[發明專利]地層邊界檢測和地層電阻率測量的方法

有效

• 申請號: 201610053254.9
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105626060B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 劉乃震;趙齊輝;盧毓周;李永和;白銳;劉策;李敬;劉思揚;孫精明
• 申請（專利權）人: 中國石油集團長城鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

本發明提供了地層邊界檢測和地層電阻率測量的方法，涉及石油領域。該方法通過在電阻率測井儀旋轉一圈的期間，從第一條和第二條開槽天線的感應電壓中提取正弦波，進而導出地層邊界方向信息，從第二條和第三條開槽天線的感應電壓中提取最高?最低幅值，然后導出地層電阻率以及地層邊界的距離和方向的信息，并且還通過提取有第二臺發射器天線發射出電磁信號后，由第一臺接收器和第二臺接收器開槽天線上感應電壓之間的第一個微分相位，和通過由第三臺發射器開槽天線發射出電磁信號后，提取由第一臺接收器和第二臺接收器開槽天線上感應電壓之間的第二個微分相位等步驟，使在獲取了地層電阻率的同時，也能夠確定了地層邊界的距離和方向的信息。

技術領域

本發明涉及石油領域，具體而言，涉及地層邊界檢測和地層電阻率測量的方法。

背景技術

在石油行業，運用隨鉆測井(LWD)、隨鉆測量(MWD)和電纜測井系統等電氣測量技術來收集井下信息這樣的技術在業內人人皆知。這一類技術一直都被用來測定地層電阻率(或導電性；雖然這兩個專業術語“電阻率”和“導電性”是相反的兩個概念，但是在這一技術中經常相互替換。)，并且不同巖石的物理模型(例如阿爾奇定律)可以用來測定地層及其相應流體的巖石物理性質。根據現有技術，電阻率是一個用于劃定碳氫化合物(例如原油或天然氣)以及多孔地層含水量的重要參數。

隨著現代鉆井與測井技術的發展，“水平鉆井”以其能夠增加產油層(含碳氫化合物的地層)浮露深度的優勢而備受人們的青睞。“水平鉆井”是指在地質構造角度較小的地方鉆井。最好盡可能將鉆井井眼定位在產油層，以便最大程度確保其恢復程度。因此，鉆井井眼的后續鉆井工作就需要用到帶方向性靈敏度功能的定向電阻率測井儀來確定其鉆井決策。在得到地層界面識別、地層角度探測以及斷裂特征等測量結果后，就可以制定出相應的鉆井決策。

定向電阻率測量值一般包括發射和/或接收橫向模式(x-模式或y-模式)或混合模式(x-模式和z-模式)電磁波。這類測量適用于不同的天線配置，比如，圖1A中的橫向天線配置(x-模式)、圖1B中的雙-刨床天線配置、圖1C中的鞍型天線配置(x-模式、z-模式和混合模式)以及圖1D中的傾斜天線配置等。圖1A中的橫向天線的磁矩指向與(橫向天線使用的)定向電阻率測井儀的縱軸垂直。圖1B、1C和1D中的各種天線配置能夠發送或接收磁場的橫向分量，從而得到定向電阻率測量值。

定向電阻率測井儀的其中一項最重要的運用就是地質導向——通過精確定位產油層邊界和調節鉆井井眼方向引導鉆頭在產油層范圍內作業，防止越界。標準的地層邊界檢測如圖2A所示，圖中用一個x-模式天線TX_X或一個y-模式天線TX_Y來向地層發射電磁能，并利用z-模式接收器RX_Z來接收電磁信號。如果激活y-模式發射器TX_Y并且測井儀周圍有地層界面或邊界，那么當測井儀圍繞其縱軸旋轉一圈時，z-模式接收器RX_Z就會收到圖2B中所示的正弦波。根據測量出的正弦信號，就可以確定邊界的走向。然而，這一方案并不能夠測量出地層電阻率。它只能檢測出地層邊界或異常等地層不均勻性。

相關技術中進行地層邊界檢測的另一項現有技術，是用一個x-模式發射器天線TX_X或一個y-模式天線TX_Y來向地層發射電磁能并利用另一個x-模式接收器RX_X或y-模式接收器RX_Y來接收電磁信號。如果激活x-模式發射器TX_X并且測井儀周圍有地層界面或邊界，那么當測井儀圍繞其縱軸旋轉一圈時，x-模式接收器RX_X就會收到圖3中所示的正弦波。通過對比圖2B和圖3中的正弦波，我們會發現圖3中的正弦波有兩次完整的循環，這就表明地層邊界有可能位于其中一個相反的方向。雖然一個由x-模式發射器和x-模式接收器組成的系統能夠測量地層電阻率，但是要以此專業測定出地層邊界方向的話還存在一定難度。

如上所述，盡管定向電阻率測井儀一直用于商業用途，但是仍有必要對天線配置進行改良，以便讓定向電阻率測井儀不但能夠測量地層電阻率，而且能夠專業測定出地層邊界的方向。

發明內容

本發明的目的在于提供地層邊界檢測和地層電阻率測量的方法，以解決上述的問題。