油基泥浆中的感应式电阻率成像原理和设备制造技术

具有发送器天线和接收器天线的感应式测井工具用于进行地层的测量。天线可以安装在用于ＭＷＤ应用的井底组件的心轴上，或可以是贴片安装的用于缆绳应用。使用线性化模型来反演感应测量结果。部分从测径器测量结果中确定模型参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及测井。具体地说，本专利技术是使用电学方法来成像地下地层的装置和方法。
技术介绍
Birdwell(美国专利3,365,658)讲述了使用聚焦电极来确定地下地层的电阻率。将调查电流从中心调查电极发送到相邻地层。通过使用从与调查电极相邻并位于其侧面的附近聚焦电极发出的聚焦电流，将所述调查电流聚焦成从井眼向外的相对窄电流束。Ajam等人(美国专利4,122,387)公开了一种装置，其中，可以通过位于探测仪上的保护电极系统，在穿过地层距离井眼的不同横向距离上进行同时测井记录，所述探测仪通过测井电缆下降到井眼中。单个振荡器控制在距离井眼的所需不同横向深度流过地层的两个地层电流的频率。测井电缆的保护外壳用作保护电极系统之一的电流回路，以及电缆电极组中正好在测井探测仪之上的电缆电极用作第二保护电极系统的电流回路。还公开了测量电缆电极组中的电极与保护电极系统之间的参考电压的两个实施例。 人们提出了使用测量电极阵列来研究地层的技术。例如，参见授权给Baker的美国专利第2,930,969号、授权给Mann等人的加拿大专利第685,727号、授权给Gianzero的美国专利第4,468,623号和授权给Dory等人的美国专利第5,502,686号。Baker的专利提出了多个电极，每个电极由通过软线与按钮电连接的按钮和嵌入软管表面的电线构成。Mann的专利提出了安装在工具或贴片上并且每一个依次引入用于地层的电研究的分立可测量调查电流的小电极按钮阵列。电极按钮处在水平面中，电极之间存在环形间隔，并且描述了依次激发和测量来自电极的调查电流的设备。 Gianzero的专利公开了工具安装的贴片，每个贴片带有多个小的测量电极，各自可测量调查电流从所述多个小的测量电极向井壁注入。测量电极排列成这样的阵列，其中测量电极至少沿着圆周方向(围绕井眼轴)间隔放置，以便随着工具沿着井眼移动，将调查电流注入以预定程度相互重叠的井壁分段中。使测量电极小到可以在井眼的圆周邻接分段上进行详细电研究，以便获得井壁附近的地层的地层学迹象以及断层和它们的取向。在一种技术中，围绕中心电极配备了测量电极的空间闭环阵列，该阵列用于检测中心电极所注入的电能的空间图案。在另一个实施例中，配备了测量电极的线性阵列，以便在井眼的圆周有效邻接分段上将电流注入地层中。电流的分立部分可分开测量，以便随着工具沿着井眼移动，获取代表来自阵列的电流密度的多个调查信号，并从中可以导出井眼的圆周连续分段的详细电图。在测量电极阵列的另一种形式中，将它们排列成诸如圆形的闭环，以便能够直接测量异常的电阻率取向。 Dory的专利公开了将声传感器与贴片安装的电极结合在一起使用。由于在大直径井眼中贴片未必完全覆盖井眼的事实，使用声传感器可以填补通过使用贴片安装电极获得的图像中的空隙。 其全文在这里通过引用而并入的授权给Evans等人的美国专利6,714,014公开了适用于水基泥浆(WBM，water based mud)和油基泥浆(OBM，oil based mud)的电阻率成像的设备。公开在Evans’014专利中的设备基本上是缆绳测井设备。授权给Evans的美国专利6600321是Evans’374申请的一种修正，适用于边钻边测(MWD，measurement while drilling)应用。这两个Evans专利都使用了与地层接触的贴片安装的电极。 上面描述的设备是将电流注入地层中的电流设备。除了Evan的专利之外，它们只在井眼中充满导电液体时才工作。授权给Ritter等人的2003年9月9日提出并全文在这里通过引用而并入的美国专利申请第10/657,870号讲述了将电流、感应和传播电阻率设备用于MWD应用中的井眼成像。电阻率传感器可以安装在贴片、肋条或稳定器上。这里具体公开的是屏蔽单极天线和四极电线。另外，还公开了工作频率为500MHz到1GHz的穿地雷达的使用。Ritter设备的一个实施例涉及使用，例如表面硬化使天线与井壁保持特定偏移的布置。 上面介绍的现有技术都未解决井眼凹凸不平及其对感应测量的影响问题。首先，作为高分辨率成像应用，一般说来，未解决“看清”地层的问题。另外，通常，还未解决泥浆电阻率对测量结果的影响。因此，人们希望拥有估计远离井眼的地层的电阻率的方法和装置。这样的方法应该考虑到井壁上的不规则性，以及泥浆电阻率的影响。本专利技术可以满足这种需要。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例是用于确定地层的电导率的方法和装置。使用至少一个发送器天线和基本上与发送器天线同心的至少一个接收器天线来进行电导率的第一测量。至少一个发送器天线和至少一个接收器天线处在地层中的井眼中的工具上。获取指示工具到井壁的距离的附加测量结果。使用至少部分通过第二测量结果定义的模型来反演第一测量结果。在本专利技术的一个实施例中，第一测量结果是感应测量结果。第二测量结果可以是使用声学测径器或机械测径器获得的测径器测量结果。 所述模型包括井眼中的泥浆的电阻率。用在反演中的泥浆电阻率可基于实际井底测量结果，或者，它们可以是表面测量结果的温度校正值。在本专利技术的一个实施例中，在反演期间不更新模型的空间几何结构。初始模型和背景模型之间的e.m.f.差δe可以用代数方程的线性系统的形式来近似描述。使用线性化模型，可以计算扰动并加入背景模型中，以给出更新的背景模型。这可以迭代进行直到收敛。 附图说明 通过结合附图对本专利技术的优选实施例进行如下详细描述，与本专利技术的结构和操作方法有关、认为是本专利技术特性的新特征，以及本专利技术的目的和优点将得到更好理解，其中，通过例子例示本专利技术只是为了例示和描述，而不是打算作为本专利技术的限制性定义，以及其中 图1(现有技术)是钻探系统的示意性例示； 图2例示了本专利技术有关钻铤的一个实施例； 图3是井眼中包括发送器和接收器的测井工具的横截面图； 图4示出了用在本专利技术一个实施例中的平面层近似； 图5示出了井眼尺寸变化的截面图； 图6例示了环形天线的布置； 图7示出了用于评估本专利技术的方法的示范性模型； 图8示出了与图7的模型相对应的背景模型； 图9a和9b示出了图6的天线对图7的模型的响应； 图10示出了使用本专利技术的方法对图9a和9b所示的响应进行了一次和四次迭代之后的结果； 图11示出了用于评估本专利技术的方法的示范性3-D模型； 图12示出了与图11的模型相对应的背景模型； 图13a和13b示出了图6的天线对图11的模型的响应； 图14a和14b示出了使用本专利技术的方法对图13a和13b所示的响应进行了一次和四次迭代之后的结果；以及 图15是例示本专利技术一个实施例的方法的流程图。 具体实施例方式 在讨论油基泥浆中的感应式电阻率成像的特定方法和硬件之前，先讨论这样的方法和硬件所基于的原理。这里的分析包括到目前为止有些还没有解决的井眼凹凸不平的影响。 图1示出了带有钻绳20的钻探系统10的示意图，钻绳20携带在“井筒”或“井眼”26中传送的钻探组件90(也称为井底组件或“BHA”)，用于钻探井筒。钻探系统10包括立在支承转台14的地板12上的传统井架11，诸如电动机的原动机使转台14以所需转速旋转。钻绳20包括从地面向下延伸到井眼2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定地层的电导率的方法，该方法包含：（ａ）使用位于地层中的井眼中的工具上的至少一个发送器线圈（环）和至少一个接收器线圈，来进行电导率的第一测量；（ｂ）获取指示从工具到井壁的距离的第二测量结果；以及（ｃ）使用至少部分由第二测量结果定义的初始模型来反演第一测量结果。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：列昂季耶A塔巴罗夫斯基，亚历山大N贝斯帕罗夫，米哈伊尔艾普夫，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]