[發(fā)明專(zhuān)利]測(cè)量鉆頭處地層電阻率的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310385475.2
• 申請(qǐng)日: 2013-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103590823A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉乃震;趙齊輝;盧毓周;李永和;白銳;劉策;李敬;喬建國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司鉆井技術(shù)服務(wù)公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B49/00
• 分類(lèi)號(hào): E21B49/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開(kāi)磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電阻率測(cè)井領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種測(cè)量鉆頭處地層電阻率的裝置。

背景技術(shù)

采集井下信息通常使用電氣測(cè)量方法，如隨鉆測(cè)井（“LWD”）、隨鉆測(cè)量（“MWD”）和電纜測(cè)井系統(tǒng)。在石油業(yè)眾所周知，這些技術(shù)早已用來(lái)獲取井下信息，例如，采用地層電阻率（或電導(dǎo)率；術(shù)語(yǔ)“電阻率”和“電導(dǎo)率”，雖在意思上相反，但在工藝中可交替使用）和各種巖石物理模型（如Archie定律）可以用于確定地層以及相應(yīng)流體的巖石物理性質(zhì)。在相關(guān)技術(shù)中，電阻率是反映多孔地層中油氣（如原油或天然氣）和水含量的重要參數(shù)，因此最好保留產(chǎn)油層（含烴層）里的井眼，盡可能實(shí)現(xiàn)最大限度的采收率。

如圖1所示的相關(guān)技術(shù)中的井底鉆孔組件（簡(jiǎn)寫(xiě)為“BHA”）的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，BHA100包括：鉆頭114、一個(gè)設(shè)置于鉆頭處的傳感器裝置110，一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定器104，一個(gè)井下動(dòng)力鉆具108、一個(gè)隨鉆測(cè)井系統(tǒng)106和鉆環(huán)102。鉆環(huán)在鉆井操作過(guò)程中可視為鉆柱的一部分。鉆頭處的傳感器裝置110包括：多個(gè)小巧的傳感器，比如，鉆頭定位傳感器、伽馬射線讀數(shù)器和一個(gè)遙測(cè)發(fā)射機(jī)112，用于BHA100監(jiān)督和指示鉆井操作。傳感器裝置110可檢測(cè)出鉆頭處的環(huán)境條件并將鉆頭處信息返回至隨鉆測(cè)井系統(tǒng)106，以使其決定BHA100的下一步動(dòng)向。井下動(dòng)力鉆具108用于鉆井操作過(guò)程中帶動(dòng)鉆頭114。隨鉆測(cè)井系統(tǒng)106包括各類(lèi)測(cè)井工具，比如：電阻率測(cè)量工具、聲波測(cè)量工具、中子測(cè)井儀、密度測(cè)量工具和遙測(cè)系統(tǒng)。遙測(cè)系統(tǒng)，比如：泥漿脈沖遙測(cè)系統(tǒng)，可在隨鉆測(cè)井系統(tǒng)106和表層之間建立其通訊連接（圖1中未顯示），作為鉆頭處信息或其它測(cè)得信息等即將發(fā)送至表層的數(shù)據(jù)的中繼設(shè)備。

鉆頭處信息包括鉆頭114周?chē)貙拥沫h(huán)境條件信息，作為鉆頭在實(shí)時(shí)鉆井過(guò)程中調(diào)整其方向的重要操作和定向參數(shù)。

由于機(jī)械復(fù)雜性和鉆頭114周?chē)目臻g有限，隨鉆測(cè)井系統(tǒng)106不能直接放在鉆頭114附近，而應(yīng)放置在井下動(dòng)力鉆具108上方，離鉆頭114至少30英尺。比如，如圖2所示，作為隨鉆測(cè)井系統(tǒng)106一部分的常用傳播電阻率測(cè)井工具200，通常不得放置在鉆頭114附近。傳播電阻率測(cè)井工具200包括：工具殼體202、一臺(tái)發(fā)射機(jī)T1，和一對(duì)接收機(jī)R1和R2。發(fā)射機(jī)T1通過(guò)配置可以發(fā)出電磁信號(hào)，穿過(guò)地層，送至接收機(jī)R1和R2。接收機(jī)R1和R2上產(chǎn)生的電磁信號(hào)之間的相位差和振幅衰減可用于計(jì)算周?chē)貙拥碾娮杪省］^大的信號(hào)相位差和振幅衰減表示地層電阻率低。

然而，由于鉆頭114周?chē)臻g有限，上述傳播電阻率測(cè)井工具200應(yīng)放置在井下動(dòng)力鉆具108上面。因此，傳播電阻率測(cè)井工具200在測(cè)量鉆頭114周?chē)沫h(huán)境條件時(shí)可能出現(xiàn)滯后（鉆頭114和傳播電阻率測(cè)井工具200之間的距離至少為30英尺）。

針對(duì)上述相關(guān)技術(shù)中鉆頭和傳統(tǒng)傳播電阻率測(cè)井工具之間的距離引起的測(cè)量滯后的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種測(cè)量鉆頭處地層電阻率的裝置，用以解決上述相關(guān)技術(shù)中鉆頭和傳統(tǒng)傳播電阻率測(cè)井工具之間的距離引起的測(cè)量滯后的問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一方面，提供了一種測(cè)量鉆頭處地層電阻率的裝置，包括：工具殼體；配置在工具殼體上的發(fā)射機(jī)；其中，發(fā)射機(jī)用于生成電信號(hào)并將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為待發(fā)射至地層的電磁信號(hào)；配置在工具殼體上的接收機(jī)，位于發(fā)射機(jī)的軸向距離處；其中，接收機(jī)用于測(cè)量來(lái)自發(fā)射機(jī)的電磁信號(hào)的振幅和相位；與發(fā)射機(jī)耦合的發(fā)射信號(hào)耦合器；其中，發(fā)射信號(hào)耦合器用于耦合部分來(lái)自發(fā)射機(jī)的天線的電信號(hào)，并測(cè)量耦合的電信號(hào)的振幅和相位；其中，接收機(jī)接收到的電磁信號(hào)和發(fā)射信號(hào)耦合器耦合的電信號(hào)之間的振幅衰減和相位差用于計(jì)算電阻率。

優(yōu)選地，上述發(fā)射機(jī)包括至少一條天線，用于發(fā)射電磁信號(hào)；接收機(jī)包括至少一條天線，用于接收電磁信號(hào)。

優(yōu)選地，上述發(fā)射機(jī)或接收機(jī)上的天線用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電磁信號(hào)或?qū)㈦姶判盘?hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

優(yōu)選地，上述發(fā)射機(jī)包括一臺(tái)發(fā)射機(jī)電路，用于通過(guò)配置生成和放大電信號(hào)。

優(yōu)選地，上述發(fā)射機(jī)電路包括一個(gè)阻抗調(diào)諧電路，用于通過(guò)配置調(diào)整發(fā)射機(jī)內(nèi)的阻抗。

優(yōu)選地，上述接收機(jī)包括一臺(tái)接收機(jī)電路，用于通過(guò)配置處理來(lái)自發(fā)射機(jī)的電磁信號(hào)的振幅和相位數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，上述發(fā)射信號(hào)耦合器包括一臺(tái)耦合電路，用于通過(guò)配置信息，記錄發(fā)射機(jī)耦合的電信號(hào)，并協(xié)助測(cè)量耦合的電信號(hào)的振幅和相位。