一种基于随钻测井仪器实现电阻率测量的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于随钻测井仪器实现电阻率测量的方法及装置，所述随钻测井仪器包括：发射线圈套设在所述钻铤上，在发射线圈的外部设有金属外壳，金属外壳的外表面设有环形凹槽，环形凹槽内设有第一绝缘结构；电极设在钻铤上；所述方法包括：当随钻测井仪器放置在井眼中，在发射线圈上施加交流电压，通过第一绝缘结构隔开钻铤表面的电流通路，形成钻铤、井眼以及井眼周围地层的电流回路时，确定电极外边界的棱边的磁场强度；根据电极外边界的棱边的磁场强度，计算出电极的电流；根据电极的电流确定随钻测井仪器周围地层的电阻率。通过本发明专利技术实施例，能够分辨较薄地层的电阻率，实现地层电阻率的精细化测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于随钻测井仪器实现电阻率测量的方法及装置
本专利技术涉及油田开发技术，尤指一种基于随钻测井仪器实现电阻率测量的方法及装置。
技术介绍
随着油气勘探开发中大斜度井和水平井的大量应用，常规的电缆测井仪器难以下井，随钻测井技术实现了在钻井过程中地层电阻率的实时测量，很好的解决了这一技术难题。同时，由于随钻测井仪器是在钻开地层的第一时间进行测量，井眼环境对地层的改造程度较低，此时测量得到的地层电阻率更接近原始的地层电阻率，为储层评价提供了更为可靠的测井资料，在实现储层实时评价的基础上，能够进行实时地质导向，为钻井的实时决策和完井优化设计提供重要依据。随钻电阻率测井技术是最早发展和应用的随钻测井技术之一，国内外随钻电磁波、随钻感应、随钻电阻率的测井技术与随钻测井仪器已实现了现场应用，其中随钻电磁波和随钻电阻率测井技术由于自身的技术优势得到了更为广泛的应用。进入21世纪后，国外随钻电磁波电阻率成像、随钻电阻率成像测井技术相继成熟并进入商业应用阶段，主要用于地质导向和地层评价。随钻电磁波电阻率及其成像技术具有大探深、低电阻率灵敏、泥浆适用性广等优点，但难以适用于高阻薄层评价和井壁电阻率成像。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种基于随钻测井仪器实现电阻率测量的方法及装置，能够实现地层电阻率的精细化测量。为了达到本专利技术目的，本专利技术提供了一种基于随钻测井仪器实现电阻率测量的方法，所述随钻测井仪器包括：钻铤、发射线圈和电极；所述发射线圈套设在所述钻铤上，在所述发射线圈的外部设有金属外壳，所述金属外壳的外表面设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有第一绝缘结构；所述电极设在所述钻铤上；所述方法包括：当所述随钻测井仪器放置在井眼中，在所述发射线圈上施加交流电压，通过所述第一绝缘结构隔开所述钻铤表面的电流通路，形成所述钻铤、井眼以及井眼周围地层的电流回路时，确定所述电极外边界的棱边的磁场强度；根据所述电极外边界的棱边的磁场强度，计算出所述电极的电流；根据所述电极的电流确定所述随钻测井仪器周围地层的电阻率。在一个可选方案中，所述确定所述电极外边界的棱边的磁场强度，包括：确定所述钻铤两端的电压差值；将所述钻铤两端的电压差值作为磁流大小代入到预先构建的麦克斯韦方程中，以求解出所述电极所在空间中的棱边的磁场强度；在所述空间中的棱边的磁场强度中获取所述电极外边界的棱边的磁场强度。在一个可选方案中，所述确定所述钻铤两端的电压差值，包括：利用公式计算出所述钻铤两端的电压差值；其中，N1表示预设的所述发射线圈的匝数，N2表示预设的所述钻铤、井眼以及井眼周围的地层等同的线圈的匝数，E1表示施加在所述发射线圈上的电压值，E2表示所述钻铤两端的电压差值。在一个可选方案中，所述在所述空间中的棱边的磁场强度中获取所述电极外边界的棱边的磁场强度，包括：在所述空间中的具有编号的棱边中找出预定编号的棱边；在所述空间中的棱边的磁场强度中获取所述预定编号的棱边的磁场强度，作为所述电极外边界的棱边的磁场强度。在一个可选方案中，所述根据所述电极外边界的棱边的磁场强度，计算出所述电极的电流，包括：将所述电极外边界的棱边的磁场强度代入到以下公式中进行计算：其中，I表示所述电极的电流，hj表示所述电极外边界的第j个棱边的磁场强度，Lj表示预设的所述电极外边界的第j个棱边的长度，n表示预设的所述电极外边界的棱边总数。在一个可选方案中，所述根据所述电极的电流确定所述随钻测井仪器周围地层的电阻率，包括：根据预设设置的电流和电阻率之间的对应关系，确定与所述电极的电流对应的电阻率，作为所述随钻测井仪器周围地层的电阻率。一种基于随钻测井仪器实现电阻率测量的装置，所述随钻测井仪器包括：钻铤、发射线圈和电极；所述发射线圈套设在所述钻铤上，在所述发射线圈的外部设有金属外壳，所述金属外壳的外表面设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有第一绝缘结构；所述电极设在所述钻铤上；所述装置包括：第一确定模块，用于当所述随钻测井仪器放置在井眼中，在所述发射线圈上施加交流电压，通过所述第一绝缘结构隔开所述钻铤表面的电流通路，形成所述钻铤、井眼以及井眼周围地层的电流回路时，确定所述电极外边界的棱边的磁场强度；计算模块，用于根据所述电极外边界的棱边的磁场强度，计算出所述电极的电流；第二确定模块，用于根据所述电极的电流确定所述随钻测井仪器周围地层的电阻率。在一个可选方案中，所述第一确定模块包括：确定单元，用于确定所述钻铤两端的电压差值；计算单元，用于将所述钻铤两端的电压差值作为磁流大小代入到预先构建的麦克斯韦方程中，以求解出所述电极所在空间中的棱边的磁场强度；获取单元，用于在所述空间中的棱边的磁场强度中获取所述电极外边界的棱边的磁场强度。在一个可选方案中，所述确定单元具体用于，利用公式计算出所述钻铤两端的电压差值；其中，N1表示预设的所述发射线圈的匝数，N2表示预设的所述钻铤、井眼以及井眼周围的地层等同的线圈的匝数，E1表示施加在所述发射线圈上的电压值，E2表示所述钻铤两端的电压差值。在一个可选方案中，所述计算模块具体用于，将所述电极外边界的棱边的磁场强度代入到以下公式中进行计算：其中，I表示所述电极的电流，hj表示所述电极外边界的第j个棱边的磁场强度，Lj表示预设的所述电极外边界的第j个棱边的长度，n表示预设的所述电极外边界的棱边总数。本专利技术实施例至少包括：当所述随钻测井仪器放置在井眼中，在所述发射线圈上施加交流电压，通过所述第一绝缘结构隔开所述钻铤表面的电流通路，形成所述钻铤、井眼以及井眼周围地层的电流回路时，确定所述电极外边界的棱边的磁场强度；根据所述电极外边界的棱边的磁场强度，计算出所述电极的电流；根据所述电极的电流确定所述随钻测井仪器周围地层的电阻率。从本专利技术实施例可见，本专利技术方案的线圈型激励方式相比于电极型激励方式适用性更强。而且在对地层钻进的过程中可以实时测量井眼的井壁附近地层的电阻率，减少作业下井的次数，缩短了作业时间，降低了钻井成本。另外，通过绝缘结构将电极设在钻铤上，实现了对流出钻铤表面的电流进行聚焦，可实现探测一定深度地层的电阻率，为油气储层评价和判断地层方位奠定了基础。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。图1为本专利技术实施例提供的一种随钻测井仪器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于随钻测井仪器实现电阻率测量的方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种随钻测井仪器的工作原理的示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种确定电极外边界的棱边的磁场强度的方法的流程示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种电极的电流与地层电阻率之间的关系图；图6为本专利技术实施例提供的一种三层地层模型示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种地层深度与地层电阻率之间的关系图；图8为本专利技术实施例提供的一种基于随钻测井仪器实现电阻率测量的装置的结构示意图；图9为本专利技术实施例提供的另一种基于随钻测井仪器实现电阻率测量的装置的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于随钻测井仪器实现电阻率测量的方法，其特征在于，所述随钻测井仪器包括：钻铤、发射线圈和电极；所述发射线圈套设在所述钻铤上，在所述发射线圈的外部设有金属外壳，所述金属外壳的外表面设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有第一绝缘结构；所述电极设在所述钻铤上；所述方法包括：当所述随钻测井仪器放置在井眼中，在所述发射线圈上施加交流电压，通过所述第一绝缘结构隔开所述钻铤表面的电流通路，形成所述钻铤、井眼以及井眼周围地层的电流回路时，确定所述电极外边界的棱边的磁场强度；根据所述电极外边界的棱边的磁场强度，计算出所述电极的电流；根据所述电极的电流确定所述随钻测井仪器周围地层的电阻率。

【技术特征摘要】
1.一种基于随钻测井仪器实现电阻率测量的方法，其特征在于，所述随钻测井仪器包括：钻铤、发射线圈和电极；所述发射线圈套设在所述钻铤上，在所述发射线圈的外部设有金属外壳，所述金属外壳的外表面设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有第一绝缘结构；所述电极设在所述钻铤上；所述方法包括：当所述随钻测井仪器放置在井眼中，在所述发射线圈上施加交流电压，通过所述第一绝缘结构隔开所述钻铤表面的电流通路，形成所述钻铤、井眼以及井眼周围地层的电流回路时，确定所述电极外边界的棱边的磁场强度；根据所述电极外边界的棱边的磁场强度，计算出所述电极的电流；根据所述电极的电流确定所述随钻测井仪器周围地层的电阻率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述电极外边界的棱边的磁场强度，包括：确定所述钻铤两端的电压差值；将所述钻铤两端的电压差值作为磁流大小代入到预先构建的麦克斯韦方程中，以求解出所述电极所在空间中的棱边的磁场强度；在所述空间中的棱边的磁场强度中获取所述电极外边界的棱边的磁场强度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述钻铤两端的电压差值，包括：利用公式计算出所述钻铤两端的电压差值；其中，N1表示预设的所述发射线圈的匝数，N2表示预设的所述钻铤、井眼以及井眼周围的地层等同的线圈的匝数，E1表示施加在所述发射线圈上的电压值，E2表示所述钻铤两端的电压差值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述空间中的棱边的磁场强度中获取所述电极外边界的棱边的磁场强度，包括：在所述空间中的具有编号的棱边中找出预定编号的棱边；在所述空间中的棱边的磁场强度中获取所述预定编号的棱边的磁场强度，作为所述电极外边界的棱边的磁场强度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述电极外边界的棱边的磁场强度，计算出所述电极的电流，包括：将所述电极外边界的棱边的磁场强度代入到以下公式中进行计算：其中，I表示所述电极的电流，hj表示所述电极外边界的第j个棱边的磁场强度，Lj表示预设的所述电极外边界的第j个棱边的长度，n表示预设的所述电极外边...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳杰，于增辉，侯洪为，毛保华，马欢波，王显南，张中庆，张平，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油田服务股份有限公司，杭州迅美科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11