專利名稱：用侵入確定各向同性和各向異性巖層電阻率的設(shè)備及方法
交叉引用的相關(guān)申請?jiān)撋暾堃?003年10月27日提交的美國臨時(shí)專利申請序列號60/514720的優(yōu)先權(quán)。該臨時(shí)申請被作為參考整體引入。
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明通常涉及測井領(lǐng)域，更特別地，本發(fā)明涉及用于測量具有各向異性和/或侵入的巖層的電特性的工具和方法。
背景技術(shù)：
多年來，在存在可能已侵入巖層的鉆孔液體時(shí)，一直將感應(yīng)工具用于測量鉆孔周圍的地質(zhì)巖層電阻率。感應(yīng)測井工具通過響應(yīng)于AC發(fā)送器信號而在巖層中感生的渦流來測量巖層的電阻率(或相反，導(dǎo)電率)。渦流感生次級磁場，其反過來在接收器天線中感生電壓。由于渦流的大小取決于巖層的導(dǎo)電率，從而接收信號的大小反映了巖層導(dǎo)電率。
典型的感應(yīng)工具包括至少兩個(gè)感應(yīng)陣列，其在發(fā)送器和接收器之間具有用于不同勘測深度(DOI)的不同間隔。該工具的一個(gè)例子由Tanguy提出的美國專利3067383公開。該工具的最小配置包括用于在兩個(gè)不同DOI處測量的兩個(gè)線圈陣列深陣列(ILD)和中間陣列(ILM)。將深陣列設(shè)計(jì)成在泥漿侵入?yún)^(qū)之外“觀察”以提供巖層真電阻率(Rt)。然而，為了確定鉆井液所侵入巖層的最小參數(shù)(被侵入?yún)^(qū)域電阻率RXO，未被侵入?yún)^(qū)域電阻率Rt和侵入半徑Ri)，至少需要在不同勘測深度處進(jìn)行三次測量。歷史上通過聚焦電極陣列提供第三測量(淺測量)。在Tanguy提出的美國專利3329889中公開了這樣一種工具。淺電極測量連同感應(yīng)陣列所提供的中間(ILM)和深(ILD)測量為解答具有簡單侵入剖面的巖層中的巖層電阻率提供了充分的數(shù)據(jù)。在侵入剖面復(fù)雜、例如不止一個(gè)具有不同電阻率的區(qū)域環(huán)繞著鉆孔時(shí)，該工具并不能為巖層性質(zhì)的確定提供充分的數(shù)據(jù)。
因此，已將多陣列工具引入以確定具有更復(fù)雜侵入剖面的巖層中的巖層電阻率。多陣列工具的例子包括Hunka等人于1990年9月23-26日在NewOrleans，LA舉辦的第65屆SPE年度技術(shù)大會和博覽會上發(fā)表的論文SPE20559“A New Resistivity Measurement Syestem for Deep Formation Imaging and High-resolution Formation Evaluation”和Chandler等人提出的美國專利5157605中公開的那些工具。在發(fā)送器和接收器之間具有不同間隔的多陣列可在不同勘測深度(DOI)處提供測量。因此，當(dāng)在不同的層發(fā)生不同程度(半徑)的泥漿侵入時(shí)，該工具仍可提供用于解答巖層電特性的充分?jǐn)?shù)據(jù)。
除了泥漿侵入，巖層各向異性也可使得電阻率記錄及整理分析變得復(fù)雜。巖層各向異性由巖層的天然沉積的方式產(chǎn)生。包含碳?xì)浠衔锏膸r層通常在巖層電阻率上呈現(xiàn)出各向異性。在這種巖層中，在與層面相平行方向上的水平導(dǎo)電率σh(或電阻率，Rh)不同于與層面相垂直方向上的垂直導(dǎo)電率σv(或電阻率，Rv)。在交錯(cuò)層的儲層中，各向異性的電阻率可由不同于那些與巖層平行和垂直的兩個(gè)方向來更好地定義。為了清楚地解釋，本說明書使用了廣義上的“水平”和“垂直”以描述各向異性電阻率的兩個(gè)正交方向，而未考慮這些方向?qū)嶋H上是否與巖層面平行或垂直?？梢酝ㄟ^在測井分析中所使用的反演法、例如將在附圖9中描述的方法得出實(shí)際方向。
常規(guī)的感應(yīng)測井工具，例如上述的那些工具，具有以如此方式設(shè)置的發(fā)送器和接收器，以使其磁偶極子與工具的縱向軸位于同一直線上。這些縱向感應(yīng)陣列工具在與工具縱向軸垂直的回路中感生渦流。因此，這些工具僅僅對巖層的水平導(dǎo)電率敏感；它們無法提供垂直導(dǎo)電率(或電阻率)或各向異性的測量。
為了測量垂直導(dǎo)電率或各向異性，新的EM感應(yīng)或傳播儀器通常包括發(fā)送器和/或接收器天線，該發(fā)送器和/或接收器天線具有基本上垂直于儀器軸的磁偶極子。這些具有橫向感應(yīng)陣列的工具對于巖層電阻率各向異性具有良好的敏感度。例如，參見Moran和Gianzero，“Effects of Formation Anisotropy onResistivity Logging Measurements，”Geophysics，44，1266-1286(1979)。橫向感應(yīng)陣列工具包括三軸陣列工具，其包括三個(gè)正交的發(fā)送器線圈和三個(gè)相同正交方向上的接收器線圈。操作中，將三軸發(fā)送器沿三個(gè)正交方向充能，接著由排列在三個(gè)相同正交方向上的單個(gè)接收器線圈測量由周圍巖層中流動(dòng)的渦流所感生的電壓。三軸工具的例子，例如可在Huston提出的美國專利3510757，F(xiàn)organg等人的5781436，Desbrandes的3609521，Segesman的4360777，Kriegshaeuser等人的6553314中找到。只要巖層未被侵入或侵入深度較淺，這些三軸陣列感應(yīng)工具就可以確定巖層的各向異性電阻率。
盡管某些現(xiàn)有技術(shù)中的工具能夠測量具有復(fù)雜侵入剖面的巖層的電阻率且其他的適用于具備各向異性的巖層，但是需要在先了解巖層的類型以選擇合適的工具。因此人們希望可利用EM感應(yīng)或傳播測井工具在不預(yù)先了解巖層的各向異性和/或侵入的情況下提供巖層電阻率的可靠測量。
發(fā)明概述一方面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及測井工具。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測井工具包括工具體；包含單根天線的設(shè)置在工具體上的簡單發(fā)送器；四個(gè)簡單接收器，每一個(gè)包括單根天線設(shè)置在工具體上，且與簡單發(fā)送器相隔開以形成四個(gè)陣列；和用于控制四個(gè)陣列工作的電子模塊，其中將簡單發(fā)送器配置為生成包含橫向分量的磁場，其中四個(gè)簡單接收器的每一個(gè)對簡單發(fā)送器所生成的磁場敏感，且四個(gè)簡單接收器中的至少一個(gè)對簡單發(fā)送器所生成的磁場的橫向分量敏感，且其中配置四個(gè)陣列以在至少三個(gè)勘測深度處提供測量。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的測井工具包括工具體；設(shè)置在工具體上的包含兩根天線的發(fā)送器，其中將兩根天線設(shè)置為不同的朝向；兩個(gè)簡單接收器，每一個(gè)包含單根天線，設(shè)置在工具體上且與發(fā)送器相隔開；第三接收器，包含兩根天線，設(shè)置在工具體上且與發(fā)送器和兩個(gè)簡單接收器相隔開；和用于控制由發(fā)送器和兩個(gè)簡單接收器和第三接收器所形成的四個(gè)陣列工作的電子模塊，其中配置發(fā)送器中兩根天線的至少一個(gè)以生成具有橫向分量的磁場，其中第三接收器的兩根天線中的至少一個(gè)響應(yīng)于由發(fā)送器所生成的磁場的橫向分量，且其中配置四個(gè)陣列以在至少三個(gè)勘測深度處提供測量。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的測井工具包括工具體；設(shè)置在工具體上的包含三根天線的發(fā)送器，其中三根天線沿三個(gè)不同的方向設(shè)置；設(shè)置在工具體上的兩個(gè)簡單接收器，每一個(gè)包含單根天線，其中兩個(gè)簡單接收器中的每一個(gè)與發(fā)送器相間隔；設(shè)置在工具體上且與發(fā)送器和兩個(gè)簡單接收器相間隔的第三接收器，其中第三接收器包含被設(shè)置為與發(fā)送器的三根天線的三個(gè)不同方向基本上相同的三個(gè)方向上的三根天線；和用于控制發(fā)送器、兩個(gè)簡單接收器和第三接收器工作的電子模塊，其中將發(fā)送器和兩個(gè)簡單接收器及第三接收器形成的陣列配置為在至少三個(gè)勘測深度處提供測量。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的測井工具包括工具體；設(shè)置在工具體上的發(fā)送器，其中配置發(fā)送器以生成具有橫向分量的磁場；設(shè)置在工具體上且與發(fā)送器相間隔的四個(gè)接收器；和用于控制發(fā)送器和四個(gè)接收器工作的電子模塊，其中四個(gè)接收器中的每一個(gè)響應(yīng)于發(fā)送器生成的磁場，其中四個(gè)接收器中的至少一個(gè)響應(yīng)于發(fā)送器所生成的磁場的橫向分量，且其中發(fā)送器和四個(gè)接收器所形成的陣列提供至少3個(gè)勘測深度。
另一方面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于測井的方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于測井的方法包括將測井工具布置在穿透巖層的鉆孔中；獲得多個(gè)巖層電阻率的測量值，其中多個(gè)測量值覆蓋至少3個(gè)不同的勘測深度且多個(gè)測量值中的至少一個(gè)對巖層各向異性敏感；且基于多個(gè)測量值確定巖層的電特性。
本發(fā)明其他方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述及附加的權(quán)利要求中顯而易見。
附圖簡述附

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的測井系統(tǒng)。
附圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測井工具。
附圖3示出了包含三軸向發(fā)送器、三軸向屏蔽接收器和三軸向接收器的三軸向天線陣列。
附圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例如附圖2所示的工具的半徑響應(yīng)。
附圖5示出了泥漿侵入及各向異性對于由72英寸三軸向陣列所獲得的真實(shí)(R)和積分(X)信號的影響。
附圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測井工具。
附圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例如附圖6所示的工具的半徑響應(yīng)。
附圖8中示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的測井工具。
附圖9中示出了從利用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的工具而獲得的測井?dāng)?shù)據(jù)中得出巖層電阻率的方法。
附圖10中示出了可與根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法一起使用的1D巖層模型。
附圖11示出了可與根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法一起使用的2D巖層模型。
附圖12示出了可與根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法一起使用的3D巖層模型。
附圖13示出了傾斜天線磁矩的軸向及橫向分量的簡圖。
詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于確定具有泥漿侵入和/或各向異性的巖層的電特性的設(shè)備及方法。為了解答具有侵入的巖層的電特性(Rxo，ri，和Rt)，需要不同DOI處的三個(gè)測量值。如果巖層同時(shí)具有各向異性，則需要另外一個(gè)對各向異性敏感的測量值(例如，橫向測量值)。因此最少需要四次測量以解答具有侵入和各向異性的巖層。這4次測量應(yīng)該在至少3個(gè)不同的DOI處獲得且四次測量中的至少一個(gè)應(yīng)對巖層的各向異性敏感。四次測量可以為以下的組合中任一(1)三次軸向測量和一次橫向測量；(2)兩次軸向測量和兩次橫向測量；(3)一次軸向測量和三次橫向測量；和(4)四次橫向測量。
如文中所使用的，“軸向”意味著與工具的縱向軸相平行的方向，且“橫向”意味著與工具的縱向軸垂直的方向。由此，“軸向”天線(發(fā)送器或接收器)是指具有與工具縱向軸相平行的磁矩的線圈，同時(shí)“橫向”天線(發(fā)送器或接收器)是指具有與工具縱向軸相垂直的磁矩的線圈。傾斜天線具有既不垂直也不平行于工具的縱向軸的磁矩。然而，傾斜天線的磁矩可以被分解為軸向分量和橫向分量(參見附圖13)。換句話說，傾斜天線所生成的磁場包括橫向分量和軸向分量。本發(fā)明的實(shí)施例可能需要使用軸向接收器或橫向接收器。在這些情況下，傾斜天線可以替代地用于提供軸向分量或橫向分量。因此，在本說明書中使用常用術(shù)語“軸向-分量”接收器以表示具有包含軸向分量的磁矩的接收器，且使用“橫向-分量”接收器以表示具有包含橫向分量的磁矩的接收器。從而，“軸向分量”接收器可包括軸向天線或傾斜天線，且“橫向-分量”接收器可包括橫向天線、傾斜天線、或三軸天線。一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器形成一個(gè)陣列。在一些實(shí)施例中，陣列進(jìn)一步包括屏蔽接收器以減少或消除發(fā)送器和接收器之間的相互耦合。因此“軸向-分量”陣列表示包含發(fā)送器和接收器的陣列，每一發(fā)送器和接收器具有包含軸向分量的磁矩，和“橫向-分量”陣列表示包含發(fā)送器和接收器的陣列，每一發(fā)送器和接收器具有包含橫向分量的磁矩。
相應(yīng)地，可以利用軸向陣列或軸向-分量陣列獲得軸向測量值，和可以利用橫向陣列或橫向分量陣列獲得橫向測量值。例如，可將使用傾斜陣列所獲得的測量值分解為軸向分量測量值和橫向分量測量值。
如以下將要描述的，可以將本發(fā)明的工具中的任一軸向陣列(或軸向-分量陣列)替換為電極設(shè)備。因此，可以將上述任一或全部軸向測量值替換為電極(電流)測量值。本發(fā)明的實(shí)施例可以使用本技術(shù)領(lǐng)域中所知的任何電極設(shè)備，包括按鈕電極，環(huán)電極，和超環(huán)面電極。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將可理解電極設(shè)備包括電流注入器和用于探測回流至工具的電流的傳感器。在本說明書中，“電極”被廣義地使用以表示電極設(shè)備而并不限定于任一特定類型的電極設(shè)備。應(yīng)注意，四個(gè)測量值表示用于解答具有簡單侵入剖面(例如具有固定電阻率的單個(gè)被侵入?yún)^(qū)域)和簡單各向異性(例如已知各向異性的方向)的巖層的電特性的最小需求。在具有更復(fù)雜的侵入和/或各向異性的巖層中，將需要更多的測量值。
從而，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電阻率測井工具可以提供至少四個(gè)測量值，其包括至少3個(gè)位于不同DOI的測量值和至少一個(gè)對各向異性敏感的測量值。一些工具配置能夠提供這些測量值。簡單的工具配置，例如可以包括一個(gè)共用發(fā)送器、三個(gè)軸向-分量接收器和一個(gè)橫向-分量接收器。每一接收器和共用發(fā)送器構(gòu)成一個(gè)陣列。因此該簡單工具配置包括三個(gè)軸向-分量陣列和一個(gè)橫向-分量陣列。由于共用發(fā)送器需要在軸向-分量陣列和橫向-分量陣列中工作，因此其包含兩個(gè)線圈-一軸向線圈(天線)和橫向線圈?？商娲?，發(fā)送器可以為傾斜天線，其在磁矩中包含軸向分量和橫向分量。應(yīng)注意共用發(fā)送器也可以為三軸天線。優(yōu)選地在發(fā)送器中的橫向分量的磁矩優(yōu)選地與橫向接收器中的磁矩方向相同；然而當(dāng)將它們投射在橫向平面上時(shí)，可形成一角度(除了90°之外，非正交的)。橫向平面是垂直于工具縱向軸的平面。
本說明書中廣義地使用了“三軸”天線(發(fā)送器或接收器)以表示三個(gè)沿三個(gè)非共面方向設(shè)置的天線，其可以為或不為相互正交。如果這些天線不互相正交，那么它們的磁矩可以被分解為三個(gè)正交分量。在優(yōu)選實(shí)施例中，三軸向發(fā)送器或接收器內(nèi)的三根天線沿正交方向設(shè)置。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，三軸向發(fā)送器或接收器中三根正交天線中的一根在與工具的縱向軸基本上成一條直線的方向上。在這種情況下，三軸向發(fā)送器或接收器包括一根縱向天線和兩根橫向天線。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括三軸向發(fā)送器和接收器的使用，在一些情況下，僅僅需要橫向或傾斜發(fā)送器和接收器。例如，如果各向異性的方向未知，則可能需要全部的三軸測量。另一方面，在簡單的情況下，其中各向異性的方向是已知的，則僅需要做橫向測量。在本說明中，“發(fā)送器”和“接收器”被用于描述天線/線圈的不同功能，看起來有不同類型的線圈。這僅僅為了闡釋的清晰。發(fā)送器線圈和接收器線圈具有相同的物理特征，且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解應(yīng)用互易原理且一個(gè)天線/線圈可以一時(shí)被用作發(fā)送器，而另一時(shí)被用作接收器。從而工具中發(fā)送器和接收器的任何詳細(xì)說明應(yīng)當(dāng)被解釋為包含補(bǔ)充配置，其中可以將“發(fā)送器”和“接收器”進(jìn)行轉(zhuǎn)換。進(jìn)一步地，在本說明書中“發(fā)送器”或“接收器”被廣義地使用且可以包括一個(gè)單線圈，兩個(gè)線圈，或三個(gè)線圈。如果需要單線圈“發(fā)送器”或“接收器”，那么其將被稱為“簡單發(fā)送器”或“簡單接收器”。
圖1示出了典型測井系統(tǒng)的簡圖。為了清晰地闡述，某些常規(guī)細(xì)節(jié)在附圖1中被省略。測井系統(tǒng)100包括適宜于可移動(dòng)地通過鉆孔的測井工具105。將測井工具105通過電纜115(或鉆柱)連接至表面儀器110。盡管已示出電纜工具，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解本發(fā)明的實(shí)施例可以通過電纜或同時(shí)-鉆孔(LWD或MWD)操作實(shí)現(xiàn)。該表面儀器110可以包括計(jì)算機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，測井工具105裝備有至少3個(gè)天線陣列以用于在存在侵入和/或各向異性時(shí)確定巖層電阻率。
如上所述，為了確定徑向不均勻的巖層的電特性(例如，被鉆井液侵入或固有的不均勻)，需要在多個(gè)(例如三個(gè))勘測深度處(DOI)的測量值。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工具可包括多個(gè)天線陣列以提供至少3個(gè)在不同的DOI處的測量值和至少一個(gè)對各向異性敏感的測量值。多個(gè)天線陣列中的大部分可以為軸向陣列。然而，它們中的至少一個(gè)應(yīng)該為具有橫向分量的陣列，即三軸向的，傾斜的，或橫向陣列。清楚起見，下面的說明將使用三軸向陣列(發(fā)送器或接收器)以闡釋本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將可以理解可以使用其他具有橫向分量的發(fā)送器或接收器(例如，傾斜的或橫向發(fā)送器或接收器)以替代三軸向發(fā)送器或接收器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，測井工具包括至少三個(gè)天線陣列且該至少3個(gè)天線陣列中的至少一個(gè)響應(yīng)于發(fā)送器(例如，三軸向的、傾斜的、或橫向陣列)所生成的磁場的橫向分量。該至少一個(gè)三軸向的、傾斜的、或橫向陣列提供可被用于得出巖層各向異性特性即Rh，Rv和各向異性系數(shù)(λ)的測量值。該工具的一個(gè)例子如附圖2中所示。
附圖2示出了感應(yīng)或傳播工具200。應(yīng)注意可以將本發(fā)明的實(shí)施例用作感應(yīng)工具或傳播工具。由于這兩種類型工具之間的不同與本發(fā)明關(guān)系不大，因此下面的說明將使用廣義上的“感應(yīng)”工具以同時(shí)稱呼“感應(yīng)”和“傳播”工具。如所示，感應(yīng)工具200包括電子模塊201和心軸202，在心軸上設(shè)置有一系列天線。電子模塊201包括用于控制信號以給發(fā)送器充能和通過接收器控制信號(電壓)獲取的元件。此外，電子模塊可包括處理器和/或存儲器。存儲器可以存儲用于進(jìn)行測井操作和數(shù)據(jù)處理的程序。工具200還包括設(shè)置在多根天線上的保護(hù)性殼體(未示出)。感應(yīng)工具200包括一個(gè)三軸向發(fā)送器210T，二個(gè)軸向接收器221m和222m，和一個(gè)三軸向接收器231m。將每一接收器與相應(yīng)的屏蔽接收器221b，222b和231b分別耦合。在符號中，后綴“b”表示天線(線圈)作為屏蔽接收器起作用，和后綴“m”表示天線(線圈)作為主接收器天線起作用。屏蔽接收器的作用是減少或消除發(fā)送器和接收器之間的相互耦合。
共用三軸向發(fā)送器210T，二個(gè)軸向接收器221m和222m，和兩個(gè)屏蔽接收器221b和222b共同形成了兩個(gè)軸向陣列，同時(shí)共用三軸向發(fā)送器210T，三軸向接收器231m和三軸向屏蔽接收器231b共同形成了三軸向陣列。如上所述，“三軸向”發(fā)送器或接收器包括三個(gè)線圈，該三個(gè)線圈的磁矩朝向非共面的方向，包括正交方向。此外，可以將該例中的“三軸向”發(fā)送器或接收器替換為傾斜發(fā)送器或接收器。一個(gè)陣列，無論是軸向還是三軸向的，包括一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器。在優(yōu)選實(shí)施例中，陣列進(jìn)一步包括屏蔽線圈/接收器。在本說明書中，“屏蔽接收器”用于指廣義上的屏蔽線圈、例如單線圈(軸向)或三線圈(三軸向)屏蔽接收器。對于軸向接收器，屏蔽接收器包括沿與接收器線圈的纏繞方向相反的方向纏繞的軸向線圈。對于三軸向接收器，屏蔽接收器(即，三軸向屏蔽接收器)由三個(gè)沿與相應(yīng)接收器線圈相同定向、但是相反方向纏繞的線圈構(gòu)成。
附圖3示出了例示性三軸向陣列300，包括三軸向發(fā)送器301，三軸向屏蔽接收器302，和三軸向接收器303。盡管已示出協(xié)同定位的線圈，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解本發(fā)明的實(shí)施例并不需要將三軸向天線協(xié)同定位。協(xié)同定位意味著三個(gè)線圈的中心基本上位于相同位置。三軸向發(fā)送器301包括三個(gè)具有朝向正交方向(x，y，z)的磁偶極子(MxT，MyT，MzT)的線圈。三軸向接收器303包括三個(gè)具有朝向相同正交方向(x，y，z)的磁偶極子(MxR，MyR，MzR)的線圈。三軸向屏蔽接收器302包括三個(gè)具有朝向與發(fā)送器301和接收器303的正交方向相反的正交方向(-x，-y，-z)的磁偶極子(MxB，MyB，MzB)的線圈。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解屏蔽接收器應(yīng)當(dāng)放在發(fā)送器和接收器之間。如所示，將屏蔽接收器302設(shè)置在距離發(fā)送器301為LB的地方。距離LB小于發(fā)送器301和接收器303之間的距離(LR)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到用于本發(fā)明實(shí)施例的三軸向陣列不必為“正交”三軸向陣列。而且，使用多個(gè)發(fā)送器和/或多個(gè)接收器線圈的更復(fù)雜的設(shè)置也都可以用于軸向和三軸向感應(yīng)陣列。
應(yīng)該選擇屏蔽線圈的精確位置和匝數(shù)以最大化地消除發(fā)送器和接收器之間的相互耦合。美國專利5157605中所公開的例子包括設(shè)置在發(fā)送器和接收器中點(diǎn)的屏蔽接收器。在該配置中，屏蔽線圈中導(dǎo)線的匝數(shù)為接收器線圈的導(dǎo)線匝數(shù)的1/8。
附圖2所示的感應(yīng)工具200包括兩個(gè)軸向陣列和一個(gè)三軸向陣列。這表示了一個(gè)能為具有侵入和各向異性的巖層提供電阻率估計(jì)的感應(yīng)工具的例子。在操作中，通過在其中通過交流電信號將三軸向發(fā)送器210T充電且記錄每一陣列中接收器所接收的電壓?？梢詫⑷S向發(fā)送器中的三根天線在不同的時(shí)間(時(shí)間復(fù)用)或在不同的頻率(頻率復(fù)用)下進(jìn)行充能從而可以區(qū)分接收器所記錄的響應(yīng)。
除了用于信號識別的時(shí)間復(fù)用或頻率復(fù)用之外，三軸向發(fā)送器110T優(yōu)選在不止一個(gè)頻率下操作以提供不止一組的測量值用于數(shù)據(jù)處理?？梢詫碜詢蓚€(gè)或更多頻率的測量值例如用于減少集膚效應(yīng)和/或集中DOI，如Chandler等人提出的美國專利5157605中所公開的。該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并整體引入作為參考。感應(yīng)工具的工作頻率優(yōu)選在5至200kHZ范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)工具在兩個(gè)頻率、例如大約26kHZ和大約13kHZ下操作。需要較低的頻率(相對于常規(guī)的、工作在高達(dá)幾百kHZ的感應(yīng)工具)是由于橫向天線或陣列上更大的集膚效應(yīng)。對于傳播工具，工作頻率優(yōu)選在100kHZ至2MHZ的范圍內(nèi)。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，傳播工具在兩個(gè)頻率、例如大約400KHZ和大約2MHZ下工作。
將這些陣列中的接收器設(shè)置在距共用三軸向發(fā)送器110T不同的距離上。發(fā)送器和接收器之間不同的間隔(L1，L2和L3)提供了不同的勘測深度(DOI)，即由井孔至巖層的不同距離。由于集膚效應(yīng)在EM測井中是發(fā)送器頻率的函數(shù)，因此能夠通過改變發(fā)送器的工作頻率而不是不同的發(fā)送器-接收器間隔來獲得不同的DOI。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，通過在多個(gè)頻率下操作軸向、橫向或三軸向陣列實(shí)現(xiàn)不同的DOI。感應(yīng)或傳播陣列的勘測深度通常被限定為積分徑向響應(yīng)的中點(diǎn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解陣列的徑向響應(yīng)在其他因素中取決于發(fā)送器和接收器之間的間隔。
附圖4示出了附圖2中工具200內(nèi)的多個(gè)陣列的徑向幾何因素。曲線421和422分別表示兩個(gè)軸向接收器221m和222m的幾何因素，同時(shí)曲線431a和431t分別表示三軸向接收器231m的軸向分量和橫向分量。顯而易見地是，短陣列(軸向陣列)在近井孔區(qū)域具有更大的響應(yīng)?？梢詫碜远剃嚵械臏y量值用于矯正鉆孔效應(yīng)和/或得出被侵入?yún)^(qū)的電阻率。長陣列(三軸向陣列)更能響應(yīng)于遠(yuǎn)離井孔的巖層區(qū)域(參見曲線431a和431t)。軸向分量(431a)能與兩個(gè)軸向測量值相結(jié)合以得出各向同性巖層中的巖層電阻率特性(RXO，ri，和Rt)。在各向異性巖層中，可以包含橫向分量(曲線431t)以提供水平電阻率(Rh)，垂直電阻率(Rv)，和各向異性系數(shù)(λ)。因此，工具200能夠不管泥漿侵入和/或各向異性而提供可靠的巖層電阻率估計(jì)值。
附圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工具配置的一個(gè)例子。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解其他改變也是可能的。例如，工具可以包括第三軸向陣列從而為求解侵入剖面所需的三個(gè)不同的DOI測量值并不依靠三軸向陣列的軸向分量。另一工具配置可包括一個(gè)單橫向或三軸向陣列和一個(gè)單軸向陣列，例如附圖2中沒有屏蔽接收器222b和主接收器222m的工具200。在這種情況下，可以使用不同的工作頻率以獲得在不同DOI處的測量值。在附圖2中，第一軸向接收器221m和第二屏蔽接收器222b如圖所示在心軸202上的相同位置處被共同纏繞。在一些實(shí)施例中，這些線圈不一定被共同纏繞且可以被設(shè)置在沿心軸202的不同的軸向位置上。此外，可以將軸向陣列中的一個(gè)(例如包括接收器221m的一個(gè))替換為電極設(shè)備以提供近井孔電阻率測量值。已知在某些情況下(例如不規(guī)則的鉆孔或?qū)щ娿@孔流體和電阻層之間非常高的電阻率差別)，電極設(shè)備能夠比感應(yīng)陣列提供更可靠的測量值。
附圖2中所示的工具可以提供足夠的測量值以確定巖層的電特性，其中侵入?yún)^(qū)域?yàn)楦飨蛲缘摹Ｔ诟飨虍愋詭r層中泥漿滲透侵入可以使被侵入?yún)^(qū)域變?yōu)楦飨蛲缘?。然而，如果侵入并未消除各向異性，則被侵入?yún)^(qū)域的水平(RXO， h)和垂直(RXO，v)電阻率將會不同。附圖5中示出了甚至在侵入?yún)^(qū)域進(jìn)入巖層100英寸或更多時(shí)，各向異性仍然可被檢測到。附圖5中的結(jié)果來自于對具有與Schlumberger技術(shù)公司(Houston，TX)所銷售的商標(biāo)為AITTM的陣列感應(yīng)工具的72-英寸陣列相同的間隔的XX橫向信號的模擬。巖層具有1,000mS/m的水平導(dǎo)電率(σh)且被侵入?yún)^(qū)域具有100mS/m的導(dǎo)電率(σx0)。模擬了Rv/Rh＝1，2，5，10和50時(shí)的五種情況，且將同步信號(σ-R)和積分信號(σ-X)都作為侵入半徑的函數(shù)給出。
附圖5清晰地示出了甚至在侵入達(dá)到100英寸以上時(shí)侵入也并未完全消除對巖層各向異性的敏感性。例如，曲線51R和51X，其表示Rv/Rh＝1時(shí)的同步(σ-R)和積分信號(σ-X)，與表示Rv/Rh＝2時(shí)的同步(σ-R)和積分信號(σ-X)的曲線52R和52X非常不同。這些結(jié)果清楚地表明各向異性可以保留在被侵入?yún)^(qū)，且被侵入?yún)^(qū)可用各向同性電阻率(Rxo)表征的通用假定不一定成立。
從而，為了完全地表征巖層特性，而不考慮侵入或各向異性，可能需要不止一個(gè)橫向或三軸向陣列。附圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)感應(yīng)或傳播工具。感應(yīng)工具600包括兩個(gè)軸向陣列和6個(gè)三軸向陣列，即比附圖2的感應(yīng)工具200多5個(gè)三軸向陣列。感應(yīng)或傳播工具600包括電子模塊601和心軸602，在心軸上設(shè)置有一系列天線。感應(yīng)或傳播工具600還包括設(shè)置在多根天線上的保護(hù)性殼體(未示出)。兩個(gè)軸向陣列包括共用三軸向發(fā)送器610T，三個(gè)屏蔽接收器621b，622b，和三個(gè)軸向接收器621m，622m，同時(shí)6個(gè)三軸向陣列包括共用三軸向發(fā)送器610T，6個(gè)屏蔽接收器631b-636b，和6個(gè)三軸向接收器631m-636m。該實(shí)施例包括兩個(gè)軸向陣列。從而一個(gè)三軸向陣列的軸向分量被用于提供第三軸向測量值，連同由兩個(gè)軸向陣列獲得的另兩組軸向測量值，提供三個(gè)不同DOI處的測量值以確定侵入剖面。
如附圖6所示，將屏蔽接收器622b與接收器621m一起纏繞。相似地，6個(gè)三軸向陣列包括一系列一起纏繞的屏蔽和接收器天線。這些一起纏繞的天線僅用于說明。本發(fā)明的實(shí)施例可使用一起纏繞的天線或不一起纏繞的天線。如果將一個(gè)陣列的屏蔽接收器和一個(gè)更短陣列的主接收器線圈一起纏繞，那么可以將其一起纏繞在由陶器或其他合適材料制成的線筒上。在一起纏繞的配置中，將陣列如此設(shè)置從而陣列n的主接收器線圈與陣列n+1的互平衡(屏蔽)線圈在近似相同的軸向位置上。例如，用于主接收器623m的屏蔽接收器623b與主接收器622m一起纏繞在附圖6中的同一線筒上。Orban等人提出的美國專利5668475中包括一起纏繞的屏蔽-主接收器線圈的詳細(xì)描述。該專利被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人且被整體引入以作為參考。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解可以選擇多個(gè)軸向陣列和三軸向陣列的間隔以提供所要求的勘測深度(DOI)。一個(gè)多個(gè)間隔的例子在附圖6中示出，其中將兩個(gè)軸向陣列中的接收器設(shè)置為離共用三軸向發(fā)送器310T6和9英寸，和將六個(gè)三軸向陣列中的接收器設(shè)置為離共用三軸向發(fā)送器310T15，21，27，39，54和72英寸。應(yīng)注意這僅為一個(gè)例子。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解可以改變這些間隔以獲得所要求的DOI。此外，可以將發(fā)送器和三軸向及軸向接收器的相對位置改變。即發(fā)送器不需要位于工具部分(工具體)的頂部，三軸向接收器不需要位于比軸向接收器離發(fā)送器更長的間隔上。
軸向陣列(短陣列)的較短間隔(6和9英寸)允許這些短陣列測量鉆孔附近的電阻率，如附圖7中其徑向幾何因素(曲線721，722)所顯而易見的?？梢詫⒔诇y量用于矯正由長陣列所造成的測量中的鉆孔效應(yīng)。此外，可將短陣列測量用于得出被侵入?yún)^(qū)域的電阻率Rxo。此外，發(fā)送器的橫向線圈和較短陣列接收器的軸向線圈之間的耦合可以提供關(guān)于鉆孔尺寸和鉆孔中工具位置的信息，這對于矯正鉆孔效應(yīng)非常有用。
設(shè)計(jì)位于更長間隔的三軸向陣列以在進(jìn)入巖層的不同距離處勘測，如附圖7所示的徑向幾何因素(曲線731-736)所顯而易見的。在一系列至鉆孔的徑向距離上進(jìn)行三軸向測量使得在得出侵入和非侵入?yún)^(qū)中的各向異性電阻率成為可能。從而，附圖6所示的感應(yīng)或傳播工具600在無須考慮侵入和/或各向異性的情況下能夠提供可靠的巖層電阻率測量。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的工具配置包括三個(gè)陣列，其中至少一個(gè)響應(yīng)于由發(fā)送器(例如，傾斜的或三軸向陣列)所生成的磁場的橫向分量。附圖2中示出了一個(gè)例子。附圖6中示出了感應(yīng)或傳播工具600，與附圖2中的工具200比較，包括另外的三軸向陣列。以相似的方式，可以將另外的軸向陣列添加至附圖2中工具200的配置中。附圖8中示出了這樣一個(gè)例子。
附圖8示出了感應(yīng)或傳播工具800，包括電子模塊801和心軸802，在心軸上設(shè)置有天線陣列。還包括保護(hù)性殼體(未示出)以保護(hù)天線陣列。如所示，感應(yīng)或傳播工具800包括7個(gè)軸向陣列和一個(gè)三軸向陣列。即，感應(yīng)或傳播工具800與附圖2中所示的工具200相比，包括5個(gè)另外的軸向陣列。即使侵入半徑在每一層都不同時(shí)另外的軸向陣列也可以提供更全面的測量以限定侵入?yún)^(qū)域。從而可以將工具800用于測量具有復(fù)雜侵入剖面的巖層的電特性。
附圖2，6，8中所示的EM感應(yīng)或傳播工具僅僅用于說明。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，其他改變也是可能的。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解可以將本發(fā)明的工具用于電纜、測井-同時(shí)-鉆孔(LWD)或測量-同時(shí)-鉆孔(MWD)操作。此外，可以將這些工具用于水基泥漿或油基泥漿所鉆的孔中。
在操作中，將發(fā)送器中的每一根天線充能并記錄下每一個(gè)接收器中的響應(yīng)。因此來自三軸向陣列的測量值由發(fā)送器天線和接收器天線之間9個(gè)可能的耦合構(gòu)成，從而所獲得的電壓測量值可以由方程式(1)中的3×3的矩陣表示VxxVxyVxzVyxVyyVyzVzxVzyVzz---(1)]]>如鉆孔中的工具所看出的，該矩陣中的原始電壓測量值反應(yīng)了巖層的特性。在偏離的鉆孔(即具有相對傾斜的巖層)中，原始測量受到相對傾斜和/或沖擊的影響，其將使得數(shù)據(jù)處理復(fù)雜化。在這種情況下，需要在數(shù)據(jù)分析之前將矩陣旋轉(zhuǎn)至更加方便的坐標(biāo)體系。例如，Omeragic提出的美國專利6584408公開了一種方法，將三軸向系統(tǒng)的發(fā)送器和接受器之間的整組耦合在巖層坐標(biāo)體系和工具坐標(biāo)體系之間變換。該變換簡化了數(shù)據(jù)處理且便于水平和垂直導(dǎo)電率和傾斜和沖擊(傾斜-方位角的)角度的測量值的直接轉(zhuǎn)化。
由軸向接收器接收的來自充能三軸向發(fā)送器的電壓可以由3元向量表示[VxzVxyVxz](2)可使用正確的巖層模型來分析(通過轉(zhuǎn)化)用本發(fā)明的工具所獲得的三軸向和軸向測量值以得出巖層電子參數(shù)。建?？梢允褂萌魏伪绢I(lǐng)域所已知的合適方案。該方案的例子包括Anderson等人在SPWLA第36屆年度測井探討會的會報(bào)上(巴黎，法國，1995年6月26-29日)的論文D“The Response of InductionTools to Dipping Anisotropic Formations”，Anderson等人在SPWLA第39屆年度測井研討會(5月26-29日，1998，Keystone，Co)上提出的論文B“The effectof crossbedding anisotropy on induction tool response”和Davydycheva等人在Geophysics第68卷，第5期(2003年9月-10月)第1525-1536頁的“An efficientfinite-difference scheme for electromagnetic logging in 3D anisotropic inhomogeneousmedia”中公開的方案。
附圖9示出了描述由軸向和三軸向測量值得出巖層電阻率特性的方法900的流程圖。首先定義巖層模型(如92所示)。這包括選擇正確的巖層模型，在巖層模型中限定層的邊界，和確定一些原始巖層特性估計(jì)值。該過程可依靠由感應(yīng)法測井圖所獲得的數(shù)據(jù)，例如三軸向感應(yīng)數(shù)據(jù)(如91所示)，和可從其他測井圖得到的巖層信息或其他關(guān)于巖層的信息，例如但不限定于，地震數(shù)據(jù)，泥漿測井或鉆孔數(shù)據(jù)(如93所示)。
通常用于確定巖層電阻率的巖層模型包括1D模型，1D+1D模型，2D模型，和3D模型。附圖10示出了1D模型，其中電阻率隨著離井孔的徑向距離(r)而變化?？商鎿Q的1D模型(未示出)包括作為垂直距離(z)的函數(shù)的電阻率變化。如果巖層電阻率獨(dú)立地同時(shí)在徑向(r)和垂直(z)方向上變化，那么可以將其建模為1D+1D模型(未示出)。如果徑向變化(例如泥漿侵入鋒面)在不同的沉積層是不同的，則可以使用如附圖11所示的2D巖層模型。如果井偏離了，則3D模型可能為必要的(附圖12)。
在建模之前，使用任何本領(lǐng)域已知的方法，可將來自每一陣列的多個(gè)耦合進(jìn)行鉆孔效應(yīng)、肩頸效應(yīng)、集膚效應(yīng)和垂直分辨率誤配方面的矯正。例如，Minerbo提出的美國專利6216089B1和Minerbo等人提出的6304086B1中所公開的三軸Grimaldi處理方法可以被用于矯正測井?dāng)?shù)據(jù)中的側(cè)角效應(yīng)和垂直分辨率誤配。該處理方法生成了由Grimaldi間隔所限定的具有勘測深度RV和Rh的測井估計(jì)值。在1D徑向巖層模型(附圖10)或1D+1D模型中使用徑向響應(yīng)轉(zhuǎn)化估計(jì)值將生成巖層各向異性真電阻率的估計(jì)值。對于1D+1D轉(zhuǎn)化不充分的巖層，可以使用23或3D轉(zhuǎn)化。
一旦選擇了基本巖層模型，可以通過轉(zhuǎn)化測井?dāng)?shù)據(jù)來估計(jì)巖層參數(shù)。巖層模型典型地被定義為平行層序列。轉(zhuǎn)化的第一步包括估計(jì)層邊界位置?？梢岳纾ㄟ^在所選的測井組中辨認(rèn)和定位邊界的分段算法來從測井?dāng)?shù)據(jù)中檢測層邊界?？梢允褂没谑褂谜叨x的侵入標(biāo)記、由任一測井引發(fā)的簡單邏輯來區(qū)別侵入和未侵入層。該任務(wù)的輸出為由被限定的參數(shù)組所描述的巖層模型層邊界，被侵入?yún)^(qū)和原始區(qū)的水平和垂直電阻率，和侵入半徑(參見附圖10-12)。
轉(zhuǎn)化過程包括最小化成本函數(shù)(或補(bǔ)償函數(shù))C(p)?？梢詫⒊杀?補(bǔ)償)函數(shù)的例子定義為所選擇的測量值和相應(yīng)的建模測井?dāng)?shù)據(jù)之間的加權(quán)平方差C(p)=Σiai||Mi-fi(p)||2μi2---(3)]]>其中p為未知的參數(shù)向量(電阻率或幾何參數(shù))，Mi為測量通路，fi為由在前模型所計(jì)算的相應(yīng)理論工具響應(yīng)，μi是測量值Mi的置信估計(jì)值和ai是使用者所選的加權(quán)。加權(quán)ai，例如可以用于在較差鉆孔環(huán)境或?qū)τ诠ぞ卟焕哪酀{電阻率差別中減少淺陣列測量值的影響。如果存在的話，可以將方程(3)的求和用于所有的工具測量，即由軸向陣列、三軸向陣列、和電極設(shè)備所獲得的測量值。本轉(zhuǎn)化為迭代過程，其當(dāng)成本函數(shù)低于收斂性判別標(biāo)準(zhǔn)時(shí)結(jié)束。此外，可以將多個(gè)補(bǔ)償函數(shù)添加至方程3的表達(dá)式中以穩(wěn)定解。這些補(bǔ)償函數(shù)可以具有寬范圍的形式，但是其一般用于補(bǔ)償具有大變化的參數(shù)的巖層或與地質(zhì)優(yōu)選模型差別較大的巖層。
再參考附圖9，一旦確定了巖層模型，在前模型接著計(jì)算工具對該巖層模型的理論響應(yīng)(步驟94)且將其與實(shí)際測量值比較(步驟96)。如果兩者之間存在明顯的誤配(即高成本函數(shù))，那么就提煉出巖層特性值(步驟97)以減少差別。重復(fù)這些過程直到匹配相對特定收斂性判斷標(biāo)準(zhǔn)變得可接受。如果所計(jì)算的測井?dāng)?shù)據(jù)匹配現(xiàn)場數(shù)據(jù)，那么建模結(jié)束且將巖層特性作為巖層測井?dāng)?shù)據(jù)輸出(步驟98)。輸出特性可以包括侵入剖面(例如，侵入半徑)，侵入?yún)^(qū)域電阻率(各向同性電阻率，Rxo，或各向異性電阻率，Rxo，v和Rxo，h)，和巖層電阻率(各向同性電阻率，Rt，或各向異性電阻率，RV和Rh)。
上述的建模過程還可以提供參數(shù)估計(jì)值的質(zhì)量指示器。質(zhì)量控制指示器通?；诔杀竞瘮?shù)的值或單個(gè)測井?dāng)?shù)據(jù)的重建錯(cuò)誤。例如可以將質(zhì)量指示器定義為所測得的值和計(jì)算值之間的差與計(jì)算值的百分比Reci=100×[Mi-fi(p)]fi(p)---(4)]]>
可以將上述的轉(zhuǎn)化和建模應(yīng)用于任何使用根據(jù)本發(fā)明的工具所獲得的測井?dāng)?shù)據(jù)。如附圖9所示的方法900在不考慮巖層傾斜、各向異性或侵入時(shí)通常為可應(yīng)用的。因此，可以在不考慮泥漿侵入或巖層各向異性時(shí)將該方法連同本發(fā)明的工具用于確定巖層電特性?？蓪⒃摲椒ㄗ鳛榇鎯υ诟袘?yīng)工具的電子模塊上(例如附圖2中的201)或表面計(jì)算機(jī)(例如附圖1中的110)內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)。
本發(fā)明實(shí)施例所呈現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)可包括以下內(nèi)容。本發(fā)明實(shí)施例提供了感應(yīng)工具，可將該感應(yīng)工具用于在不考慮泥漿侵入程度和/或巖層各向異性時(shí)提供充分的測量值以得出巖層電阻率。由于其多變性，巖層電阻率的精確確定可以在任一地理區(qū)域和任一鉆孔環(huán)境下完成。可將本發(fā)明實(shí)施例用于電纜或MWD/LWD工具。此外，可將本發(fā)明實(shí)施例用于水-基泥漿或油-基泥漿鉆探的鉆井。根據(jù)本發(fā)明的工具同時(shí)包括軸向和三軸向陣列，其具有共用三軸向發(fā)送器。這簡化了工具配置并改善了制造和操作效率。
雖然已經(jīng)針對有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是受益于本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解可以在不脫離文中所公開的發(fā)明范圍的情況下設(shè)計(jì)其他實(shí)施例。例如，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的感應(yīng)或傳播工具可以包括軸向和三軸向陣列的各種不同組合，而非僅僅所示的例子。此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工具可包括感應(yīng)陣列或傳播陣列，相應(yīng)地，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)僅僅由所附的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.測井工具，包括工具體；簡單發(fā)送器，包括單根天線，設(shè)置在工具體上；四個(gè)簡單接收器，每一個(gè)包括單根天線，設(shè)置在工具體上且與簡單發(fā)送器相間隔以形成四個(gè)陣列；和用于控制四個(gè)陣列工作的電子模塊，其中將簡單發(fā)送器配置為生成具有橫向分量的磁場，其中四個(gè)簡單接收器中的每一個(gè)對簡單發(fā)送器所生成的磁場敏感，且四個(gè)簡單接收器中的至少一個(gè)對簡單發(fā)送器所生成的磁場的橫向分量敏感，和其中將四個(gè)陣列配置為在至少3個(gè)勘測深度提供測量值。
2.如權(quán)利要求1的測井工具，其中將簡單發(fā)送器配置為在約5KHZ至約200KHZ的頻率范圍內(nèi)工作。
3.如權(quán)利要求1的測井工具，其中電子模塊包括具有用于確定至少一個(gè)巖層參數(shù)的指令的程序。
4.如權(quán)利要求1的測井工具，進(jìn)一步包括四個(gè)被配置用于減少四個(gè)陣列內(nèi)的相互耦合的屏蔽線圈。
5.如權(quán)利要求4的測井工具，其中四個(gè)屏蔽線圈中的至少一個(gè)與四個(gè)簡單接收器中的至少一個(gè)共同纏繞。
6.如權(quán)利要求1的測井工具，其中簡單發(fā)送器包括傾斜天線。7.如權(quán)利要求6的測井工具，其中四個(gè)簡單接收器中的一個(gè)包括沿與簡單發(fā)送器的傾斜天線的方向非正交的方向定向的傾斜天線。8.測井工具，包括工具體；發(fā)送器，包含兩根天線，設(shè)置在工具體上，其中將兩根天線設(shè)置為不同的朝向；兩個(gè)簡單接收器，每一個(gè)包括單根天線，設(shè)置在工具體上且與發(fā)送器相間隔；第三接收器，包括兩根天線，設(shè)置在工具體上且與發(fā)送器和兩個(gè)簡單接收器相間隔；和電子模塊，用于控制由發(fā)送器和兩個(gè)簡單接收器和第三接收器所形成的四個(gè)陣列的工作，其中將發(fā)送器內(nèi)兩根天線中的至少一根配置為生成具有橫向分量的磁場，其中第三接收器內(nèi)的兩根天線中的至少一根響應(yīng)于發(fā)送器所生成的磁場的橫向分量，和其中將四個(gè)陣列配置為在至少3個(gè)勘測深度提供測量值。
9.如權(quán)利要求8的測井工具，其中將發(fā)送器配置為在約5KHZ至約200KHZ的頻率范圍內(nèi)工作。
10.如權(quán)利要求8的測井工具，其中電子模塊包括具有用于確定至少一個(gè)巖層參數(shù)的指令的程序。
11.如權(quán)利要求8的測井工具，進(jìn)一步包括四個(gè)屏蔽線圈以減少四個(gè)陣列內(nèi)的相互耦合。
12.如權(quán)利要求11的測井工具，其中四個(gè)屏蔽線圈中的至少一個(gè)與從兩個(gè)簡單接收器以及第三接收器中的兩根天線中選出的至少一根天線共同纏繞。
13.測井工具，包括工具體；發(fā)送器，包含3根天線，設(shè)置在工具體上，其中將三根天線設(shè)置在3個(gè)不同的方向；兩個(gè)簡單接收器，每一個(gè)包含單根天線，設(shè)置在工具體上，其中兩個(gè)簡單接收器中的每一個(gè)與發(fā)送器相間隔。第三接收器，設(shè)置在工具體上且與發(fā)送器和兩個(gè)簡單接收器相間隔，其中第三接收器包括沿與發(fā)送器的三根天線的三個(gè)不同方向基本上相同的三個(gè)方向設(shè)置的三根天線；和電子模塊，用于控制發(fā)送器、兩個(gè)簡單接收器和第三接收器的工作，其中將由發(fā)送器和兩個(gè)簡單接收器和第三接收器所形成的陣列配置為在至少3個(gè)勘測深度提供測量值。
14.如權(quán)利要求13的測井工具，其中將發(fā)送器配置為在約5KHZ至約200KHZ的頻率范圍內(nèi)工作。
15.如權(quán)利要求13的測井工具，其中電子模塊包括具有用于確定至少一個(gè)巖層參數(shù)的指令的程序。
16.如權(quán)利要求13的測井工具，進(jìn)一步包括5個(gè)屏蔽線圈，其用于減少兩個(gè)簡單接收器和第三接收器內(nèi)的三根天線間的相互耦合。
17.如權(quán)利要求16的測井工具，其中至少一個(gè)屏蔽線圈與從兩個(gè)簡單接收器和第三接收器內(nèi)的三根天線中選出的至少一根天線共同纏繞。
18.用于測井的方法，包括將測井工具設(shè)置在穿透巖層的鉆孔內(nèi)；獲得多個(gè)巖層電阻率的測量值，其中多個(gè)測量值含蓋至少3個(gè)不同的勘測深度且多個(gè)測量值中的至少一個(gè)對巖層各向異性敏感；且基于多個(gè)測量值確定巖層的電特性。
19.如權(quán)利要求35的方法，其中巖層的電特性包括從被侵入?yún)^(qū)電阻率、未侵入?yún)^(qū)電阻率和巖層各向異性中選擇的一個(gè)。
20.如權(quán)利要求36的方法，其中被侵入?yún)^(qū)電阻率包括水平電阻率和垂直電阻率。
21.如權(quán)利要求36的方法，其中未侵入?yún)^(qū)電阻率包括水平電阻率和垂直電阻率。
22.如權(quán)利要求35的方法，其中多個(gè)測量值包括至少一個(gè)流電測量值。
全文摘要
測井工具包括工具體；包括單根天線的設(shè)置在工具體上的簡單發(fā)送器；四個(gè)簡單接收器，每一個(gè)包括，單根天線設(shè)置在工具體上且與簡單發(fā)送器相間隔以形成四個(gè)陣列；和電子模塊，用于控制四個(gè)陣列的工作，其中將簡單發(fā)送器配置為生成具有橫向分量的磁場，其中四個(gè)簡單接收器中的每一個(gè)對由簡單發(fā)送器所生成的磁場敏感，且四個(gè)簡單接收器中的至少一個(gè)對由簡單發(fā)送器所生成的磁場的橫向分量敏感，且其中將四個(gè)陣列設(shè)置為在至少3個(gè)勘測深度提供測量值。
文檔編號G01V3/28GK1611744SQ200410095939
公開日2005年5月4日 申請日期2004年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月27日
發(fā)明者T·D·巴伯, S·D·邦納, D·M·霍曼, G·N·米納博, R·A·羅斯塔爾, K·-C·陳 申請人:施盧默格海外有限公司