率界面706(5英尺)时，接收器704和702上的感应电 压幅值开始与定向电阻率测井仪412的旋转角度正弦值出现变化。这样一来，前方(X正向） 的定向电阻率测井仪412路径中出现电阻率界面706就得以确定。
[0087]图9表示的是图8A中模式800的模拟结果。具体来说，就是接收器天线702上感应电 压幅值与电阻率界面806的距离两者之间的关系，用数据图表示。根据图9,定向电阻率测井 仪412离电阻率界面806越近，则反映在接收器天线702上的感应电压幅值越大。实际上，接 收器天线702至电阻率界面806的距离的结果可以作为下列所示的接收器天线702测得的感 应电压幅值（"最大电压"，〃V max〃）、临近地层电阻率('％，1?2〃）、介电常数(〃￡1，￡2〃），以及渗 透率(、^叱"等函数被导出。
[0088] d = f(Vmax,Ri,R2,ei,e2,yi,y2) (1)
[0089] 在低频率和无磁场地层的情况下，周围地层的电阻率在确定边界距离方面起着主 导作用。这样的话，公式(1)就可以简化为公式(2)。
[0090] d = f(Vmax,Rl,R2) (2)
[0091] 通过定向电阻率测井仪412中的正演模型可以提前制定一张最大电压和临近地层 电阻率之间的三维速查表，从而提高定向测量的效率。这个正演模型提供了在不同电气环 境下使用的传感器反应值得出的一套数学关系。接收器天线702测得的最大电压可以作为 三维速查表的输入数据，而通过已知或导出的临近地层的电阻率就可以得出从定向电阻率 测井仪412至电阻率界面706的距离，这些都可以提前填入表中或者通过使用其它装置与定 向电阻率测井仪412结合测量得出。
[0092] 如上所述，从接收器天线702上呈正弦式变化的感应电压可以看出临近地层的电 气性质，包括但不局限于至电阻率界面806的距离及其方向。因此，带开槽天线配置的定向 电阻率测井仪412具有方位灵敏度，决定了后续钻井作业的方向。
[0093]图10是按照本发明的一些方案制作出的定向电阻率测量值1000的实例流程图，具 体包括如下步骤：
[0094] 1002,钻孔内旋转电阻率测井仪；
[0095] 1004,发射电阻率测井仪上第一、第二、第三台发射器的开槽天线的电磁信号；
[0096] 1006,接收电阻率测井仪上第一、第二台接收器的开槽天线的电磁信号，执行步骤 1006后，分别执行步骤1008和步骤1016;
[0097] 1008,电阻率测井仪旋转一周时，可从接收器开槽天线的感应电压中提取正弦波；
[0098] 1010,导出地层边界的方向信息；
[0099] 1012,电阻率测井仪旋转且形成旋转角时，可提取第二开槽天线上感应电压的最 高-最低振幅；
[0100] 1014,导出地层边界距离和方向的信息；
[0101] 1016,第二台和第三台发射器点火期间，可提取第一台和第二台接收器天线感应 信号间的微分相位；
[0102] 1018,导出第二、第三台发射器点火时测量到的微分相位的补偿相位；
[0103] 1020,从补偿微分相位中导出补偿地层电阻率。
[0104] 具体的，步骤可以按照如下方式执行:旋转钻井井眼内的电阻率测井仪、从部署在 接收器同一侧的第一台发射器天线有序发射电磁信号以及从部署在电阻率测井仪上的接 收器对面的第二台和第三台发射器开槽天线发射信号；利用部署在电阻率测井仪上的第 一台和第二台接收器天线来接收从第一、第二和第三台发射器天线发射出来的电磁信号； 另一方面，在电阻率测井仪旋转一圈期间且第一台发射器点火时，提取第一和第二台接收 器开槽天线感应电压的正弦波，导出地层边界的方位信息;在电阻率测井仪旋转且存在旋 转角度时，提取第二条开槽天线感应电压的最高-最低幅值，导出地层边界的距离和方向信 息；另一方面，在第二和第三台发射器点火期间，提取第一和第二台接收器天线感应信号之 间的微分相位;导出第二台发射器点火时测得的微分相位的补偿相位以及第三台发射器点 火时测得的微分相位;最终从导出的补偿微分相位中导出补偿地层电阻率。
[0105] 具体的，发射器天线和接收器天线可以在带有内部接线的电阻率测井仪外表面形 成"凹区"。
[0106] 具体的在一种实施方式中，这根电缆可以把凹区的一侧端壁与另一端的同轴电缆 连接器的中心导线连接起来，从而形成一个磁偶极子，产生磁场。
[0107] 具体的在一种实施方式中，同轴电缆连接器可以把凹区的这根电缆连接到信号发 射线路上。它可以位于凹区的外部和电阻率测井仪外表面的下方。
[0108] 本发明绝不局限于任何特定的步骤或者要求按照图10中所示的任意特定步骤。
[0109] 依据具体方案，本发明在描述时融入了很多详细说明，以增强对本发明构成和运 作原理的理解。这些具体方案提到的参考以及详细说明并不是为了限制下文所附的声明范 围。对于专业技术人员而言，一眼就能看出所选方案中做了不同程度的改动，但是并没有 偏离声明中对本发明的宗旨和范围的定义。
[0110] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 地层边界检测和地层电阻率测量的装置，其特征在于，包括： 旋转式圆柱形金属钻具主件，所述钻具主件上面至少部署了五个开槽天线，包括三台 发射器开槽天线和两台接收器开槽天线;其中，第一台接收器开槽天线和第二台接收器开 槽天线以及第一台发射器开槽天线同位部署在钻具主件表面上，而第二台发射器开槽天线 和第三台发射器开槽天线部署在接收器开槽天线相对的钻具主件的对面。2. 根据权利要求1所述的地层边界检测和地层电阻率测量的装置，其特征在于，第一台 接收器开槽天线和第二台接收器开槽天线、第一台发射器开槽天线、第二台发射器开槽天 线和第三台发射器开槽天线都与钻具主件的轴线平行。3. 根据权利要求1所述的地层边界检测和地层电阻率测量的装置，其特征在于，该装置 是利用第一台发射器开槽天线、第二台发射器开槽天线和第三台发射器开槽天线来发射与 钻具轴线垂直方向上分级的磁场;而利用第一台接收器开槽天线和第二台接收器开槽天线 来接收和测量与钻具轴线垂直方向上分级的磁场。4. 根据权利要求1所述的地层边界检测和地层电阻率测量的装置，其特征在于，所述第 一台发射器开槽天线与第一台接收器开槽天线同位部署，而第二台接收器开槽天线则用于 地层边界检测。5. 根据权利要求1所述的地层边界检测和地层电阻率测量的装置，其特征在于，所述第 二台发射器开槽天线和第三台发射器开槽天线均部署在第一台接收器开槽天线和第二台 接收器开槽天线的对面，而第二台接收器开槽天线则用于测量地层电阻率。6. 根据权利要求1所述的地层边界检测和地层电阻率测量的装置，其特征在于，所述第 二台发射器开槽天线和第三台发射器开槽天线的中间点与第一台接收器开槽天线和第二 台接收器开槽天线的中间点沿钻具呈对称部署，以便导出补偿测量值。
【专利摘要】本发明提供了地层边界检测和地层电阻率测量的装置，涉及石油领域。该装置通过设置了旋转式圆柱形金属钻具主件，所述钻具主件上面至少部署了五个开槽天线，包括三台发射器开槽天线和两台接收器开槽天线。其中，第一台接收器开槽天线和第二台接收器开槽天线以及第一台发射器开槽天线同位部署在钻具主件表面上，而第二台发射器开槽天线和第三台发射器开槽天线部署在接收器开槽天线相对的钻具主件的对面，使在获取了地层电阻率的同时，也能够确定了地层边界的距离和方向的信息，从而解决了现有技术的不足。
【IPC分类】E21B49/00
【公开号】CN105715255
【申请号】CN201610052254
【发明人】刘乃震, 赵齐辉, 卢毓周, 李永和, 白锐, 刘策, 李敬, 邵珊, 李志芳
【申请人】中国石油集团长城钻探工程有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月26日