專利名稱：用于油基泥漿內(nèi)張量微電阻率成像的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電子土地鉆孔(borehole)測井技術(shù)是眾所周知的，并為 此目的已經(jīng)描述過多種裝置和多種技術(shù)。大體說來，有兩類裝置用于 電子測井裝置(logging devide)。在第一類電子測井裝置中，測量電 極(電流源或電流吸收器)與擴(kuò)散(diffuse)返回電極(如工具的主 體)結(jié)合使用。測量電流在將電流源連接到測量電極的電路中流動(dòng)， 通過地層流到返回電才及并回到工具中的電流源。在電感測量工具中， 測量儀器中的天線感應(yīng)地層內(nèi)的電流。使用相同天線或單獨(dú)的接收器 天線來檢測感應(yīng)出的電流的幅度。本發(fā)明屬于第一類電子測井裝置。其中示出當(dāng)墊子表面正交于，軸時(shí)，較大本征值與較小本 征值的比值是最大的?；趯@個(gè)事實(shí)的認(rèn)識，因此可以使用來自測 井工具上的多個(gè)墊子的測量結(jié)果，以確定地層的水平電阻率和垂直電 阻率，其中每個(gè)墊子面向不同方向。本領(lǐng)域人員可以簡單地完成每個(gè) 墊子的方程(3)的本征值分解，并識別本征值的比值為最大值的特 定墊子上的特定電極組。于是該墊子被識別為正交于層面，而相應(yīng)的 本征值給出水平電阻率和垂直電阻率?？蛇x地，對于隨鉆測量(MWD) 實(shí)施方式，當(dāng)工具轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)利用單個(gè)墊子進(jìn)行的測量可用于獲得地層傾 斜角(dip)以及水平電阻率和垂直電阻率。只要兩個(gè)測量到的分量相互正交就可以使用其他電極定 向。例如，圖7a示出一種布置，其中電流路徑是垂直的并且在兩對 電極處測量了電壓以給出測量結(jié)果K:7和Kz2，而圖7b示出一種布置， 其中電流是水平的(正交于圖7a中的電流)并使用相同電極來給出 電壓F^和p^。
0022圖8示出一種布置，其中多對電壓測量電極可用于在多個(gè) 水平位置和垂直位置處測量電壓差。
[0023應(yīng)該注意到，已經(jīng)主要在確定地層的水平電阻率和垂直 電阻率方面介紹了本發(fā)明。但本領(lǐng)域:技術(shù)人員會(huì)"i人識到該方法還可以 應(yīng)用于確定水平電導(dǎo)率和垂直電導(dǎo)率；因此，水平電阻率和垂直電阻 率的確定是被構(gòu)思為包括水平電導(dǎo)率和垂直電導(dǎo)率的確定。應(yīng)進(jìn)一步 注意到，本發(fā)明的設(shè)備還可以使用來自相鄰電極組的測量結(jié)果來提供 鉆孔的電阻率圖像。
[0024對于上述的所有電極構(gòu)造，可通過使用墊子上或脫離墊 子的電流電極來獲得垂直電流。在后者情況下，它們可以在心軸 (mandrel)上或在測井繩(或BHA)上的遠(yuǎn)距離位置?？梢允褂脡| 子上的電流電極來獲得水平電流。
[0025可以使用在適當(dāng)?shù)臋C(jī)器可讀介質(zhì)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序進(jìn) 行數(shù)據(jù)處理，該計(jì)算機(jī)程序使處理器能夠執(zhí)行控制和處理。在本申請 中使用的術(shù)語處理器以其傳統(tǒng)廣泛的含義使用，并且旨在包括諸如單 核計(jì)算機(jī)、多核計(jì)算機(jī)、分布式計(jì)算系統(tǒng)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA) 等裝置。本公開內(nèi)容中引用的機(jī)器可讀介質(zhì)是可由機(jī)器讀取的任何介 質(zhì)，并可以包括石茲性介質(zhì)、RAM、 ROM、 EPROM、 EAROM、閃存 和光盤。處理過程可在井下或地表進(jìn)行。在可選實(shí)施例中，部分處理
12過程可在井下進(jìn)行，而其余部分在地表進(jìn)行。
[0026已通過參考旨在繩索上傳送的測井工具介紹了本發(fā)明。然 而，本發(fā)明的方法還可與隨鉆測量(MWD)工具或隨鉆測井(LWD) 工具一起使用，其中兩個(gè)工具中任一個(gè)都可以在鉆柱或撓性管上傳 送。
0027雖然上述公開內(nèi)容是針對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是對于 本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，多種修改是顯而易見的。所附權(quán)利要求的范圍 和精神內(nèi)的所有變化都打算由上述公開內(nèi)容所包含。
1權(quán)利要求
1、一種用于評估地層的設(shè)備，該設(shè)備包括(a)傳送到所述地層中的鉆孔內(nèi)的測井工具；(b)第一對電流電極，其將第一電流傳送到所述地層中；(c)所述測井工具上的第一對電壓電極，其提供在第一方向上的第一電壓測量結(jié)果；(c)所述測井工具上的第二對電壓電極，其提供在基本正交于所述第一方向的第二方向上的第二電壓測量結(jié)果；(d)處理器，其使用所述第一電壓測量結(jié)果和所述第二電壓測量結(jié)果來估計(jì)所述地層的水平電阻率和垂直電阻率，該估計(jì)是部分地基于坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行的。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括第二對電流電極， 其在基本正交于所述第一電流方向的方向上將第二電流傳送到所述 地層中，并且其中所述第一對電壓電極和第二對電壓電極進(jìn)一步提供 第三電壓測量結(jié)果和第四電壓測量結(jié)果。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述處理器進(jìn)一步在估計(jì) 所述水平電阻率和所述垂直電阻率的過程中，使用所述第三電壓測量 結(jié)果和所述第四電壓測量結(jié)果。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一對電壓電極和所 述第二對電壓電極安置在從所述測井工具的主體延伸的墊子上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述第一對電流電極中的 至少一個(gè)電流電極所安放的位置選自(i)在墊子上和(ii)離開墊子。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備， 平行于所述測井工具的縱軸。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備， 正交于所述測井工具的縱軸。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備, 平電阻率和所述垂直電阻率的過程中， 述電阻率矩陣由所述第一、第二、第J權(quán)利要求書第2/4頁其中所述第一電流的方向基本其中所述第二電流的方向基本其中所述處理器在估計(jì)所述水 執(zhí)行電阻率矩陣的對角化，所 三和第四電壓測量結(jié)果確定。
9、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述處理器進(jìn)一步估計(jì)在 層面與所述測井工具的縱軸之間的角度。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括多個(gè)墊子，所述多 個(gè)墊子的每個(gè)墊子包含兩對電壓電極，其中所述處理器使用來自在所 述多個(gè)墊子的每個(gè)墊子上的電極的測量結(jié)果，來估計(jì)所述地層的水平 電阻率和垂直電阻率。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括將所述測井工具傳 送到所述鉆孔內(nèi)的傳送裝置，該傳送裝置選自(i)繩索和(ii)鉆管。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述處理器進(jìn)一步提供所 述鉆孔的電阻率圖像。
13、 一種評估地層的方法，該方法包括(a) 將第一電流傳送到所述地層中；(b) 測量在第一方向上由所述第一電流引起的第一電壓差；(c) 測量在基本正交于所述第一方向的第二方向上第二電壓差；(d)使用第一和第二電壓測量結(jié)果以及坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，來估計(jì)所述 地層的水平電阻率和垂直電阻率。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括(i) 在基本正交于所述第一電流方向的方向上將第二電流傳送 到所述地層中；(ii) 測量在所述第一方向和所述第二方向上由所述第二電流引 起的第三電壓差和第四電壓差；和(iii) 在估計(jì)所述水平電阻率和所述垂直電阻率的過程中，使用 所述第三電壓測量結(jié)果和所述第四電壓測量結(jié)果。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中測量所述第一電壓差和 所述第二電壓差的步驟進(jìn)一步包括使用第一對電壓電極和第二對電 壓電極，所述第一對電壓電極和所述第二對電壓電極安置在從測井工 具的主體延伸的墊子上。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中傳送所述第一電流的步 驟進(jìn)一步包括使用一對電流電極，該電流電極所安放的位置選自(i) 在墊子上和(ii)離開墊子。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第一電流的方向基 本平行于所述鉆孔的縱軸。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述第二電流的方向基 本正交于所述鉆孔的縱軸。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中估計(jì)所述水平電阻率和 所述垂直電阻率的步驟是基于由所述第一、第二、第三和第四電壓測 量結(jié)果確定的電阻率矩陣的對角化。
20、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括估計(jì)在所述地層 的層面與所述鉆孔的縱軸之間的角度。
21、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括使用多個(gè)墊子， 所述多個(gè)墊子的每個(gè)墊子載有兩對電壓電極，其中所述處理器使用來 自所述多個(gè)墊子的每個(gè)墊子上的電極的測量結(jié)果，來估計(jì)所述地層的 水平電阻率和垂直電阻率。
22、 一種與用于估計(jì)地層的設(shè)備一起使用的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該 i殳備包括(a) 傳送到所述地層中的鉆孔內(nèi)的測井工具；(b) 第一對電流電極，其將第一電流傳送到所述地層中；(c) 所述測井工具上的第一對電壓電極，其提供在第一方向上 的第一電壓測量結(jié)果；(d) 所述測井工具上的第二對電壓電極，其提供在基本正交于所述第一方向的第二方向上的第二電壓測量結(jié)果；所述介質(zhì)包括指令，該指令使得處理器能夠執(zhí)行以下步驟(e) 使用所述第一電壓測量結(jié)果和所述第二電壓測量結(jié)果來估 計(jì)所述地層的水平電阻率和垂直電阻率，該估計(jì)是部分地基于坐標(biāo)旋 轉(zhuǎn)進(jìn)行的。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的介質(zhì)，進(jìn)一步包括下列的至少一個(gè): (i)》茲性介質(zhì)、(ii) RAM、 ( iii) ROM、 ( iv ) EPROM、 ( v )EAROM、 (vi)閃存和(vii)光盤。
全文摘要
一種非聚焦電阻率成像裝置，其水平電流和垂直電流被傳送到鉆孔中。安裝有電極的墊子被用于在正交方向上進(jìn)行電壓測量。然后對電壓測量設(shè)備進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以給出在具有傾斜層面的各向異性地層中的主要電阻率的測量結(jié)果。
文檔編號G01V3/18GK101473245SQ200780023428
公開日2009年7月1日 申請日期2007年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月3日
發(fā)明者T·王 申請人:貝克休斯公司