專利名稱：加套管井眼和表面之間的電磁測井的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)總體上涉及電磁測井領(lǐng)域，尤其涉及利用設(shè)置于加套管井眼中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)射機(jī)和位于表面上的一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)的電磁(EM)測井。
背景技術(shù)：
一種測量地層電阻率的技術(shù)涉及通過低頻磁場發(fā)射機(jī)使用電磁感應(yīng)，低頻磁場在地層中誘發(fā)電流。這些感應(yīng)電流接著又產(chǎn)生次生磁場，所述次生磁場可以由磁場接收機(jī)測量到。測量位置相鄰的井眼之間地球地表下巖層電阻率被稱為“井間測量”?，F(xiàn)有技術(shù)中已知有各種工具和方法來執(zhí)行井間測井，由此獲得井間測量數(shù)據(jù)集。通常通過移動(dòng)一個(gè)井中的發(fā)射機(jī)和另一個(gè)井中的接收機(jī)陣列來收集井間數(shù)據(jù)集。對(duì)對(duì)應(yīng)于發(fā)射機(jī)和接收機(jī)陣列各種位置的電磁場進(jìn)行測量。需要一個(gè)完善的求逆過程來解釋這種數(shù)據(jù)集并獲得井間區(qū)域的電阻率圖像。典型的井間測井系統(tǒng)使用產(chǎn)生大垂直磁矩的發(fā)射機(jī)和特別對(duì)磁場垂直磁矩敏感的極靈敏接收機(jī)。為井間測井設(shè)計(jì)的幾種系統(tǒng)使用了磁場發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。那些發(fā)射機(jī)和接收器產(chǎn)生沿工具縱軸取向的磁偶極矩。在原理上講，可以為井之一或兩者加套管。不過，在實(shí)踐中，由于套管導(dǎo)致嚴(yán)重的衰減，為兩個(gè)井都使用標(biāo)準(zhǔn)磁鋼套管是有問題的。已經(jīng)獲得了成功且有用的測井曲線，其中兩個(gè)井都是裸眼井，或其中接收機(jī)井已裝備磁性套管。此外，已經(jīng)獲得了利用高鉻含量的鋼加套管的井之一或兩者的成功測井曲線。那種套管是非磁性的，比標(biāo)準(zhǔn)套管具有更低電導(dǎo)率。結(jié)果，衰減比標(biāo)準(zhǔn)磁鋼套管低得多。也有各種工具從井眼之內(nèi)向位于表面上的一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)發(fā)射電磁信號(hào)。例如，有一種鋼絲繩工具被設(shè)計(jì)成測量加套管井中的地層電阻率，一種同時(shí)測井和鉆井(LWD)的工具跨過工具中的絕緣間隙并向地層中發(fā)送電流，一種生產(chǎn)測井工具在井下部件和表面之間實(shí)現(xiàn)無線遙測，一種EM遙測工具被用作泥漿脈沖遙測裝置的替代，在工具中絕緣間隙兩端施加電壓，以生成E-偶極子源(在共同所有/轉(zhuǎn)讓的美國專利7，477，162中描述了 E脈沖)
發(fā)明內(nèi)容
本公開涉及在裸眼井或金屬套管井中進(jìn)行井眼到表面(包括海底)電磁感應(yīng)測井。


圖I和2是根據(jù)本公開用于進(jìn)行井眼到表面電阻率測量的幾何結(jié)構(gòu)實(shí)施例的示意圖。圖3示出了描述所公開方法一個(gè)實(shí)施例中步驟的流程圖。圖4示出了根據(jù)實(shí)施例使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方框圖。應(yīng)該理解的是，附圖不成比例，僅用于例示的目的，并不是本發(fā)明的范圍界定，其范圍僅由所附權(quán)利要求的范圍確定。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。為了一致，將用類似數(shù)字指稱各圖中類似的元件。在以下描述中，闡述了很多細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的理解。不過，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以無需這些細(xì)節(jié)中的很多來實(shí)踐本發(fā)明，所述實(shí)施例的很多變化或修改都是可能的。如這里使用的，術(shù)語“垂直”表示基本對(duì)準(zhǔn)或平行于井眼的縱軸，除非另行指出。井間測井的補(bǔ)充測量是表面到井眼或井眼到表面測量。對(duì)于這樣的測量，將源放在表面上，接收機(jī)放在井下，或反之。在一直執(zhí)行的表面到井眼試驗(yàn)中，源是電偶極子(例如，連接到被推進(jìn)到地球中的兩個(gè)標(biāo)樁的大發(fā)電機(jī))，接收機(jī)是感測所得磁場的垂直分量的常規(guī)井間磁場接收機(jī)。在美國專利申請(qǐng)No. 12/603,053中已經(jīng)提出了使用井下E偶極子源的井眼到表面測量方法。應(yīng)當(dāng)指出，測量加套管井中的垂直電場相當(dāng)不實(shí)際。有五項(xiàng)觀測涉及形成本公開基礎(chǔ)的先前測量，本公開涉及利用井下磁偶極子源的井眼到表面測量。在井間EM檢查中，采用一個(gè)井內(nèi)部的磁偶極子源，第二個(gè)井中部署接收機(jī)串，或在表面到井眼(STB)檢查中，執(zhí)行這些先前測量，在STB檢查中，線電流源和/或表面電流環(huán)源位于表面上，同時(shí)將接收機(jī)串部署到加套管深井中的各種深度。觀測結(jié)果如下I.包括單個(gè)井下發(fā)射機(jī)源，多個(gè)接收站位于井眼中、表面上或海底的配置對(duì)于在EM檢查期間部署更有時(shí)間和成本效率。2.對(duì)井下發(fā)射機(jī)磁矩的限制主要起源于測井電纜的設(shè)計(jì)、發(fā)射線圈的匝數(shù)以及發(fā)射機(jī)芯的磁導(dǎo)率和尺寸。測井電纜技術(shù)的最近發(fā)展允許向井下發(fā)射機(jī)輸送高功率，這為井下發(fā)射機(jī)提供了迄今為止未達(dá)到的大磁矩。3.可能優(yōu)化設(shè)計(jì)并為加套管井應(yīng)用設(shè)計(jì)更短的磁偶極子發(fā)射機(jī)。當(dāng)前采用的系統(tǒng)(De印LookEM )中的發(fā)射機(jī)具有長磁芯，這對(duì)于在加鋼套管井中工作并非最優(yōu)。4.只要沒有與發(fā)射線圈交疊的套管扶正器和套管接箍，就可以利用放置于鋼套管外部并較接近其的接收機(jī)測量加鋼套管內(nèi)部發(fā)射線圈的有效磁矩。5.也可以將為了大地電磁(MT)或受控源電磁(CSEM)檢查而放置的接收機(jī)陣列用于具有井下磁和/或電偶極子天線源的井眼到表面檢查。如美國專利申請(qǐng)No. 12/603，053指出，有從井下位置向表面接收機(jī)發(fā)射的商用工具。上述LWD工具通過生成鉆鋌表面上絕緣段之間的電壓差，向表面發(fā)射由工具收集的數(shù)據(jù)。在O. 1875-12HZ的頻率范圍中調(diào)制該電壓以向表面發(fā)射數(shù)據(jù)。在表面，電極測量電壓(一般在井口裝置和遠(yuǎn)端電極之間)，數(shù)據(jù)被解調(diào)。該工具具有井下存儲(chǔ)器，能夠記錄間隙兩端的電壓和電流，或以其他方式進(jìn)行測量，從測量結(jié)果可以獲得電壓和電流。上述生產(chǎn)測井工具基于相同原理工作，但也有從表面接收發(fā)射的能力。它工作于O. 25-3HZ的頻率范圍中。兩種工具都被設(shè)計(jì)成從井下具有垂直電偶極矩的天線發(fā)射信號(hào)。上述用于測量加套管井中的地層電阻率的鋼絲繩工具工作于大約1Hz。如這里使用的，“垂直”表示基本平行于部署發(fā)射機(jī)的井眼的縱軸。為了進(jìn)行井眼到表面測量，也可以使用井下工具，其結(jié)合表面?zhèn)鞲衅麝嚵挟a(chǎn)生垂直的磁偶極矩。表面上的傳感器(接收機(jī))可以是至少兩種類型的(1)電極傳感器；和(2)磁場傳感器。電極傳感器可以包括，例如推進(jìn)到地中的標(biāo)樁，或者，非極化電極(對(duì)于較低頻率的測量)，在它們之間測量電壓。那會(huì)允許產(chǎn)生表面上的電壓圖。或者，對(duì)于磁場傳感器，可以利用類似于用于井間測井的那些傳感器或其他種類的常規(guī)磁場傳感器，例如飽和式磁力儀或SQUID (超導(dǎo)量子干涉裝置)的傳感器測量磁場。由于這種裝置不需要承受井下條件，所以它們的制造成本比井下工具低很多且更容易實(shí)現(xiàn)、設(shè)置和操作。例如，上述LWD工具進(jìn)行兩種測量。一種測量是井下發(fā)射機(jī)的阻抗；亦即，絕緣間隙兩側(cè)電壓和電流的比率V/I。這給出了大致正比于地層電阻率的本地測量值。此外，在井口裝置和定位于一定距離之外的標(biāo)樁之間測量表面處的信號(hào)(即，電壓)。在鉆井且LWD工具距井口裝置越來越遠(yuǎn)的時(shí)候，信號(hào)強(qiáng)度減小。減少率是井幾何形狀和地層電阻率的函數(shù)。地層越導(dǎo)電，信號(hào)強(qiáng)度減小得越快。通過監(jiān)測信號(hào)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了地層電阻率的低分辨率深度測量?？梢酝ㄟ^在表面上引入傳感器陣列推廣這一第二測量類型以獲得地表下方電阻率的圖。此外，除了電場之外，能夠利用表面接收機(jī)陣列測量磁場，以提供井眼周圍更高的橫向靈敏度。可以在以其正常角色將工具用作LWD遙測工具的同時(shí)進(jìn)行測量，無需額外的鉆井時(shí)間。于是，可以產(chǎn)生裸眼井測井曲線。于是，在一個(gè)實(shí)施例中，可以移動(dòng)井下發(fā)射機(jī)，或者出于增強(qiáng)地層屬性判定的特定目的，或者是因?yàn)榫酃ぷ鞯膶傩?。能夠通過在發(fā)射機(jī)靜止時(shí)進(jìn)行一些測量，在發(fā)射機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行一些測量來提高井眼操作的效率。描述井下磁偶極子發(fā)射機(jī)。圖I示出了系統(tǒng)100，已經(jīng)由承載結(jié)構(gòu)106將發(fā)射機(jī)工具102下降到井眼104中。承載結(jié)構(gòu)106可以是鋼絲繩/盤管或從井眼104的井口裝置延伸的任何其他承載結(jié)構(gòu)。承載結(jié)構(gòu)106包括通信介質(zhì)(例如，電通信介質(zhì)、光通信介質(zhì)等)以允許發(fā)射機(jī)工具102和表面設(shè)備108之間進(jìn)行通信，還向發(fā)射機(jī)工具102輸送電力。承載結(jié)構(gòu)106優(yōu)選是大功率電纜，例如NuPower ，如共有的美國專利No. 7，586，313和美國專利No. 7，259，689中所述，通過引用將其每者全文并入。表面設(shè)備108 —般包括計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)具有處理器和存儲(chǔ)介質(zhì)?？梢栽谔幚砥魃蠄?zhí)行軟件以執(zhí)行預(yù)定義的任務(wù)。根據(jù)一些實(shí)施例，軟件能夠處理從工具接收的測量數(shù)據(jù)以確定地層特性。表面設(shè)備108可以是可運(yùn)輸?shù)?，例如位于鋼絲繩車中，或者可以位于遠(yuǎn)離井位的位置。在這樣的實(shí)施例中，可以通過很多公知方法的任一種從井位向表面設(shè)備108傳輸數(shù)據(jù)，公知方法包括，但不限于通過衛(wèi)星或無線連接，直到簡單的方法，例如將數(shù)據(jù)記錄到存儲(chǔ)介質(zhì)，并將存儲(chǔ)介質(zhì)物理地移動(dòng)到井位旁表面設(shè)備計(jì)算機(jī)以進(jìn)行處理。、
可以為井眼104鑲襯套管109，套管包括鉻含量高的鋼或非磁性且電導(dǎo)率低于標(biāo)準(zhǔn)套管的任何其他套管。將套管109放置就位以使井眼104穩(wěn)定，保護(hù)淡水地層、隔離井漏區(qū)域和/或隔離具有顯著不同壓力梯度的地層。同樣沿著井眼104的長度設(shè)置，可以部署各種套箍或扶正器110以在用水泥使套管109就位之前，分別將各個(gè)長度的套管耦合在一起并保持套管109接觸井眼104的壁。在典型的井中，利用大約30到40央尺長的套管完成井，這些套管通過套管接箍連接在一起，每個(gè)套管段都具有一個(gè)或最多兩個(gè)套管扶正器。在井的外部位置 、海底表面114或陸地位置116處部署或在淺水中牽引電磁傳感器112的陣列(電場傳感器或磁場傳感器或兩者的組合)。盡管圖I中示出了具有特定取向的十二個(gè)接收機(jī)，但要指出的是，在替代實(shí)施方式中，可以采用任意不同數(shù)量的接收機(jī)，從一個(gè)到超過一個(gè)，并且處于各種取向。在圖I中所示的實(shí)施例中，井眼104的一部分是開放的，亦即，尚未加套管。為了表征地層中關(guān)于井眼未加套管部分的研究深度處的目標(biāo)，在由電磁傳感器112的陣列進(jìn)行測量時(shí)，向期望研究深度部署、激活并向表面向上收回發(fā)射機(jī)工具102。這樣一來，發(fā)射機(jī)工具102單次通過研究深度幅度的深度范圍就產(chǎn)生多個(gè)測量結(jié)果，從其可以確定地層特性。現(xiàn)在參考圖2，在圖I的系統(tǒng)100中，已經(jīng)由承載結(jié)構(gòu)106將發(fā)射機(jī)工具102降入井眼104中，套管109 (連同個(gè)別套管接箍和扶正器110)在整個(gè)期望研究深度內(nèi)延伸。在圖2中所示的實(shí)施例中，在海底增加附加傳感器作為本地(local)參考接收站118。本地參考接收站118的位置在海底上或表面上的井外部，但與之靠近，于是遠(yuǎn)離地層中目標(biāo)地質(zhì)的地方。本地參考接收站118測量恰好在套管109外部的發(fā)射機(jī)工具102的有效發(fā)射機(jī)磁矩。利用在套管109外部這樣測量的套管中發(fā)射機(jī)的已知有效磁矩，可以直接將接收機(jī)陣列的較遠(yuǎn)接收站中測量的遠(yuǎn)場歸一化，以消除發(fā)射機(jī)套管的效應(yīng)。現(xiàn)在參考圖3，示出了執(zhí)行井眼到表面電磁測量的一般方法流程圖。該方法開始于300，在穿透地層的井眼外部部署接收機(jī)陣列。在海底或表面上布置接收機(jī)的陣列與為井下接收機(jī)牽引發(fā)射機(jī)相比具有時(shí)間和成本效率。在302，在穿透地層的井眼中可移動(dòng)地部署發(fā)射機(jī)。根據(jù)執(zhí)行的特定檢查必要的靈敏度，發(fā)射機(jī)包括電偶極子或磁偶極子發(fā)射機(jī)源。磁偶極子發(fā)射機(jī)固有地具有磁矩，該磁矩主要取決于測井電纜的設(shè)計(jì)、發(fā)射線圈的匝數(shù)以及發(fā)射機(jī)芯的磁導(dǎo)率。如上所述，使用NuPower 敷設(shè)電纜技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)向發(fā)射機(jī)輸送高功率，從而實(shí)現(xiàn)大磁矩。在至少一些實(shí)施例中，芯長度不超過八(8 )英尺長的發(fā)射機(jī)是合乎需要的，這樣有效磁矩不會(huì)減小，但加鋼套管井中的可用數(shù)據(jù)量增加，因?yàn)楦俚臄?shù)據(jù)點(diǎn)受到套管接箍和套管扶正器的影響并將被丟棄。在304，判斷在特定探測深度井眼是否已有套管。如果在探測深度井眼沒有套管，在306激活發(fā)射機(jī)，在308，在井眼中將發(fā)射機(jī)移動(dòng)到多個(gè)位置。更具體而言，通過在上述承載結(jié)構(gòu)106上向上拉起工具來通過井眼移動(dòng)發(fā)射機(jī)。相對(duì)于加套管井，為裸眼井可以使用不同的發(fā)射機(jī)。在310，根據(jù)共同擁有/轉(zhuǎn)讓的美國專利申請(qǐng)No. 12/603，053已經(jīng)描述和主張的方法，由接收機(jī)陣列針對(duì)多個(gè)位置的每個(gè)記錄地層響應(yīng)的測量值，在此通過引用將其全文并入。在一些情況下，可以將接收機(jī)陣列移動(dòng)到另一個(gè)位置，以完全覆蓋所有測量面積并再次記錄發(fā)射機(jī)，如任選步驟311中所示。在312,對(duì)地層響應(yīng)的測量值求逆(inversion),從而能夠確定探測深度附近區(qū)域中的地層特性。
或者，如果在304，判斷結(jié)果是，井眼在探測深度具有套管，那么在314，在井外部署本地參考接收站的附加傳感器。優(yōu)選地，本地參考接收站位于海底上井套管外部。在316，激活發(fā)射機(jī)。在318，在井套管外部的本地接收站處測量發(fā)射機(jī)的有效磁矩，從而知道套管如何影響在幾乎沒有或沒有地質(zhì)構(gòu)造影響場的區(qū)域中近場中的發(fā)射機(jī)磁矩，然后能夠使用發(fā)射機(jī)的有效磁矩以消除套管對(duì)(在接收機(jī)陣列處測量的)地層響應(yīng)的一些影響。在加鋼套管的井段中，將使用加套管井發(fā)射機(jī)探頭，例如用于Schlumberger’s Deep Look EM系統(tǒng)中的更短版本探頭。
在320，在井眼中向多個(gè)位置移動(dòng)加套管井發(fā)射機(jī)。更具體而言，通過在上述承載結(jié)構(gòu)106上向上拉起工具來通過井眼移動(dòng)發(fā)射機(jī)。在322，根據(jù)共同擁有/轉(zhuǎn)讓的美國專利申請(qǐng)No. 12/603，053已經(jīng)描述和主張的方法，由接收機(jī)陣列針對(duì)多個(gè)位置的每個(gè)記錄地層相應(yīng)的測量值，在此通過引用將其全文并入。在324，從322的測量結(jié)果去除在深度記錄上對(duì)應(yīng)于套管接箍和扶正器周圍和附近的位置的測量結(jié)果，因?yàn)樘坠芙庸亢头稣髟趯?shí)測場上導(dǎo)致一些較大的印記。在消除了對(duì)應(yīng)于套管接箍和扶正器附近深度的測量結(jié)果后，在326，利用在318中測量的發(fā)射機(jī)的實(shí)測有效磁矩進(jìn)一步對(duì)(在遠(yuǎn)場接收機(jī)陣列處測量的)地層響應(yīng)測量結(jié)果進(jìn)行歸一化。如上所述，在一些情況下，可能需要將接收機(jī)陣列移動(dòng)到另一個(gè)位置，以完全覆蓋所有測量面積并再次記錄發(fā)射機(jī)。在328，對(duì)地層響應(yīng)的測量結(jié)果求逆，能夠確定探測深度附近區(qū)域中的地層特性，減小或消除了由于套管、套管接箍和扶正器導(dǎo)致的效應(yīng)。注意，可以在降低工具或在井眼104中向上測井時(shí)連續(xù)執(zhí)行包括圖3中任務(wù)的過程?？梢杂蓤D4中所示計(jì)算機(jī)110執(zhí)行的軟件執(zhí)行圖3中所示的任務(wù)312和322-328。圖4示出了可用于執(zhí)行根據(jù)實(shí)施例的任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)400。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)400包括可以在處理器404上執(zhí)行的求逆處理軟件402。處理器404連接到存儲(chǔ)介質(zhì)406，存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)已經(jīng)從各接收機(jī)接收的檢查測量數(shù)據(jù)408。可以利用一個(gè)或多個(gè)基于盤的存儲(chǔ)裝置或集成電路(IC)存儲(chǔ)裝置實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)介質(zhì)406。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還包括圖形用戶界面(⑶I)410，可以在其上輸出并以2D、3D甚至4D方式表示檢查求逆的圖解表示。加載軟件指令以執(zhí)行上述處理和求逆，以在處理器(例如圖4中的處理器)上執(zhí)行。該處理器包括微處理器、微控制器、處理器模塊或子系統(tǒng)(包括一個(gè)或多個(gè)微處理器或微控制器)或其他控制或計(jì)算裝置。“處理器”可以指單個(gè)部件或多個(gè)部件(例如，一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)中央處理單元)。(軟件的)數(shù)據(jù)和指令存儲(chǔ)在相應(yīng)的存儲(chǔ)裝置中，存儲(chǔ)裝置被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀或計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)介質(zhì)包括不同形式的存儲(chǔ)器，包括半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，例如動(dòng)態(tài)或靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM或SRAM)，可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPR0M)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)和閃速存儲(chǔ)器；磁盤，例如硬盤、軟盤和可移除盤；其他磁介質(zhì)，包括磁帶；以及光學(xué)介質(zhì)，例如緊致盤(CD)或數(shù)字視頻盤(DVD)。優(yōu)點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)的表面到井眼方法中，源在表面上，接收機(jī)傳感器通過一段井眼移動(dòng)。在井下傳感器的每次運(yùn)輸之后，典型地將源移動(dòng)到新位置并重復(fù)該過程。這是非常耗時(shí)的。如果作為替代，在尺度為幾千米的表面上放置多個(gè)傳感器陣列，發(fā)射機(jī)僅需要穿過井一次以在多個(gè)位置獲得測量結(jié)果。這樣節(jié)省了相當(dāng)多寶貴的鉆井時(shí)間。此外，可以獲得更完整的一組傳感器位置，因?yàn)殂@井時(shí)間不取決于測量次數(shù)。部署表面接收機(jī)的準(zhǔn)備時(shí)間一般比表面發(fā)射機(jī)的準(zhǔn)備時(shí)間短得多。因?yàn)榫碌慕佑|電阻一般非常低，所以可以使用大電流而無需高功率(S卩，可以使用低電壓)。如果使用高電壓，將在井眼中而非在表面發(fā)射機(jī)位置施加它。還不需要試圖或設(shè)法減小井下發(fā)射機(jī)的接觸電阻，如常常針對(duì)表面發(fā)射機(jī)電極做的那樣?？梢葬槍?duì)頻率或時(shí)間域含量修改發(fā)射機(jī)波形，以增強(qiáng)提高期望頻率或瞬態(tài)時(shí)間的信噪比，或者以其他方式優(yōu)化透射能，用于期望的地層成像。盡管已經(jīng)相對(duì)于有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員受益于本 公開，將認(rèn)識(shí)到可以想到不脫離這里公開的本發(fā)明范圍的其他實(shí)施例。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)僅受所附權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于評(píng)估井眼附近感興趣地質(zhì)目標(biāo)周圍的地層的系統(tǒng)，所述井眼是在所述地層中鉆出的，所述系統(tǒng)包括 測井電纜，其在所述地層中鉆出的所述井眼中可移動(dòng)地部署偶極子發(fā)射機(jī)，所述偶極子發(fā)射機(jī)被配置成在所述高功率測井電纜將所述偶極子發(fā)射機(jī)從所述井眼中的第一位置向所述井眼中的第二位置移動(dòng)時(shí)，從多個(gè)發(fā)射機(jī)位置向所述地層中發(fā)射電磁能量； 部署在所述井眼外部一個(gè)或多個(gè)位置處的電磁接收機(jī)陣列；以及耦合到所述測井電纜的表面測井計(jì)算機(jī)，所述表面測井計(jì)算機(jī)被配置成使用所述電磁接收機(jī)陣列接收的信號(hào)來確定所述地層的性質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng),其中所述接收機(jī)陣列還用于收集海洋大地電磁數(shù)據(jù)、陸地大地電磁數(shù)據(jù)、陸地受控源電磁數(shù)據(jù)和海洋受控源電磁數(shù)據(jù)中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中與海洋大地電磁數(shù)據(jù)、陸地大地電磁數(shù)據(jù)、陸地受控源電磁數(shù)據(jù)和海洋受控源電磁數(shù)據(jù)中的至少一種一起使用所述電磁接收機(jī)陣列接收的信號(hào)以確定所述地層的性質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述偶極子發(fā)射機(jī)包括磁偶極子發(fā)射機(jī)，其包括設(shè)置于芯周圍的線圈，在激活時(shí)產(chǎn)生大磁矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中優(yōu)化所述發(fā)射機(jī)以用于以鋼加套管的井中，所述套管具有不長于大約八英尺長的芯。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述偶極子發(fā)射機(jī)包括電偶極子發(fā)射機(jī)，其包括調(diào)制絕緣間隙兩側(cè)施加的電壓的電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述接收機(jī)陣列包括磁場接收機(jī)和電場接收機(jī)的任何組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述井眼包括開放的未加套管井眼。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述井眼包括以磁鋼或非磁性鉻鋼加套管的井眼。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括在相對(duì)接近所述井眼且位于鋼套管外部的位置處的至少一個(gè)本地參考接收機(jī)，其被配置成測量所述鋼套管內(nèi)部的所述發(fā)射機(jī)的有效磁矩。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述電磁接收機(jī)陣列位于陸地、海底上，牽引在電纜系統(tǒng)上或是其任意組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述電磁接收機(jī)陣列包括電場傳感器、磁場傳感器、地震傳感器、或那些傳感器的組合。
13.一種用于執(zhí)行井眼到表面電磁測量的方法，包括 在井眼中的井下位置處部署偶極子發(fā)射機(jī)； 在所述井眼外部部署電磁接收機(jī)陣列； 在相對(duì)接近所述井眼且位于鋼套管外部的位置處部署至少一個(gè)本地參考接收站，所述本地參考接收站被配置成測量所述鋼套管內(nèi)部的發(fā)射機(jī)的有效磁矩； 激活所述偶極子發(fā)射機(jī)、所述本地參考接收站和所述電磁接收機(jī)陣列； 在所述電磁接收機(jī)陣列處測量地層的響應(yīng)； 在所述本地參考接收站測量加套管井眼中的所述發(fā)射機(jī)的所述有效磁矩；基于所述加套管井眼中的所述發(fā)射機(jī)的有效磁矩對(duì)所述地層的響應(yīng)進(jìn)行歸一化；以及 基于歸一化的所述地層的響應(yīng)來確定所述地層的性質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述接收機(jī)陣列還用于收集海洋大地電磁數(shù)據(jù)、陸地大地電磁數(shù)據(jù)、陸地受控源電磁數(shù)據(jù)和海洋受控源電磁數(shù)據(jù)中的至少一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中與海洋大地電磁數(shù)據(jù)、陸地大地電磁數(shù)據(jù)、陸地受控源電磁數(shù)據(jù)和海洋受控源電磁數(shù)據(jù)中的至少一種一起使用所述電磁接收機(jī)陣列接收的信號(hào)來確定所述地層的性質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述偶極子發(fā)射機(jī)包括磁偶極子發(fā)射機(jī)，其包括設(shè)置于芯周圍的線圈，在激活時(shí)產(chǎn)生大磁矩。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括通過選擇長度不長于大約八英尺長的芯，優(yōu)化所述發(fā)射機(jī)以用于以鋼加套管的井中。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述偶極子發(fā)射機(jī)包括電偶極子發(fā)射機(jī)，其包括調(diào)制絕緣間隙兩側(cè)施加的電壓的電路。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述接收機(jī)陣列包括磁場接收機(jī)和電場接收機(jī)的任何組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述井眼包括開放的未加套管井眼。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述井眼包括以磁鋼或非磁性鉻鋼加套管的井目艮，所述方法還包括利用發(fā)射機(jī)中心監(jiān)測器的測量結(jié)果和線圈阻抗測量結(jié)果來去除受到套管接箍和套管扶正器影響的數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在陸地上定位所述接收機(jī)。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在海底上定位所述接收機(jī)。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在電纜系統(tǒng)上牽引所述接收機(jī)。
25.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述接收機(jī)包括電場傳感器、磁場傳感器、地震傳感器、或那些傳感器的組合。
26.一種用于對(duì)井眼周圍的地層執(zhí)行電磁測量的方法，包括 將偶極子發(fā)射機(jī)部署至所述井眼中的探測深度； 在所述井眼外部部署電磁接收機(jī)陣列； 在所述電磁接收機(jī)陣列處測量所述地層的響應(yīng)；以及 基于在所述電磁接收機(jī)陣列處測量的所述地層的響應(yīng)來確定所述地層的性質(zhì)。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中在所述探測深度，所述井眼是未加套管的。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中在所述探測深度，所述井眼是加套管的，并且還包括 在相對(duì)接近所述井眼且位于鋼套管外部的位置處部署至少一個(gè)本地參考接收站，所述本地參考接收站被配置成測量所述發(fā)射機(jī)的有效磁矩；以及 基于所述鋼套管中所述發(fā)射機(jī)的所述有效磁矩對(duì)所述接收機(jī)陣列的響應(yīng)進(jìn)行歸一化。
全文摘要
本發(fā)明公開涉及一種用于執(zhí)行井眼周圍地層的井眼到表面電磁檢查的系統(tǒng)和方法。這種方法包括將偶極子發(fā)射機(jī)部署至所述井眼中的探測深度；在所述井眼外部部署電磁接收機(jī)陣列；以及在部署于井眼外部，例如表面的電磁接收機(jī)陣列處測量地層的響應(yīng)。從地層響應(yīng)，基于在電磁接收機(jī)陣列處測量的地層響應(yīng)可以確定地層的性質(zhì)。對(duì)于加套管井的情形，可以在接近井眼的位置增加本地參考接收機(jī)以測量套管內(nèi)部的發(fā)射機(jī)的有效磁矩，并對(duì)地層響應(yīng)進(jìn)行歸一化，以便更精確地確定地層特性，例如電阻率。這些接收機(jī)也可以用于其他類型的檢查。
文檔編號(hào)G01V3/28GK102667530SQ201080053535
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月2日
發(fā)明者R·A·羅斯肖爾, 張鴻 申請(qǐng)人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司