公开了一种在穿过地下地层的井筒周围的井筒环境中执行测量的测井装置。该装置包括具有纵轴的细长的导电芯棒、位于芯棒周围且包括向地层中发射电磁能量的发射器的天线阵列、以及位于天线阵列周围的套。该套具有定位以暴露在井筒环境中的外表面和径向朝所述外表面内部定位的内表面。该装置还包括第一组电极和第二组电极。每个电极具有外端和径向朝所述外端内部定位的内端，并支撑在套上以使外端暴露在套的外表面上以便与相邻的导电井筒环境导电接触。而且，第一和第二组电极纵向间隔开以使发射器纵向位于其间。重要的是，第一和第二组电极与芯棒导电互连，从而当测井装置在其中具有井筒电流的井筒环境中操作时，提供一个或多个电流路径环以使井筒电流短路。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体涉及一种在地下井筒中或经过其进行测量的装置和方法。更具体的，本专利技术涉及用于调整在该地下测量中遇到的一定“井筒偏心效应”的这样一种装置和方法，其更为特殊的是为了减小和/或修正这些井筒效应。
技术介绍
在烃勘探和生产操作中运用了多种电阻率测井技术，包括流电技术(例如侧向测井)和电磁(EM)感应技术。这些技术都采用了测井仪器或“探测装置”来向地下井筒周围的地层或环境中发射能量(电流或EM场)。所发射的能量与地层相互作用从而产生响应信号，这些信号由仪器上的传感器测出。然后处理所测得的信号以建立地层的一个或多个属性的型面图。为了确保高品质的测量，测井工具最好维持在井筒中心上或其附近(即沿着纵向轴)。但是始终使工具保持定位在中心可能很困难。随着工具从井筒中心偏离而朝向井筒壁，其他的精确或预期的响应信号可能变化(尽管还没有测量地层的特性)。这种信号的变化称作“抵消效应”或“偏心效应”(上述为“井筒偏心效应”)。例如偏心的感应工具可以感应出干扰来自地层的响应信号的很强的井筒产生信号。信号变化的程度取决于随着执行测量的工具类型而变化的井筒偏心效应。在电阻率工具的情况下，信号可能受到井筒中工具的位置以及钻井泥浆的电阻率的变化的影响。本专利技术总体涉及用于调整任何这些不希望的效应的装置和方法，尤其是针对那些起因于井筒电流的效应，且本专利技术还涉及所有类型的电阻率测井，包括电磁(EM)感应测井。传统的有线EM测井仪器是用天线来实现的，其功能是作为源头和/或传感器。在有线EM测井仪器上，天线一般由外壳包围，外壳是由硬塑料(绝缘)材料例如其中注满环氧树脂的层压玻璃纤维材料构成的。或者，这些仪器可以由热塑性塑料(绝缘)材料构成。这些仪器的热塑性材料提供了安装天线的非导电性结构。美国专利No.6084052(转让给本受让人)公开了一种用于有线和LWD应用中的合成材料为基础的测井仪器，正如本专利技术所考虑的。天线一般沿工具的轴线彼此间隔开。这些天线通常是螺旋式线圈，其包括缠绕在支撑体上的一圈或多圈绝缘导线。例如，美国专利No.4651101、4873488和5235285(每个都已转让给本受让人)公开了装配有沿着中心金属支撑体布置的天线的仪器(因此其每个作为参考结合并成为本专利技术公开的一部分)。在操作中，通过交流电向发射天线供电以通过井筒流体(也称为泥浆)发射EM能量并进到地层中。在接收天线处测得的信号通常表现为复数(相位电压)并反映出所发射能量与泥浆和地层的相互作用。携载电流的线圈(或天线)可以由具有与电流和面积成比例的磁矩的磁偶极子表示。磁矩的方向和大小由垂直于线圈平面的矢量表示。在传统的感应和传播测井工具中，发射和接收天线利用它们与仪器纵轴对准的磁偶极子安装。因此，这种仪器称为具有纵向磁偶极子(LMD)。当LMD工具位于井筒中并被供电以发射EM能量时，感应出的涡流在围着井筒中以及周围地层中的天线的环中流动。这些涡流在垂直于工具纵轴(与井筒轴线一致)的平面上流动，但不向井筒的上或下流动。在EM感应测井领域中的供电技术利用了结合具有倾斜的或横向的天线的天线的仪器。这些天线的磁偶极子相对于工具轴线倾斜或与其垂直。这种仪器称作具有横向或倾斜的磁偶极子(TMD)。因此，这些TMD仪器可以感应出在不垂直于井筒轴线的平面上流动的涡流。于是，这些TMD工具提供了对磁倾平面、地层裂口或地层各向异性敏感的测量值。装配有TMD的测井仪器，例如在美国专利No.4319191、5508616、5757191、5781436、6044325和6147496(因此结合其每一个作为参考并成为本专利技术公开的一部分)中有说明。尽管TMD工具能够提供改善的地层电阻率测量结果，但这些工具容易大大受井筒电流影响。这在高对比关系的情况下尤其真实，其中井筒中的泥浆比地层中的更具导电性。当在井筒中心向TMD工具供电时，其可以感应出向井筒的上和下流动的涡流。但是，由于电流的对称性，向上和下流的电流彼此抵消，因此提供了在轴向或纵向方向上的零净电流。但是，当TMD工具偏心时，可能在电流中不会有任何这种对称。如果TMD工具在平行于其天线的磁偶极子方向的方向上偏心时(即纵向偏心)，则维持包括井筒轴线和偶极矩方向的对称平面并因此具有沿纵向或井筒轴线流动的零净电流。但是，如果TMD在垂直于其天线的磁偶极子方向的方向上偏心时(称为横向偏心)，就不会有这种对称。因此，具有向井筒的上或下流动的合成电流，(当天线被供电时)。在高对比的情况下(即导电泥浆和电阻性地层)，井筒电流可以沿井筒流很长的距离。当这些电流经过TMD接收器附近时，它们感应出不期望的信号，这些信号可能比来自地层的实际响应信号大得多。这些不期望的效应(信号)中的某些可能会在数据处理过程中衰减。例如，美国专利No.5041975(转让给本受让人)中公开了处理来自井筒测量的数据以校正井筒效应的技术。美国专利No.6541979(转让给本受让人)公开了用于减轻井筒偏心效应的技术，其对井筒电流效应应用了数学校正。或者，来自井筒电流的不期望的效应可以在数据采集过程中最小化。例如，美国专利No.6573722(转让给本受让人)公开了最小化流经TMD天线的井筒电流的方法。在一种方法中，位于TMD天线之下的电极连接到位于TMD天线之上的另一电极以提供在TMD天线之下的导电路径。这种附加的导电路径减少了在TMD天线前面流经的井筒电流的量，并因此最小化了不期望的效应。在另一方法中，公开了一种在井筒中(在位于TMD天线的两侧上的两个电极之间)产生局部电流的工具，该局部电流消除或抵消不期望的井筒电流。但是，该局部电流本身具有对TMD天线的不利效应，虽然其比井筒电流的程度小。尽管这些现有技术中的方法和工具提供了减少井筒电流效应的装置，但仍需要在减少、消除或者调整不期望的井筒电流效应的系统、方法和组件的开发上做进一步的改善。
技术实现思路
在本专利技术的一方面中，提供测井装置来在横过地下地层的井筒周围的井筒环境中执行测量。本专利技术装置包括具有纵轴的细长的导电芯棒、位于芯棒周围且包括向地层中发射电磁能量的发射器的天线阵列、以及位于天线阵列周围的套。该套具有定位以暴露在井筒环境中的外表面以及径向朝外表面内部定位到地层里的内表面。该装置进一步包括第一电极(优选为多个)和第二电极(优选为多个)，每个电极都具有外端以及径向朝外端内部定位的内端。两种电极都支撑在套上从而使外端暴露在套的外表面上以便与相邻的导电井筒环境导电接触。而且，第一和第二电极纵向间隔开从而使发射器纵向位于其间。重要的是，第一和第二电极与芯棒导电互连，从而当测井装置在其中具有井筒电流的井筒环境中操作时，提供一个或多个电流路径环以使井筒电流短路。电流路径环包括在导电井筒环境、第一电极和芯棒之间的第一导电路径以及在导电井筒环境、第二电极和芯棒之间的第二导电路径。因此，本专利技术测井装置的操作减轻了通过以上述方式使电流短路而引起的井筒电流效应所带来的问题，从而将这种效应减少到可管理的水平。优选的，每个电极是与所述芯棒分开并相对于其可移动的部件。更优选的，该装置包括第一导电连接和第二导电连接，其中每一个都布置于一个电极和芯棒之间以使电极和芯棒导电互连。每个导电连接是与所述电极和所述芯棒分开的部件。在一种优选实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在穿过地下地层的井筒周围的井筒环境中执行测量的测井装置，所述装置包括： 具有纵轴的细长的导电芯棒； 位于所述芯棒周围且包括向地层中发射电磁能量的发射器的天线阵列； 位于所述天线阵列周围的套，所述套具有定位以暴露在井筒环境中的外表面和径向朝所述外表面内部定位的内表面； 具有外端和径向朝所述外端内部定位的内端的第一电极，所述第一电极支撑在所述套上以使所述外端暴露在所述套的所述外表面上，以便与相邻的导电井筒环境导电接触；以及 具有外端和径向朝所述外端内部定位的内端的第二电极，所述第二电极支撑在所述套上以使所述外端暴露在所述套的所述外表面上，以便与相邻的导电井筒环境导电接触，所述第一和第二电极纵轴间隔开从而使所述发射器纵向位于其间；而且 其中所述第一和第二电极与所述芯棒导电互连，从而当所述测井装置在其中具有井筒电流的井筒环境中操作时，提供一个或多个电流路径环以使井筒电流短路，所述电流路径环包括在导电井筒环境、所述第一电极和所述芯棒之间的第一导电路径以及在所述导电井筒环境、所述第二电极和所述芯棒之间的第二导电路径。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：KC陈，H王，
申请(专利权)人：施卢默格海外有限公司，
类型：发明
国别省市：PA[巴拿马]
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