【技术实现步骤摘要】
一种测量钻头前方地层电阻率的装置及方法
本专利技术涉及石油、天然气钻井作业随钻测量或随钻测井
，特别涉及到地质导向钻井系统随钻测井技术，具体地讲是一种能反映钻头前方地层电阻率的测量装置和测量方法。技术背景在油田勘探和开发过程中，需要测量地层地质信息和工程参数。随着勘探开发技术的不断进步，对测量参数的准确性和多样性要求越来越高。所需要的参数往往包含地层环境参数、井下钻具位置、方位以及钻井环境参数等。目前已经有多种常规电缆测井仪器以及随钻测井仪器可以提供以上参数。在随钻仪器中随钻电磁波电阻率仪器作为评价地层性质的重要仪器可以提供地层电阻率信息，来对地层含油性进行评价。但目前随钻电磁波仪器距离钻头往往还有一段距离(>15ft)，因此当仪器响应显示离开或进入储层而需要调整钻头方向时，钻头往往已经穿过地层界面，造成钻头调整不及时。此外，由于目前随钻电磁波或随钻感应类仪器往往具备较大的探测深度，受地层环境影响较大，响应复杂，而且仪器响应受钻铤径向上地层因素影响，基本反映不了钻头前方地层环境因素的变化，因此仪器对层状地层介...
【技术保护点】
1.一种测量钻头前方地层电阻率的装置，包括钻铤、钻头箱、钻头、电极、天线、以及测控系统；测控系统安装于钻铤内部，并通过通信总线与地面连接，测控系统包括信号采集和处理单元、存储单元、仪器姿态测量单元，其特征在于，所述电极为纽扣电极，在钻头和钻头箱的同一侧面分别镶嵌钮扣电极A和B，钮扣电极与钻头箱和钻头表面绝缘，内部通过导线连接，纽扣电极与钻头箱和钻头表面形成等势面；所述天线为环形缠绕于磁芯上的发射天线和接收天线，至少包括：一个发射天线A安装于钻铤下端部；一个接收天线A安装于发射天线上方的钻铤上；一个天线B安装于钻铤下方的钻头箱上，天线与钻铤或钻头箱绝缘；所述电极和天线均与测控系统构成连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种测量钻头前方地层电阻率的装置，包括钻铤、钻头箱、钻头、电极、天线、以及测控系统；测控系统安装于钻铤内部，并通过通信总线与地面连接，测控系统包括信号采集和处理单元、存储单元、仪器姿态测量单元，其特征在于，所述电极为纽扣电极，在钻头和钻头箱的同一侧面分别镶嵌钮扣电极A和B，钮扣电极与钻头箱和钻头表面绝缘，内部通过导线连接，纽扣电极与钻头箱和钻头表面形成等势面；所述天线为环形缠绕于磁芯上的发射天线和接收天线，至少包括：一个发射天线A安装于钻铤下端部；一个接收天线A安装于发射天线上方的钻铤上；一个天线B安装于钻铤下方的钻头箱上，天线与钻铤或钻头箱绝缘；所述电极和天线均与测控系统构成连接。
2.根据权利要求1所述的一种测量钻头前方地层电阻率的装置，其特征在于，所述电极为两个，分别镶嵌在钻头和钻头箱的同一侧面的同一轴线上。
3.根据权利要求1所述的一种测量钻头前方地层电阻率的装置，其特征在于，所述天线为三个，包括安装于钻铤上的发射天线A和接收天线A，以及安装在钻头箱上的天线B。
4.一种测量钻头前方地层电阻率的方法，其特征在于，该方法是根据权利要求1所述测量钻头前方地层电阻率的装置来进行的，包括：测量钻头箱和钻头上的钮扣电极的电流，经过刻度转换得到地层电阻率信息；测量和记录钻头箱以及钻铤上的接收天线接收到的回路电流信号，刻度转换得到过钻头电阻率信息。
5.根据权利要求4所述的测量钻头前方地层电阻率的方法，其特征在于，当发射线圈A通频率范围为1kHz-5kHz的交流电，电压为V0，则会在钻铤上形成电动势V1，两者之间的关系为：V0/V1＝N，N为发射天线A线圈缠绕的匝数；钻铤与周围地层介质组成电流回路，钻铤上的电流一部分通过钻头流经地层然后又流回钻铤；从钻头流入地层后又回流到钻铤的电流I2一部分被接收线圈A测到，所测到的电流信号Im与I2的关系为：
Im＝I2/N1，其中N1为接收天线A线圈缠绕的匝数；
根据安培定律，回路中地层电阻率表示为：
该公式(1)中，k为该测量模式下装置刻度系数，通过精确数值模拟或实验室水槽试验得到；
为了测量从钻头某一点流出的电流，利用纽扣电极A测得...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨震，马清明，黄明泉，于其蛟，肖红兵，杨宁宁，李运升，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化胜利石油工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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