一種地層界面探測的電掃描裝置制造方法
【專利摘要】現(xiàn)有的井下地層界面探測工具需要繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)工具殼體以測量和記錄井眼周圍的地層信號(hào)，通過對(duì)測到的地層信號(hào)的計(jì)算處理得出地層界面的方位和距離。但有時(shí)需要在工具殼體靜止的情況下探測地層界面信息。本實(shí)用新型提出了一種地層界面探測的電掃描裝置實(shí)現(xiàn)了在靜止工具殼體上探測出地層邊界的方位和距離的目的。
【專利說明】一種地層界面探測的電掃描裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及油井中的電測油井技術(shù)。具體地說涉及一種地層界面探測的電掃
描裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]采集井下信息通常使用電氣測量裝置，如隨鉆測井(“LWD”)、隨鉆測量(“MWD”)和電纜測井系統(tǒng)。在石油業(yè)眾所周知，這些技術(shù)早已用來獲取井下信息，例如，采用地層電阻率(或電導(dǎo)率；術(shù)語“電阻率”和“電導(dǎo)率”，雖在意思上相反，但在工藝中可交替使用)和介電常數(shù)等確定地層的巖石物理性質(zhì)以及所含的液體。收集到的井下信息可以幫助描述多孔地層里烴(如原油或天然氣)以及反映其它情況，用以識(shí)別不同地層之間的地層界面。因此，最好保持鉆頭在產(chǎn)油層(含烴層)里鉆進(jìn)，以盡可能實(shí)現(xiàn)最大限度的采收率。
[0003]隨鉆測井、隨鉆測量和電纜測井系統(tǒng)中可以采用各種測量工具。其中，一種工具為電阻率測量工具。如圖1所示的相關(guān)技術(shù)中的電阻率測量工具示意圖，它包括鉆柱100、一對(duì)發(fā)射機(jī)Tl和T2，用于向周圍地層發(fā)射電磁信號(hào)；一對(duì)接收機(jī)Rl和R2，用于接收來自發(fā)射機(jī)Tl和T2的電磁信號(hào)和在鉆柱100遠(yuǎn)端近鉆頭的信號(hào)。相對(duì)于發(fā)射機(jī)T2，T1更接近接收機(jī)Rl和R2。
[0004]在圖1中，鉆柱100旋轉(zhuǎn)并在第一地層102間移動(dòng),移向第一地層102和第二地層104之間的地層界面106。當(dāng)鉆柱100接近地層界面106時(shí)，來自發(fā)射機(jī)Τ2的電磁信號(hào)108開始穿透地層界面106，通過第二地層104，然后由接收機(jī)Rl和R2接收。然而，與此同時(shí)，來自發(fā)射機(jī)Tl的電磁信號(hào)110只能通過第一地層102，然后由遠(yuǎn)處的接收機(jī)Rl和R2接收。因此，發(fā)射機(jī)Tl測得的電阻率數(shù)據(jù)不同于發(fā)射機(jī)Τ2測量的電阻率數(shù)據(jù)，該測量的電阻率的差異即可表明存在地層界面106。
[0005]為將電阻率測量工具固定在產(chǎn)油層里，電阻率測量工具的操作不僅需要地層邊界的位置信息，還需要其方向信息。圖1所示的電阻率測量工具，無法確定地層界面106相對(duì)于鉆柱100的方向。因此，“定向”電阻率測量工具應(yīng)運(yùn)而生。定向電阻率測量工具可以在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，在不同的方位角收集信息。如圖2所示的被分為多個(gè)面元(或區(qū)域)的井眼示意圖，其中，將一個(gè)井眼分為多個(gè)面元(或領(lǐng)域)200?230。傳統(tǒng)上，面元的數(shù)量為16或32。地層邊界的位置和方向可以根據(jù)每個(gè)面元測量得出電阻率之間的關(guān)系結(jié)果來計(jì)算得出。然而，該定向電阻率測量工具在進(jìn)行機(jī)械旋轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)有一些缺點(diǎn)。例如，定向電阻率測量工具的振動(dòng)會(huì)明顯影響測量數(shù)據(jù)的精度。此外，機(jī)械旋轉(zhuǎn)速度受物理環(huán)境限制。
[0006]針對(duì)上述問題，相關(guān)技術(shù)中已采取了一些避免振動(dòng)的措施，比如將定向電阻率測量工具逐一固定在每個(gè)面元，進(jìn)行該面元的測量。該方法雖然可以解決上述振動(dòng)問題，但卻會(huì)明顯延長數(shù)據(jù)測量的處理過程。
[0007]如上所述，上述定向電阻率測量工具存在以下不足:機(jī)械旋轉(zhuǎn)引起的振動(dòng)或搖晃，降低了數(shù)據(jù)測量的精確度，固定位置的測量方式又降低了測量的效率；可見目前的定向電阻率測量工具無法滿足實(shí)際工作的需求。[0008]針對(duì)在上述定向電阻率測量工具無法滿足實(shí)際工作需要的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]為此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于定向電阻率測量工具無法滿足實(shí)際工作需要的問題。從而提出一種地層界面探測的電掃描裝置。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0011]一種地層界面探測的電掃描裝置，包括:
[0012]柱狀的工具殼體；
[0013]第一發(fā)射機(jī),部署在所述工具殼體,沿著第一方向；
[0014]第二發(fā)射機(jī)，部署在所述工具殼體，沿著第二方向；
[0015]其中，所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)發(fā)射電磁信號(hào)，其磁矩具有可調(diào)制性，使得電磁信號(hào)總磁矩的矢量在所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)射時(shí)能繞著工具殼體軸線作360度的電掃描；第一發(fā)射機(jī)和第二發(fā)射機(jī)所發(fā)射的電磁波具有不同的極化方向；
[0016]接收機(jī)，部署在所述工具殼體，平行于所述工具殼體的縱向軸線；
[0017]其中，所述接收機(jī)接收和測量所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)發(fā)出的調(diào)制電磁信號(hào)，得出所述調(diào)制電磁信號(hào)的振幅和相位，并根據(jù)所述電磁信號(hào)的振幅和相位計(jì)算地層界面方向和位置。
[0018]工具殼體是一個(gè)鉆桿或鉆柱。
[0019]所述第一發(fā)射機(jī)與所述第二發(fā)射機(jī)并置排列或在所述第二發(fā)射機(jī)軸向距離處。
[0020]所述第一發(fā)射機(jī)、第二發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都至少有一天線。
[0021]述第一發(fā)射機(jī)的第一方向垂直于所述第二發(fā)射機(jī)的第二方向。
[0022]所述接收機(jī)的方向垂直于所述第一發(fā)射機(jī)的第一方向和所述第二發(fā)射機(jī)的第二方向。
[0023]所述由第一發(fā)射機(jī)和第二發(fā)射機(jī)發(fā)射的電磁信號(hào)的磁矩根據(jù)方程[ml - m0cos(Qt)
m2 = /w0 cos(Qr)
[0024]進(jìn)行調(diào)制，其中，ml和m2分別為作用在第一發(fā)射機(jī)和第二發(fā)射機(jī)的磁矩，m0為磁矩的量級(jí)，Ω為調(diào)制電磁信號(hào)的磁矩的電掃描的角頻率，t為電掃描開始后的持續(xù)時(shí)間。
[0025]所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)包括:發(fā)射機(jī)電路，用于調(diào)制待發(fā)出的電磁信號(hào)。
[0026]所述接收機(jī)包括:接收機(jī)電路，用于處理接收到的電磁信號(hào)和分析所述電磁信號(hào)的振幅和相位。
[0027]所述接收機(jī)電路與一個(gè)處理器耦合，所述處理器用于協(xié)助計(jì)算地層界面的位置和方向。
[0028]所述處理器與一個(gè)儲(chǔ)存設(shè)備耦合，所述儲(chǔ)存設(shè)備用于儲(chǔ)存換算表，以使所述接收機(jī)根據(jù)所述換算表、測量得出的所述振幅和相位計(jì)算地層界面方向和位置。[0029]一種地層界面探測的電掃描裝置，包括:
[0030]柱狀的工具殼體；
[0031]第一發(fā)射機(jī),部署在所述工具殼體；
[0032]第二發(fā)射機(jī)，部署在所述工具殼體，并垂直于所述第一發(fā)射機(jī)；
[0033]所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)發(fā)射電磁信號(hào)，其磁矩具有可調(diào)制性，使得第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)射電磁信號(hào)時(shí)，電磁信號(hào)總磁矩的矢量能繞著工具殼體軸線作360度的電掃描，第一發(fā)射機(jī)和第二發(fā)射機(jī)所發(fā)射的電磁波具有不同的極化方向；
[0034]接收機(jī)，部署在所述工具殼體，并平行于所述工具殼體的縱向軸線；
[0035]其中，所述接收機(jī)接收和測量所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)發(fā)出的調(diào)制電磁信號(hào)，得出所述調(diào)制電磁信號(hào)的振幅和相位，并根據(jù)所述電磁信號(hào)的振幅和相位計(jì)算地層界面方向和位置。
[0036]所述裝置還包括測井工具，用于測量地層電阻率。
[0037]所述接收機(jī)還包括一個(gè)換算表，用于將所述接收機(jī)測量得到的所述電磁信號(hào)的振幅和相位，以及所述測井工具測得的地層電阻率轉(zhuǎn)換為地層界面的位置和方向。
[0038]本實(shí)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(diǎn):
[0039]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，通過部署有第一發(fā)射機(jī)、第二發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的工具殼體檢測地層界面的方向和位置，避免了機(jī)械旋轉(zhuǎn)引起的振動(dòng)或搖晃，提升了數(shù)據(jù)測量的精確度，并保證了測量的效率，因此解決了定向電阻率測量工具無法滿足實(shí)際工作需求的問題，提升了設(shè)備的實(shí)用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0041]圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的常用電阻率的測量工具的示意圖；
[0042]圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的分為多個(gè)面元(或扇形區(qū))用于測井的井眼示意圖；
[0043]圖3A是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的采用定向電阻率測量工具的正面視圖；
[0044]圖3B是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的為χ-y平面上一對(duì)X-發(fā)射機(jī)和一對(duì)y_發(fā)射機(jī)
的總磁矩M的示意圖；
[0045]圖3C是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的圖3A中的定向電阻率測量工具的示意圖(部分用方框圖表示)；
[0046]圖4A是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的應(yīng)用電掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)定向測量的示意圖；
[0047]圖4B是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的邊界條件下，圖4A的三維圖的透視圖；
[0048]圖4C是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的其它邊界條件下，圖4A的三維圖的透視圖；
[0049]圖5A是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的信號(hào)振幅對(duì)比電掃描角度的數(shù)據(jù)圖的建模結(jié)果示意圖；
[0050]圖5B是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的單一相位對(duì)比電掃描角度的數(shù)據(jù)圖的建模結(jié)果示意圖；
[0051]圖6A是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的信號(hào)振幅對(duì)比電掃描角度的數(shù)據(jù)圖的建模結(jié)果示意圖；
[0052]圖6B是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的單一相位對(duì)比電掃描角度的數(shù)據(jù)圖的建模結(jié)果示意圖；
[0053]圖7是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的相對(duì)信號(hào)振幅對(duì)比邊界距離的數(shù)據(jù)圖的建模結(jié)果O
【具體實(shí)施方式】
[0054] 下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0055]圖3A為本實(shí)用新型一種地層界面探測的電掃描裝置實(shí)施例中定向電阻率測量工具的前視圖。定向電阻率測量工具可以包括工具殼體300，兩個(gè)帶X向和y向軸的發(fā)射機(jī):一個(gè)X-發(fā)射機(jī)304和y-發(fā)射機(jī)302，帶Z向軸的接收機(jī):一個(gè)z_接收機(jī)306，和在遠(yuǎn)端的工具殼體300的鉆頭112。一個(gè)與工具殼體300相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)(X、y、z)。工具殼體300的縱向軸線的方向被定義為當(dāng)前坐標(biāo)系(x、y、z)的Z軸。X-發(fā)射機(jī)304、y-發(fā)射機(jī)302和Z-接收機(jī)306可以包括一個(gè)或多個(gè)天線，用于發(fā)射或接收電磁信號(hào)。X-發(fā)射機(jī)304可以與Y-發(fā)射機(jī)302并置排列，或位于y_發(fā)射機(jī)302的軸向距離處。兩個(gè)發(fā)射機(jī)所發(fā)射的電磁波具有不同的極化方向。
[0056]在其中一個(gè)實(shí)施例中，工具殼體300為鉆桿或鉆柱。
[0057]在其中一個(gè)實(shí)施例中，上述發(fā)射機(jī)方向可變即可調(diào)整。
[0058]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，不需要以任何方法限制任何發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的具體數(shù)量、方向或形狀。
[0059]為進(jìn)行定向測量，工具殼體300可不進(jìn)行機(jī)械旋轉(zhuǎn)，而利用電掃描技術(shù)保持當(dāng)前狀態(tài)，在電的驅(qū)動(dòng)下掃描X-發(fā)射機(jī)304和y-發(fā)射機(jī)302的總磁矩的極化，模仿工具殼體300的機(jī)械旋轉(zhuǎn)效果。電掃描技術(shù)可以從X-發(fā)射機(jī)304和y-發(fā)射機(jī)302同時(shí)發(fā)射出來的調(diào)制電磁信號(hào)開始。電磁信號(hào)的總磁矩矢量能繞著工具殼體軸線作360度的電掃描。調(diào)制電磁信號(hào)的磁矩可以通過以下方程(1)表示。
【權(quán)利要求】
1.一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，包括: 柱狀的工具殼體； 第一發(fā)射機(jī)，部署在所述工具殼體，沿著第一方向； 第二發(fā)射機(jī)，部署在所述工具殼體，沿著第二方向； 其中，所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)發(fā)射電磁信號(hào)，其磁矩具有可調(diào)制性，使得電磁信號(hào)總磁矩的矢量在所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)射時(shí)能繞著工具殼體軸線作360度的電掃描；第一發(fā)射機(jī)和第二發(fā)射機(jī)所發(fā)射的電磁波具有不同的極化方向；接收機(jī)，部署在所述工具殼體，平行于所述工具殼體的縱向軸線； 其中，所述接收機(jī)接收和測量所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)發(fā)出的調(diào)制電磁信號(hào)，得出所述調(diào)制電磁信號(hào)的振幅和相位，并根據(jù)所述電磁信號(hào)的振幅和相位計(jì)算地層界面方向和位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，工具殼體是一個(gè)鉆桿或鉆柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，所述第一發(fā)射機(jī)與所述第二發(fā)射機(jī)并置排列或在所述第二發(fā)射機(jī)軸向距離處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，所述第一發(fā)射機(jī)、第二發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都至少有一天線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，所述第一發(fā)射機(jī)的第一方向垂直于所述第二發(fā)射機(jī)的第二方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，所述接收機(jī)的方向垂直于所述第一發(fā)射機(jī)的第一方向和所述第二發(fā)射機(jī)的第二方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)包括:發(fā)射機(jī)電路，用于調(diào)制待發(fā)出的電磁信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，所述接收機(jī)包括:接收機(jī)電路，用于處理接收到的電磁信號(hào)和分析所述電磁信號(hào)的振幅和相位。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，所述接收機(jī)電路與一個(gè)處理器耦合，所述處理器用于協(xié)助計(jì)算地層界面的位置和方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，所述處理器與一個(gè)儲(chǔ)存設(shè)備耦合，所述儲(chǔ)存設(shè)備用于儲(chǔ)存換算表，以使所述接收機(jī)根據(jù)所述換算表、測量得出的所述振幅和相位計(jì)算地層界面方向和位置。
11.一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，包括: 柱狀的工具殼體； 第一發(fā)射機(jī)，部署在所述工具殼體； 第二發(fā)射機(jī)，部署在所述工具殼體，并垂直于所述第一發(fā)射機(jī)； 所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)發(fā)射電磁信號(hào)，其磁矩具有可調(diào)制性，使得第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)射電磁信號(hào)時(shí)，電磁信號(hào)總磁矩的矢量能繞著工具殼體軸線作360度的電掃描，第一發(fā)射機(jī)和第二發(fā)射機(jī)所發(fā)射的電磁波具有不同的極化方向；接收機(jī)，部署在所述工具殼體，并平行于所述工具殼體的縱向軸線； 其中，所述接收機(jī)接收和測量所述第一發(fā)射機(jī)和所述第二發(fā)射機(jī)發(fā)出的調(diào)制電磁信號(hào)，得出所述調(diào)制電磁信號(hào)的振幅和相位，并根據(jù)所述電磁信號(hào)的振幅和相位計(jì)算地層界面方向和位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，所述裝置還包括測井工具，用于測量地層電阻率。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種地層界面探測的電掃描裝置，其特征在于，所述接收機(jī)還包括一個(gè)換算表，用于將所述接收機(jī)測量得到的所述電磁信號(hào)的振幅和相位，以及所述測井工具測得的地層電阻率轉(zhuǎn)換為地層界面的位置和方向。
【文檔編號(hào)】E21B49/00GK203685171SQ201320838049
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
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