随钻测量电阻率的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种随钻测量电阻率的装置和方法，该装置包括套设在筒状金属体外壁上的发射天线和接收器，其中，当发射天线在筒状金属体上激发感应电流后，能与地层形成电流回路，接受器获取电流信号用于获得电阻率信息，并且筒状金属体靠近钻头，该装置尤其用于反映钻头前方地层环境因素，并能提高对井眼和泥浆的适应性。的适应性。的适应性。

【技术实现步骤摘要】
随钻测量电阻率的装置和方法


[0001]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领域，具体涉及一种随钻测量电阻率的装置和方法。

技术介绍

[0002]在油气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也越来越高。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。
[0003]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。
[0004]但是，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质界面有较好反应，而对仪器轴向地层介质变化响应不明显。
[0005]由此，需要设计一种随钻测量电阻率的装置和方法以用于提高轴向地层介质变化响应。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本专利技术提出了一种随钻测量电阻率的装置和方法。该装置为了测量到钻头前方地层电阻率信息，可将近钻头的钻铤上的发射线圈作为发射电极，将电流发射到地层当中，然后再回流到装置当中。利用欧姆定律，通过测量回流到装置中的电流来计算流经地层的电阻率信息，尤其用于反映钻头前方地层环境因素。
[0007]根据本专利技术的第一方面，提出了一种随钻测量电阻率的装置，包括：
[0008]套设在筒状金属体外壁上的发射天线，
[0009]接收器，
[0010]其中，当发射天线在筒状金属体上激发感应电流后，能与地层形成电流回路，接受器获取电流信号用于获得电阻率信息，并且筒状金属体靠近钻头。
[0011]在一个实施例中，接收器包括套设在筒状金属体的外壁上的接受天线，接受天线至少为两个，且至少一个位于发射天线的上端而其余位于发射天线的下端。
[0012]在一个实施例中，接收器包括设置在筒状金属体的下端的钻头箱或者钻头的外壁上的纽扣电极，并且，纽扣电极位于发射天线的下端，当发射天线在筒状金属体上激发感应电流后，能与地层形成电流回路，纽扣电极获取电流信号用于获得电阻率信息。
[0013]在一个实施例中，在发射天线的下端设置至少两个上下方向间隔的纽扣电极，各纽扣电极表面绝缘式嵌设在钻头箱或者钻头的外壁上，且内部通过导线与相应的钻头箱或者钻头连接以在表面形成等势面。
[0014]在一个实施例中，发射天线构造为多个以同时或者分时进行发射操作，其中，位于发射天线下端的接受天线中的一个可以转用于发射天线。
[0015]在一个实施例中，还包括测控系统，且该测控系统具有：
[0016]控制中心，其用于实现时序控制、数据处理以及与外部的设备进行通信，
[0017]信号采集单元，其具有阻抗匹配电路、滤波器、信号放大器和AD转换电路，用于实现信号采集，
[0018]信号发生单元，其可以采用DDS模式生成正弦信号，并具有DDS信号发生器、滤波器、功率放大器和阻抗匹配电路，
[0019]电源管理单元，其包括电源还能实现电源的分配、监测与控制，
[0020]存储单元，其用于实现接收信号原始数据和系统运行状态数据的存储，
[0021]通信单元，其用于实现与外部设备的数据通信。
[0022]根据本专利技术的另一方面，提供一种利用上述装置进行随钻测量电阻率的方法，在钻井过程中，通过发射天线在筒状金属体上激发感应电流以与地层形成电流回路，以使得接收器测得电路而获取地层电阻率。
[0023]在一个实施例中，通过位于发射天线上端的接收天线测量电导性泥浆环境下过钻头电阻率，而位于发射天线下端的接收天线测量电阻性泥浆环境下过钻头电阻率；
[0024]通过在钻头箱和钻头上的纽扣电极测量流经的电流信号，在钻井过程中，流经钮扣电极的电流信号结合设置在钻铤上的钻具姿态传感器测量得到的信号经刻度转化后形成地层方位电阻率。
[0025]在一个实施例中，发射天线下端的接收天线可以转作为发射天线，
[0026]则多个发射天线分时进行发射工作，分别测量设置在钻头箱和钻头上的两个纽扣电极的电流信号，
[0027]或多个发射天线同时进行发射工作，分别测量设置在钻头箱和钻头上的两个纽扣电极的电流信号，
[0028]用于得到不同探测深度的地层电阻率信息。
[0029]在一个实施例中，利用多深度探测电阻率，结合钻遇地层电阻率和钻头附近地层电阻率作为约束，反演钻头前方地层电阻率用于提高钻头前方地层电阻率探测灵敏度。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的优点在于，该装置为了测量到钻头前方地层电阻率信息，可将近钻头的钻铤上的发射天线作为发射电极，将电流发射到地层当中，然后再回流到装置当中。利用欧姆定律，通过测量回流到装置中的电流来计算流经地层的电阻率信息，尤其用于反映钻头前方地层环境因素。
附图说明
[0031]下面将结合附图来对本专利技术的优选实施例进行详细地描述，在图中：
[0032]图1显示了根据本专利技术的一个实施例的随钻测量电阻率的装置示意图；
[0033]图2显示了根据本专利技术一个实施例的过钻头电阻率测量原理示意图；
[0034]图3显示了根据本专利技术一个实施例的钮扣电极测量原理示意图；
[0035]图4显示了根据本专利技术一个实施例的纽扣电极测量所得方位电阻率成像模拟图；
[0036]图5显示了根据本专利技术一个实施例测控系统原理图；
[0037]图6显示了根据本专利技术一个实施例的水基钻井液条件下电流分布示意图；
[0038]图7显示了根据本专利技术一个实施例的油基钻井液条件下电流分布示意图；
[0039]图8显示了根据本专利技术一个实施例的钻头前方电阻率反演示意图。
[0040]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是取全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护范围。
[0042]图1显示了根据本专利技术的一个实施例的随钻测量电阻率的装置。如图1所示，装置包括具有磁芯的天线分别为110、120、130。其中，在天线110为接收天线，天线120为发射天线，天线130既可以作为发射天线，也可以作为接收天线。也就是说，接收器可以构造为天线状。具体地，在结构上，天线110、12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随钻测量电阻率的装置，其特征在于，包括：套设在筒状金属体外壁上的发射天线，接收器，其中，当所述发射天线在所述筒状金属体上激发感应电流后，能与地层形成电流回路，所述接受器获取电流信号用于获得电阻率信息，并且所述筒状金属体靠近钻头。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收器包括套设在筒状金属体的外壁上的接受天线，所述接受天线至少为两个，且至少一个位于所述发射天线的上端而其余位于所述发射天线的下端。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述接收器包括设置在所述筒状金属体的下端的钻头箱或者钻头的外壁上的纽扣电极，并且，所述纽扣电极位于所述发射天线的下端，当所述发射天线在所述筒状金属体上激发感应电流后，能与地层形成电流回路，所述纽扣电极获取电流信号用于获得电阻率信息。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述发射天线的下端设置至少两个上下方向间隔的所述纽扣电极，各所述纽扣电极表面绝缘式嵌设在钻头箱或者钻头的外壁上，且内部通过导线与相应的钻头箱或者钻头连接以在表面形成等势面。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述发射天线构造为多个以同时或者分时进行发射操作，其中，位于所述发射天线下端的所述接受天线中的一个可以转用于所述发射天线。6.根据权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，还包括测控系统，且该测控系统具有：控制中心，其用于实现时序控制、数据处理以及与外部的设备进行通信，信号采集单元，其具有阻抗匹配电路、滤波器、信号放大器和AD转换电路，用于实现信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨震，马清明，肖红兵，杨宁宁，黄明全，林楠，施斌全，
申请(专利权)人：中石化胜利石油工程有限公司中石化胜利石油工程有限公司随钻测控技术中心，
类型：发明
国别省市：