一種利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，裝置包括：圓筒狀的工具主體，所述工具主體上部署發(fā)射機和接收機，所述發(fā)射機為線圈天線，所述接收機為磁力儀，磁力儀靈敏度高，能夠獨立地測量磁場的每個分量，測量數(shù)據(jù)精度高且便于后期的信號處理，此外，磁力儀的尺寸比傳統(tǒng)線圈天線的尺寸更小，這樣就有利于鉆井工具上的安裝使用。
【專利說明】一種利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及隨鉆測井【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，本實用新型涉及隨鉆邊界探測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井應(yīng)用(例如隨鉆測井(LWD)、隨鉆測量(MWD)、電纜測井應(yīng)用等)使用電學(xué)測量來確定鉆孔周圍地層的電學(xué)特性是公知的，這些鉆井裝置測得的電阻率(或者電導(dǎo)率)可以理解為利用各種巖石物理模型(例如Archie’s Law)來確定其中地層和液體的巖石物理特性。例如，高空隙度地層的高電阻率常常預(yù)示著烴的存在，如原油和天然氣，而高空隙度地層的低電阻率通常是水飽和區(qū)。術(shù)語電阻率和電導(dǎo)率雖然在意思上相反但是在本領(lǐng)域中經(jīng)常交替使用，這里提及其中的一個或者另外一個是為了描述方便，而不是有意進行限制。
[0003]隨鉆邊界探測裝置的探測深度隨著測量頻率的增加而減小，通常隨鉆邊界探測裝置采用的無線電波頻率從100千赫茲到幾兆赫茲，傳統(tǒng)的磁力儀只能用于恒定磁場(如地磁場)或低頻磁場的測量，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，高頻磁力儀逐漸成為現(xiàn)實(例如US2008/0106201, US 2010/0289491)。
[0004]目前，水平井已逐漸成為油田開發(fā)的主流井型，它需要鉆井工具保持在油層中行進，盡可能實現(xiàn)最大限度的采收率。所以需要一種有效的探測裝置和方法進行地層邊界測量，現(xiàn)有技術(shù)中隨鉆邊界探測裝置采用的接收機和發(fā)射機均為線圈天線，其靈敏度不高，不能獨立地測量磁場的多個分量，測量數(shù)據(jù)精度低且不便于后期的信號處理，尺寸大不利于鉆井工具上的安裝使用。
實用新型內(nèi)容
[0005]為此，本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提高隨鉆邊界探測裝置中接收機的靈敏度，減小接收機的尺寸，從而提出一種利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，包括:圓筒狀的工具主體，所述工具主體上部署發(fā)射機和接收機，所述發(fā)射機為線圈天線，所述接收機為磁力儀。
[0008]上述利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，所述線圈天線的發(fā)射電磁信號極化方向可以與工具主體軸線方向平行。
[0009]上述利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，所述磁力儀接收并測量來自所述發(fā)射機的磁場分量。
[0010]上述利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，所述接收機可以為單個磁力儀或者多個磁力儀形成接收機陣列。
[0011]上述利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，所述磁力儀可以工作在靜場到頻率高達10兆赫茲的頻帶。[0012]本實用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點，
[0013](I)本實用新型所述的利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，采用磁力儀作為隨鉆邊界探測裝置的接收機，與傳統(tǒng)的線圈天線相比，磁力儀能夠獨立地測量磁場的每個分量，能簡化后續(xù)的信號處理程序，并且能夠提高數(shù)據(jù)精度，此外，磁力儀的尺寸比傳統(tǒng)線圈天線的尺寸更小，這樣就有利于鉆井工具上的安裝使用。
[0014](2)本實用新型所述的利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，隨鉆探測工具主體上可以部署單個磁力儀作為接收機，也可以部署多個磁力儀形成接收機陣列，部署多個磁力儀形成接收機陣列時能接收到更多可信的地層信息，進一步提高邊界的測量精度。
[0015](3)本實用新型所述的利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，磁力儀可以工作在靜場到頻率高達10兆赫茲的頻帶，一般隨鉆邊界探測裝置都采用無線電波(從100千赫茲到幾兆赫茲)，所以磁力儀能夠滿足這一工作頻率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0017]圖1是本實用新型一個實施例的利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置模型500的整體示意圖；
[0018]圖2是本實用新型一個實施例的利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置模型500中接收機接收的信號振幅與邊界探測裝置旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系曲線圖仿真結(jié)果；
[0019]圖3是本實用新型一個實施例的利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置模型500中接收機接收的信號振幅與邊界距離的關(guān)系曲線圖仿真結(jié)果。
[0020]圖中附圖標(biāo)記表示為:200-工具主體、202-發(fā)射機、208-接收機、500-邊界探測裝置模型、502-地層邊界、504-第一地層、506-第二地層、602-存在邊界曲線、604-不存在邊界曲線。
【具體實施方式】
[0021]圖1表示利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置模型500的整體示意圖，模型500包括第一地層504、第二地層506和位于第一地層504和第二地層506之間的地層邊界502,工具主體200，放入第二地層506中，工具主體200上部署發(fā)射機202和接收機208，發(fā)射機202為線圈天線，接收機208為磁力儀，一個與工具主體200相關(guān)的坐標(biāo)系(x、y、z)，工具主體200的縱向軸線方向被定義為當(dāng)前坐標(biāo)系(x、y、z)的z軸，邊界502的表面與z-y平面大致平行，工具主體200放入第二地層506與z軸平行作為最初測量。
[0022]發(fā)射機202發(fā)射電磁信號，工具主體繞自身軸線旋轉(zhuǎn)一個完整的周期(0-360度)，獲取所述磁力儀上感應(yīng)的X分量電磁信號。圖2表示接收機接收的磁場X分量的信號振幅與工具主體旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系曲線圖，正弦波602表示:當(dāng)?shù)谝坏貙?04和第二地層506電阻率不一樣并且它們之間有一個邊界502的情況下，在隨鉆測井工具旋轉(zhuǎn)的一個完整周期(0-360度)內(nèi)，從正X軸的逆時針方向測得的磁力儀上感應(yīng)的X分量電磁信號，一條近似直線604代表，當(dāng)?shù)谝坏貙?04和第二地層506電阻率大致一樣并且它們之間沒有地層邊界502的情況下(即同類地層)，在隨鉆測井工具旋轉(zhuǎn)的一個完整周期(0-360度)內(nèi)，從正X軸的逆時針方向測得的磁力儀上感應(yīng)的X分量電磁信號。所以，正弦波602的存在可以表明隨鉆工具附近存在地層邊界502，近似直線604的存在表明隨鉆工具附近不存在地層邊界 502。
[0023]圖3表示利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置模型500中接收機208接收的信號振幅與地層邊界502距離的關(guān)系曲線圖仿真結(jié)果，鉆井工具附近的地層邊界位置信息可通過接收機208接收到的X分量或者y分量電磁信號的振幅和相位關(guān)系以及通過邊界探測工具計算得出的周圍地層的電阻率、介電常數(shù)以及滲透率來計算，相應(yīng)地，地層邊界502的位置(工具主體200與地層邊界502直接距離)可以根據(jù)接收機測得的電磁信號的振幅(信號電壓)、地層邊界502兩側(cè)地層的電阻率、介電常數(shù)和滲透率的函數(shù)推導(dǎo)出來，如下:
[0024]d = f (Vmax, Rl, R2, ε I, ε 2, μ I, μ 2)
[0025]其中，d為工具主體200與地層邊界502之間的距離；Vmax為接收機測得電磁信號的最大電壓；R1和R2分別為地層邊界502兩側(cè)地層的電阻率；ε I和ε 2分別為地層邊界502兩側(cè)地層的介電常數(shù)；μ I和μ 2分別為地層邊界502兩側(cè)地層的滲透率。
[0026]若某一地層邊界502附近有三個或三個以上地層，上述方程可能要求多個變量，因為整個計算過程會涉及多個電阻率、介電常數(shù)和滲透率等信息。
[0027]但是，如果電磁信號的頻率為低頻率，則兩個地層的電阻率可以用于決定工具主體200與地層邊界502之間的距離，相應(yīng)地，在低頻率下操作時，上述方程可以簡化為:
[0028]d = f (Vmax, Rl, R2)
[0029]可預(yù)先針對最高電壓和相鄰地層電阻率，通過工具主體200在模型500中仿真建立一個關(guān)系曲線圖如圖3所示，接收機208測得的最高電壓可以作為輸入數(shù)據(jù)，工具主體200到地層邊界502之間的距離則可通過推導(dǎo)得出。
[0030]隨鉆邊界探測裝置工具主體上可以部署磁力儀作為接收機，也可以部署多個磁力儀形成接收機陣列，這樣接收機能接收到更多可信的地層信息，進一步提高地層邊界的測
量精度。
[0031]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創(chuàng)造的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，其特征在于，包括:圓筒狀的工具主體，所述工具主體上部署發(fā)射機和接收機，所述發(fā)射機為線圈天線，所述接收機為磁力儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，其特征在于，所述線圈天線的發(fā)射電磁信號極化方向與工具主體軸線方向平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，其特征在于，所述磁力儀接收并測量來自所述發(fā)射機的磁場分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，其特征在于，所述接收機為單個磁力儀或者多個磁力儀形成接收機陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的利用高頻磁力儀隨鉆邊界探測裝置，其特征在于，所述磁力儀工作在靜場到頻率高達10兆赫茲的頻帶。
【文檔編號】E21B47/13GK203655274SQ201320838040
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】劉策, 李敬, 吳素明, 王華平, 梁任岳, 任威 申請人:貝茲維儀器(蘇州)有限公司