用于确定电阻率的测井工具及方法

专利名称：用于确定电阻率的测井工具及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测井的方法及装置，尤其涉及一种在钻孔时经过补偿的测量方法及装置。在该装置及方法里，至少有一个接收天线按照纵向被放置在至少一对发射天线上面，且至少另一个接收天线按照纵向被放置在至少一对发射天线的下面。
背景技术：
电阻率(或电导率)的测量通常是钻孔周边地层勘测的一部分。尤其值得指出的是，电阻率的测量在测定钻孔周边地层内是否含有碳氢化合物方面很有价值，这是因为含有碳氢化合物的地层的电阻率总是高于含有盐水的地层的电阻率。
一类用于钻孔周边地层勘测的设备是通过发射及接收能够穿透被测物体的电磁波来确定其电阻率的。尤其指出，这类设备从一个单一的发射天线上穿过地层发射电磁波，并分别在离发射天线一定距离的接收天线上接收电磁波。
但是，在接收天线上由于温度及压力变化所引起的轻微物理变化将导致相位偏移及幅度比例的误差。如果信号由不同的接收天线接收并且/或者由不同的接收电路进行处理，则还会引入其它的误差。例如，两台进行相同工作的独立的接收机会因为相互之间的差异而导致测量误差的产生。1995年3月28日公开的美国专利No.5,402,068，提出了上发射天线及下发射天线的方法，这两种天线由独立专用的激励电路持续供电，且激励电路紧邻各自的发射机。从不同发射天线获得的测量数据可相互混合以消除抵消系统误差分量。幅度引起的误差分量及相位引起的误差分量能够得到消除。
另一类这样的设备通过在上下发射天线之间设置一对接收天线，能够提供经过补偿的电阻率测量。但是，此类设备通常需要两个发射机(也就是，两套发射电路)，一个接在上发射天线上，另一个接在下发射天线上。而且，此类设备通常还需要将每个发射机分别接在电源上的导线。因为这些导线通常需要从接收天线旁通过，这样，由于来自导线串音引起的噪声就会被接收天线探测到。
因此目前的确需要一种测井设备及相应的技术来矫正上述问题。例如，提供这样的测井设备将会很有益处，即它能够将由串音及其它原因引起的误差减至最小，此外，它还必须能够提高测量的精度，通过增加测量频率来提高测量质量以及降低总体的功率需求。
1990年2月6日公开的美国专利No.4,899,122，1990年8月14日公开的美国专利No.4,949,045以及1990年11月6日公开的美国专利No.4,968,940描述了用于钻孔周边地层勘测的测井设备，并特别提到该设备具有一对设置在上下发射天线之间的接收天线。

发明内容
在本发明的一个实施例中，用于测定钻孔周边地层电阻率的装置及方法由下列组件构成一个具有纵轴的套管，安装在套管上的用于发射电磁波到地层的第一及第二发射天线，用于探测电磁波的第一接收天线，它沿纵轴被安置在套管上位于第一及第二发射天线上方的位置，用于探测电磁波的第二接收天线，它沿纵轴被安置在套管上位于第一及第二发射天线下方的位置，以及一个在功能上连接第一和第二接收天线的处理器，它用于根据由第一和第二接收天线所探测到的电磁波对地层的电阻率做出判定。
钻头被设置在靠近套管一端的位置。处理器通过判定第一接收天线所探测到的电磁波间的至少一个相位偏移及幅度比值，以及第二接收天线所探测到的电磁波间的至少一个相位偏移及幅度比值，可以确定地层的电阻率。第一及第二发射天线可以交替地连接到一个发射机，该发射机将对发射天线进行激励，在两个发射天线上发射的信号具有一个从一组可用的频率内选取的频率。另一种方法是，第一及第二发射天线交替地连接到一个发射机，该发射机将对发射天线进行激励，在两个发射天线上发射的信号同时包含多个频率分量。还有一种方法是，第一发射天线及第二发射天线被分别连接到第一发射机及第二发射机上，电磁波同时从这两个天线上以不同的频率发射出去。
在本发明的另一个实施例中，一个测定钻孔周边地层电阻率的装置及方法包含如下组件一个具有纵轴的套管；安装在套管上的第一及第二发射天线，它们分别发射第一及第二电磁波到地层中；用于探测发射到地层中的第一及第二电磁波的第一接收天线，第一接收天线被安置在套管上沿套管的纵轴方向位于第一及第二发射天线上方的位置；用于探测发射到地层中的第一及第二电磁波的第二接收天线，第二接收天线被安置在套管上沿套管的纵轴方向位于第一及第二发射天线下方的位置；用于探测发射到地层中的第一及第二电磁波的第三接收天线，第三接收天线被安置在套管上沿套管的纵轴方向位于第一及第二发射天线上方的位置；用于探测发射到地层中的第一及第二电磁波的第四接收天线，第四接收天线被安置在套管上沿套管的纵轴方向位于第一及第二发射天线下方的位置；以及一个在功能上连接到第一，第二，第三及第四接收天线上的处理器，用于根据第一、第二、第三及第四天线中的至少两个天线探测到的电磁波确定地层的电阻率。
在本发明的另一个实施例中，一个测定钻孔周边地层电阻率的装置及方法包含如下组件一个具有纵轴的套管；安置在套管上的第一发射天线，用于发射第一电磁波到地层中；安置在套管上的第二发射天线，用于发射第二电磁波到地层中；安置在套管上的第三发射天线，用于发射第三电磁波到地层中；安置在套管上的第四发射天线，用于发射第四电磁波到地层中；第一，第二，第三及第四发射天线中的每一个天线沿套管的纵轴具有不同的纵向位置；第一接收天线，用于探测第一、第二、第三及第四电磁波，它被安置在套管上沿套筒的纵轴的方向位于第一、第二、第三及第四发射天线上方的位置；第二接收天线，用于探测第一、第二、第三及第四电磁波，它被安置在套管上沿套筒纵轴的方向位于第一，第二，第三及第四发射天线下方的位置；以及一个在功能上连接在第一及第二接收天线上的处理器，它用于根据第一和第二接收天线探测到的四种电磁波中的至少两种确定地层的电阻率。


通过结合附图对本发明如下实施例详细描述的仔细研究，就能够对本发明的上述和其它优点有更为完整的理解和评价，附图中图1为对现有技术的各个测井设备的不同天线配置方案分别进行描述的示意图；图2A为根据本发明的实施例示意具有一对发射天线及一对接收天线测井设备的图示；
图2B为根据本发明的另一个实施例示意具有一对发射天线及两对接收天线测井设备的图示；图2C为根据本发明的另一个实施例示意具有一对发射天线及六个接收天线测井设备的图示；图2D为根据本发明的另一个实施例示意具有两对发射天线及一对接收天线测井设备的图示；图2E为根据本发明的另一个实施例示意具有两对发射天线及两对接收天线测井设备的图示；图3为示意图2A的测井设备及其相关电子部件的图示，其中局部为框图形式。
图4为示意图2A的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式，这些电子部件使一个发射天线能够发射同时具有多个频率的电磁波；图5为示意图2A的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式，这些电子部件使两个不同的发射天线能够同时发射电磁波；图6为示意图2B的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式；图7为示意图2B的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式，其中，一对接收天线能够交替地连接到一个接收机上；图8为示意图2B的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式，这些电子部件使一个发射天线能够发射同时具有多个频率的电磁波；图9为示意图2B的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图的形式，这些电子部件使一个发射天线能够发射同时具有多个频率的电磁波，并使得一对接收天线能够交替地连接到接收机上；图10为示意图2B的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式，这些电子部件能够使两个不同的发射天线同时发射电磁波信号；图11为示意图2B的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式，这些电子部件使两个不同的发射天线能够同时发射电磁波信号，并使得一对接收天线能够交替地连接到一个接收机上；图12为示意图2C的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式；图13为示意图2C的测井设备及其电子部件，其中局部为框图形式，这些电子部件使得多个接收天线交替地连接到单个接收机上；图14为示意图2C的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式，这些电子部件使得同一个发射天线能够发射同时具有多个频率的电磁波信号；图15为示意图2C的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式，这些电子部件使得同一个发射天线能够发射同时具有多个频率的电磁波信号，并使得多个接收天线交替地连接到单个接收机上；图16为示意图2C的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式，这些电子部件使得两个不同的发射天线能够同时发射电磁波信号；图17为示意图2C的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式，这些电子部件使得两个不同的发射天线能够同时发射电磁波信号，并使得多个接收天线交替地连接到单个接收机上；图18为示意图2D的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式；图19为示意图2D的测井设备及其电子部件的图示，其中局部为框图形式，这些电子部件使得同一个发射天线能够同时发射具有多个频率的电磁波信号。
具体实施例方式
图1描述了两台已知的测井设备，每台设备都包含一对接收天线R1、R2及至少一对发射天线T1、T2，这些天线都安装在圆柱型套管上。美国专利No.4,899,122，4,949,045及4,968,940分别公开了这样的测井设备。另一对发射天线T3、T4也可以安装在套管上。每一接收天线R1、R2纵向置于上发射天线T1及下发射天线T2之间。此外，如果发射天线T3、T4也安装在套管上，则接收天线R1、R2就纵向置于两个上发射天线T1、T3及两个下发射天线T2、T4之间。
图2A-2E根据本发明描述了测井设备的实施例。图2A-2E中所描述的每台测井设备通常都包含圆柱型套管3，在这个套管上至少装有一对发射天线，且至少装有一对接收天线。需要特别指出的是，套管3可以包含一些凹口以用于安装各个接收天线或发射天线。例如，每个天线可以包含一个电磁线圈。
钻头1连接到套管3的较低端。通过旋转钻头1可在地层9内钻出钻孔7。为了对钻孔7进行钻探，需要令钻探泥浆从套管3的中心位置穿过并从钻头1的排出口(未在图内示出)喷射出去。钻探泥浆需要向上循环以便将钻头旋转切割的地层碎片带向地面。箭头5标出了钻探泥浆由下经过套管3的中心位置并从钻头1的排出口喷射出来后向上流向地层表面的方向。
通过将钻头1设置在套管3附近及旋转钻头1(套管3也可与钻头1一同旋转)，任意一个发射天线可在对钻孔7进行钻探时发射电磁信号，任意一个接收天线也可在对钻孔7进行钻探时接收电磁信号。因此，图2A-2E内的任何一个测井设备实施例都能够在钻探时进行测量(MWD)。
参照图2A，本发明的一个实施例即是一台(MWD)测井设备，该设备包含一对发射天线T1、T2，这对天线纵向安置在一对接收天线R1、R2之间。也就是说，接收天线R1沿套管3的虚拟纵轴2被安置在两个发射天线T1、T2上方的位置，接收天线R2则沿虚拟纵向轴2被安置在发射天线T1、T2下方的位置。
图2B描述了另一台MWD测井设备的实施例，该设备包括两个接收天线R1、R3，分别安装在套管3上，位于一对发射天线T1、T2上方相应的纵向位置，另两个接收天线R2、R4，则分别安装在套管3上，位于一对发射天线T1、T2下方相应的纵向位置。在套管3上可设置相应的凹口以安装接收天线R1-R4。从发射天线T1或T2发射出来的电磁波穿透了钻孔7周边的地层9，并被接收天线R1-R4接收。
图2C描述了另一台MWD测井设备的实施例，该设备具有三个接收天线R1、R3、R5，分别安装在套管3上位于发射天线T1、T2上方相应的纵向位置，还具有三个接收天线R2、R4、R5，分别安装在套管3上位于发射天线T1、T2下方相应的纵向位置。从任意一个发射天线T1或T2发射出来的电磁波穿透了钻孔7周边的地层9，并被接收天线R1-R6接收。
图2D根据本发明描述了另一台MWD测井设备的实施例。图2D所描述的测井设备包含四个安装在套管3上的发射天线T1、T2、T3、T4。如同发射天线T1、T2一样，发射天线T3、T4在上端接收天线R1及下端接收天线R2之间都拥有各自的纵向位置。为了测定钻孔7周边地层9的电阻率，电磁波可由发射天线T1-T4发射。例如，电磁波可一次由一个发射天线发射，也可一次由两个发射天线发射。从发射天线T1-T4发射出来的电磁波穿过地层9传播，并由接收天线R1、R2探测。
图2E描述了另一台MWD测井设备的实施例。该设备包含多对发射天线T1-T4及多对接收天线R1-R4，这些天线都安装在套管3上。每一发射天线T1-T4都纵向置于上端接收天线R1、R3及下端接收天线R2、R4之间的相应位置。发射天线T1-T4中的一个或多个发射电磁波穿过钻孔7周边地层9。穿过地层9传播的电磁波信号由接收天线R1-R4探测。然后所探测的信号可用于计算地层9的电阻率。
图3描述了本发明的一个示例，它采用了图2A描述的测井设备及其相关的发射机、接收机及信号处理电路。尤其需要指出的是，测井设备包含发射天线T1、T2，它们纵向置于上端接收天线R1及下端接收天线R2之间。发射天线T1及发射天线T2通过开关S1交替地连接到发射机11(也就是，发射机电路单元)上。发射机11可通过开关S2交替地连接到一个频率为400KHz的晶振13或一个频率为2MHz的晶振15上。发射机11、开关S1、S2及可选的晶振13、15在处理器40的控制指令下进行操作。处理器40可由通用微处理器构成。
从发射天线T1或T2发射出来的电磁波通过钻孔7周边的地层9传播，并由接收天线R1、R2探测。接收天线R1将探测到的电磁波作为信号传递到接收机RC1，接着，该接收机向模数转换器(ADC)30输出信号用于采样。接收天线R2将探测到的电磁波作为信号传递到接收机RC2，接着，该接收机向模数转换器(ADC)30输出信号用于采样。接收机RC1、RC2都包含放大器21，带通滤波器23、25，开关230、250，混合器27，带通滤波器29及放大器22。
在图3描述的实施例中，带通滤波器23允许频率为400KHz的信号通过，该信号与晶振13输出的信号具有相同的频率，晶振13能够使得发射机11激励发射天线T1或T2发射频率为400KHz的电磁波。带通滤波器25具有2MHz的通带，与从晶振15输出的信号具有相同的频率，这能够使得发射机11激励发射天线T1或T2以发射频率为2MHz的电磁波。带通滤波器29允许频率为20KHz的信号通过。本领域的技术人员应理解，除了400KHz及2MHz之外，可根据事先确定的频率来设定晶振13、15及相应的带通滤波器23、25的通带。这也就是说，从晶振13及15产生输出的信号的频率(分别是400KHz及2MHz)只是本发明所能设定的众多可用频率值中的一组例子。从晶振13及15内输出的信号的频率(无论晶振13，15设定了怎样的值)具有不同的值。利用具有两种不同频率的信号，测井设备能够对地层9进行具有两种不同半径深度的勘测。
因为带通滤波器29的通带被设定在20KHz，所以参考频率(在图3中标为“Ref“)既可以设定为2MHz±20KHz，也可以设定为400KHz±20KHz，这取决于探测到的信号到底采用了哪种振荡频率。例如，如果发射机11连接到晶振13，就会使得发射天线T1或T2发射出来的电磁波具有频率400KHz，而输入混合器27的参考信号就需要将频率设定在400KHz±20KHz。如果发射机11连接到晶振15，就会使得发射天线T1或T2发射出来的电磁波具有频率2MHz，而输入混合器27的参考信号就需要将频率设定在2MHz±20KHz。但是本领域的技术人员应理解，带通滤波器29的通带可设定在另一个预定的值(也就是说，滤波器29的20KHz通带只是滤波器29所可能设定的一个值)，此外，输入混合器27的参考信号的频率也需要进行相应的设定。
由接收天线R1及R2探测到的电磁波首先由接收机RC1、RC2处理，接着由ADC 30进行采样并完成数字转换。ADC 30向处理器40输出信号。处理器在一对发射天线T1、T2之间的一点上计算被测地层电阻率的补偿值，即通过计算由发射天线T1及发射天线T2发出的并由接收天线R1探测的电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例，以及由发射天线T1及发射天线T2发出的并由接收天线R2探测的电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例来确定。由接收天线R1接收的电磁波(分别由发射天线T1及T2发射)的相位偏移以及/或者幅度比例，以及由接收天线R2接收的电磁波(分别由发射天线T1及T2发射)的相位偏移以及/或者幅度比例都由处理器40计算，利用处理器的计算值就能够确定电阻补偿值。例如，通过查询一个将相位偏移及幅度比例同地层电阻率关联起来的表，就能够确定相应的补偿值。相位偏移、幅度比例及电阻率可由处理器40存储在非易失性存储器内，这些数据也可通过MWD遥测系统传递到地面。例如，数据值可传输到一台显示器上用于显示，也可传输到一台打印机用于打印或者传输到另一个计算机系统。
处理器40通过利用通过ADC 30从相位探测器PD1、PD2接收到的输入值，能够计算由接收天线R1探测且由发射天线T1及发射天线T2发射的电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例，此外，处理器也可计算由接收天线R2探测且由发射天线T1及发射天线T2发射的电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例。正如图3所述，每一相位探测器PD1、PD2都包含混合器51、带通滤波器53及放大器55。相位探测器PD1接收来自400KHz晶振13的输入信号，相位探测器PD2接收来自2MHz晶振15的输入信号。相位探测器PD1也可将参考信号作为输入信号，该参考信号同样提供给接收机RC1的混合器27。相位探测器PD2也可将参考信号作为输入信号，该参考信号同样提供给接收机RC2的混合器27。
相位探测器PD1内的混合器51将参考信号及400KHz信号相乘，其中参考信号也需要被输入到接收机RC1的混合器27里，而400KHz信号则由晶振13提供。乘法的输出需要先通过带通滤波器53，再通过放大器55。相位探测器PD2内的混合器5 1将与参考信号及2MHz信号相乘，其中参考信号也需要被输入到接收机RC2的混合器27里，而2MHz信号则由晶振15提供。乘法的输出需要先通过带通滤波器53，再通过放大器55。带通滤波器53的通带被设定为20KHz。虽然每个带通滤波器53的通带被设定为20KHz，但是本领域的技术人员应理解，这些滤波器的通带也可设定为另一个预先确定的频率值(也就是说，滤波器53的20KHz通带只是一个示例值。)相位探测器PD1的输出可用来计算由接收天线R1探测到的两个400KHz信号(由发射天线T1及T2发射)之间的相位偏移以及/或者幅度比例。相位探测器PD1的输出也可用来确定由接收天线R2探测到的两个400KHz信号(由发射天线T1及T2发射)之间的相位偏移以及/或者幅度比例。例如，当从发射机T1发射400KHz的信号后，可以计算出由接收天线R1接收到的电磁波与晶振13产生的400KHz信号之间的相位差值(ΦT1400KHz-ΦR1400KHz)，以及由接收天线R2接收到的电磁波与晶振13产生的400KHz信号之间的相位差值(ΦT1400KHz-ΦR2400KHz)。相似地，当发射机T2发射出400KHz的信号并由接收天线R1、R2探测到后，可以确定由接收天线R1接收到的电磁波与晶振13产生的400KHz信号之间的相位差值(ΦT2400KHz-ΦR1400KHz)，以及由接收天线R2接收到的电磁波与晶振13产生的400KHz信号之间的相位差值(ΦT2400KHz-ΦR2400KHz)。来自晶振13的400KHz信号在每一例子中都通过相位探测器PD1，该相位探测器PD1提供输出到ADC 30。ADC 30再接着提供输出到处理器40。
然后处理器40可探测到由接收天线R1探测到的两个400KHz信号(分别来自发射天线T1及T2)之间的相位偏移以及/或者幅度比例。例如，为了计算由接收天线R1探测到的两个400KHz信号之间的相位偏移(这两个信号分别来自发射天线T1及T2)，处理器40需要计算(ΦT1400KHz-ΦR1400KHz)-(ΦT2400KHz-ΦR1400KHz)＝ΦT1400KHz-ΦT2400KHz。同样，处理器40通过计算(ΦT1400KHz-ΦR2400KHz)-(ΦT2400KHz-ΦR2400KHz)＝ΦT1400KHz-ΦT2400KHz可以确定由接收天线R2探测到的两个400KHz信号(分别来自发射天线T1及T2)之间的相位偏移。另外由每一接收天线R1及R2探测到的两个400KHz信号(其中一个信号来自发射天线T1，另一信号来自发射天线T2)之间的幅度比例也可计算出来。
为了计算由接收天线R1探测到的两个2MHz信号(分别来自发射天线T1及T2)之间的相位偏移以及/或者幅度比例，以及由接收天线R2探测到的两个2MHz信号(分别来自发射天线T1及T2)之间的相位偏移以及/或者幅度比例，处理器40需要执行与上文所述的针对400KHz电磁波的同样的计算过程。但是指出，发射相位(ΦT12MHz及ΦT22MHz)来自晶振15产生的信号，这两个相位还需要输入相位探测器PD2中。
测井设备的实施例还需要在地层9内位于发射天线T1、T2及接收天线R1、R2之间的一个测量点上确定电阻测量的补偿值，相关的介绍在下文。
根据处理器40的指令，开关S1及S2将发射机11分别连接到发射天线T1及400KHz的晶振13上。由晶振13输出的信号使得发射机11能够激励发射天线T1向钻孔7周边地层9(如图2A)发射400KHz电磁波。由晶振13提供的信号也同样传递到相位探测器PD1并到达ADC 30，接着ADC 30将数字信号提供给处理器40。由发射天线T1发射的电磁波将穿过地层9传播，这样，接收天线R1及R2都能够探测到该电磁波。
由接收天线R1及接收天线R2探测到的信号将分别传递给接收机RC1及接收机RC2。由接收机RC1及RC2接收的每一信号都需要由放大器21进行前置放大，并通过400KHz带通滤波器23，该滤波器通过开关250(此时该开关处在闭合状态)连接到混合器27以提供输入信号。放大器21的输出并不经过带通滤波器25，因为此时开关250已在处理器40指令的控制下处在断开状态。混合器27将带通滤波器23输出的信号与频率为400KHz±20KHz的参考信号相乘。混合器27输出的信号将接着通过通带为20KHz的带通滤波器29，然后再由放大器22放大。接收机RC1、RC2输出的信号由ADC 30完成采样及数字转换，再输入处理器40。处理器40将代表接收天线R1及R2接收信号的数字信息存储起来作为发射天线T1发射信号的结果。
处理器40接着倒换开关S2，以使发射机11能够与2MHz晶振15连接。开关S1保持发射天线T1与发射机11之间的连接。处理器40将指示分别断开开关230并闭合开关250，其中，开关230连接在接收机RC1、RC2内的400KHz带通滤波器23上，开关250连接在接收机RC1、RC2内的2MHz带通滤波器25上。由晶振15输出的2MHz信号将同样提供给相位探测器PD2，该探测器将向ADC 30输入信号，而ADC 30则输出信号到处理器40。
发射机11激励发射天线T1以使能够发射2MHz电磁波穿过地层9。穿过地层9传播的电磁波由接收天线R1、R2探测，然后分别输入到接收机RC1、RC2中。接收机RC1、RC2所探测到的信号都会由放大器22放大，再由带通滤波器25(开关250此时处在闭合状态)滤波，并由混合器27将其与频率为2MHz±20KHz的参考信号相乘，然后，由滤波器29进行滤波并由放大器22放大。接收机RC1、RC2输出的信号由ADC 30完成采样及数字转换，然后再提供信号到处理器40进行存储。
处理器40接着控制开关S2进行跳转以使400KHz晶振13能够重新连接到发射机11上。此时，开关S2断开了2MHz晶振15同发射机11的连接。处理器40也可控制开关S1进行跳转以使发射机11断开与发射天线T1的连接，转而建立同发射天线T2的连接。每一接收机RC1、RC2内的开关230将被闭合，每一接收机RC1、RC2内的开关250将被断开。通过其与晶振13的连接，发射机11能够激励发射天线T2发射400KHz的电磁波进入并且穿过地层9。由晶振13产生的400KHz信号传递给相位探测器PD1并到达ADC 30，进而ADC30再提供输出到处理器40。然后由发射天线T2发射的穿过地层9传播的电磁波由接收天线R1、R2探测。由接收天线R1及接收天线R2探测到的信号分别传递给接收机RC1及接收机RC2。接收机RC1及RC2按照上文所述的针对来自发射天线T1的接收信号的处理方法进行接收信号的处理。这也就是说，接收机RC1、RC2探测到的来自发射天线T2的信号将由放大器21进行前置放大，再由滤波器23滤波，(此时，开关230处在闭合状态)接着混合器27将接收信号与频率为400KHz±20KHz的参考信号进行相乘，然后，由带通滤波器29进行滤波，并由放大器22放大。接收机RC1、RC2向ADC 30输出信号以用于采样及数字转换。ADC 30将数字信号输入处理器40以用于对接收信号进行存储。
处理器40接着将控制开关S2以使发射机11能够断开同400KHz晶振13的连接，建立同2MHz晶振15连接。处理器40同时控制断开接收机RC1及RC2内的开关230，并闭合接收机RC1及RC2内的开关250。通过与晶振15的连接，发射机11能够激励发射天线T2，从而向周边地层9发射2MHz的电磁波。由晶振15输出的2MHz信号经过相位探测器PD2到达ADC 30，进而ADC30提供输出到处理器40。由发射天线T2发射的穿过地层9传播的电磁波将被接收天线R1及R2探测。由接收天线R1及R2探测到的信号会被分别传输到接收机RC1及RC2中。接收机RC1及RC2按照上文所述的方法对接收到的信号进行处理，其具体步骤包括首先利用放大器21对信号进行放大，再由2MHz带通滤波器25对其进行滤波(此时，400KHz带通滤波器230已断开)。接收机RC1及RC2输出的信号由ADC 30采样并被转换为数字信号，输出此数字信号到处理器40用于存储。
处理器40接着完成下列计算(1)由接收天线R1探测到的分别由发射天线T1及T2发射的两个400KHz电磁波信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例。{例如，(ΦT1400KHz-ΦR1400KHz)-(ΦT2400KHz-ΦR1400KHz)＝ΦT1400KHz-ΦT2400KHz}(2)由接收天线R2探测到的分别由发射天线T1及T2发射的两个400KHz电磁波信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例。{例如，(ΦT1400KHz-ΦR2400KHz)-(ΦT2400KHz-ΦR2400KHz)＝ΦT1400KHz-ΦT2400KHz}(3)由接收天线R1探测到的分别由发射天线T1及T2发射的两个2MHz电磁波信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例。{例如，(ΦT12MHz-ΦR12MHz)-(ΦT22MHz-ΦR12MHz)＝ΦT12MHz-ΦT22MHz}(4)由接收天线R2探测到的分别由发射天线T1及T2发射的两个2MHz电磁波信号之间的相位偏移或者幅度比例。{例如，(ΦT12MHz-ΦR22MHz)-(ΦT22MHz-ΦR22MHz)＝ΦT12MHz-ΦT22MHz}。通过这些相位偏移以及/或者幅度比例的计算，处理器40通过一定的方法得到地层电阻率的补偿测量值。例如，通过查询一个将相位偏移值及幅度比例值同地层电阻率联系起来的表，就能够确定相应的补偿值。这也就是说，相位偏移以及/或者幅度比例的测量可以通过一种变换与地层的电阻率相联系。这一转换过程通常(但是不是必须的)在地面进行。通过在两个不同的频率进行测量(例如，400KHz及2MHz)，可在地层中进行两种不同半径深度的测量。除了电阻率之外的其它的地层属性也可根据相位偏移以及/或者幅度比例的测量值来确定，例如，包括液体及气体在内的地层的介电常数。
本领域的技术人员应理解，图3描述的实施例可根据本发明进行各种类型改变。例如，开关S1及S2可由处理器40控制，从而实现先由发射天线T1发射400KHz的电磁波，再由发射天线T2(而不是前面所述的T1)发射频率同样为400KHz的电磁波信号。在第一次及第二次发射期间，分别处在接收机RC1及RC2内的开关230处在闭合状态，分别处在接收机RC1及RC2内部的开关250处在断开状态。从发射天线T1发射的400KHz信号由接收天线R1及R2探测，并分别由接收机RC1及RC2进行处理，再由ADC 30完成数字转换并提供给处理器40用于存储。同样，在第二发射阶段，从发射天线T2发射的400KHz信号由接收天线R1及R2完成探测，并由接收机RC1及RC2进行处理。从接收机RC1及RC2输出的信号由ADC 30完成数字转换并提供给处理器40用于存储。然后处理器40计算由接收天线R1探测到的两个400KHz电磁波(一个来自发射天线T1，另一个来自发射天线T2)之间的相位偏移以及/或者幅度比例，此外，处理器还需要计算由接收天线R2探测到的两个400KHz电磁波(一个来自发射天线T1，另一个来自发射天线T2)之间的相位偏移以及/或者幅度比例。处理器接着根据所计算的幅度以及/或者相位偏移的测量值在一个勘测半径深度上及发射天线T1及T2之间的一个测量点上计算地层电阻率的补偿测量值。
在发射天线T1及T2连续发射两个400KHz的电磁波后，这两个电磁波由两个接收天线R1及R2探测并进行处理，随后，发射天线T1及T2连续发射两个2MHz的电磁波，这两个电磁波由两个接收天线R1及R2探测。在发射了400KHz的信号之后通过从发射天线T1及T2发射2MHz的电磁波，使得处理器40能够对地层中另一个勘测半径深度上的电阻率测量值进行判定。
可以先从发射天线T1发射具有2MHz频率的电磁波，再从发射天线T2发射具有2MHz频率的电磁波，而不是先从发射天线T1发射400KHz电磁波再从发射天线T2发射400KHz电磁波。这可以通过如下操作实现将发射机11首先连接到晶振15上而不是晶振13上，闭合接收机RC1及RC2内连接到2MHz带通滤波器25上的开关，并断开接收机RC1及RC2内连接到400KHz带通滤波器23上的开关。
在下面所有的实施例中，其附图标记与前面实施例内的相同的部分将保持一致。只有与前面实施例不同之处才会详细说明。
现在参照图4，另一个符合本发明的测井设备实施例包含一个能够发送和接收电磁波的双频率设计。尤其需要指出的是，发射机11连接到一个加法器上(这是发射机11自身的一个可选部分)，该加法器接收来自晶振13及15的输入，以使发射机11能够激励发射天线T1或T2，从而使其发射的电磁波同时包括多个频率分量(例如，400KHz及2MHz分量)。通过从单个天线同时发射具有多个频率的电磁波，就可以减少对两个不同勘测半径深度进行测量所需的时间。
在图4的实施例中，接收机RC1及RC2都包含放大器21，带通滤波器23及25，混合器27a、27b，带通滤波器29a、29b及放大器22a、22b。因为穿过地层9传播并由接收天线R1及R2探测到的电磁波包含两个频率分量(例如，由晶振13发出的400KHz信号，由晶振15发出的2MHz信号)，所以接收信号经由放大器21进行前置放大后，还需要通过带通滤波器23及25，在接收机RC1及RC2处进行处理。带通滤波器23及25的频率对应于晶振13及15的频率。输入混合器27a的参考信号具有2MHz±20KHz的频率(即1980MHz或2020MHz)，输入混合器27b的参考信号具有400KHz±20KHz的频率(即380KHz或420KHz)。
晶振13向相位探测器PD1提供400KHz信号，晶振15向相位探测器PD2提供2MHz信号。正如图3中的实施例那样(所有的实施例将在下文描述)，每一相位探测器PD1、PD2都包含混合器51、带通滤波器53及放大器55的串接。每一相位探测器PD1、PD2的输出都传递给ADC 30，ADC 30会将相应的输出信号传递给处理器40。相位探测器PD1内的混合器51接收来自晶振13的400KHz信号以及频率为400KHz±20KHz的参考信号，参考信号也被输入到接收机RC1及RC2内部的混合器27b中。相位探测器PD2内的混合器51接收来自晶振15的2MHz信号以及频率为400KHz±20KHz的参考信号，参考信号也被输入到接收机RC1及RC2内部的混合器27a中。从相位探测器PD1输出的信号使得处理器40能够计算由接收天线R1探测到的两个400KHz电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例(一个来自发射天线T1，另一个来自发射天线T2)，以及计算由接收天线R2探测到的两个400KHz电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例(一个来自发射天线T1，另一个来自发射天线T2)。从相位探测器PD2输出的信号使得处理器40能够计算由接收天线R1探测到的两个2MHz电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例(一个来自发射天线T1，另一个来自发射天线T2)，以及计算由接收天线R2探测到的两个2MHz电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例(一个来自发射天线T1，另一个来自发射天线T2)。例如，由接收天线R1探测到的分别来自发射天线T1及T2的400KHz电磁波之间的相位偏移值可由下面(1)项和(2)项相减得到(1)当晶振13与发射天线T1连接时，由晶振13输出400KHz的信号由相位探测器PD1进行处理，处理后的信号与由发射天线T1发射并被接收天线R1探测到的电磁波之间存在相位差，其值为(ΦT1400KHz-ΦR1400KHz)，(2)当晶振13与发射天线T2连接时，由晶振13输出的信号由相位探测器PD1进行处理，处理后的信号与由发射天线T2发射并被接收天线R1探测到的电磁波之间存在相位差，其值为(ΦT2400KHz-ΦR1400KHz)。这也就是说，处理器40能够计算由发射天线T1以及由发射天线T2发射的的两个400KHz电磁波之间的相位偏移，其表达式为(ΦT1400KHz-ΦR1400KHz)-(ΦT2400KHz-ΦR1400KHz)。
在工作中，处理器40控制开关S1，使得发射机11连接到发射天线T1。发射机11激励发射天线T1以同时发射具有多个频率分量的电磁波。例如，由发射天线T1发射的电磁波具有400KHz频率分量(晶振13的结果)及2MHz频率分量(晶振15的结果)。来自晶振13的400KHz信号及来自晶振15的2MHz信号分别通过相位探测器PD1及PD2，并传递到ADC 30，ADC 30将这些信号分别传递给处理器40。由天线T1发射的穿过地层9传播的电磁波，分别由天线R1及R2探测。接收天线R1及R2分别将探测到的信号提供给接收机RC1及RC2以进行处理。尤其需要指出的是，所有由接收机RC1及RC2探测到的波形都需要进行处理，以使那些与所发射信号内的各种频率分量(例如，2MHz及400KHz频率分量)相关的数据能够分离并单独地处理。从接收机RC1、RC2输出的信号传递给ADC 30以转换为数字形式。尤其需要指出的是，接收机RC1、RC2向处理器40提供两种输出信号，一种用以反映接收信号内2MHz频率分量的处理情况，另一种用以反映接收信号内400KHz频率分量的处理情况。数字信号由ADC 30向处理器40提供用于存储。
处理器40接着控制开关S1以使发射机11连接到发射天线T2上(而不是发射天线T1)。发射机11激励发射天线T2以发射具有多个频率的电磁波。例如，就像先前由发射天线T1发射的电磁波那样，由发射天线T2发射的电磁波包含400KHz及2MHz的频率分量。分别由晶振13及15发出的400KHz信号及2MHz信号将分别通过相位探测器PD1及PD2，并到达ADC 30，ADC 30会将这些信号输出到处理器40。由发射天线T2发射的穿过地层9传播的电磁波由接收天线R1及R2接收。由接收天线R1及R2探测到的由发射天线T2发射的信号会被分别传递到接收机RC1及RC2进行处理，其处理方式同先前针对来自发射天线T1的接收信号的处理方式相同。信号会接着由接收机RC1及RC2输出，并被传递到ADC 30用于采样及数字转换，ADC 30会将经过处理的信号输出至处理器40。
处理器40计算(1)两个来自发射天线T1及T2由接收天线R1探测到的400KHz电磁波分量之间的相位偏移以及/或者幅度比例，(2)两个来自发射天线T1及T2由接收天线R2探测到的400KHz电磁波分量之间的相位偏移以及/或者幅度比例，(3)两个来自发射天线T1及T2并由接收天线R1探测到的2MHz电磁波分量之间的相位偏移以及/或者幅度比例，(4)两个来自发射天线T1及T2并由接收天线R2探测到的2MHz电磁波分量之间的相位偏移以及/或者幅度比例。通过对这些相位偏移值以及/或者幅度比例的计算，处理器40能够确定针对位于发射天线T1及T2之间的测量点上地层的两个不同勘测半径深度上的地层电阻率的补偿测量值。在此实施例及其它将在下文说明的有关本发明的实施例内，处理器40也可计算包括液体及气体在内的地层的介电常数。
通过在一个给定时刻，从相同的发射天线同时发射多个频率，可以进一步减少用于每个测量循环的测量时间。只需要进行两次发射(一次来自发射天线T1，另一次来自发射天线T2)就能够获得用于计算位于不同勘测半径深度上地层电阻率补偿测量值所需的数据。与此相反，图3中所说明的实施例需要进行四次电磁波发射(两次来自发射天线T1，两次来自发射天线T2)才能够确定同样的数据量。
现在参照图5，符合本发明的另一个测井设备的实施例包括一种双发射机的设计，该设计即从两个不同的发射天线同时发送各自的电磁波。一个发射天线以较高的频率(例如，2MHz)发射电磁波，而另一个发射天线则以较低的频率(例如，400KHz)同时发射另一个电磁波。
图5中的实施例包含两个发射机11a、11b，而不再使用图3及图4中的实施例采用的发射机11。发射机11a及11b会通过开关S3交替地连接到晶振13或15。尤其需要指出的是，当发射机11a通过开关S3连接到晶振15上时，发射机11b会同时连接到晶振13上，这就如图5描述的那样。另一方面，如果发射机11a连接到晶振13上，发射机11b就连接到晶振15上。开关S3根据处理器40的指令进行工作。接收机RC1及RC2同图4实施例中描述的接收机相同。
正如图4中实施例描述的那样，图5的实施例包含相位探测器PD1及PD2，它们分别接收来自晶振13的400KHz信号及来自晶振15的2MHz信号。相位探测器PD1内的混合器51接收来自晶振13的400KHz信号以及同时也输入到位于接收机RC1及RC2内部的混合器27b上的参考信号，相位探测器PD2内的混合器51接收来自晶振15的2MHz信号以及同时也输入到位于接收机RC1及RC2内部的混合器27a上的参考信号。如前面所述，通过相位探测器PD1及PD2的输出信号，处理器40可计算由接收天线R1探测到的来自发射天线T1及T2的两个信号之间在特定频率上的相位偏移以及/或者幅度比例，此外，处理器还能够计算由接收天线R2探测到的来自发射天线T1及T2的两个信号之间在特定频率上的相位偏移以及/或者幅度比例。例如，处理器40可计算分别来自发射天线T1及T2并由接收天线R2探测的两个2MHz电磁波之间的相位偏移，即通过计算(ΦT12MHz-ΦR22MHz)-(ΦT22MHz-ΦR22MHz)＝(ΦT12MHz-ΦT22MHz)确定，其中，(ΦT12MHz-ΦR22MHz)，表示当晶振15同发射天线T1连接时，由晶振15发出并经过相位探测器PD2处理的信号与来自发射天线T1由接收天线R2探测到的电磁波之间的相位差，(ΦT22MHz-ΦR22MHz)表示当晶振15同发射天线T2连接时，由晶振15发出并经过相位探测器PD2处理的信号与来自发射天线T2由接收天线R2探测到的电磁波之间的相位差。
在运行过程中，开关S3会将一个发射机11a连接到晶振15，而将另一个发射机11b连接到晶振13。通过与晶振15相连，发射机11a使得发射天线T1能够发射具有2MHz频率的电磁波，该电磁波可被接收天线R1及R2探测到。同时，通过与晶振13相连，发射机11b使得发射天线T2能够发射具有400KHz频率的电磁波，该电磁波可被接收天线R1及R2探测到。分别来自晶振13及15的一个400KHz信号及一个2MHz信号将分别通过相位探测器PD1及PD2，并传递到ADC 30，ADC 30将把这些信号输出到处理器40。
这样，接收天线R1就能够同时接收穿过地层9传播且分别来自发射天线T1及T2的电磁波。接收天线R2也能够同时接收穿过地层9传播且分别来自发射天线T1及T2的电磁波。由接收天线R1接收到的电磁波由接收机RC1进行处理，该电磁波由两种频率分量组成，其中，2MHz频率分量对应于发射天线T1，400KHz频率分量对应于发射天线T2。同时，由接收天线R2接收到的电磁波由接收机RC2进行处理，该电磁波由两种频率分量组成，其中，2MHz频率分量对应于发射天线T1，400KHz频率分量对应于发射天线T2。从接收机RC1及RC2输出的信号由ADC 30完成采样及数字转换。从ADC 30的输出提供给处理器40，存储数字数据。
然后开关S3由处理器40控制以实现发射机11a同晶振13连接、发射机11b同晶振15连接。发射机11a及11b分别激励发射天线T1及R2，同时发射400KHz及2MHz的电磁波，该电磁波由接收天线R1及R2探测。分别由晶振13及15输出的400KHz及2MHz信号将分别通过相位探测器PD1及PD2传递到ADC 30，ADC 30提供输出到处理器40。接收天线R1接收穿过地层9传播的电磁波，其中一个来自发射天线T1具有400KHz频率，另一个来自发射天线T2具有2MHz频率。相应的，接收天线R2也接收来自发射天线T1穿过地层9传播的400KHz电磁波以及来自发射天线T2穿过地层9传播的2MHz电磁波。由接收天线R1及R2接收到的信号将分别由接收机RC1及RC2处理。从接收机RC1及RC2输出的信号将由ADC 30进行采样及数字转换。ADC 30将输出的数字信号传递到处理器40进行存储，这些数字信号代表接收机RC1及RC2输出的信号。
处理器40计算(1)分别来自发射天线T1及T2且由接收天线R1探测到的两个400KHz电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例，(2)分别来自发射天线T1及T2且由接收天线R2探测到的两个400KHz电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例，(3)分别来自发射天线T1及T2且由接收天线R1探测到的两个2MHz电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例，(4)分别来自发射天线T1及T2且由接收天线R2探测到的两个2MHz电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例。根据这些相位偏移以及/或者幅度比例的计算，就可以计算针对位于发射天线T1及T2之间的一个测量点两个不同勘测半径深度上的地层电阻率补偿测量值。
通过同时发射具有两个不同频率的电磁波信号，可进一步减少进行测量所需的时间。例如，图3的实施例需要连续发射四次电磁波，而与此相比，图5的实施例只需要大约一半的时间完成电磁波发射，这是因为发射天线T1及T2能够同时进行电磁波信号的发射。
图6描述了本发明的一个实施例，该实施例包含图2B中的测井设备及其相关的接收机、发射机及信号处理电路。图6中的实施例包含两个发射天线T1、T2，它们被安装在套管3上位于接收天线R1及R2之间的相应的纵向位置。此外，该设备包含第三接收天线R3及第四接收天线R4，其中R 3沿纵向置于发射天线T1、T2的上方，R4沿纵向置于发射天线T1、T2的下方。接收天线R1-R4分别连接到接收机RC1-RC4上，每一接收机与前文所述的图3中的接收机相同。接收机RC1-RC4提供输出到ADC 30。ADC 30对每个接收到的信号进行采样及数字转换，并将反映这一数据的信号输出到处理器40。
图6的实施例也包含相位探测器PD1及PD2，它们分别接收来自晶振13的400KHz信号及来自晶振15的2MHz信号。虽然相位探测器PD1、PD2应该像图3中的实施例描述的那样包含混合器51，带通滤波器53及放大器55，但为了清晰起见，图6忽略了这些细节。虽然图6指出相位探测器PD1需要接收来自接收机RC3的参考信号，但是本领域的技术人员应理解，参考信号也可来自接收机RC1、RC2或RC4或者是独立于任何一个接收机RC1-RC4所提供的参考信号以外的单独源。类似地，虽然图6指出相位探测器PD2需要接收来自接收机RC4的参考信号，但是本领域的技术人员应理解，参考信号也可来自接收机RC1，RC2或RC3或者是独立于任何一个接收机RC1-RC4的源。
图6中实施例的运行过程同图3中实施例的运行过程相似。但是，由发射天线T1或发射天线T2发射穿过地层9的电磁波不但被接收天线R1及R2接收，而且也被接收天线R3及R4接收。例如，开关S1及S2可在处理器40的指令控制下将接收机11连接到发射天线T1及400KHz晶振13上。所有分别连接到接收机RC1-RC4内部的400KHz带通滤波器23上的开关230此时都处在闭合状态，而所有分别连接到带通滤波器25上的开关250此时都处在断开状态。由发射天线T1发射的400KHz电磁波穿过地层传播，并由每一接收天线R1-R4接收。由接收天线R1-R4探测到的信号传递到接收机RC1-RC4进行处理，RC1-RC4提供的输出由ADC 30完成采样及数字转换。ADC 30提供输出到处理器40，处理器40将反映接收天线R1-R4接收信号的数字信息存储起来。
开关S2接着转换，以实现发射机11同2MHz晶振15连接，接收机RC1-RC4内的开关230处在断开状态，接收机RC1-RC4内的开关250处在闭合状态。发射机11激励发射天线T1发射2MHz电磁波。这些2MHz信号穿过地层9传播，并由每一接收天线R1-R4探测。由R1-R4探测到的信号将分别通过接收机RC1-RC4处理，ADC 30将对其进行采样及数字转换，并输出由处理器40储存。
然后开关S1及S2将被倒换以使发射机11连接到发射天线T2及400KHz晶振13上。接收机RC1-RC4内的开关250将被断开，接收机RC1-RC4内的开关230将被闭合。发射机11激励发射天线T2发射400KHz电磁波穿过地层9。400KHz电磁波由接收机天线R1-R4探测。由接收天线R1-R4探测到的信号接着被输出到接收机RC1-RC4，并由这些接收机对其进行处理，提供输出到ADC 30进行采样和数字转换。ADC 30再将反映这些由接收天线R1-R4探测到的信号的数字信息传递到处理器40。
在测量周期的最后一个阶段，开关S2被倒换以使发射机11连接到2MHz晶振15上。接收机RC1-RC4内的开关250闭合，接收机RC1-RC4内的开关230断开。发射机11激励发射天线T2发射2MHz电磁波穿过地层9。这些2MHz电磁波由接收天线R1-R4探测。通过接收天线R1-R4探测到的信号被分别传输到接收机RC1-RC4进行处理，并由ADC 30进行采样及数字转换，ADC 30提供输出信号到处理器40，处理器40将这些反映每一接收天线R1-R4探测信号的数字信息存储起来。
处理器40需要计算下列信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例(1)由接收天线R1探测到的分别由发射天线T1及T2发射的两个400KHz信号。(2)由接收天线R1探测到的分别由发射天线T1及T2发射的两个2MHz信号。(3)由接收天线R2探测到的分别由发射天线T1及T2发射的两个400KHz信号。(4)由接收天线R2探测到的分别由发射天线T1及T2发射的两个2MHz信号。(5)由接收天线R3探测到的分别由发射天线T1及T2发射的两个400KHz信号。(6)由接收天线R3探测到的分别由发射天线T1及T2发射的两个2MHz信号。(7)由接收天线R4探测到的分别由发射天线T1及T2发射的两个400KHz信号。(8)由接收天线R4探测到的分别由发射天线T1及T2发射的两个2MHz信号。
通过将接收天线的数量从原有的两个，即接收天线R1、R2(如图3中的实施例所示)增加到四个，即接收天线R1-R4，图6中的实施例能够减少用于每个测量周期的测量时间。换而言之，图6的实施例能够在图3的实施例所耗费的时间内采集到两倍的数据量。
现在参照图7，根据本发明提出的另一个有关测井设备的实施例。该设备包含一对上端接收天线R1、R3，它们交替地连接到接收机RC1上，另一对下端接收天线R2、R4交替地连接到另一个接收机RC2上。正如图6中的实施例所描述的那样，图7中的实施例包括发射机11，它通过开关S1交替地连接到发射天线T1或T2上，并通过开关S2交替地连接到晶振13或15上。
从发射天线T1和T2的电磁能量发射周期同图6相类似。也就是说，开关S1及S2使得发射机11首先从发射天线T1发射一个400KHz电磁波，再从发射天线T1发射一个2MHz电磁波，接着从发射天线T2发射一个400KHz电磁波，最后从发射天线T2发射一个2MHz电磁波。但是，正如前面描述的那样，开关S1及S2的工作过程由处理器40控制(图7的实施例已进行了描述，但是为了清晰起见，图7不再对其进行图示)，这样，这两个开关就能够交替地完成下列发射过程(1)从发射天线T1发射一个4 00KHz电磁波，(2)从发射天线T2发射一个400KHz电磁波，(3)从发射天线T1发射一个2MHz电磁波，最后(4)从发射天线T2发射一个2MHz电磁波。在完成前两个步骤后(也就是说，在从发射天线T1及T2发射完400KHz信号后)，处理器就能够计算由接收天线R1-R4接收到的信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例。接着，处理器40就能够根据这些相位偏移值及幅度比例确定地层的电阻率。作为进一步可选的方案，也可在发射天线T1及T2发射400KHz信号之前，对2MHz电磁波(由发射天线T1及T2连续发射)进行发射。
在发射天线T1发射400KHz信号期间，开关S4将把两个上端接收天线R1、R3其中之一连接到接收机RC1上，此外，开关S5将把两个下端接收天线R2、R4其中之一连接到接收机RC2上。开关S4及S5在处理器40指令下进行工作。400KHz电磁波由发射天线T1发射，穿过地层9传播，最后由连接到接收机RC1的两个上端接收天线其中之一(例如，接收天线R1)探测。此外，该信号也被连接到接收机RC2的两个下端接收天线其中之一(例如，接收天线R4)探测到。正如前面所述的那样，分别连接在接收机RC1、RC2上的接收天线R1、R2探测到的信号将由接收机RC1、RC2进行处理，并由ADC30完成数字转换，最后由处理器40完成存储。
代表接收天线R1及R2探测信号的数字信息被存储完毕后，开关S4将被倒换以实现接收机RC1同另一个上端接收天线(即接收天线R 3)的连接，开关S5也将被倒换以实现接收机RC2同另一个下端接收天线(即接收天线R4)的连接。由发射天线T1发射的400KHz电磁波将被接收天线R3及R4探测到，接着它们将分别由接收机RC1及RC2处理，然后由ADC 30完成采样及数字转换，最后，由处理器40进行存储。在接收机RC1、RC2，ADC 30及处理器40正在处理由接收天线R1、R2首先探测到的信号期间，从发射天线T1发射的400KHz电磁波可以保持，或者选择暂时关闭到期望接收天线R3及R4接收信号为止。
然后，开关S4和S5分别设定为选择接收天线R1及R2，开关S1被设定为选择发射天线T1。开关S2倒换以使得发射天线T1能够发射2MHz电磁波到地层9中。该2MHz电磁波由上端接收天线R1及下端接收天线R2探测，其中R1、R2分别连接到接收机RC1及RC2上。接收信号接着由接收机RC1、RC2处理，再由ADC 30完成采样及数字转换，最后，由处理器40完成存储。然后开关S4及S5将被倒换，这样，就能够分别实现另一个上端接收天线R 3同接收机RC1连接、另一个下端接收天线R4同接收机RC2的连接。由发射天线T1发射的2MHz信号将被接收天线R3及R4探测到，接着由接收机RC1及RC2进行处理，再由ADC 30完成采样及数字转换，最后，由处理器40完成存储。
然后开关S1及S2将被设置以使得400KHz电磁波从发射天线T2发射。该400KHz电磁波穿过地层9传播，并由接收天线R1、R2探测到，其中R1、R2分别通过开关S4及S5同接收机RC1及RC2相连。由接收天线R1及R2探测到的400KHz信号将由接收机RC1及RC2处理，然后由ADC 30完成采样及数字转换，最后由处理器40存储。开关S4及S5接着将被倒换以使得来自发射天线T2的400KHz电磁波信号能够被接收天线R3及R4探测到。由接收天线R3及R4探测到的电磁波将接着被传递到接收机RC1、RC2进行处理，然后，由ADC 30完成采样及数字转换，最后，由处理器40进行存储。
然后开关S1和S2受控使得发射机11从发射天线T2发射2MHz电磁波穿过地层9。2MHz的电磁波由接收天线R1及R2探测，R1和R2此刻分别通过开关S4和S5与接收机RC1和RC2相连接。通过接收天线R1和R2探测的2MHz信号由接收机RC1和RC2进行处理、由ADC 30进行采样和数字转换处理并由处理器40存储。然后开关S4和S5跳转以使接收天线R3和R4分别与接收机RC1和RC2相连接。进而从发送天线T2发射的2MHz电磁波由接收天线R3和R4进行探测、由接收机RC1、RC2分别进行处理、接着由ADC 30进行采样和数字转换处理并由处理器40存储。
然后处理器40计算由每一接收天线R1-R4所接收的两个发射频率(400KHz和2MHz)的每一频率电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例的测量值。这些计算需利用到如上所述的相位探测器PD1和PD2的输出来确定。然后基于这些相位偏移以及/或者幅度比例的计算结果由处理器40能够确定地层电阻率的补偿测量值。
图6中所说明的实施例与图7中所说明的实施例之间的区别在于图7的实施例中少了两个接收机(也就是说，接收机RC3和RC4在图7的实施例中未被利用)。图7中的实施例因此能够减少电子硬件的数量(即指接收机RC3和RC4的硬件)从而降低构造测井设备的成本。此外，由于从上端接收天线R1和R2的测量由相同的接收机RC1处理、从下端接收天线R3和R4的测量由相同的接收机RC2处理(而不像在图6的实施例中那样每一接收天线都有自己相关的接收机)，由于接收机之间的差异(即指，接收机RC1和RC3之间的差异以及接收机RC2和RC4之间的差异)所引起的误差能够减少，因此测量的稳定性将会提高。
现参照图8，依照本发明测井设备的实施例包括图2B的天线结构(两个上端接收天线R1和R3、两个下端接收天线R2和R4、发射天线T1和T2纵向置于上端一对接收天线R1和R3以及下端一对接收天线R2和R4之间)。与图4的实施例相似，图8的实施例包括双频的设计。
在工作过程中，开关S1受处理器40控制首先连接发射天线T1到发射机11。同时具有多个频率分量的电磁波(例如，400KHz分量和2MHz分量)穿过地层9传播。每一接收天线R1-R4在其相应位置上探测从发射天线T1所发射的电磁波。由接收天线R1-R4每个探测到的信号分别提供到接收机RC1-RC4并由接收机RC1-RC4进行处理。每一接收机RC1-RC4提供两种输出到ADC 30并由ADC 30进行采样和数字转换处理。其中输出之一反映由接收天线R1-R4的每一个所接收信号的400KHz分量的接收机RC1-RC4的每一个的处理，从接收机RC1-RC4的每一个输出的另一信号反映由接收天线R1-R4分别所接收信号的2MHz分量的处理。所有经数字转换的数据由处理器40储存。相位探测器PD1和PD2分别提供400KHz和2MHz信号到ADC 30，在ADC 30中如前所述依次输出信号到处理器40。
然后开关S1跳转以使发射天线T2与发射机11相连接。发射机11激励发射天线T2使其发射同时具有多个频率分量的电磁波信号。从发射天线T2所发射的电磁波信号的频率分量(例如，400KHz以及2MHz分量)与先前通过发射天线T1所发射的电磁波信号的频率分量相同。
从发射天线T2发射的电磁波由每一接收天线R1-R4探测。由接收天线R1-R4探测的信号分别由接收机RC1-RC4进行处理，即该处理过程与先前从发射天线T1发射所探测的信号以相同的方式进行处理。从接收机RC1-RC4的输出由ADC 30接收并进行数字转换的处理，进而依次提供输出到处理器40进行存储。
处理器40计算由接收天线R1-R4所接收的400KHz信号分量之间以及每一接收天线R1-R4所接收的每一2MHz信号分量之间的相位偏移以及/或者幅度比例。基于相位偏移以及/或者幅度比例的测量结果地层的电阻率即可由处理器40确定。通过将两个频率分量(400KHz和2MHz)合为一个信号，两个频率分量可以实现同时发射和同时测量，因此可以降低测量时间。
现在参照图9的实施例，依照本发明提出的测井设备包括双频的设计以及如图2B所述的天线结构(也就是说，两个发射天线T1、T2纵向置于上端两个接收天线R1、R3以及下端两个接收天线R2、R4之间)。测井设备还包括开关S4交替连接上端两个接收天线R1、R3之一到接收机RC1，以及开关S5交替连接下端两个接收天线R2、R4之一到接收机RC2。
在工作过程中，在处理器40的控制下，开关S1将发射机11连接到发射天线T1或T2其中之一、开关S4将接收机RC1连接到上端接收天线R1、R3其中之一，开关S5将接收机RC2连接到下端接收天线R2、R4其中之一。例如，发射机11激励发射天线T1发射同时包含两种频率分量400KHz和2MHz的电磁波。但是，本领域的技术人员应理解，这里所指的频率分量可以为预先设定的其他两个具有不同频率值的频率分量。从发射天线T1发射的电磁波由与接收机RC1相连的两个接收天线其中之一(例如，接收天线R1)探测，并且由与接收机RC2相连的两个下端接收天线其中之一(例如，接收天线R2)探测。探测到的信号由接收机RC1和RC2进行处理、由ADC 30进行采样和数字转换处理并由处理器40存储。ADC 30还将分别与400KHz晶振13和2MHz晶振15相连接的相位探测器PD1和PD2的输出作为数字数据提供给处理器40进行存储。
然后开关S4跳转以使上端接收天线中的另一个(接收天线R3)与接收机RC1相连接，开关S5跳转以使下端接收天线的另一个(接收天线R4)与接收机RC2相连接。从发射天线T1发射的电磁波由与接收机RC1和RC2分别相连接的接收天线R3、R4探测。探测到的信号由ADC 30进行采样和数字转换处理并由处理器40储存。
然后开关S1、S4以及S5进行跳转，使得发射天线T2发射具有2MHz和400KHz频率分量的电磁波(也就是指，与先前发射天线T1所发射的信号具有相同的频率分量)。从发射天线T2发射的电磁波穿过地层9传播，并由与接收机RC1相连接的上端两个接收天线其中之一(例如，接收天线R1)探测，并且由与接收机RC2相连接的下端两个接收天线其中之一(例如，接收天线R2)进行探测。由接收天线R1和R2探测到的信号分别由接收机RC1和RC2进行处理、接着通过ADC 30进行采样和数字转换处理并由处理器40储存。然后开关S4和S5跳转使得接收天线R3和R4分别与接收机RC1和RC2相连接。进而从发射天线T2发射的电磁波由接收天线R3和R4探测并由接收机RC1和RC2进行处理。接收机RC1和RC2的输出由ADC 30进行采样和数字转换处理并由处理器40储存。
然后处理器40计算每一接收天线R1-R4所接收的信号400KHz分量之间的相位偏移以及/或者幅度比例、以及每一接收天线R1-R4所接收信号的2MHz频率分量之间的相位偏移以及/或者幅度比例，进而处理器40基于相位偏移以及/或者幅度比例测量结果计算地层电阻率的补偿测量值。
现在参照图10，说明依照本发明的测井设备实施例包括双发射机的设计，即发射天线T1和T2分别与发射机11a以及11b相连接。发射天线T1和T2纵向置于上端接收天线R1、R3以及下端接收天线R2、R4之间。在处理器40的控制下，开关S3将发射机11a与晶振13、15其中之一相连接，而发射机11b则与晶振15、13的另一个相连接。电磁波以不同的频率(例如，400KHz和2MHz)从发射天线T1和T2同时发射。晶振13和15提供信号到相位探测器PD1、PD2及ADC 30，以便在处理器40中储存。
在工作过程中，发射天线T1发射2MHz电磁波穿过地层9，同时发射天线T2发射400KHz电磁波穿过地层9。400KHz和2MHz组合的电磁波由每一接收天线R1-R4探测。探测到的信号提供给接收机RC1-RC4进行处理。每一接收机RC1-RC4提供两个输出，一个输出为反映由每一接收天线R1-R4所接收的400KHz信号的处理，另一个输出为反映由每一接收天线R1-R4所接收的2MHz电磁信号的处理。由接收机RC1-RC4输出的信号输出到ADC 30，ADC 30进行采样和数字转换处理后通过处理器40用于发送和存储。
然后，在处理器40的控制下开关S3跳转以使发射机11a激励发射天线T1发射400KHz的电磁波，发射机11b激励发射天线T2发射2MHz电磁波。从发射天线T1发射的400KHz电磁波和从发射天线T2发射的2MHz电磁波的合成信号由每一接收天线R1-R4探测。然后由接收天线R1-R4探测到的信号提供给接收机RC1-RC4并分别进行处理。每一接收机RC1-RC4提供了两种输出到ADC 30，ADC 30对所接收的信号进行采样和数字转换的处理，并依次提供数据到处理器40储存。
然后处理器40计算下列信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例(1)由接收天线R1探测的两个400KHz的信号；(2)由接收天线R1探测的两个2MHz的信号；(3)由接收天线R2探测的两个400KHz的信号；(4)由接收天线R2探测的两个2MHz的信号；(5)由接收天线R3探测的两个400KHz的信号；(6)由接收天线R3探测的两个2MHz的信号；(7)由接收天线R4探测的两个400KHz的信号；以及(8)由接收天线R4探测的两个2MHz的信号。进而处理器40针对位于发射天线T1和T2之间的测量点上至少两个不同的勘测半径深度上计算地层电阻率的补偿测量值。
现在参照图11，依照本发明的一个实施例的测井设备包括双发射机装配以及交替连接信号接收机RC1与上端两个接收天线R1和R3其中之一的开关和交替连接信号接收机RC2与下端两个接收天线R2和R4之一的开关。从发射天线T1和T2发射的电磁波与图10中所述的实施例相似。
在工作的过程中，发射天线T1发射一个2MHz的电磁波与此同时发射天线T2发射一个400KHz的电磁波。一个上端接收天线R1和一个下端接收天线R2通过开关S4和S5分别与接收机RC1和RC2相连接，以便有效接收和处理400KHz和2MHz信号。此后这些信号由ADC 30进行采样和数字转换处理并提供给处理器40储存。然后开关S4和S5跳转使得接收天线R3和R4分别与接收机RC1和RC2相连接。进而从发射天线T2发射的400KHz电磁波与从发射天线T1发射的2MHz电磁波的合成信号由接收天线R3和R4探测，并由接收机RC1和RC2处理。接收机RC1、RC2的输出提供给ADC 30进行采样和数字转换处理并由处理器40储存。
然后开关S3、S4以及S5跳转，因此发射机T1发射一个400KHz的电磁波、发射机T2发射一个2MHz的电磁波。400KHz的信号和2MHz的信号由接收天线R1和R2探测、由接收机RC1和RC2进行处理、由ADC 30进行采样和数字转换并由处理器40储存。继而开关S4和S5跳转使得接收天线R3和R4分别与接收机RC1和RC2相连接。从发射天线T1发射的400KHz电磁波与从发射天线T2发射的2MHz电磁波的合成信号由接收天线R3和R4探测、分别由接收机RC1和RC2处理。从接收机RC1和RC2的输出由ADC 30进行采样和数字转换并由处理器40储存。
处理器40与上面图10所述的实施例中以相类似的方法计算在每一接收天线R1-R4所接收的两个400KHz信号之间以及在每一接收天线R1-R4所接收的两个2MHz信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例。基于相位偏移以及/或者幅度比例的计算结果处理器40计算出地层电阻率的补偿测量值。
现在参照图12，依照本发明测井设备的另一个实施例包括如图2C所述的天线结构(即一对发射天线T1和T2分别纵向置于上端三个接收天线R1、R3、R5和下端三个接收天线R2、R4、R6之间)。本领域的技术人员应理解，另外额外的接收天线可以置于发射天线T1和T2的上面或下面。
从发射机T1或者发射机T2发射的电磁波与上面图3所述的实施例相同。也就是说，400KHz电磁波从发射天线T1发射，2MHz电磁波从发射天线T1发射，400KHz电磁波从发射天线T2发射，2MHz电磁波从发射天线T2发射。这四次发射(从发射天线T1的两次发射，从发射天线T2的两次发射)能够在处理器40的控制下通过开关S1和S2实现。
通过发射天线T1和T2发射的电磁波由接收天线R1-R6探测。通过接收从发射天线T1和T2所发射的电磁信号，能够在很短的时间内获得关于地层在不同的勘测半径深度上的相关数据(也就是说，利用了从发射天线T1和T2相对较少的发射次数)。由接收天线R1-R6探测到的每一个信号分别由接收机RC1-RC6以类似于如上所述的图3的方式进行处理。ADC 30接收从接收机RC1-RC6的输出并对这些信号进行采样和数字转换的处理，并提供表示这些信号的输出到处理器40储存。当400KHz电磁波从发射天线T1和T2发射并由每一接收天线R1-R6接收并且2MHz电磁波从发射天线T1和T2发射并由每一接收天线R1-R6接收，由接收机RC1-RC6、ADC 30以及处理器40进行相应的数据处理和存储之后，处理器40计算下列信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例(1)分别从发射天线T1和T2发射由接收天线R1探测的两个400KHz的电磁波信号；(2)分别从发射天线T1和T2发射由接收天线R1探测的两个2MHz的电磁波信号；(3)从发射天线T1和T2发射由接收天线R2探测的两个400KHz的电磁波信号；(4)分别从发射天线T1和T2发射由接收天线R2探测的两个2MHz的电磁波信号；(5)从发射天线T1和T2发射由接收天线R3探测的两个400KHz的电磁波信号；(6)分别从发射天线T1和T2发射由接收天线R3探测的两个2MHz的电磁波信号；(7)分别从发射天线T1和T2发射由接收天线R4探测的两个400KHz的电磁波信号；(8)分别从发射天线T1和T2发射由接收天线R4探测的两个2MHz的电磁波信号；(9)分别从发射天线T1和T2发射由接收天线R5探测的两个400KHz的电磁波信号；(10)分别从发射天线T1和T2发射由接收天线R5探测的两个2MHz的电磁波信号；(11)分别从发射天线T1和T2发射由接收天线R6探测的两个400KHz的电磁波信号；以及(12)分别从发射天线T1和T2发射由接收天线R6探测的两个2MHz的电磁波信号。进而在发射天线T1和T2之间地层的测量点上地层的电阻率由处理器40计算得出。如上所述，通过增加接收天线的数量，发射机所必须的工作时间数量能够降低因此缩短了测量周期。
现在参照图13，依照本发明测井设备的一个实施例包括两个发射天线T1和T2，分别在上端三个接收天线R1、R3和R5以及下端三个接收天线R2、R4和R6之间具有各自的纵向位置。从发射天线T1和T2发射的电磁信号实质上与图3所述的相关实施例相同。也就是说，400KHz的电磁波先从发射天线T1发射，2MHz的电磁波从发射天线T1发射，400KHz的电磁波从发射天线T2发射，最后2MHz的电磁波从发射天线T2发射。当发射天线T1发射400KHz的电磁波时，在特定时刻上端三个接收天线其中之一(例如，接收天线R1)和下端三个接收天线其中之一(例如，接收天线R2)分别与接收机RC1和RC2相连接。继而探测到的信号由接收机RC1、RC2处理、由ADC 30进行数字转换并由处理器40储存。然后开关S4将接收机RC1与上端接收天线的另一个相连接(例如与接收天线R3)，开关S5将接收机RC2与下端接收天线的另一个相连接(例如与接收天线R4)。进而从发射天线T1发射的400KHz电磁波由分别与接收机RC1和RC2相连接的上端接收天线和下端接收天线R3和R4探测，进行处理、转换并由处理器40储存。
开关S4跳转将剩余的上端接收天线(例如，接收天线R5)与接收机RC1相连接，开关S5跳转将剩余的下端接收天线(例如，接收天线R6)与接收机RC2相连接。进而从发射天线T1发射的400KHz电磁波由上端接收天线和下端接收天线R5和R6探测，R5和R6分别与接收机RC1和RC2相连接。从接收机RC1和RC2输出的信号由ADC 30进行采样和数字转换处理，并由处理器40储存。
开关S4将每一接收天线R1、R3和R5(一次一个)与接收机RC1相连接，开关S5将每一接收天线R2、R4和R6(一次一个)与接收机RC2相连接，上述的操作将重复进行用于每两个剩余数据的获取阶段((1)从发射天线T1发射2MHz的电磁波，(2)从发射天线T2发射2MHz的电磁波)。对所有收集的数据进行收集和存储后，处理器40能够计算每一接收天线R1-R6所接收的400KHz信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例，以及每一接收天线R1-R6所接收的2MHz信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例。进而基于相位偏移以及/或者幅度比例的测量结果计算发射天线T1和T2之间的测量点上地层电阻率的补偿测量值。
本领域的技术人员应明白当下端接收天线R2、R4或R6与接收机RC2、RC4或RC6相连接时，上端接收天线R1、R3或R5中的任何一个可以与接收机RC1同时相连接。例如，接收天线R1和R6分别同时与接收机RC1和RC2相连接接收电磁波。
现在参照图14，依照本发明测井设备的另一个实施例包括以双频方式运行的一对发射天线T1和T2，它们置于上端三个接收天线R1、R3、R5和下端三个接收天线R2、R4和R6之间。从发射天线T1和T2发射的电磁波与图4所说明的相关实施例相同。也就是说，发射天线T1发射具有两个频率分量(例如，400KHz和2MHz)的电磁波。发射天线T2接着发射具有相同频率分量的电磁波。
从发射天线T1发射的电磁波由每一接收天线R1-R6探测并分别通过接收机RC1-RC6进行处理，由ADC 30数字转换，并由如上所述的处理器40储存。从发射天线T2发射的电磁波由每一接收天线R1-R6探测并分别通过接收机RC1-RC6进行处理，由ADC 30数字转换，并由处理器40储存。
进而，处理器40能够计算由每一接收天线R1-R6探测的两个400KHz信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例，以及由每一接收天线R1-R6探测的两个2MHz信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例。然后在上端接收天线和下端接收天线之间以及发射天线T1和T2之间地层的测量点上计算地层电阻率的补偿测量值。
现在参照图15，依照本发明测井设备的另一个实施例包括在图2C中示意的天线结构。也就是指，测井设备包含一对发射天线T1、T2，在上端接收天线R1、R3、R5和下端接收天线R2、R4、R6之间具有各自的纵向位置。从发射天线T1和T2所发射的电磁能量与图4中所述的实施例相似。也就是说，从发射天线T1发射的电磁波至少包括两个频率分量(例如，400KHz和2MHz频率)，进而从发射天线T2发射的电磁波包括同样的频率分量。
从发射天线T1发射的电磁波由上端三个接收天线之一(例如，接收天线R1)以及下端三个接收天线之一(例如，接收天线R2)探测。经探测的信号与图4中所说明的实施例以相类似的方式进行处理。由接收天线R1和R2探测的信号处理完成后，接着开关S4和S5分别将接收机RC1和RC2与上端接收天线的另一个(例如，接收天线R3)以及下端接收天线的另一个(例如，接收天线R4)相连接。从发射天线T1发射的电磁波由接收天线R3和R4探测并由接收机RC1和RC2进行处理，由ADC 30进行数字转换，并由处理器40储存。
开关S4和S5再一次跳转使接收机RC1和RC2与剩余的上端接收天线(接收天线R5)和剩余的下端接收天线(接收天线R6)相连接。源于发射天线T1发射的电磁波由接收天线R5和R6探测的信号以如上所述的方式由接收机RC1和RC2、ADC 30以及处理器40进行处理、数字转换和储存。
上面所述的关于从发射天线T1发射的电磁波的处理步骤可以重复利用到对于来自发射天线T2的电磁波的处理过程中。也就是说，从发射天线T2发射的电磁波由上端接收天线之一(例如，接收天线R1)和下端接收天线之一(例如，接收天线R2)探测，然后由接收机RC1和RC2进行处理，由ADC 30数字转换，并由处理器40储存。接着开关S4和S5跳转使得上端接收天线的另一个(例如，接收天线R3)和下端接收天线的另一个(例如，接收天线R4)分别与接收机RC1和RC2相连接。从发射天线T2发射的电磁波由接收天线R3、R4探测，由接收机RC1、RC2、ADC 30以及处理器40进行处理、转换和储存。开关S4和S5再一次跳转使得剩余的上端接收天线和剩余的下端接收天线R5、R6分别与接收机RC1和RC2相连接。从发射天线T2发射的电磁波由接收天线R5、R6探测，然后由接收机RC1和RC2、ADC 30以及处理器40进行处理、数字转换以及存储。
处理器40计算由每一接收天线R1-R6接收的两个400KHz信号分量的相位偏移以及/或者幅度比例，以及由每一接收天线R1-R6接收的两个2MHz信号分量的相位偏移以及/或者幅度比例。然后处理器40计算位于发射天线T1、T2之间的测量点两个或更多勘测半径深度上地层电阻率的补偿测量值。
现在参照图16，依照本发明测井设备的另一个实施例包括图2C示意的天线结构，并且包含从两个不同的发射天线T1、T2同时发射电磁波的双发射机的设计。从发射机T1、T2发射的电磁能量与在图5中说明的相关实施例相同。也就是说，发射天线T1和T2同时发射具有不同频率的电磁波信号。接收机RC1-RC6与图4-5中所说明的相关实施例中的相同。
在工作过程中，从发射天线T2发射的400KHz的电磁波以及从发射天线T1同时发射的2MHz电磁波穿过地层9传播后由每一接收天线R1-R6探测，经接收天线R1-R6探测的信号分别由接收机RC1-RC6进行处理，由ADC 30进行数字转换，并由处理器40存储。在处理器40的控制下，开关S3跳转后，从发射天线T1发射的400KHz的电磁波以及从发射天线T2发射的2MHz电磁波穿过地层9传播后由每一接收天线R1-R6探测，经接收天线R1-R6探测的信号分别由接收机RC1-RC6进行处理，由ADC 30进行数字转换，并由处理器40存储。然后处理器40计算由每一接收天线R1-R6接收的两个400KHz信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例，以及由每一接收天线R1-R6接收的两个2MHz信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例。然后处理器40基于相位偏移以及/或者幅度比例的计算结果计算在发射天线T1、T2之间的测量点两个或更多的勘测半径深度上的地层电阻率的补偿测量值。
现在参照图17，依照本发明测井设备的另一个实施例包括在图2C中示意的天线结构并实现了双发射机及与多个接收天线其中之一交替相连接的双接收机的设计(例如，RC1可选的与R1、R3或R5相连接而RC2可选的与R2、R4或R6相连接)。从发射天线发射的电磁能量与图5中所说明的相关实施例相类似。
在工作过程中，从发射天线T2发射的400KHz电磁波和从发射天线T1发射的2MHz电磁波首先由上端三个接收天线之一(例如接收天线R1)及下端三个接收天线之一(例如接收天线R2)探测到，所述上端接收天线通过开关S4与接收机R1相连接，所述下端接收天线通过开关S5与接收机RC2相连接。由接收天线R1、R2探测的信号如前面所述进行处理、数字转换以及存储。开关S4和S5进行转换使其他的接收天线(接收天线R3和R4)分别与接收机RC1和RC2相连接，由接收天线R3和R4探测的信号分别由接收机RC1和RC2进行处理，由ADC 30数字转换并由处理器40存储。开关S4和S5再一次跳转使得剩余的上端和下端接收天线R5和R6分别与接收机RC1和RC2相连接。由接收天线R5和R6探测的信号分别由接收机RC1和RC2进行处理，由ADC 30数字转换并由处理器40储存。
然后，开关S3进行跳转以使400KHz电磁波从发射天线T1发射、2MHz电磁波从发射天线T2发射。所发射的电磁波合成信号由与接收机RC1相连接的上端三个接收天线之一(例如接收天线R1)以及与接收机RC2相连接的下端三个接收天线之一(例如接收天线R2)探测。如上所述，由接收天线R1、R2探测的信号由接收机RC1、RC2进行处理，由ADC 30进行数字转换并由处理器40储存。当开关S4将上端三个接收天线不同的一个(例如接收天线R3)与接收机RC1相连接以及将下端三个接收天线不同的一个(例如接收天线R4)与接收机RC2相连接后上述的步骤将重复进行，这些信号由接收天线R3、R4探测后进行处理、数字转换以及存储，进而开关S4跳转使得上端接收天线剩余的一个(例如接收天线R5)与接收机RC1相连接、开关S 5跳转使得下端接收天线剩余的一个(例如接收天线R6)与接收机RC2相连接。由接收天线R5、R6探测的信号由接收机RC1和RC2进行处理、由ADC 30数字转换并由处理器40储存。然后处理器40计算由每一接收天线R1-R6所接收的两个400KHz信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例、以及由每一接收天线R1-R6所接收的两个2MHz信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例。基于这些相位偏移以及/或者幅度比例的计算结果，处理器40在发射天线T1、T2之间的测量点两个或更多勘测半径深度上确定地层电阻率的补偿测量值。
现在参照图18，依照本发明测井设备的另一个实施例包括图4D示意的天线结构。也就是指，图18的实施例包括四个发射天线，它们在上端接收天线R1和下端接收天线R2之间具有各自的纵向位置。通过分别在纵向位置上放置四个(或更多个)发射天线，可以获得不同的勘测深度。接收天线R1和R2以及接收机RC1和RC2与图3中所说明的相关实施例中的相同。
在工作过程中，从四个发射天线T1-T4中的任意一个发射的电磁波由接收天线R1、R2探测，如图3中说明的相关实施例所描述的那样。从发射天线T1-T4电磁能量的发射通过在处理器40的控制下开关S1和S2所确定的合适的连接来完成，尤其指出，开关S1和S2可以设置如下所示的发射电磁信号以便由接收天线R1、R2探测、由接收机RC1和RC2进行处理、由ADC 30数字转换并由处理器40储存，这些发射的电磁信号为(1)发射天线T1发射400KHz信号；(2)发射天线T1发射2MHz信号；(3)发射天线T2发射400KHz信号；(4)发射天线T2发射2MHz信号；(5)发射天线T3发射4 00KHz信号；(6)发射天线T3发射2MHz信号；(7)发射天线T4发射400KHz信号；最后(8)发射天线T4发射2MHz信号。每一发射电磁波穿过地层9传播后由接收天线R1、R2探测。本领域的技术人员应理解，上面的发射阶段可以通过开关S1、S2的转换预期的改变。例如，在处理器4 0的控制下通过开关S1和S2能够进行设置使得从发射天线T1-T4发射电磁能量如下(1)发射天线T1发射400KHz信号；(2)发射天线T2发射400KHz信号；(3)发射天线T3发射400KHz信号；(4)发射天线T4发射400KHz信号；(5)发射天线T1发射200MHz信号；(6)发射天线T2发射200MHz信号；(7)发射天线T3发射200MHz信号；最后(8)发射天线T4发射200MHz信号。
发射阶段以及相应的数据接收、处理、数字变换以及存储完成以后，处理器40计算由接收天线R1所接收的两个或多个400KHz信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例，并计算由接收天线R2所接收的两个或多个2MHz信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例。例如，处理器40计算下列信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例(1)来自发射天线T1和T2由接收天线R1接收的两个400KHz的信号；(2)来自发射天线T3和T4由接收天线R1接收的两个400KHz的信号；(3)来自发射天线T1和T2由接收天线R2接收的两个400KHz的信号；以及(4)来自发射天线T 3和T4由接收天线R2接收的两个400KHz的信号；同样，相应的由每一接收天线R1和R2接收的2MHz信号之间的相位偏移以及/或者幅度比例亦可做相同处理。然后处理器40在上端发射天线T1、T3以及下端发射天线T2、T4之间的测量点上确定地层电阻率的补偿测量值。
现在参照图19，依照本发明测井设备的另一个实施例包括图2D示意的天线结构以及双频发射机的实现。接收天线R1、R2，接收机RC1和RC2，ADC30以及处理器40与图4中所说明的相关实施例中的相同，因此能够与图4相关的实施例所述的方式对接收天线R1、R2所接收的数据进行探测、处理、数字变换以及储存。
在工作过程中，从四个发射天线T1-T4中的每一个发射同时包括多个频率分量(例如，400KHz和2MHz)，由接收天线R1、R2和接收机RC1、RC2探测和处理。尤其指出，发射天线T1首先发射同时包含400KHz和2MHz频率分量的电磁波由接收天线R1和R2探测。然后开关S1可以跳转使得发射天线T2与发射机11相连接以使同时包含400KHz和2MHz频率分量的电磁波从发射天线T2发射，并由接收天线R1和R2探测，进而进行处理、数字变换以及储存。然后开关S1跳转使得发射天线T3与发射机11相连接。发射天线T3发射同时具有400KHz和2MHz频率分量的电磁波由接收天线R1和R2以及接收机RC1和RC2探测和处理。最后开关S1跳转使得发射天线T4与发射机11相连接以使同时包含400KHz和2MHz频率分量的电磁波从发射天线T4发射。从发射天线T4发射的电磁波由接收天线R1、R2探测、由接收机RC1和RC2处理、由ADC 30数字变换并由处理器40储存。进而处理器40能够计算由每一接收天线R1和R2探测的两个或多个400KHz信号分量之间相位偏移以及/或者幅度比例的测量以及由每一接收天线R1和R2所探测的两个或多个2MHz信号分量之间的相位偏移以及/或者幅度比例。基于这些幅度比例以及/或者相位偏移的测量结果，处理器40能够确定在上端发射天线T1、T3和下端发射天线T2、T4之间的测量点上两个或多个勘测半径深度上地层电阻率的补偿测量值。
本领域的技术人员应理解，图18-19的每个实施例可以通过增加额外的接收天线(接收天线R3-R4)如图2E所示进行改动。相应的与额外的接收天线R3和R4相连接的接收机以及/或者开关可以如图6-11的实施例所述。另外接收天线(接收天线R5和R6)可以按照如图12-17所述的相应的接收电路而增加。
同时本发明进行的描述是关于目前被认定为最为实用和优选的实施例，应当认为本发明并不局限于所揭示的实施例，正与此相反，在包含于所附权利要求书的精神和范围内可以做多样的修改和等价的设置。例如，上述实施例说明的用以完成计算(例如，计算相位偏移以及/或者幅度比例)以及模拟数字处理的相关数字信号处理可以被用于替代实现必要的计算。
权利要求
1.一种用于测定钻孔(7)周边地层电阻率的装置，该装置包括具有纵轴的套管(3)；安置在套管(3)上的第一和第二发射天线(T1、T2)，用于发射电磁波到地层中；第一接收天线(R1)，用于探测电磁波，所述第一接收天线(R1)安置于套管(3)上，沿着套管(3)的纵轴所述第一接收天线R1的位置位于第一和第二发射天线(T1、T2)之上；第二接收天线(R2)，用于探测电磁波，所述第二接收天线(R2)安置于套管(3)上，沿着套管(3)的纵轴所述第二接收天线(R2)的位置位于第一和第二发射天线(T1、T2)之下；和处理器(40)，在功能上与第一和第二接收天线(R1、R2)连接，用于基于第一和第二接收天线(R1、R2)所探测的电磁波确定地层的电阻率。
2.如权利要求1所述的装置，进一步包括邻近置于套管(3)一个末端的钻头(1)。
3.如权利要求1所述的装置，其中处理器(40)通过确定在第一接收天线(R1)所探测的电磁波之间的相位偏移和幅度比例中的至少一个以及确定在第二接收天线(R2)所探测的电磁波之间的相位偏移及幅度比例中的至少一个来确定地层的电阻率。
4.如权利要求1所述的装置，其中第一和第二发射天线(T1、T2)交替与发射机(11)相连接，所述发射机(11)以具有多个可利用频率之一的信号激励与发射机(11)相连接的发射天线(T1)。
5.如权利要求1所述的装置，其中第一和第二发射天线(T1、T2)交替与发射机(11)相连接，所述发射机(11)以同时包含多个频率分量的信号激励与发射机(11)相连接的第一和第二发射天线(T1、T2)之一。
6.如权利要求1所述的装置，其中第一和第二发射天线(T1、T2)分别与第一和第二发射机(11a、11b)相连接，所述第一发射机(11a)激励第一发射天线(T1)使得由第一发射天线(T1)发射的电磁波具有第一频率，并且所述第二发射机(11b)激励第二发射天线(T2)使得由第二发射天线(T2)发射的电磁波具有不同于第一频率的第二频率，由第一发射天线(T1)所发射的电磁波以及由第二发射天线(T2)所发射的电磁波同时发射。
7.一种用于测定钻孔(7)周边地层电阻率的方法，该方法包括从第一发射天线(T1)发射第一电磁波穿过地层；在第一接收天线(R1)和第二接收天线(R2)中探测所发射的穿过地层的第一电磁波，所述第一接收天线(R1)纵向置于第一发射天线(T1)之上的位置，并且所述第二接收天线(R2)纵向置于第一发射天线(T1)之下的位置；从第二发射天线(T2)发射第二电磁波穿过地层，所述第二发射天线(T2)纵向置于与第一发射天线(T1)不同的位置；在第一接收天线(R1)和第二接收天线(R2)中探测由第二发射天线(T2)所发射的穿过地层的第二电磁波，所述第一接收天线(R1)纵向置于第二发射天线(T2)之上的位置，并且所述第二接收天线(R2)纵向置于第二发射天线(T2)之下的位置；以及基于由第一接收天线(R1)探测的第一和第二电磁波以及由第二接收天线(R2)探测的第一和第二电磁波确定电阻率。
8.如权利要求7所述的方法，其中当正在钻钻孔(7)时，实现由第一和第二发射天线(T1、T2)分别发射第一和第二电磁波，并且由第一和第二接收天线(R1、R2)中的每一个探测第一和第二电磁波。
9.如权利要求7所述的方法，其中确定地层电阻率包括确定由第一接收天线(R1)所探测的第一和第二电磁波之间的相位偏移及幅度比例中的至少一个，以及确定由第二接收天线(R2)所探测的第一和第二电磁波之间的相位偏移及幅度比例中的至少一个。
10.如权利要求7所述的方法，其中通过以具有从多个可利用频率中所选择的频率的信号分别激励第一和第二发射天线(T1、T2)，来生成第一和第二电磁波。
11.如权利要求10所述的方法，其中从多个可利用的频率进行选择包括第一和第二发射天线(T1、T2)交替与多个可利用的晶振(13、15)之一相连接，每一晶振(13、15)提供了与另一个晶振(13、15)具有不同频率的信号。
12.如权利要求7所述的方法，其中第一电磁波同时包括第一和第二频率分量，第二电磁波也同时包括第一和第二频率分量。
13.如权利要求7所述的方法，其中第一和第二电磁波分别同时以第一和第二频率发射，所述第一和第二频率彼此不同。
14.一种用于测定钻孔(7)周边地层电阻率的装置，该装置包括具有纵轴的套管(3)；安置在套管(3)上的第一和第二发射天线(T1、T2)，用于分别发射第一和第二电磁波穿过地层(9)；第一接收天线(R1)，用于探测发射穿过地层(9)的第一和第二电磁波，所述第一接收天线(R1)安置在套管(3)上，其沿着套管(3)的纵轴置于第一和第二发射天线(T1、T2)之上的位置；第二接收天线(R2)，用于探测发射穿过地层(9)的第一和第二电磁波，所述第二接收天线(R2)安置在套管(3)上，其沿着套管(3)的纵轴置于第一和第二发射天线(T1、T2)之下的位置；第三接收天线(R3)，用于探测发射穿过地层(9)的第一和第二电磁波，所述第三接收天线(R3)安置在套管(3)上，其沿着套管(3)的纵轴置于第一和第二发射天线(T1、T2)之上的位置；第四接收天线(R4)，用于探测发射穿过地层(9)的第一和第二电磁波，所述第四接收天线(R4)安置在套管(3)上，其沿着套管(3)的纵轴置于第一和第二发射天线(T1、T2)之下的位置；以及处理器(40)，在功能上与第一、第二、第三以及第四接收天线(R1、R2、R3、R4)连接，用于基于由第一、第二、第三以及第四接收天线(R1、R2、R3、R4)中的至少两个所探测的电磁波确定地层(9)的电阻率。
15.如权利要求14所述的装置，进一步包括邻近安置于套管(3)末端的钻头(1)。
16.如权利要求14所述的装置，其中处理器(40)通过确定至少下列所述中的两项来确定地层(9)电阻率(i)由第一接收天线(R1)所探测的电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例；(ii)由第二接收天线(R2)所探测的电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例；(iii)由第三接收天线(R3)所探测的电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例；以及(iv)由第四接收天线(R4)所探测的电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例。
17.如权利要求14所述的装置，其中第一、第二、第三以及第四接收天线(R1、R2、R3、R4)通过第一、第二、第三以及第四接收机(RC1、RC2、RC3、RC4)在功能上与处理器(40)连接。
18.如权利要求14所述的装置，其中第一和第三接收天线(R1、R3)通过第一开关(S4)交替与第一接收机(RC1)相连接，使得第一和第三接收天线(R1、R3)其中之一在某一时刻在功能上与处理器(40)相连接，以及第二和第四接收天线(R2、R4)通过第二开关(S5)交替与第二接收机(RC2)相连接，使得第二和第四接收天线(R2、R4)其中之一在某一时刻在功能上与处理器(40)相连接。
19.如权利要求14所述的装置，其中第一和第二发射天线(T1、T2)交替与发射机(11)相连接，发射机(11)以具有多个可利用频率之一的信号激励与发射机(11)相连接的第一和第二发射天线(T1、T2)中的一个。
20.如权利要求14所述的转置，其中第一和第二发射天线(T1、T2)交替与发射机(11)相连接，发射机(11)以同时包含多个频率分量的信号激励与发射机(11)相连接的第一和第二发射天线(T1、T2)中的一个。
21.如权利要求14所述的装置，其中第一和第二发射天线(T1、T2)分别与第一和第二发射机(11a、11b)相连接，第一发射机(11a)激励第一发射天线(T1)以使通过第一发射天线(T1)发射具有第一频率的第一电磁波，以及第二发射机(11b)激励第二发射天线(T2)以使通过第二发射天线(T2)发射具有不同于第一频率的第二频率的第二电磁波。
22.如权利要求21所述的装置，其中由第一发射天线(T1)发射的第一电磁波与由第二发射天线(T2)发射的第二电磁波同时发射。
23.如权利要求14所述的装置，进一步包括第五接收天线(R5)，用于探测发射穿过地层(9)的第一和第二电磁波，所述第五接收天线(R5)安置于套管(3)上，其沿着套管(3)的纵轴置于第一和第二发射天线(T1、T2)之上的位置；第六接收天线(R6)，用于探测发射穿过地层(9)的第一和第二电磁波，所述第六接收天线(R6)安置于套管(3)上，其沿着套管(3)的纵轴置于第一和第二发射天线(T1、T2)之下的位置；以及处理器(40)，在功能上与第一、第二、第三、第四、第五以及第六接收天线(R1、R2、R3、R4、R5、R6)相连接，用于基于由第一、第二、第三、第四、第五以及第六接收天线(R1、R2、R3、R4、R5、R6)中的至少两个所探测的电磁波来确定地层(9)的电阻率。
24.如权利要求23所述的装置，其中第一、第二、第三、第四、第五以及第六接收天线(R1、R2、R3、R4、R5、R6)通过第一、第二、第三、第四、第五以及第六接收机(RC1、RC2、RC3、RC4、RC5、RC6)在功能上与处理器(40)相连接。
25.如权利要求23所述的装置，其中第一、第三以及第五接收天线(R1、R3、R5)通过第一开关(S4)交替与第一接收机(RC1)相连接，使得第一、第三以及第五接收天线(R1、R3、R5)之一交替与处理器(40)相连接，以及第二、第四及第六接收天线(R2、R4、R6)通过第二开关(S5)交替与第二接收机(RC2)相连接，使得第二、第四以及第六接收天线(R2、R4、R6)之一交替与处理器(40)相连接。
26.一种用于测定钻孔(7)周边地层(9)电阻率的方法，该方法包括从第一发射天线(T1)发射第一电磁波穿过地层(9)；在四个接收天线(R1、R2、R3、R4)中对发射穿过地层(9)的第一电磁波进行探测，四个接收天线中的两个(R1、R3)纵向置于第一发射天线(T1)之上的各自的位置，四个接收天线的另外两个(R2、R4)纵向置于第一发射天线(T1)之下的各自的位置；从第二发射天线(T2)发射第二电磁波穿过地层(9)，所述第二发射天线(T2)纵向置于与第一发射天线(T1)不同的位置；在四个接收天线(R1、R2、R3、R4)中对发射穿过地层(9)中的第二电磁波进行探测，四个接收天线中的两个(R1、R3)纵向置于第一发射天线(T1)之上的、也纵向置于第二发射天线(T2)之上的各自的位置，四个接收天线的另外两个(R2、R4)纵向置于第一发射天线(T1)之下的、也纵向置于第二接收天线(T2)之下的各自的位置；并且基于由四个接收天线(R1、R2、R3、R4)中的至少两个探测到的第一和第二电磁波确定地层(9)的电阻率。
27.如权利要求26所述的方法，其中当正在钻钻孔(7)时，实现分别通过第一和第二发射天线(T1、T2)发射第一和第二电磁波，并且实现四个接收天线(R1、R2、R3、R4)对第一和第二电磁波的探测。
28.如权利要求26所述的方法，其中确定地层(9)的电阻率包括确定下列所述中的至少两项(i)由四个接收天线之一的第一天线(R1)所探测的第一和第二电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例；(ii)由四个接收天线之一的第二天线(R2)所探测的第一和第二电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例；(iii)由接收天线之一的第三天线(R3)所探测的第一和第二电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例；以及(iv)由接收天线之一的第四天线(R4)所探测的第一和第二电磁波之间的相位偏移以及/或者幅度比例。
29.如权利要求26所述的方法，其中四个接收天线(R1、R2、R3、R4)分别与第一、第二、第三以及第四接收机(RC1、RC2、RC3、RC4)相连接。
30.如权利要求26所述的方法，其中纵向置于第一和第二发射天线(T1、T2)之上的两个接收天线(R1、R3)交替与第一接收机(RC1)相连接，并且纵向置于第一和第二发射天线(T1、T2)之下的另外两个接收天线(R2、R4)交替与第二接收机(RC2)相连接。
31.如权利要求26所述的方法，其中通过以具有从多个可利用的频率中选择出一个频率的信号交替激励第一和第二发射天线(T1、T2)来交替产生第一和第二电磁波。
32.如权利要求31所述的方法，其中从多个可利用的频率中进行选择包括将第一和第二发射天线(T1、T2)与多个可用的晶振(13、15)之一交替相连接，每一晶振(13、15)所提供的信号与另一个晶振(15、13)所提供的信号具有不同的频率。
33.如权利要求26所述的方法，其中第一电磁波同时包括第一和第二频率分量，并且第二电磁波也同时包括第一和第二频率分量。
34.如权利要求26所述的方法，其中第一和第二电磁波分别通过第一和第二发射天线(T1、T2)同时以第一和第二频率发射出去，第一和第二频率彼此不同。
35.如权利要求26所述的方法，进一步包括在第五接收天线(R5)和第六接收天线(R6)中对发射穿过地层(9)的第一电磁波进行探测，所述第五接收天线(R5)纵向置于第一和第二发射天线(T1、T2)之上的位置，所述第六接收天线(R6)纵向置于第一和第二发射天线(T1、T2)之下的位置；在第五和第六接收天线(R5、R6)中对发射穿过地层(9)的第二电磁波进行探测；以及基于在六个接收天线(R1、R2、R3、R4、R5、R6)中的至少两个所探测到的第一和第二电磁波确定电阻率。
36.如权利要求35所述的方法，其中每一接收天线(R1、R2、R3、R4、R5、R6)分别与第一、第二、第三、第四、第五以及第六接收机(RC1、RC2、RC3、RC4、RC5、RC6)相连接。
37.如权利要求35所述的方法，其中纵向置于第一和第二发射天线(T1、T2)之上的接收天线(R1、R3、R5)通过第一开关(S4)与第一接收机(RC1)交替连接，并且纵向置于第一和第二发射天线(T1、T2)之下的接收天线(R2、R4、R6)通过第二开关(S5)与第二接收机(RC2)交替连接。
38.一种用于测定钻孔(7)周边地层(9)电阻率的装置，该装置包括具有纵轴的套管(3)；安置于套管(3)上的第一发射天线(T1)，用于发射第一电磁波穿过地层(9)；安置于套管(3)上的第二发射天线(T2)，用于发射第二电磁波穿过地层(9)；安置于套管(3)上的第三发射天线(T3)，用于发射第三电磁波穿过地层(9)；安置于套管(3)上的第四发射天线(T4)，用于发射第四电磁波穿过地层(9)，第一、第二、第三以及第四发射天线(T1、T2、T3、T4)中的每一个沿着套管(3)的纵轴具有不同的纵向位置；第一接收天线(R1)，用于探测第一、第二、第三以及第四电磁波，所述第一接收天线(R1)安置于套管(3)上，沿着套管(3)的纵轴置于第一、第二、第三以及第四发射天线(T1、T2、T3、T4)之上的位置；第二接收天线(R2)，用于探测第一、第二、第三以及第四电磁波，第二接收天线(R2)安置于套管(3)上，沿着套管(3)的纵轴置于第一、第二、第三以及第四发射天线(T1、T2、T3、T4)之下的位置；以及处理器(40)，在功能上与第一和第二接收天线(R1、R2)相连接，用于基于由第一接收天线(R1)所探测的至少两个电磁波以及由第二接收天线(R2)所探测的至少两个电磁波确定地层(9)的电阻率。
39.如权利要求38所述的装置，进一步包括临近置于套管(3)一个末端的钻头(1)。
40.如权利要求38所述的装置，其中处理器(40)通过确定由第一接收天线(R1)所探测的至少两个电磁波之间的相位偏移及幅度比例以及由第二接收天线(R2)所探测的至少两个电磁波之间的相位偏移及幅度比例来确定电阻率。
41.如权利要求38所述的装置，其中第一、第二、第三以及第四发射天线(T1、T2、T3、T4)与发射机(11)交替相连接，发射机(11)以具有多个可利用频率之一的信号激励与发射机(11)相连接的发射天线(T1、T2、T3、T4)发射。
42.如权利要求38所述的装置，其中第一、第二、第三以及第四发射天线(T1、T2、T3、T4)与发射机(11)交替相连接，发射机(11)以同时包含多个频率分量的信号激励与发射机(11)相连接的发射天线(T1、T2、T3、T4)。
43.一种测定钻孔(7)周边地层(9)电阻率的方法，该方法包括分别从第一、第二、第三以及第四发射天线(T1、T2、T3、T4)发射第一、第二、第三以及第四电磁波穿过地层(9)，发射天线(T1、T2、T3、T4)中的每一个与另外发射天线(T1、T2、T3、T4)中的每一个纵向置于不同的位置；在第一接收天线(R1)和第二接收天线(R2)中对发射穿过地层(9)的第一、第二、第三以及第四电磁波进行探测，所述第一接收天线(R1)纵向置于第一、第二、第三以及第四发射天线(T1、T2、T3、T4)之上的位置，所述第二接收天线(R2)纵向置于第一、第二、第三以及第四发射天线(T1、T2、T3、T4)之下的位置；以及基于由第一接收天线(R1)所探测的第一、第二、第三以及第四电磁波中的至少两个以及由第二接收天线(R2)所探测的第一、第二、第三以及第四电磁波中的至少两个确定电阻率。
44.如权利要求43所述的方法，其中第一、第二、第三以及第四电磁波分别通过第一、第二、第三以及第四发射天线(T1、T2、T3、T4)发射，当正在钻钻孔(7)时，第一和第二接收天线(R1、R2)完成对电磁波的探测。
45.如权利要求43所述的方法，其中确定地层(9)的电阻率包括确定由第一接收天线(R1)所探测的第一、第二、第三以及第四电磁波中的至少两个之间的相位偏移以及/或者幅度比例，以及确定由第二接收天线(R2)所探测的第一、第二、第三以及第四电磁波中的至少两个之间的相位偏移以及/或者幅度比例。
46.如权利要求43所述的方法，其中通过以具有从多个可利用的频率中选择出一个频率的信号分别激励第一、第二、第三以及第四发射天线(T1、T2、T3、T4)生成第一、第二、第三以及第四电磁波。
47.如权利要求46所述的方法，其中从多个可利用的频率中进行选择包括了将第一、第二、第三以及第四发射天线(T1、T2、T3、T4)与具有多个可利用的晶振(13、15)之一交替相连接，每一晶振(13、15)所提供的信号与另一晶振(15、13)所提供的信号具有不同的频率。
48.如权利要求43所述的方法，其中所发射的第一、第二、第三以及第四电磁波的每一个同时包括第一和第二频率分量。
全文摘要
一种测定钻孔周围地层(9)电阻率的装置和方法，包括套管(3)、安置于套管(3)上用于发射电磁波到地层(9)的至少第一和第二发射天线(T1、T2)、以及用于探测电磁波的至少第一和第二接收天线(R1、R2)。第一接收天线(R1)安置于套管(3)上纵向置于第一和第二发射天线(T1、T2)之上的位置、第二接收天线(R2)纵向置于第一和第二发射天线(T1、T2)之下。在钻孔(7)形成的过程中计算地层(9)电阻率所需的测量即可被确定。
文档编号G01V3/30GK1682129SQ03821943
公开日2005年10月12日 申请日期2003年7月16日 优先权日2002年7月16日
发明者丹·J·麦考密克 申请人:通用电气公司