[發(fā)明專利]一種提高電磁波電阻率測(cè)量精度和擴(kuò)展其測(cè)量范圍的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910131581.1
• 申請(qǐng)日: 2009-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN101609169A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇義腦;朱軍;盛利民;鄧樂;李會(huì)銀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01V3/30
• 分類號(hào): G01V3/30
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陳新勝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油天然氣鉆探領(lǐng)域的數(shù)據(jù)處理方法，涉及用于探測(cè)地層電阻率特性的電磁波電阻率測(cè)量方法，具體涉及一種提高電磁波電阻率測(cè)量精度和擴(kuò)展其測(cè)量范圍的方法。

背景技術(shù)

自從電磁波電阻率測(cè)量技術(shù)推出以來(lái)，該技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。最初，電磁波測(cè)量技術(shù)僅利用相位差來(lái)求取地層電阻率，通常使用的發(fā)射頻率為2MHz。后來(lái)，由于相位差反映的地層電阻率探測(cè)深度較淺的原因，2MHz電磁波的幅度衰減也被同時(shí)用來(lái)求取地層電阻率，以獲得更深的探測(cè)深度。為了進(jìn)一步提高探測(cè)深度，400KHz等更低的工作頻率也被逐漸采用，并同時(shí)測(cè)量獲得2MHz、400KHz的相位差和幅度衰減電阻率、獲得多種不同探測(cè)深度的電阻率測(cè)量結(jié)果。

幅度衰減和較低工作頻率(如400、100KHz等)的使用大大地增加了電磁波電阻率測(cè)量的探測(cè)深度，但是幅度衰減電阻率的測(cè)量精度較差，測(cè)量的地層電阻率動(dòng)態(tài)范圍很小。例如國(guó)外大多數(shù)公司給出的2MHz幅度衰減電阻率測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍不超過(guò)100Ω·m，400KHz的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍更小；實(shí)際上，幅度衰減電阻率測(cè)量能達(dá)到高精度的電阻率測(cè)量范圍往往在10Ω·m以內(nèi)。如圖2中所示，某三發(fā)雙收天線系統(tǒng)EMWR-T3R2在2MHz、400KHz時(shí)的幅度衰減Att與地層電阻率Rt的變化曲線；從該圖不難看出，當(dāng)?shù)貙与娮杪蚀笥?0Ω·m以后，幅度衰減隨地層電阻率增大變化很小，幅度衰減-地層電阻率轉(zhuǎn)換曲線幾乎為一條水平直線。

另外，電磁波電阻率測(cè)量?jī)x器的測(cè)量信號(hào)即電壓信號(hào)V_T，既包含由發(fā)射天線在接收天線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，又包括電路零信號(hào)V_Z和天線系統(tǒng)基值信號(hào)V_SE(或叫天線系統(tǒng)零信號(hào)或天線系統(tǒng)誤差)，其中接收天線中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)包括發(fā)射天線與接收天線之間的互感電動(dòng)勢(shì)V_M(或叫互感信號(hào))和來(lái)自地層的感生電動(dòng)勢(shì)V_F。互感電動(dòng)勢(shì)、電路零信號(hào)和天線系統(tǒng)基值信號(hào)與地層電阻率無(wú)關(guān)，它們對(duì)幅度衰減-地層電阻率轉(zhuǎn)換曲線和相位差-地層電阻率轉(zhuǎn)換曲線有較大影響。也就是說(shuō)，電磁波電阻率測(cè)量信號(hào)中包含發(fā)射天線與接收天線之間的互感信號(hào)、電路零信號(hào)和天線系統(tǒng)的基值信號(hào)，它們與地層電阻率無(wú)關(guān)，在求取地層電阻率時(shí)應(yīng)予以消除。

現(xiàn)有電磁波電阻率測(cè)量的補(bǔ)償處理方法(參見美國(guó)專利文獻(xiàn)No.5594343)能消除電路、天線系統(tǒng)的增益(含幅度和相位)變化，尤其是溫度引起的漂移變化(包括發(fā)射電流的變化)。該補(bǔ)償處理能消除這些漂移的原因，是基于這些變化與地層感生電動(dòng)勢(shì)是乘積關(guān)系的假設(shè)，但是互感信號(hào)、電路零信號(hào)和天線系統(tǒng)的基值信號(hào)與地層感生電動(dòng)勢(shì)不是乘積關(guān)系，因此該補(bǔ)償處理不能消除互感信號(hào)、電路零信號(hào)和天線系統(tǒng)的基值信號(hào)。因而導(dǎo)致幅度衰減電阻率和相位差電阻率等測(cè)量精度較低、動(dòng)態(tài)范圍較小。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服實(shí)際地質(zhì)勘探中電磁波信號(hào)處理中存在的上述技術(shù)難題，本發(fā)明提出了一種提高電磁波電阻率測(cè)量精度和擴(kuò)展電阻率測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍的方法，該方法普遍用于測(cè)井領(lǐng)域，特別適合于隨鉆電阻率測(cè)井。

依據(jù)本發(fā)明的提高電磁波電阻率測(cè)量精度和擴(kuò)展電阻率測(cè)量范圍的方法，其包括以下幾個(gè)步驟：

(1)首先，在某些位置上設(shè)置至少一個(gè)發(fā)射天線以及在另一些位置處至少設(shè)置兩個(gè)接收天線；

(2)依次向每個(gè)發(fā)射天線中通以交變電流，在地層中激發(fā)電磁波，使用接收天線測(cè)量電磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；

(3)對(duì)接收天線所測(cè)量的電磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行處理，獲得幅度衰減和相位差，并經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換處理得到地層視電阻率。

其特征在于：

a.計(jì)算發(fā)射天線-接收天線之間互感電動(dòng)勢(shì)；

b.實(shí)施消除互感電動(dòng)勢(shì)的幅度衰減-電阻率轉(zhuǎn)換圖版和相位差-電阻率轉(zhuǎn)換圖版的計(jì)算方法；

c.確定天線系統(tǒng)基值信號(hào)和儀器電路零信號(hào)的測(cè)量值；

d.從實(shí)際測(cè)井電壓信號(hào)中消除與地層電阻率無(wú)關(guān)的互感電動(dòng)勢(shì)、電路零信號(hào)、天線系統(tǒng)基值信號(hào)；

e.計(jì)算相位差、幅度衰減及使用該相位差；

f.使用消除了互感電動(dòng)勢(shì)的幅度衰減-電阻率轉(zhuǎn)換圖版和相位差-電阻率轉(zhuǎn)換圖版對(duì)該相位差、幅度衰減進(jìn)行地層電阻率轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換結(jié)果提高了電磁波電阻率測(cè)量精度和擴(kuò)展電阻率測(cè)量范圍。

進(jìn)一步地，根據(jù)公式(1)的解析解或有限元數(shù)值解法來(lái)計(jì)算發(fā)射天線-接收天線之間互感電動(dòng)勢(shì)V_M。當(dāng)發(fā)射、接收天線繞制在絕緣棒上時(shí)，互感電動(dòng)勢(shì)V_M有以下解析表達(dá)式：