随钻电阻率测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油钻井工程领域，具体说涉及一种随钻电阻率测量装置及测量方法，更具体说，涉及一种采用电磁波的电阻率测量装置及测量方法。
【背景技术】
[0002]随着海上钻井的快速增长以及水平井技术的不断发展，随钻测井技术的应用也越来越广泛。随钻测井与常规电缆测井的主要区别在于其数据采集的实时性，地层数据是在钻井液有轻微入侵的情况下获得的，因而更接近原状地层。在钻井的同时完成地层数据的测试、传输到地面、现场分析、解释，不但节约了钻井周期，而且可以指导钻井，调节钻井轨迹，完善钻井进程。
[0003]电阻率是反映地层特性的主要参数，随钻电阻率的测量是随钻测井的关键组成部分。通过测量钻头附近地层的电阻率判断地层特性变化，经过综合分析，可以及时地判断钻头是否钻出储层，从而及时调整井眼轨迹，确保井眼准确命中储层并穿行于储层中有利于油气开采的最佳位置。
[0004]依据电阻率的测量原理，即电阻率的探测深度与发射天线到接收天线的距离有着直接的关系，发射天线到接收天线的距离越长探测深度越深。因此，为保证一定精度，根据现有技术设计实现的电阻率测量仪器长度都超过3米。而动力钻具的长度一般都超过了 5米，在钻头与动力钻具之间还有I米的空间。这最终将导致电阻率测量仪器的天线位置距离钻头在8米以上。由于大多数油田开发都进入中晚期，油层都较薄，达不到8米以上。因此在面对较薄油层时，使用上述现有技术的测量装置获取的参数来调节钻井轨迹将变得非常困难。
[0005]现有技术中还有一种测量装置，其近钻头安装在动力钻具到钻头的很短的空间里面。但是，由于空间限制，这类仪器的长度很短，通常小于I米。此外，通常的电阻率测量仪器无法安装在动力钻具下端，从而可知发射天线到接收天线的距离就更小。依据上述原理，这将最终导致近钻头电阻率测量仪器的测量结果很不准确。
[0006]此外，由于钻井时钻井液会对地层发生侵入，如果电阻率的探测深度不够深的话，测量的地层主要是发生钻井液侵入的地层，未达到原状地层。这样的测量结果与真实的结果存在较大偏差，指导调节钻井轨迹的价值也大打折扣。
[0007]因此，需要一种既能兼顾测量点到钻头的距离，又能兼顾探测深度的随钻电磁波电阻率测量装置和方法。
【发明内容】
[0008]本发明针对现有技术的不足，提供了一种随钻电阻率测量装置，其包括
[0009]第一天线及匹配电路；
[0010]测量发射模块，与所述第一天线及匹配电路连接，以根据预先设定的测量循环周期发射测量发起命令和预定频段的电磁波；
[0011]第二天线及匹配电路；
[0012]测量接收模块，与所述第二天线及匹配电路连接，以根据所述测量命令在不同路径上接收经地层反射的携带有反映出地层电阻率信息的预定频段上的电磁波反射信号，并对所述不同路径的反射信号进行处理从而确定所述发射模块到所述接收模块之间的地层电阻率；
[0013]其中，所述测量发射模块安装在动力钻具的第一部分上，所述测量接收模块远离所述测量发射模块安装在所述动力钻具的第二部分上。
[0014]在一个实施例中，安装有所述测量发射模块的第一部分形成所述动力钻具的第一短节，其设在所述动力钻具的上方，安装有所述测量接收模块的第二部分形成所述动力钻具的第二短节，其设在所述动力钻具的下方。
[0015]在一个实施例中，所述第二短节的位置靠近钻头。
[0016]在一个实施例中，所述第二天线及匹配电路中的天线成对设置，以便对称地接收不同路径上的电磁波反射信号。
[0017]在一个实施例中，所述第一天线及匹配电路和第二天线及匹配电路中的天线采用四发双收成对设置，并以双频率、双源距的方式来进行激励以在径向上获得四个探测深度的电阻率信息。
[0018]在一个实施例中,所述测量发射模块还包括:
[0019]第一数字无线通信单元，以向测量发射模块发送数字信号，所述数字信号的发起与预先设定的测量循环周期或测量频率有关；
[0020]电磁波测量发射单元，以根据预先设定的测量频率发射电磁波测量信号，其中该测量信号的功率大于所述数字信号的功率。
[0021 ] 在一个实施例中,所述测量接收模块包括:
[0022]第二数字无线通信单元，接收来自所述测量发射模块发送的数字信号；
[0023]解码单元，对所接收的数字信号进行解码，以识别出其中是否包括测量发起指令；
[0024]采集放大单元，其用于在识别有测量发起指令的情况下对来自第二天线及匹配电路的各路径上的电磁波反射信号进行采集放大处理；
[0025]计算单元，其用于计算出不同路径上的放大后的反射信号之间的相位差和幅度t匕，从而确定所述发射模块到所述接收模块之间的地层电阻率。
[0026]在一个实施例中，在所述第一天线及匹配电路上连接有第一复用器，以在不同的时刻将所述第一天线与所述第一数字无线通信单元或所述电磁波测量发射单元耦合从而实现所述天线在测量发射模块中的分时复用，在所述第二天线及匹配电路上连接有第二复用器，所述第二复用器用以在不同的时刻将所述第二天线与所述第二数字无线通信单元或所述采集放大单元耦合以实现所述天线在测量接收模块中的分时复用。
[0027]在一个实施例中，所述测量接收模块和所述测量发射模块的时钟源采用温度补偿晶振电路。
[0028]一种采用如上述随钻电阻率测量装置进行电阻率测量的方法，包括以下步骤:
[0029]基于动力钻具的参数预先配置所述随钻电阻率测量装置中的测量接收模块和测量发射模块的测量参数，其中所述测量参数包括测量频率或测量循环周期；
[0030]在所述测量频率下或测量循环周期里测量发射模块以不同功率发送预定频段的电磁波和测量发起命令，其中测量电阻率用的电磁波信号的功率大于所述通信用的测量发起命令的功率；
[0031]在接收到所述测量发起命令的情况下，所述测量接收模块进入测量状态，在不同路径上接收经地层反射的携带有反映出地层电阻率信息的预定频段上的电磁波反射信号，并对所述不同路径的反射信号进行处理从而确定所述发射模块到所述接收模块之间的地层电阻率；
[0032]在未接收到所述测量发起命令的情况下，所述测量接收模块处于待机状态。
[0033]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0034]本发明的随钻电阻率测量装置采用分体式结构设计，使得发射部分和接收部分可以分开地安装在井下动力钻具的两端，这有效地增加了测量装置中发射天线和接收天线之间的距离，增加了电阻率的探测深度。
[0035]同时由于接收部分或者发射部分之一安装在靠近钻头的位置，对于薄储层而言可以做到测量点尽可能地靠近钻头，从而具有较短的测量点到钻头的距离长度，因此保证了所测量的电阻率参数对于钻井轨迹调节的精确指导作用。
[0036]此外，根据本发明的测量方法，其在一