[發(fā)明專利]具有誤差校準(zhǔn)系統(tǒng)的多發(fā)射機(jī)和接收機(jī)測(cè)井設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200580037836.8
• 申請(qǐng)日: 2005-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101069105A
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 威廉·D·弗拉納根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿爾蒂瑪實(shí)驗(yàn)室公司
• 主分類號(hào): G01V3/08
• 分類號(hào): G01V3/08
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 鄭立;車文

本申請(qǐng)是2002年9月9日申請(qǐng)的我的目前共同待審批的申請(qǐng)序列號(hào)No.10/237,439的部分后續(xù)申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)井領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于消除電磁傳播波設(shè)備所固有的數(shù)據(jù)獲取誤差的新穎的裝置和技術(shù)。本發(fā)明還涉及一種用于在測(cè)井期間測(cè)量鉆孔周圍的地質(zhì)構(gòu)造的電阻率和當(dāng)鉆探操作時(shí)錄井的裝置和方法。

背景技術(shù)

地層電阻率通常用于評(píng)價(jià)鉆孔周圍的地質(zhì)構(gòu)造。地層電阻率表示在地質(zhì)構(gòu)造中存在碳?xì)浠衔铩＞哂懈唠娮杪实亩嗫椎貙油ǔ１硎舅鼈冎饕惶細(xì)浠衔锍錆M，而具有低電阻率的多孔地層表示這樣的構(gòu)造主要被水充滿。

過(guò)去已經(jīng)開(kāi)發(fā)了用于測(cè)量地層電阻率的設(shè)備。這些設(shè)備中有許多通過(guò)測(cè)量傳送電磁波的屬性來(lái)測(cè)量地層電阻率。例如，圖1示出一種早期的無(wú)補(bǔ)償?shù)膫鞑ゲ娮杪蕼y(cè)井儀，包括一個(gè)發(fā)射機(jī)和兩個(gè)接收機(jī)，以在兩個(gè)傳播路徑上測(cè)量電磁波屬性。屬性P11表示從發(fā)射機(jī)(Tx)到第一接收機(jī)(Rx1)的傳播路徑的電磁傳播屬性，而P12表示與用于P11相同但是從發(fā)射機(jī)到第二接收機(jī)(Rx2)的傳播路徑的電磁傳播屬性。典型地，測(cè)量的傳播屬性是衰減和相位。差動(dòng)測(cè)量(M)是通過(guò)采用在P12和P11之間的差值形成的。這個(gè)差值允許與該系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)單元相關(guān)的任何誤差從最終的測(cè)量(M)中除去。該測(cè)量(M)然后經(jīng)由函數(shù)(f)被轉(zhuǎn)換為地層電阻率(R)，該函數(shù)(f)提供在差動(dòng)傳播屬性(M)和周圍地層電阻率之間的關(guān)系。

圖2表示在屬于Clark等(1990)的美國(guó)專利No.4,949,045和屬于Clark等(1990)的美國(guó)專利No.4,968,940中描述的另一種傳播波電阻率測(cè)井儀。當(dāng)與在圖1中示出的“無(wú)補(bǔ)償?shù)摹睖y(cè)井儀相比的時(shí)候，這個(gè)提供的測(cè)井儀改善測(cè)量精度并且降低對(duì)鉆孔不規(guī)則影響的敏感性。這樣的測(cè)井儀包括兩個(gè)發(fā)射機(jī)和位于這兩個(gè)發(fā)射機(jī)之間的接收機(jī)對(duì)，并且被稱為鉆孔補(bǔ)償?shù)臏y(cè)井儀。M_U表示從發(fā)射機(jī)(Tx1)向上傳送的電磁波的差動(dòng)測(cè)量，并且M_D表示從發(fā)射機(jī)(Tx2)向下傳送電磁波的差動(dòng)測(cè)量。鉆孔補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量M_BHC可以通過(guò)對(duì)向上傳送測(cè)量M_U和向下傳送測(cè)量M_D求平均來(lái)計(jì)算。通過(guò)函數(shù)(f)將傳播屬性(M_BHC)轉(zhuǎn)換為電阻率，以類似于無(wú)補(bǔ)償?shù)臏y(cè)井儀的方式來(lái)確定地層電阻率。通過(guò)平均來(lái)自向上和向下傳送電磁波的測(cè)量，可以降低鉆孔褶皺對(duì)于測(cè)量地層電阻率的影響。這個(gè)平均值還除去對(duì)應(yīng)于該系統(tǒng)的兩個(gè)接收機(jī)單元Rx1和Rx2的誤差。類似無(wú)補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，該鉆孔補(bǔ)償設(shè)備還通過(guò)使用差動(dòng)接收機(jī)測(cè)量M_U和M_D來(lái)消除與該系統(tǒng)的發(fā)射單元相關(guān)的誤差。

雖然鉆孔補(bǔ)償?shù)臏y(cè)井儀比常規(guī)的無(wú)補(bǔ)償?shù)臏y(cè)井儀提供更加精確的地層電阻率測(cè)量，但是這樣的技術(shù)需要大約為無(wú)補(bǔ)償測(cè)井儀兩倍長(zhǎng)的測(cè)井儀。具有一個(gè)徑向探測(cè)深度的無(wú)補(bǔ)償測(cè)井儀的測(cè)井儀長(zhǎng)度直接與發(fā)射機(jī)和接收機(jī)對(duì)之間的間距相關(guān)。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)對(duì)之間較長(zhǎng)的間距比較短的間距提供更大的探測(cè)深度，并且因此需要更長(zhǎng)的測(cè)井儀主件。如在專利′045和′940中描述的具有與無(wú)補(bǔ)償測(cè)井儀等效的徑向探測(cè)深度的鉆孔補(bǔ)償測(cè)井儀的測(cè)井儀長(zhǎng)度將大約兩倍長(zhǎng)，因?yàn)樾枰喜考跋虏績(jī)蓚€(gè)發(fā)射機(jī)單元。

另一種補(bǔ)償測(cè)井儀在屬于Clark等(1997)的美國(guó)專利No.5,594,343中描述，其中該發(fā)射機(jī)不對(duì)稱地位于接收機(jī)對(duì)的兩側(cè)上。類似于先前描述的′045和′940專利，這樣的測(cè)井儀也需要在接收機(jī)對(duì)的每側(cè)上安置至少一個(gè)發(fā)射機(jī)，并且也需要長(zhǎng)的測(cè)井儀主件。

如上所述的補(bǔ)償測(cè)井儀在鉆孔中需要長(zhǎng)的測(cè)井儀主件，以正確地安置發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。長(zhǎng)的測(cè)井工具不僅需要額外的材料和更多的制造成本，而且在窄的或者偏斜的鉆孔中它們很可能別住或者卡住。這個(gè)問(wèn)題在具有減小入口半徑的多邊井眼和在高度偏斜的井眼中尤其嚴(yán)重。據(jù)此，存在一種具有降低成本的改進(jìn)系統(tǒng)的需要，該系統(tǒng)也能夠便于測(cè)井儀在井眼內(nèi)移動(dòng)，同時(shí)采集關(guān)于地質(zhì)構(gòu)造特征的有用信息，諸如電阻率及其他地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種用于評(píng)價(jià)穿過(guò)地質(zhì)構(gòu)造的鉆孔附近的的地質(zhì)構(gòu)造屬性的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括可移動(dòng)地貫穿鉆孔的測(cè)井儀主件，與測(cè)井儀主件相嚙合用于產(chǎn)生進(jìn)入地質(zhì)構(gòu)造的信號(hào)的第一發(fā)射機(jī)，緊鄰第一發(fā)射機(jī)與測(cè)井儀主件相嚙合用于產(chǎn)生進(jìn)入地質(zhì)構(gòu)造的信號(hào)的第二發(fā)射機(jī)，與測(cè)井儀主件相嚙合用于接收由第一和第二發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)的第一接收機(jī)，以及緊鄰第一接收機(jī)與測(cè)井儀主件相嚙合用于接收由第一和第二發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)的第二接收機(jī)。