[發明專利]一種多探測深度的地質導向裝置和地質導向方法

有效

• 申請號: 201611210523.4
• 申請日: 2016-12-24
• 公開（公告）號: CN108240213B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 楊錦舟;楊震;肖紅兵;李作會;李運升
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/04;E21B47/13;G06F30/20
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌;李勇

1.一種多探測深度的地質導向裝置，其特征在于，包括：

用于測量鉆頭近前方電阻率信息的過鉆頭電阻率測量單元；

用于測量鉆頭近前方自然伽馬射線信息的方位伽馬測量單元；

用于測量井斜以及工具面數據的姿態測量單元；

用于測量地層電阻率以及方位電動勢信號的方位電磁波電阻率測量單元；

用于探測地質超深界面信息的超深方位電磁波探變測量單元；

一端分別與過鉆頭電阻率測量單元、方位伽馬測量單元、姿態測量單元、方位電磁波電阻率測量單元、超深方位電磁波探變測量單元相連接，另一端與中控電氣單元相連接，用于接收實時測井數據的電磁脈沖傳輸電氣單元；

以及一端分別與過鉆頭電阻率測量單元、方位伽馬測量單元、姿態測量單元、方位電磁波電阻率測量單元、超深方位電磁波探變測量單元相連接，另一端與中控電氣單元相連接，用于發送控制信號的工具總線電氣單元；

所述過鉆頭電阻率測量單元中設置有至少兩個帶有磁芯的環形天線以及至少一個紐扣電極，所述環形天線的通頻頻率范圍為1000Hz-10000Hz；

所述方位電磁波電阻率測量單元中設置有至少一個發射天線以及至少兩個接收天線，方位電磁波電阻率測量單元的發射天線以及方位電磁波電阻率測量單元的接收天線的通頻頻率范圍為200kHz-4MHz；

所述方位電磁波電阻率測量單元中設置的發射天線、接收天線中至少有一個天線的指向與所述方位電磁波電阻率測量單元的儀器軸之間的夾角大于30°且小于60°；

所述方位電磁波電阻率測量單元中設置的接收天線中至少有一個為橫向接收天線；

所述超深方位電磁波探邊測量單元中設置有至少一個發射天線以及至少一個接收天線；

所述超深方位電磁波探邊測量單元中設置的發射天線、接收天線中至少有一個天線的磁矩指向與所述超深方位電磁波探邊測量單元的儀器軸不重合；

超深方位電磁波探邊測量單元的發射天線與超深方位電磁波探邊測量單元的接收天線之間的線圈距大于10m，超深方位電磁波探邊測量單元的發射天線以及超深方位電磁波探邊測量單元的接收天線的通頻頻率范圍為10kHz-100kHz。

2.根據權利要求1所述的一種多探測深度的地質導向裝置，其特征在于，所述方位伽馬測量單元中至少設置有一個晶體探測器。

3.根據權利要求2所述的一種多探測深度的地質導向裝置，其特征在于，所述方位伽馬測量單元中設置的晶體探測器為鑲嵌在鉆鋌上的NaI晶體探測器。

4.根據權利要求1所述的一種多探測深度的地質導向裝置，其特征在于，所述姿態測量單元為加速度計、磁通門、陀螺儀中的任意一種或任意幾種的組合。

5.一種多探測深度的地質導向方法，其特征在于，包括如下步驟：

根據鄰井或直井導眼井的地質、地震信息建立初始地質模型；

在實時鉆進過程中，根據過鉆頭電阻率測量單元測得的鉆頭近前方電阻率信息、方位伽馬測量單元測得的鉆頭近前方自然伽馬射線信息、姿態測量單元測得的井斜以及工具面數據、方位電磁波電阻率測量單元測得的地層電阻率以及方位電動勢信息、超深方位電磁波探變測量單元測得的地質超深界面信息，反演得到實時地質模型；

根據實時地質模型與初始地質模型之間的差異以及鉆頭的相對位置，調整鉆頭鉆進方向；

所述根據過鉆頭電阻率測量單元測得的鉆頭近前方電阻率信息具體為：利用設置在鉆頭側的過鉆頭電阻率測量單元中的至少一個帶有磁芯的環形天線作為發射天線，在鉆鋌上感應出感應電流，并利用鉆頭以及鉆鋌將感應電流導入地層中，而后利用鉆鋌接收經地層回流的回流電流，形成測試回路；

利用設置在鉆頭側的過鉆頭電阻率測量單元中的剩余帶有磁芯的環形天線作為接收天線，測量鉆鋌接收的經地層回流的回流電流；利用設置在鉆頭側的過鉆頭電阻率測量單元中的至少一個紐扣電極測量經鉆鋌流出的感應電流；

根據歐姆定律，將測量得到的鉆鋌接收的經地層回流的回流電流、測量得到的經鉆鋌流出的感應電流轉換計算得到鉆頭近前方電阻率信息；

所述根據方位電磁波電阻率測量單元測得的地層電阻率具體為：方位電磁波電阻率測量單元中設置的至少一個發射天線采用分時分頻的方式發射電磁波，方位電磁波電阻率測量單元中設置的至少兩個接收天線分別接收地層界面反射回的電磁波，計算得到地層界面反射電磁波幅度比以及地層界面反射電磁波相位差并進行電阻率轉換，得到地層界面反射電磁波幅度比電阻率以及地層界面反射電磁波相位差電阻率；

所述根據方位電磁波電阻率測量單元測得的方位電動勢信息具體為：方位電磁波電阻率測量單元中設置的至少一個發射天線采用分時分頻的方式發射電磁波，方位電磁波電阻率測量單元中設置的至少一個接收天線分別接收井眼上層地層界面反射回的電磁波以及井眼下層地層界面反射回的電磁波，并根據井眼上層地層界面反射回的電磁波以及井眼下層地層界面反射回的電磁波的實部之差以及虛部之差計算得到方位電動勢信息；

所述超深方位電磁波探變測量單元測得的地質超深界面信息具體為：利用超深方位電磁波探邊測量單元中設置有至少一個發射天線采用分時分頻發射電磁波，利用超深方位電磁波探邊測量單元中設置有至少一個接收天線接收含有地層界面信息的反射電磁波信號，處理并計算得到含有地層界面信息的反射電磁波信號的電動勢幅度以及電動勢相位；其中，含有地層界面信息的反射電磁波信號的電動勢幅度以及電動勢相位用來預測并指示地質界面信息。