[發明專利]用于井配置和儲集層特性的設備以及系統

無效

• 申請號: 201110064802.5
• 申請日: 2005-07-14
• 公開（公告）號: CN102213772A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: J·塞杜;E·勒讓德爾;R·塔赫里安
• 申請（專利權）人: 普拉德研究及開發股份有限公司
• 主分類號: G01V3/28
• 分類號: G01V3/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周春梅

技術領域

本發明涉及地下勘探領域，更具體地說是涉及用來限定地下參數和井方位的技術。本發明一般應用于測井技術，但是本發明在隨鉆錄井(LWD)、隨鉆測量(MWD)和定向鉆井(大地操縱法)應用場合中特別有用。

背景技術

多種電磁(EM)測井工具已在地下勘探領域中使用多年。這些測井工具或者儀器各自具有一個裝備著多根天線的細長支承物，所述天線可起到源(發射器)或傳感器(接收器)作用。在這些工具上的多根天線通常被形成為導線的環或者線圈。在工作中，發射器天線由交流電供能以便通過鉆探孔液體(“泥漿”)并進入周圍巖層地發射EM能量。發射出的能量與鉆探孔和巖層相互作用而產生信號，所述信號由或更多接收器天線探測出和測量。探測出的信號反映出與該泥漿和巖層的相互作用。測量結果還受泥漿滲漏侵入影響，該滲漏侵入改變井眼附近巖石的性能。通過處理探測出的信號數據，就能限定一個記錄或者巖層輪廓和/或鉆探孔性能。

測量所得地下參數的處理通過一種通常稱之為倒置技術的方法來進行。倒置處理通常包括：對在測井儀器周圍的地上巖層的幾何形狀以及巖層性能做出一個最初評定或者模型。該最初模型參數可出自此項技術中已知的多種方法。根據該最初模型計算出一個預期的測井儀器響應。然后將算出的響應與該測井儀器量出的響應進行比較。使用該算出響應和量出響應之間的差別來調整該原始模型的參數。調整后的模型被用來再次計算該測井儀器的預期響應。將用于該調整后模型的預期響應與量出的儀器響應進行比較，并使用它們之間的任何差別來再次調整該模型。這個過程通常被重復到該預期響應和量出響應之間的差別降落到一個預先選定閥值之下為止。美國專利No.6,594,584描述多種現代倒置技術，因此將其整個收復編于此作為參考。

由于LWD和MWD工具的有效性，使用電阻率測量結果的實時井布置已被該產業使用。這種應用通常被稱之為大地操縱法。在大地操縱法中，實時鉆探孔位置相對于已知地質標記的評定通過多項電阻率記錄性能的相互關系來執行。由于通常沿著鉆環緊靠安置一個LMD工具的電阻率傳感器，只能獲得受限制的徑向電阻率，從而限制了巖層地質模型知識和評定的程度。只有在引入具有幾十米發射器接收器距離的傳感器情況下，才能獲得一個較深的徑向電阻率。

具有幾十米發射器接收器大間距的Schlumberger超深電阻率(UDR)感應工具已成功地進行試驗。該工具的一個應用場合是限定一個遠離井道7-11米的油-水接觸(OWC)位置。標題為“Method?and?Apparatus?for?Measuring?Resistivity?of?a?Earth?Formation”并授予Seydoux等人的美國專利No.6,188,222以及Seydoux等人的標題為“Systems?for?Deep?Resistivity?While?Drilling?for?Proactive?Geosteering”的美國專利申請系列號10/707,985提供這些工具及其使用的進一步描述。該‘222專利和‘985申請被指派給本發明代理人并整個收編于此作為參考。

該LWD超深電阻率基本工具結構包括兩個獨立的鉆探替代物(一個發射器和一個接收器)，它們布置在其它鉆探工具中間的一個BHA中，從而提供大的發射器-接收器間距。用這個工具獲得的基本測量結果由不同頻率處的感應振幅組成，以便允許用具有寬廣范圍電阻率的電阻率對照物來限定不同巖層邊界。該測量結果被用于對于一個最佳參數化巖層模型的倒置，從而在實際工具測量結果和該工具在這種巖層模型內預期測量結果之間給出最好的吻合。

圖1表示在使用中的MWD工具實例。在圖1結構中，鉆桿柱10通常包括如圖所示懸掛在鉆過地上巖層9的鉆探孔13內的傳動鉆桿8、多種長度的鉆管11以及鉆環12。在該鉆桿柱下端的鉆頭14通過驅動軸15轉動，所述驅動軸連接在鉆探馬達組件16上。這臺馬達由鉆探泥漿提供動力，該泥漿循環流動，向下通過鉆桿柱10的孔并經過鉆探孔環狀空間13a向上回到地面。馬達組件16包括驅動鉆頭14和折曲外殼17的動力部分(定子/轉子或者渦輪)，所述外殼在其彎曲位置形成小的折曲角度，從而使鉆探孔13在該折曲角度平面內折曲并逐漸形成新的鉆探孔斜度。該折曲外殼可以是具固定角度裝置，或者可以是地面可調節組件。該折曲外殼還可以是如同美國專利No.5,117,927中披露的向下鉆探可調組件，該專利被收編于此作為參考。作為替代，馬達組件16可包括筆直的外殼并能與折曲替代物結合使用，所述折曲替代物是在本領域中眾所周知的并布置在馬達組件16上方的鉆桿柱內以便提供該折曲角度。