[發明專利]電磁測井設備和方法

有效

• 申請號: 200910134277.2
• 申請日: 2009-04-16
• 公開（公告）號: CN101571040A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 馬蒂厄·西蒙
• 申請（專利權）人: 普拉德研究及開發股份有限公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;G01V3/30
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王新華

技術領域

本發明涉及一種用于測量包圍裸眼井的有限區帶內的地下地層的電 磁特性的電磁測井設備和方法。根據本發明的電磁測井設備的具體應用和 方法涉及油田服務行業。

背景技術

測量地質構造電磁特性(例如，介電常數和電導率)的測井裝置例如 從US5,434,507是已知的。測井裝置包括安裝在極板內的發射器和間隔開的 接收器，所述極板抵靠在裸眼井壁上，且裸眼井被鉆進到地質構造中。微 波電磁能量發射到地層，并且已經傳播通過地層的能量在接收器處被接 收。在地層中傳播的波的相位和振幅由接收器輸出信號確定。然后可以從 相位和振幅的測量值得到地層的介電常數和電導率。

發射器和接收器包括被同化為磁偶極子的天線。這些偶極子正切于極 板面，并在不同的方向上被定向。垂射模式(broadside?mode：或側向模 式)對應于與極板軸線正交地定向的偶極子。端射模式對應于在與極板軸 線對齊定向的偶極子。用于垂射模式的勘測深度小。用于端射模式的勘測 深度大于用于垂射模式的勘測深度，但是信號較弱。在兩個接收器之間測 量衰減和相位漂移。簡單的轉換允許在均勻地層的情況下重新得到介電常 數和電導率。當天線設置在二維陣列中時，可以獲得包圍裸眼井的地層的 介電常數ε圖像和電導率σ圖像。

典型地，這種測井裝置由于其對極板相對于地層的間隙(standoff)的 高靈敏度或裸眼井壁上的泥餅層的存在而不能提供對地層特性的準確測 量。即使絕緣泥漿或泥漿濾液的薄膜構成不透明層，也防止傳統的微電阻 率成像儀測量地層。但是在相當大的費用下可以用水基泥漿(導電泥漿) 替換油基泥漿(絕緣泥漿)。此外，可以進行的測量沒有保證。因此，需 要解決在上面提及的環境中獲得地層的微電阻圖像的問題。

發明內容

本發明的一個目的是提出一種克服現有技術的裝置和方法的缺點中 的至少一種的電磁測井設備和方法。

根據一方面，本發明涉及一種用于勘測包圍裸眼井的地質構造的設 備，所述設備包括：

測井工具，所述測井工具可移動通過裸眼井；

電磁探頭，所述電磁探頭包括安裝在測井工具上的極板，所述電磁探 頭適于通過所述極板的壁接合面與裸眼井接合；

至少一個發射天線，所述發射天線安裝在壁接合面內；

多個間隔開的接收天線，所述接收天線相對于發射天線間隔開地安裝 在壁接合面內，以及

其中天線中的至少一個是終端開路式(open-ended)天線，所述終端 開路式天線形成正交于極板面的基本上純電偶極子。

有利地，終端開路式天線是大致垂直于極板的壁接合面的同軸終端開 路式天線。

有利地，終端開路式同軸天線包括被介電材料間隔開的內外導體，且 天線嵌入極板中。

外導體可以由極板的壁接合面形成，所述壁接合面由導電材料制成。

所述設備可以包括用作第一組發射天線的多個天線和用作第一組接 收天線的多個天線，第一組發射天線至少沿第一行設置，第一組接收天線 至少沿大致平行于第一行的第二行設置。

所述設備可以包括兩行接收天線和兩行發射天線，兩行接收天線大致 設置在金屬極板的中間，兩行發射天線以預定距離對稱地位于接收器行的 上方和下方，所有行相互大致平行。

所述設備還可以包括位于第一行發射器和第一行接收器之間的第一 組反射發射天線和位于第二行發射器和第二行接收器之間的第二組反射 發射天線，每一組都包括至少一個發射天線。

發射天線的孔徑可以大于接收天線的孔徑。至少第一和第二終端開路 式同軸天線可以具有不同的直徑。

第一行接收天線相對于第二行接收天線橫向偏移，從而限定接收天線 的“曲折”結構。

所述設備還可以包括：

發射器模塊，所述發射器模塊適于激發發射天線以在預定頻率下將電 磁波發射到地層中，發射器模塊包括耦合到IQ調制器的低頻振蕩器；

接收器模塊，所述接收器模塊適于在接收天線中的每一個處接收和處 理表示從地層接收的電磁波的輸出信號，接收器模塊包括混合器；以及

主控振蕩器，所述主控振蕩器將高頻信號輸送給發射器模塊的IQ調制 器和接收器模塊的混合器。

主控振蕩器可以輸送范圍在10MHz與10GHz之間的預定頻率。