差异来计算钻孔影响。可以通过从由所获取的电压测量计算出的经过增益补偿的测量量减去所述钻孔影响来计算所述经过钻孔校正的经过增益补偿的测量量。所公开的实施方案可以提供各种技术优势。举例来说，所公开的两步反演方法使得能够使用当前计算机处理器的局限性来计算多层地层性质(普通技术人员将容易了解，由于现代计算机的处理限制，解出包括多层各向异性地层以及关于工具和钻孔的物理细节的单步反演将是不切实际或不可能的)。所公开的实施方案的其他有利之处可在于，使用实质上匹配用于计算多层地层性质的1D反演模型的点偶极子模型来移除了钻孔影响。点偶极子模型的此类“匹配”倾向于提高所计算的多层地层性质的准确性和可靠性。某些所公开的实施方案进一步利用经过增益补偿的测量量，由此消除由于井下环境中的增益的漂移而引起的误差，并且还消除考虑到所述增益的昂贵的(和比较麻烦的)程序。提供此概要以引入对下文在详细描述中进一步描述的概念的选择。此概要无意识别所要求保护的标的的关键或实质特征，并且无意用作限制所要求保护的标的的范围的辅助。附图说明为了更完整地理解所公开的标的及其优势，现在参考结合附图进行的以下描述，其中：图1描绘钻井装备的一个实例，可以在所述钻井装备上利用所公开的电磁测井方法。图2A描绘在图1上示出的电磁测井工具的一个实例。图2B示意性地描绘包括三轴发射器和接收器的电磁测井工具中的天线矩。图2C示意性地描绘包括三轴发射器和接收器的替代性电磁测井工具中的天线矩。图3A和图3B(统称为图3)描绘以相对的倾角穿透各向异性地层的井筒中的偏心工具的示意性说明。图4描绘用于根据电磁随钻测井数据来计算多层地层性质的一个所公开的方法实施方案的流程图。图5描绘用于根据电磁随钻测井数据来计算多层地层性质的另一所公开的方法实施方案的流程图。图6描绘用于在图5上示出的流程图和图7上示出的框图中使用的合适的1D反演模型的图形表示。图7描绘用于反演电磁随钻测井数据以计算多层地层性质的另一所公开的方法实施方案的框图。图8描绘提供关于图7的一个实施方案的元件306的其他细节的框图。图9描绘提供关于图7的一个实施方案的元件316的其他细节的框图。图10A和图10B描绘多层地层模型中的示例性井路径相对于深度w。具体实施方式图1描绘适合于采用本文公开的各种方法实施方案的示例性钻井装备10。半潜式钻井平台12定位在安置于海底16下方的油地层或气地层(未示出)上方。海底管道18从平台12的甲板20延伸到井口设备22。所述平台可以包括井架和用于升高和降低钻柱30的起重设备，如所示，所述钻柱延伸到钻孔40中并且包括部署在底部钻具组合件(BHA)的下端处的钻头32，所述底部钻具组合件进一步包括电磁测量工具50，所述电磁测量工具被配置成进行方向性电磁测井测量。如在下文更详细地描述，电磁测量工具50可以包括部署在随钻测井工具主体上的多轴天线。将理解，在图1上说明的部署仅仅是实例。钻柱30可以包括基本上任何合适的井下工具组件，例如，包括例如旋转可操纵工具等转向工具、井下遥测系统以及一个或多个MWD或LWD工具，所述一个或多个MWD或LWD工具包括用于感测钻孔和周围地层的井下特性的各种传感器。所公开的实施方案绝不受限于任何特定钻柱配置。将进一步理解，所公开的实施方案不限于用于如在图1上说明的半潜式平台12。所公开的实施方案同样良好地适合用于陆上或海上地下操作。图2A描绘电磁测量工具50的一个实例。在所描绘的实施方案中，测量工具50包括第一和第二沿轴向间隔的发射器52和54以及部署在随钻测井工具主体51上的第一和第二沿轴向间隔的接收器56和58，其中接收器56和58沿轴向部署在发射器52和54之间。为了获得方向性测量，发射器52和54以及接收器56和58中的每一者一般包括至少一个横向天线并且可以进一步包括轴向天线。举例来说，所述发射器和所述接收器可以包括双轴天线布置，所述双轴天线布置包括轴向天线和横向(交叉轴向)天线。在另一实施方案中，所述发射器和所述接收器可以包括三轴天线布置，所述三轴天线布置包括彼此正交的轴向天线和第一和第二横向天线。本领域技术人员已知的是，轴向天线是其矩基本上与工具的纵轴平行的天线。轴向天线通常缠绕在测井工具的周边周围，使得天线的平面基本上正交于工具轴线。横向天线是其矩基本上垂直于工具的纵轴的天线。横向天线可以包括(例如)马鞍型线圈(例如，如美国专利公布2011/0074427和2011/0238312中所公开，所述专利中的每一者以引用的方式并入本文)。虽然在图2A至图2C上未描绘，但将理解，发射器52和54以及接收器56和58中的一者或多者可以包括倾斜天线。倾斜天线通常用于进行方向性电阻率测量。本领域技术人员已知的是，倾斜天线是其矩相对于工具轴线有角度地偏移(倾斜)并且既不与工具轴线平行也不与工具轴线正交的天线。图2B描绘测量工具50的一个实施方案的矩(磁偶极子)，其中发射器5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于计算多层地层性质的方法，所述方法包括：(a)致使电磁随钻测井工具在于地下钻孔中旋转时获取电磁电压测量；(b)处理所述电磁电压测量以计算多个经过增益补偿的测量量；(c)使用第一反演来处理所述经过增益补偿的测量量以计算对应的一组经过钻孔校正的经过增益补偿的测量量，所述第一反演包括所述工具和均匀、各向异性地层中的所述钻孔的数学模型；(d)使用第二反演来处理所述经过钻孔校正的经过增益补偿的测量量以计算多层各向异性地层性质，所述第二反演包括采用点偶极子模型和多层地层模型的1D反演。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.12 US 62/254,5411.一种用于计算多层地层性质的方法，所述方法包括：(a)致使电磁随钻测井工具在于地下钻孔中旋转时获取电磁电压测量；(b)处理所述电磁电压测量以计算多个经过增益补偿的测量量；(c)使用第一反演来处理所述经过增益补偿的测量量以计算对应的一组经过钻孔校正的经过增益补偿的测量量，所述第一反演包括所述工具和均匀、各向异性地层中的所述钻孔的数学模型；(d)使用第二反演来处理所述经过钻孔校正的经过增益补偿的测量量以计算多层各向异性地层性质，所述第二反演包括采用点偶极子模型和多层地层模型的1D反演。2.如权利要求1所述的方法，其中(a)进一步包括：(i)使所述电磁测井工具在所述地下钻孔中旋转，所述测井工具包括与接收器沿轴向间隔开的发射器，所述发射器包括轴向发射天线和至少一个横向发射天线，所述接收器包括轴向接收天线和至少一个横向接收天线；(ii)致使所述轴向发射天线和所述至少一个横向发射天线将对应的电磁波连续地发射到所述地下井筒中；(iii)使用所述轴向接收天线和所述至少一个横向接收天线来接收对应于在(ii)中发射的所述电磁波的所述电磁电压测量；3.如权利要求2所述的方法，其中所述电磁测井工具包括至少第一和第二沿轴向间隔开的发射器和接收器，所述发射器中的每一者包括并置的三轴发射天线，并且所述接收器中的每一者包括并置的三轴接收天线。4.如权利要求1所述的方法，其中(b)进一步包括：(i)处理所述电磁电压测量以计算对应的谐波电压系数；以及(ii)处理所述谐波电压系数中的选定谐波电压系数的比率以计算所述经过增益补偿的测量量。5.如权利要求1所述的方法，其中(c)进一步包括：(i)使用所述第一反演来处理所述经过增益补偿的测量量以计算钻孔和地层性质；(ii)使用所述数学模型来处理在(i)中计算出的所述钻孔和地层性质以计算第一组建模的经过增益补偿的量；(iii)使用点偶极子模型来处理在(i)中获得的所述地层性质以计算第二组建模的经过增益补偿的量；(iv)处理所述第一组建模的经过增益补偿的量与所述第二组建模的经过增益补偿的量之间的差异以计算钻孔影响；(v)从在(b)中计算出的所述经过增益补偿的测量量减去所述钻孔影响以计算所述经过钻孔校正的的经过增益补偿的测量量。6.如权利要求5所述的方法，其中在(i)中计算出的所述钻孔和地层性质包括所述钻孔中的钻井流体的电阻率、钻孔直径、所述测井工具在所述钻孔中的平均位置、所述均匀各向异性地层的水平电阻率和垂直电阻率，以及地层倾角和倾角方位。7.如权利要求1所述的方法，其中在权利要求1中计算出的所述多层地层性质包括所述多个地层的层中的每一者的水平电阻率和垂直电阻率、所述多个地层的层中的每一者之间的床边界深度，以及平均地层倾角和倾角方位。8.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：PT吴，
申请(专利权)人：斯伦贝谢技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL