專利名稱：非對稱電磁測量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里所描述的各種技術(shù)的實施通常涉及測井技術(shù)領(lǐng)域，并且尤其涉及裝配著具有橫向或傾斜磁偶極子天線系統(tǒng)的儀器可被用來改善地下巖層電磁測量的技術(shù)。
相關(guān)技術(shù)的描述以下的描述和例證沒有由于它們包含在這個部分而被認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)。
多種測井技術(shù)在碳?xì)浠衔锟碧胶蜕a(chǎn)領(lǐng)域是眾所周知的。這些技術(shù)一般使用工具或裝配著適于發(fā)射能量進(jìn)入已經(jīng)被鉆孔穿透的地下巖層的能量源的儀器。被發(fā)射的能量可能與周圍巖層相互作用而產(chǎn)生信號，隨后該信號可以被一個或多個傳感器探測和測量。通過處理該探測信號可以得到巖層特性的輪廓。
測井工具的例子可以包括電磁電阻率儀，例如感應(yīng)和傳播儀。電磁電阻率儀可以被布置在鉆孔內(nèi)來測量鉆孔周圍地球巖層的電導(dǎo)率(或它的倒數(shù)，電阻率)。一種典型的電磁電阻率儀包含一個發(fā)射天線和一個或多個(典型地為一對)沿著該儀器軸向遠(yuǎn)離發(fā)射天線布置的接收天線。
電磁感應(yīng)儀通過測量接收天線中由響應(yīng)來自發(fā)射(或發(fā)射器)天線的電磁信號而流過巖層的電流感應(yīng)磁通量引起的感應(yīng)電壓來測量巖層的電阻率(或電導(dǎo)率)。電磁傳播儀以相似的模式操作，但是頻率通常比用于同等天線間隔的電磁感應(yīng)儀更高。通常傳播儀操作在1kHz-2MHz頻率范圍，但是也可以如同在電介質(zhì)測井儀中操作在千兆赫范圍內(nèi)。
常規(guī)發(fā)射器和接收器是由具有一匝或多匝絕緣導(dǎo)線纏繞在支架上的線圈形成的天線。通常這些天線可用作發(fā)射器和/或接收器。
傳輸電流的線圈(例如，發(fā)射器線圈)配置成產(chǎn)生磁場。發(fā)射器天線發(fā)出的電磁能可以被輸入到周圍巖層，感應(yīng)生成在巖層中環(huán)繞著發(fā)射器流動的電流(渦流)。巖層中的渦流依次可以產(chǎn)生一個磁場，該磁場在接收器天線中感應(yīng)生成電壓。如果采用一對隔開的接收器，在兩個接收器天線中的感應(yīng)電壓由于被周圍巖層幾何發(fā)散和吸收將具有不同的相位和振幅。對于常規(guī)的感應(yīng)儀而言，線圈是相反纏繞并被串聯(lián)在一起。線圈的圈數(shù)和位置是可調(diào)的以致在空氣中合并電壓幾乎為零。老式的感應(yīng)儀經(jīng)常設(shè)計成具有一個以上發(fā)射器和兩個以上接收器。對于傳播儀而言，線圈之間的相移Φ和衰減率A是可以測量的。由兩個接收器產(chǎn)生的相移和衰減率可以用來導(dǎo)出巖層的電性能。所檢測的相移(Φ)和衰減率(A)可能不僅取決于兩個接收器之間的間隔和發(fā)射器與接收器之間的間隔，而且取決于由發(fā)射器產(chǎn)生的電磁波頻率。
在常規(guī)的電磁感應(yīng)和傳播測井儀中，發(fā)射器和接收器天線以它們的軸沿著儀器的縱軸安裝。因此，這類儀器以具有縱向磁偶極子(LMD)的天線實現(xiàn)。一種在測井領(lǐng)域中的新興技術(shù)是使用包含具有傾斜或橫向天線的儀器，也就是，線圈軸與支架或鉆孔的縱軸不平行。這類天線產(chǎn)生一個橫向或傾斜磁偶極子(TMD)力矩。
使用如傳播和感應(yīng)儀之類的儀器進(jìn)行電磁測量可以含有關(guān)于信號傳輸通過介質(zhì)的電磁特性的信息數(shù)據(jù)。例如離巖層界線的間距、巖層傾斜度和各向異性的數(shù)據(jù)可以從接收信號中提取。
概述一種確定地下巖層參數(shù)例如各向異性和傾斜度的方法，包括使用至少兩個交叉偶極子測量以及從所述至少兩個交叉偶極子測量中形成一個非對稱組合。
所要求保護(hù)的主題不限制在來解決所談到的任意或全部缺點的實施方案。此外，概述部分有選擇地對概念作一簡單介紹，這些概念將在下面的詳細(xì)描述部分作進(jìn)一步說明。概述部分不是要限定所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不想被用來限定要求保護(hù)主題的范圍。
附圖簡述在這以后各種技術(shù)方案的實施例將參照附圖進(jìn)行描述。然而，人們應(yīng)該意識到附圖僅僅是用于闡明本發(fā)明所述各個實施例，并不意味著限制本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的范圍。


圖1闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例的非對稱交叉偶極子定向測量示意圖。
圖2闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例的非對稱定向感應(yīng)測量示意圖。
圖3A和3B闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例的非對稱定向傳播測量示意圖。
圖4A和4B闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例的非對稱定向傳播測量示意圖。
圖5闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例的非對稱定向傳播測量示意圖。
圖6闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的一個實施例對于各種相對傾斜角和水平電阻率軸向傾斜非對稱84″400kHz相位移對于各向異性的靈敏度。
圖7闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的一個實施例在相對傾斜角為75°時84″400kHz軸向傾斜非對稱測量參數(shù)圖。
圖8闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的一個實施例對固定0.5Ωm、1Ωm、2Ωm和5Ωm水平電阻率的84″400kHz軸向傾斜非對稱測量參數(shù)圖。
圖9闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的一個實施例在20英尺地層、Rh＝5Ωm、Rv＝10Ωm并具有2Ωm和1Ωm圍巖，軸向傾斜定向測量的標(biāo)準(zhǔn)對稱和非對稱84″100kHz衰減響應(yīng)。
圖10闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的一個實施例在20英尺地層、Rh＝5Ωm、Rv＝10Ωm并具有2Ωm和1Ωm圍巖，軸向傾斜定向測量的標(biāo)準(zhǔn)對稱和非對稱84″100kHz相移響應(yīng)。
詳細(xì)描述在這里使用時，術(shù)語“向上”和“向下”、“上部”和“下部”、“向上地”和“向下地”、“下面”和“上面”以及其它相似的表示在給定點或面的上、下相對位置的術(shù)語與本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的某些實施例相關(guān)。然而，當(dāng)應(yīng)用到用于偏斜或水平井的裝置和方法時，或者當(dāng)應(yīng)用到布置在一個偏斜或水平取向井的裝置和方法時，這些術(shù)語可以表示從左到右、從右到左或其它適當(dāng)關(guān)系。當(dāng)應(yīng)用到測井—鉆井測量時，在偏斜或水平井中采用旋轉(zhuǎn)儀上的橫向或三維線圈，由于它繞著軸旋轉(zhuǎn)“向上”和“向下”可以表示儀器的向上和向下取向。
在這里使用時，術(shù)語“儀器”可以交替使用來表示例如電磁儀、有線儀或測井—鉆井儀。盡管本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例是有關(guān)感應(yīng)儀和傳播儀的，人們應(yīng)該明白某些實施例可以用于其它作業(yè)中，例如測井—下鉆、參數(shù)監(jiān)測、介電常數(shù)測井，等等。而且，在這里使用時，涉及傳導(dǎo)率的任何部分可以意味著包括其倒數(shù)電阻率，或者反之亦然。
本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例將非對稱定向測量用于確定不水平和不垂直井的各向異性。在一個實施例中，使用這些測量可以在傾斜度超出35°時允許測定各向異性和傾斜影響。
下面的方程式給出了本發(fā)明下述各個實施例的數(shù)學(xué)理論。發(fā)射器線圈具有由矢量M描述的磁矩用。接收器線圈的磁場用矢量H表示。在儀器坐標(biāo)系中，由Moran和Gianzero(“電阻率測井測量中各向異性巖層的影響”，地球物理學(xué)(“Effect of formation anisotropy on resistivity-logging measurements”，Geophysics)，第44卷，第7期，1979年7月，第1266-1286頁)開始用公式表示，在傾斜度—方位角旋轉(zhuǎn)(傾斜角α，方位角β)以后，磁場和磁偶極子源可以有如下關(guān)系H＝T′·M，Hx1Hy1Hz1=T′·Mx1My1Mz1]]>方程式(1)此處，在巖層坐標(biāo)中，表示具有橫向各向同性(TI)的無窮大、均勻介質(zhì)的各向異性T可以表示為T=Th000Th000Lh+14π(kvkhseikvs-kh2reikhr)·000010000+]]>ikh4πr2sin2α(eikhr-eikvs)·cos2α0-sinαcosα0-10-sinαcosα0sin2α]]>方程式(2)距離ρ和s以及坐標(biāo)x、y和z可以根據(jù)發(fā)射器—接收器間距r和相對傾斜角α寫成如下方程式ρ2＝r2sin2αz＝r cosαs=rsin2α+λ2cos2α]]>x＝-r sinαy＝0 方程式(3)
Lh和Th是與在水平傳導(dǎo)率σh和垂直傳導(dǎo)率σv的均勻各向同性介質(zhì)中被間距r隔開的縱向和橫向線圈組耦合相關(guān)的初等函數(shù)，它可以表示為如下方程式Th=eikhr4πr3(-1+ikhr+kh2r2)]]>Lh=eikhr2πr3(1-ikhr)]]>方程式(4)XZ耦合可以表示為TXZ=TZX=ikh4πr2(eikvs-eikhr)cotα]]>方程式(5)從方程式(1)至(5)可以推導(dǎo)出常規(guī)(ZZ)測量對于從各向異性中區(qū)分相對傾斜角度是不靈敏的。相反地，常規(guī)(ZZ)測量對于將相對傾斜角度與各向異性結(jié)合的參數(shù)kvs是靈敏的。各向異性系數(shù)λ2可以被定義為水平傳導(dǎo)率σh除以垂直傳導(dǎo)率σv的比率λ2＝σh/σv。相對傾斜角度可以被定義為在鉆孔軸(或儀器軸)和巖層平面的法線之間的角度。
相反，交叉偶極子測量(ZX和XZ)對于各向異性和相對傾斜角度是靈敏的。在這里使用的術(shù)語“交叉偶極子”表示矩陣的交叉關(guān)系或遠(yuǎn)對角線關(guān)系。在小角度情況下相對傾斜角度和各向異性之間的距離可以表示為limα→0(ikhr2sin2α(eikhr-eikvs))=kv2-kh22reikhr]]>方程式(6)因此，對于小角度α耦合XZ和ZX相對于(kv2-kh2)sin(α)是成比例的。
在美國專利No.6969994中教導(dǎo)了使用交叉偶極子測量(例如，減少交叉偶極子測量以排除或幾乎排除了各向異性和傾斜影響，并且提高地層邊界)形成對稱組合，該文獻(xiàn)被組合在這里作為參考。這里我們提出形成交叉偶極子測量的非對稱組合將增強(qiáng)各向異性和傾斜的靈敏度，并且降低對地層邊界的靈敏度。
不同的儀器可以要求非對稱測量的不同組合。例如，傳播儀可以使用測量比，而感應(yīng)儀可以使用測量和。而且，不管是傳播儀還是感應(yīng)儀，旋轉(zhuǎn)儀可以使用“向上/向下”測量的某些組合(參見下面所述)。
在一個實施例中，由感應(yīng)儀完成的交叉偶極子測量由可以表示為M(θ1，θ2)+M*(θ2，θ1)或者M(jìn)(θ1，θ2)-M*(θ2，180°-θ1)，在這里，M(θ1，θ2)是傾斜天線的感應(yīng)測量值，θ1是發(fā)射器傾斜角度，θ2是接收器天線的傾斜角度，而M*(θ2，θ1)是發(fā)射器和接收器交替的測量值(也就是，M*是M相對于垂直于儀器軸的中心平面的鏡像，具有全部保留的天線方位)。
在另一個實施例中，由傳播儀完成的交叉偶極子測量可以表示為(M(θ1，θ2)+M*(θ1，θ2)UP/DOWN或者(M(θ1，θ2)-M*(θ1，180°-θ2))UP/DOWN，在這里，M(θ1，θ2)UP/DOWN是在儀器首先向上然后向下時由傾斜天線產(chǎn)生的傳播測量比，而M*是交換的發(fā)射器和接收器的類似比值(也就是，M*是M相對于垂直于儀器軸的中心平面的鏡像，具有全部保留的天線方位)。θ1是發(fā)射器傾斜角度，θ2是接收器天線的傾斜角度。
圖1闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例的非對稱交叉偶極子定向測量示意圖。發(fā)射器和接收器被模擬成點狀磁偶極子。標(biāo)記為Z的天線具有一沿著儀器軸100的偶極矩，而標(biāo)記為X的天線具有一垂直于儀器軸100的偶極矩。為了清楚起見，儀器軸表示為虛線。在操作過程中，首先起動軸向發(fā)射器Tz，并測出橫向接收器Rx上的電壓Vxz。然后起動軸向發(fā)射器Tx并測出軸向接收器Rz上的電壓Vzx。電壓Vxz可以與電壓Vzx相加來形成對各向異性和相對傾斜角度靈敏的Vxz+Vzx。
圖2闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例的非對稱定向感應(yīng)測量示意圖。在一個實施例中，非對稱定向感應(yīng)測量可以由安置在巖層內(nèi)的感應(yīng)儀完成。該感應(yīng)儀可以包括具有從儀器軸200以角度θ1傾斜的偶極矩的天線，標(biāo)記為1，和具有以角度θ2傾斜的偶極矩的天線，標(biāo)記為2。在一個實施例中，角度θ1可以少于90度而角度θ2可以大于90度。在另一個實施例中，天線1和2的偶極矩可以排列在同一平面上。
在操作過程中，起動具有從儀器軸200以角度θ1傾斜的偶極矩的發(fā)射器T1，具有從儀器軸200以角度θ2傾斜的偶極矩的接收器R2上的電壓V21可以被測量。接著起動具有從儀器軸200以角度θ2傾斜的偶極矩的發(fā)射器T2，具有從儀器軸200以角度θ1傾斜偶極矩的接收器R1上的電壓V12可以被測量。接著電壓V12可以與電壓V21相加來獲得有關(guān)各向異性和相對傾斜角度的信息。盡管非對稱定向感應(yīng)測量在前面的描述中使用了兩個接收器天線R1和R2，應(yīng)該理解在一些實施例中每個接收器天線可以與補償線圈互相平衡。
人們應(yīng)該明白一個天線在一段時期可以用作發(fā)射器而在另一段時期用作接收器。人們還應(yīng)該意識到由于可逆性原理這里公開的發(fā)射器—接收器結(jié)構(gòu)可以互換的，也就是，“發(fā)射器”可以被用作“接收器”，并且反之亦然。例如，發(fā)射器T1和接收器R1的位置可以互換并且發(fā)射器T2和接收器R2的位置可以互換。此外，人們應(yīng)該明白本發(fā)明所述各個測量實施例可以在任意頻率下完成，例如從1kHz至GHz范圍內(nèi)。
圖3A和3B闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例的非對稱定向傳播測量示意圖。在一個實施例中，非對稱定向傳播測量可以由安置在巖層內(nèi)的傳播儀完成。如圖3A所示，該傳播儀可以包括具有從儀器軸300以角度θ1傾斜的偶極矩的發(fā)射器T和具有從儀器軸300以角度θ2傾斜的偶極矩的接收器R。在一個實施例中，角度θ1和角度θ2都可以不同于90度。在另一個實施例中，發(fā)射器T的偶極矩和接收器R的偶極矩可以排列在同一平面上。
在操作過程中，因為當(dāng)發(fā)射器T指向上邊界時電壓Vup被測量(根據(jù)一個約定)，起動發(fā)射器T而接收器R上的電壓可以被測量作為Vup。然后傳播儀可以從它的向上位置繞著它的縱軸旋轉(zhuǎn)180度。在向下位置，發(fā)射器T和接收器R的偶極矩用虛線表示。然后因為當(dāng)發(fā)射器T指向下邊界時電壓Vdown被測量，起動發(fā)射器T而接收器R上的電壓可以被測量作為Vdown。然后Vup和Vdown之間的比值的對數(shù)函數(shù)可以被計算來產(chǎn)生首次傳播測量，它可以等同于使用兩個接收器的常規(guī)傳播測量。在一個實施例中，Vup和Vdown之間的比值的對數(shù)函數(shù)可以表示為ln=VupVdown=Aeiφ,]]>在這里衰減率Att和相移PS定義為Att(db)＝20*A/ln(10)和PS(deg)＝(180/pi)*φ。
如圖3B所示，在首次傳播測量以后，發(fā)射器T和接收器R的位置可以互換。起動發(fā)射器T而接收器R上的電壓Vup可以被測量。然后傳播儀可以從它的向上位置繞著它的縱軸旋轉(zhuǎn)180度。在向下位置，發(fā)射器T和接收器R的偶極矩用虛線表示。然后起動發(fā)射器T而接收器R上的電壓Vdown可以被測量。然后Vup和Vdown之間的比值的對數(shù)函數(shù)可以被計算來產(chǎn)生第二次傳播測量。如上所述，Vup和Vdown之間的比值的對數(shù)函數(shù)可以表示為ln=VupVdown=Aeiφ,]]>在這里衰減率和相移可以定義為Att(db)＝20*A/ln(10)和PS(deg)＝(180/pi)*φ。然后首次傳播測量可以與第二次傳播測量相加來獲得有關(guān)巖層的各向異性和相對傾斜角度的信息。
圖4A和4B闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例的非對稱定向傳播測量示意圖。如圖4A所示，在一個實施例中，傳播儀可以包括具有軸向偶極矩的發(fā)射器T和具有從儀器軸400以角度θ傾斜的偶極矩的接收器R。在一個實施例中，角度θ可以少于90度。
在操作過程中，因為當(dāng)接收器R指向上邊界時電壓Vup被測量，起動發(fā)射器T而接收器R上的電壓可以被測量作為Vup。然后傳播儀可以繞著它的縱軸旋轉(zhuǎn)180度。在這個位置，由于它與儀器軸400相一致，發(fā)射器T的偶極矩保持不變；然而，接收器R的偶極矩用虛線表示。然后因為當(dāng)接收器R指向下邊界時電壓Vdown被測量，起動發(fā)射器T而接收器R上的電壓可以被測量作為Vdown。然后Vup和Vdown之間的比值的對數(shù)函數(shù)可以被計算來產(chǎn)生首次傳播測量。在一個實施例中，Vup和Vdown之間的比值的對數(shù)函數(shù)可以表示為ln=VupVdown=Aeiφ,]]>在這里衰減率和相移可以定義為Att(db)＝20*A/ln(10)和PS(deg)＝(180/pi)*φ。
如圖4B所示，在首次傳播測量以后，可以調(diào)整發(fā)射器T以便它的偶極矩從儀器軸400以角度θ傾斜，并且可以調(diào)整接收器R以便它的偶極矩與儀器軸400相一致。發(fā)射器T可以被激活而接收器R上的電壓Vup可以被測量。然后傳播儀可以從它的向上位置繞著它的縱軸旋轉(zhuǎn)180度。在向下位置，發(fā)射器T的偶極矩用虛線表示，而接收器R的偶極矩保持不變。然后發(fā)射器T可以被激活而接收器R上的電壓Vdown可以被測量。然后Vup和Vdown之間的比值的對數(shù)函數(shù)可以被計算來產(chǎn)生第二次傳播測量。如上所述，Vup和Vdown之間的比對數(shù)函數(shù)可以表示為lnVupVdown=Aeiφ,]]>在這里衰減率和相移可以定義為Att(db)＝20*A/ln(10)和PS(deg)＝(180/pi)*φ。然后首次傳播測量可以與第二次傳播測量相加來獲得有關(guān)巖層的各向異性和相對傾斜角度的信息。
圖5闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例的非對稱定向傳播測量示意圖。在一個實施例中，傳播儀可以包括具有從儀器軸500以角度θ傾斜的偶極矩的發(fā)射器T和具有從儀器軸500以相同角度θ傾斜的偶極矩的接收器R。在一個實施例中，角度θ可以小于90度。在另一個實施例中，發(fā)射器T的偶極矩和接收器R的偶極矩可以排列在同一平面上。
在操作過程中，因為當(dāng)發(fā)射器T指向上邊界時測量電壓Vup，起動發(fā)射器T而接收器R上的電壓可以被測量作為Vup。然后傳播儀可以從它的向上位置繞著它的縱軸旋轉(zhuǎn)180度。在向下位置，發(fā)射器T和接收器R的偶極矩用虛線表示。然后因為當(dāng)發(fā)射器T指向下邊界時電壓Vdown被測量，起動發(fā)射器T而接收器R上的電壓可以被測量作為Vdown。然后Vup和Vdown之間的比值的對數(shù)函數(shù)可以被計算來獲得有關(guān)巖層的各向異性和相對傾斜角度的信息。在一個實施例中，Vup和Vdown之間的比值的對數(shù)函數(shù)可以表示為lnVupVdown=Aeiφ,]]>在這里衰減率和相移可以定義為Att(db)＝20*A/ln(10)和PS(deg)＝(180/pi)*φ。
如此，本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例可以被用于從任意角度分析巖層電阻率各向異性，而不受泥漿類型的約束。
下面闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的實施例的非對稱測量實施。圖6闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的一個實施例對于各種相對傾斜角和水平電阻率軸向傾斜非對稱84″400kHz相對位移對于各向異性的靈敏度。圖6闡明甚至在5°或80°時，由于各向異性在信號方面有顯著變化。例如，在5o時，對于Rv/Rh＝2，Rh＝1Ωm，非對稱讀數(shù)大約是15o。特別地，在小角度時信號幾乎與視傾角成比例。
圖7闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的一個實施例在相對傾斜角為75°時84″400kHz軸向傾斜非對稱測量參數(shù)圖。
圖8闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的一個實施例對固定0.5Ωm、1Ωm、2Ωm和5Ωm水平電阻率的84″400kHz軸向傾斜非對稱測量參數(shù)圖。對于各向異性和傾斜，非對稱測量展示出極大的靈敏度，在數(shù)量級上比常規(guī)電阻率測量更高。非對稱測量對于將各向異性和相對傾斜角度分開是特別有效的，特別對于超過35°的相對傾斜角度。對較小的相對傾斜角度，非對稱測量可以對各向異性和相對傾斜角度的乘積靈敏。
圖9闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的一個實施例其中地層界面位于0-20英尺真垂向井深(TVD)、Rh＝5Ωm、Rv＝10Ωm并具有2Ωm和1Ωm圍巖，軸向傾斜定向測量的標(biāo)準(zhǔn)化對稱和非對稱84″100kHz衰減響應(yīng)。特別在與對稱情形相比較時，非對稱情形顯得對地層界面檢測的靈敏度差。當(dāng)電磁(EM)儀放入地層內(nèi)時，非對稱響應(yīng)可以與相對傾斜角度成線性比例。
圖10闡明依據(jù)本發(fā)明所述各個技術(shù)方案的一個實施例，在20英尺地層、Rh＝5Ωm、Rv＝10Ωm并具有2Ωm和1Ωm圍巖，軸向傾斜定向測量的標(biāo)準(zhǔn)對稱及非對稱84″100kHz相移響應(yīng)。當(dāng)電磁(EM)儀放入地層內(nèi)時，非對稱響應(yīng)可以對地層界面不靈敏并且與相對傾斜角度成線性比例。當(dāng)電磁(EM)儀與地層界面交叉時，也就是，線圈在地層界面的相對側(cè)，對稱定向響應(yīng)可能對邊界傾斜靈敏。無論如何，對稱和非對稱測量都可以與相對傾斜角度成線性比例。當(dāng)天線在地層界面的相對側(cè)時，對稱測量可以與相對傾斜角度成比例。當(dāng)電磁(EM)儀與地層界面不交叉時，非對稱測量可以與相對傾斜角度具有線性相關(guān)。同樣地，圖9和圖10可以用于闡明只要電磁(EM)儀與界面不交叉時對稱定向測量對相對傾斜角度不靈敏并且非對稱定向測量對附近圍巖不靈敏。
本發(fā)明所述的各個技術(shù)方案可以通過儲存在計算機(jī)可讀介質(zhì)的程序指令執(zhí)行，例如與地面系統(tǒng)聯(lián)合的任意儲存器、井底組件、處理器和/或井下通訊系統(tǒng)。這類程序指令可以由計算機(jī)處理器執(zhí)行。程序指令可以采用比如C++、java、Fortran等計算機(jī)程序語言編寫而成。程序指令可以是“目標(biāo)代碼”，也就是，它主要以可由計算機(jī)直接執(zhí)行的二進(jìn)制格式；以執(zhí)行前需要編譯或解釋的“源代碼”格式；或者以某種中間格式例如部分編譯代碼。
儲存程序指令的計算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括計算機(jī)儲存介質(zhì)和傳播介質(zhì)。計算機(jī)儲存介質(zhì)可以包括用任意方式和技術(shù)例如計算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它數(shù)據(jù)來儲存信息的非永久性和永久性的以及可移動和不可移動的介質(zhì)。計算機(jī)儲存介質(zhì)可以進(jìn)一步包括RAM、ROM、可重新編程的只讀存儲器(EPROM)、電學(xué)的可重新編程的只讀存儲器(EEPROM)、閃存或其它固態(tài)存儲技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字多功能盤(DVD)，或其它光學(xué)存儲器，磁盒、磁帶、磁盤存儲器或其它磁性存儲裝置，或可用于存儲所需信息和可被處理器存取的任何其它介質(zhì)。傳播介質(zhì)可以包含計算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它以已調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)信號存在的數(shù)據(jù)例如載波或其它傳送機(jī)制，并且可以包括任何信息傳輸介質(zhì)。術(shù)語“已調(diào)制數(shù)據(jù)信號”可以指一種信號，它以如下方式具有其一個或多個設(shè)定或改變特征以在信號中編碼信息。作為實施例并且是非限制性的，傳播介質(zhì)可以包含有線媒介例如有線網(wǎng)絡(luò)或直播線路和無線媒介例如聲波、RF、紅外線或其它無線媒介。上面的任意組合也可以包括在計算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍之中。
盡管前面所述是針對本發(fā)明各個技術(shù)方案的實施例，可以設(shè)計出不偏離其基本范圍的其它或另外的實施例，它可以由后面的權(quán)利要求書確定。盡管主題已經(jīng)用的語言特定于結(jié)構(gòu)特征和/或方法過程進(jìn)行描述，人們應(yīng)該明白在所附權(quán)利要求書中限定的主題不必限制于上面所描述的特定特征或過程。此外，上面所描述的特定特征和過程是作為實現(xiàn)權(quán)利要求書的實施例形式公開的。
權(quán)利要求
1.一種確定被鉆孔橫斷的地下巖層參數(shù)方法，包括至少兩個交叉偶極子測量；和從所述至少兩個交叉偶極子測量中形成一個非對稱組合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩個交叉偶極子測量由XZ和ZX電壓測量組成。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成包括對交叉偶極子測量用加法、減法或除法來產(chǎn)生一個非對稱組合。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述非對稱組合提高了對地下巖層的各向異性和相對傾斜角度的靈敏度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述交叉偶極子測量由天線產(chǎn)生，其中至少一個天線相對于儀器軸有一個傾斜偶極矩。
6.一種用于確定被鉆孔橫斷的地下巖層參數(shù)方法，包括(a)布置一個測井儀包括第一對發(fā)射器—接收器天線，它安裝著具有相對于測井儀縱軸以角度θ1傾斜的偶極矩的第一天線和具有相對于測井儀縱軸以角度θ2傾斜的偶極矩的第二天線；第二對發(fā)射器—接收器天線，它安裝著布置在第一對的第二天線附近并具有相對于測井儀縱軸以角度θ1傾斜的偶極矩的第一天線，和布置在第一對的第一天線附近并具有相對于測井儀縱軸以角度θ2傾斜的偶極矩的第二天線；(b)在第一發(fā)射器—接收器對中的一個天線上測量由第一發(fā)射器—接收器對的另一天線發(fā)射的第一信號；(c)在第二發(fā)射器—接收器對中的一個天線上測量由第二發(fā)射器—接收器對的另一天線發(fā)射的第二信號；和(d)組合步驟(b)和(c)測量的信號來確定地下巖層參數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述角度θ1和角度θ2是不同的。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述角度θ1和角度θ2是相同的。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述角度θ1實質(zhì)上為零。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中測量信號的組合提高了對地下巖層的各向異性和相對傾斜角度的靈敏度。
11.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述角度θ1和角度θ2異于90度。
12.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述測井儀是一種感應(yīng)儀、傳播儀或介電常數(shù)儀。
13.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述組合包括加法、減法或除法。
14.一種用于確定被鉆孔橫斷的地下巖層參數(shù)方法，包括(a)在具有一個上邊界和一個下邊界的巖層內(nèi)布置一個測井儀，其中測井儀包括第一對發(fā)射器—接收器天線，它安裝著具有相對于測井儀縱軸以角度θ1傾斜的第一偶極矩的第一天線和具有相對于測井儀縱軸以角度θ2傾斜的第二偶極矩的第二天線；和第二對發(fā)射器—接收器天線，它安裝著布置在第一對的第二天線附近并具有相對于測井儀縱軸以角度θ1傾斜的第一偶極矩的第一天線，和布置在第一對的第一天線附近并具有相對于測井儀縱軸以角度θ2傾斜的第二偶極矩的第二天線；(b)當(dāng)至少一部分第一或第二偶極矩實質(zhì)指向上邊界時，在第一發(fā)射器—接收器對中的一個第一或第二天線上測量由第一發(fā)射器—接收器對的另一個第一或第二天線發(fā)射的第一信號；(c)使測井儀繞其縱軸基本旋轉(zhuǎn)180度；(d)作為180度旋轉(zhuǎn)結(jié)果，當(dāng)步驟(b)確定的偶極矩部分指向的下邊界時，重復(fù)步驟(b)測量第二信號；(e)計算在所測得第一和第二信號之間比值的對數(shù)函數(shù)；(f)使用第二發(fā)射器—接收器對來重復(fù)步驟(b)到(d)；(g)計算在由第二發(fā)射器—接收器對測得第一和第二信號之間比值的對數(shù)函數(shù)；(h)組合步驟(e)的對數(shù)函數(shù)和步驟(g)的對數(shù)函數(shù)來確定地下巖層參數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中對數(shù)函數(shù)的組合提高了對地下巖層的各向異性和相對傾斜角度的靈敏度。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述角度θ1實質(zhì)上為零。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述測井儀是傳播儀。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中步驟(e)和步驟(g)對數(shù)函數(shù)計算包括對數(shù)函數(shù)表示為lnVupVdown=Aeiφ;]]>和利用公式Att＝20*A/ln(10)確定衰減率測量；和利用公式PS＝(180/pi)*φ確定相移測量。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述組合包括加法、減法或除法。
20.一種用于確定被鉆孔橫斷的地下巖層參數(shù)方法，包括(a)在具有一個上邊界和一個下邊界的巖層內(nèi)布置一個測井儀，其中測井儀包括一對發(fā)射器—接收器天線，它安裝著具有相對于測井儀縱軸以角度θ傾斜的第一偶極矩的第一天線和具有相對于測井儀縱軸以實質(zhì)上相同角度θ的第二偶極矩的第二天線；和(b)當(dāng)至少一部分第一或第二偶極矩實質(zhì)上指向上邊界時，在發(fā)射器—接收器對中的一個第一或第二天線上測量由發(fā)射器—接收器對的另一個第一或第二天線發(fā)射的第一信號；(c)使測井儀繞其縱軸基本旋轉(zhuǎn)180度；(d)作為180度旋轉(zhuǎn)結(jié)果，當(dāng)步驟(b)確定的偶極矩部分指向下邊界時，重復(fù)步驟(b)測量第二信號；(e)計算在所測得第一和第二信號之間比值的對數(shù)函數(shù)；
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中對數(shù)函數(shù)提高了對地下巖層的各向異性和相對傾斜角度的靈敏度。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中角度θ少于90度。
23.如權(quán)利要求20所述的方法，其中步驟(e)對數(shù)函數(shù)計算包括對數(shù)函數(shù)表示為lnVupVdown=Aeiφ;]]>和利用公式Att＝20*A/ln(10)確定衰減率測量；和利用公式PS＝(180/pi)*φ確定相移測量。
24.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述組合包括加法、減法或除法。
25.一種用于確定被鉆孔橫斷的地下巖層參數(shù)方法，包括(a)布置一個測井儀包括第一對發(fā)射器—接收器天線，它安裝著具有相對于測井儀縱軸以角度θ1傾斜的偶極矩的第一天線，其中θ1在90至180度之間，和具有相對于測井儀縱軸以角度θ2傾斜的偶極矩的第二天線，其中θ2在0至90度之間；第二對發(fā)射器—接收器天線，它安裝著布置在第一對的第二天線附近具有相對于測井儀縱軸以角度θ1傾斜的偶極矩的第一天線，其中θ1在90至180度之間，和布置在第一對的第一天線附近具有相對于測井儀縱軸以角度θ2傾斜的偶極矩的第二天線，其中θ2在0至90度之間；(b)在第一發(fā)射器—接收器對中的一個天線上測量由第一發(fā)射器—接收器對的另一天線發(fā)射的第一信號；(c)在第二發(fā)射器—接收器對中的一個天線上測量由第二發(fā)射器—接收器對的另一天線發(fā)射的第二信號；和(d)組合步驟(b)和(c)測量的信號來確定地下巖層參數(shù)。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述組合包括加法、減法或除法。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中測量信號的組合提高了對地下巖層的各向異性和相對傾斜角度的靈敏度。
28.一種用于確定被鉆孔橫斷的地下巖層參數(shù)方法，包括(a)在具有一個上邊界和一個下邊界的巖層內(nèi)布置一個測井儀，其中測井儀包括第一對發(fā)射器—接收器天線，它安裝著具有相對于測井儀縱軸以角度θ1傾斜的第一偶極矩的第一天線，其中θ1在90至180度之間，和具有相對于測井儀縱軸以角度θ2傾斜的第二偶極矩的第二天線，其中θ2在0至90度之間；和第二對發(fā)射器—接收器天線，它安裝著布置在第一對的第二天線附近并具有相對于測井儀縱軸以角度θ1傾斜的第一偶極矩的第一天線，其中θ1在90至180度之間，和布置在第一對的第一天線附近并具有相對于測井儀縱軸以角度θ2傾斜的第二偶極矩的第二天線，其中θ2在0至90度之間；(b)當(dāng)至少一部分第一或第二偶極矩實質(zhì)上指向上邊界時，在第一發(fā)射器—接收器對中的一個第一或第二天線上測量由第一發(fā)射器—接收器對的另一個第一或第二天線發(fā)射的第一信號；(c)使測井儀繞其縱軸基本旋轉(zhuǎn)180度；(d)作為180度旋轉(zhuǎn)結(jié)果，當(dāng)在步驟(b)確定的偶極矩部分指向下邊界時，重復(fù)步驟(b)測量第二信號；(e)計算在所測得第一和第二信號之間比值的對數(shù)函數(shù)；(f)使用第二發(fā)射器—接收器對來重復(fù)步驟(b)到(d)；(g)計算在由第二發(fā)射器—接收器對所測得第一和第二信號之間比值的對數(shù)函數(shù)；和(h)組合步驟(e)的對數(shù)函數(shù)和步驟(g)的對數(shù)函數(shù)來確定地下巖層參數(shù)。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中對數(shù)函數(shù)提高了對地下巖層的各向異性和相對傾斜角度的靈敏度。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其中步驟(e)和步驟(g)的對數(shù)函數(shù)計算包括對數(shù)函數(shù)表示為lnVupVdown=Aeiφ;]]>和利用公式Att＝20*A/ln(10)確定衰減率測量；和利用公式PS＝(180/pi)*φ確定相移測量。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述組合包括加法、減法或除法。
全文摘要
一種確定地下巖層參數(shù)例如各向異性和傾斜方法，包括進(jìn)行至少兩個交叉偶極子測量和從所述至少兩個交叉偶極子測量中形成一個非對稱組合。
文檔編號E21B47/00GK1912656SQ20061008980
公開日2007年2月14日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者D·奧默拉吉克, G·N·米納博, R·A·羅斯塔爾 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司