一种钻孔同时监测工具及测量方法技术

一种改善的用于岩层电阻率估计的感应式工具。该工具为适合与发射和接收径向磁场的电磁发射器和传感器提供最小的与寄生涡流相关的误差电磁率，该径向正交与该工具的纵轴，该涡流是在发射器和接收器线圈周围的金属元件中感应的。本发明专利技术通过提高路径的自－感应提供了增加的有效工具表面阻抗，其中感应涡流在多分量感应仪器的表面上流动。该工具使向下打眼的工具设计者能够为已存在的和未来的向下打眼的仪器在频域和／或时域内的操作建立更有效和更好－保护的径向感应组。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】,垂直的和偏斜井中进行地质导向和岩层电阻率数据解释的多分量感应式 ...的制作方法
技术介绍
专利
本专利技术涉及在频率或时域测量中感应电阻率的领域，该领域是使用具有加强的金属心轴(当钻孔时监控—MWD)或在传感器部分里或围绕该传感器部分具有大量的电子感应部分的向下打孔感应仪器，用上面的，下面的和提前的地质导向和地质信息而估计潜在碳氢化合物受力岩层并且帮助钻孔以及决定井放置。本专利技术为该工具本体中感应的涡流提供补偿，该涡流产生出了额外的错误信号，该错误信号对电阻率测量和电磁测量(包括高频率“电介质”或波传播电介质)，多分量感应测量进行干扰，该电阻率测量用于通过多组感应的联合解释自动估计俯角，该多分量感应测量用于进行地质导向(geosteering)和包括各向异性的岩层(formations)的裸井应用。相关技术概述电磁感应电阻率测井仪器在现有技术中是众所周知的。这些感应电阻率测井仪器被用来确定电导率，或与它相反的，即被钻孔穿透的地岩层的电阻率。岩层传导率已经被确定仪器在相邻与该钻孔的地岩层感应。在其它理由中，该电导率被用于推断地岩层流量。典型的，较低传导率(较高电阻率)与碳氢化合物-受力地岩层相关。该电磁感应测井的物理原理被描述，如，在J.H.Moran和K.S.Kunz，BasicTheory of Induction Logging and Application to Study of Two-CoilSondes，Geophysics，vol 27，No.6，part 1，pp.829-858，Society ofExploration Geophysicists，1962年12月。描写在Moran Kunzreference上的许多电磁感应电阻率仪器的改进和修改已经被设计，它们中的一些被描写，如，在授予Barber的美国专利号4,837,517，授予Chandler等的美国专利号5,157,605和授予Fanini等的美国专利号5,600,246中。传统的地球物理学感应电阻率测井工具是一适合于放进该钻孔的探测器并且它包括传感器部分和其它主要的用于获得数据的电子设备以便去决定表示该岩层特性的物理参数。该传感器部分，或心轴包括沿着仪器轴放置和根据特定的仪器说明书的规则安排的感应发射器和接收器。该电子设备产生一电压以进一步应用到发射器感应线圈，支配来自接收器感应线圈的信号，处理该获得的信息。该获得的数据然后被存储或借助于遥测学并通过用作放该工具进入该钻孔的有线电缆而被发送到地表面。一般的，当使用传统的具有发射器和接收器(感应线圈)并且该发射器和接收器的磁力矩仅沿着钻井轴定位的感应测井工具时，当该碳氢化合物-受力地区发生在多层或叠层的储井时，它们难于被检测。这些储井通常包含由页岩和沙构成的薄交替层并且，时常，这些层很薄以致于由于传统测井工具的不充分分辨率，它们不能个别地被检测到。在这种情况下能够估计到该岩层的平均传导率。因此，在一垂直钻孔中，具有仅沿着钻孔轴定位的发射器和接收器(感应线圈)的传统感应测井工具能够响应同时联合沙和页岩传导率的平均传导率。这些平均数据通常被相对高传导率的页岩层控制。为了提出该问题，测井仪已经转向使用横放的感应测井工具，在此的发射器和接收器(感应线圈)让它们的磁力矩关于该工具的纵轴横向定位。该横向感应测井仪器被描写在授予Forgang等的美国专利5,781,436中。在该横向感应测井工具中，具有横向力矩的横向线圈组或偏斜线圈组的响应也通过平均传导率来决定，然而，该碳氢化合物-受力沙层相对低的传导率在该估计中占优势。通常，在该岩层中页岩/沙的量能从γ-射线或核测井测量中确定。那么具有横向感应测井工具的传统感应测井工具的组合能被用于确定单个页岩和沙层的传导率。解释被横向感应测井工具获得的数据的主要困难之一与它易对钻孔条件攻击的响应相关。在这些条件中既存在传导井流也存在井筒流效应。用于减少这些对横向感应测井工具响应不需要的冲击的公知方法公开在L.A.Tabarovsky和M.I.Epov，Geometric and FrequencyFocusing in Exploration of Anisotropy Seams，Nauka，USSR Academyof Science，Siberian Division，Novosibirsk，pp.67-129(1972)和L.A.Tabarovsky和M.I.Epov，Radial Characteristics Of InductionFocusing Probes With Transverse Detectors In An AnisotropicMedium，Soviet Geology And Geophysics，20(1979)，pp.81-90。该公知的方法一直使用横向的包括感应发射器和接收器(感应线圈)的感应测井工具。通过辐射一磁场，感应发射器在邻接钻孔的岩层中感应电流；反过来，由于这些电流接收器能够测量感应的磁场。为了允许宽范围的垂直分辨率和有效的抑制有害的钻孔效应，来自该地岩层的磁性测量能在发射器和接收器之间的不同距离处获得。然而，甚至随着这些修改，用传统的横向测井仪器获得的测井数据可能是不一致的，难于解释的，并且当通过一系列层进行测井时该问题将被恶化。在该感应测井仪器中，获得的数据质量主要依靠该工具操作的环境参数和它固有的仪器电磁响应特性。因此，在理想的情况下，该测井工具测量仅被在该岩层中被感应发射器的主要磁场激发的涡流而感应的信号。响应于岩层传导率变化发生的涡流量级和相位的变化随着各自的感应接收器输出电压的变化而被反射。在传统的感应仪器中，这些接收器电压(或浮动在接收器线圈中的电流)是条件信号并且然后使用模拟或数字相位灵敏度检测器主要地-算法化地被处理。该处理为确定接收器电压或电流幅度和关于感应发射器电流的相位或它的磁场波形而考虑。当在裸井感应测井中时，当钻井(MWD)操作典型的使用螺线管-类型的同轴与该工具心轴的发射器和接收器感应线圈时，该感应仪器通常在监控中使用。由于相邻岩层的影响，这些仪器产生了在传播方式中的“典型的”感应测量，在发射磁场中的测量衰减和相位转移。公知的感应工具利用了两个定位在心轴中心的两个同轴接收器线圈和在接收器线圈两边的两组平衡发射器线圈。该平衡线圈结构当操作在400kHz和2MHz的两个频率时，能使典型的公知感应仪器定量估计八个方向平行的地岩层电阻率用于多个调查深度。关于感应工具设计的一般规则，在该工具发射器和该岩层和该工具接收器和该岩层之间高度磁耦合是理想的。该工具和发射器/接收器和岩层之间的高磁耦合有利于提高仪器效率和提高全面的信噪比和提高理想的岩层参数的灵敏度。然而，典型的建立在公知的感应仪器的心轴中的传导性本体的存在变得有问题，导致了这些本体和不同的电磁辐射/接收源之间的额外的和不可避免的磁性耦合的出现。主要的，发射器，接收器和从一边和向下打孔的工具的传导性金属部分的另一边的地岩层之间的寄生磁耦合产生了与在工具本体表面和工具表面内部感应的寄生涡流相关的问题。该流在向下打孔的工具表面上的寄生涡流产生了不需要的作为额外错误分量的磁场，该磁场与电阻率测量相互作用。这些感应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＭＷＤ电阻率工具，包括：　　　　一多分量ＭＷＤ电阻率工具，进一步包括一由金属材料构成的外壳，该金属材料展示出了非－磁性或低磁性的导磁率和足够的机械强度以便在一向下打眼的环境中支撑该工具；　　　　ＭＷＤ工具外壳中的铁磁性插入物，用于通过集中磁通量线进入岩层来执行发射的磁场的集中和将从岩层感应的磁场集中。

【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：奥托范尼尼，斯坦尼斯拉夫W福尔冈，古拉马巴斯A迈尔昌特，伯尔特豪尔德克列格绍塞尔，于立明音译，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]