专利名称：使用电磁耦合分量确定地层参数的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及测井，并且更具体地涉及使用用于改进的地下地层的电磁测量的一个或多个倾斜发射器-接收器对的技术。
背景技术：
在油气勘探与开发领域已知各种测井技术。这些技术通常使用配备有适于将能量发射到已经被井眼穿过的地下地层内的源的测井仪。发射的能量可以与周围地层相互作用以产生可以被一个或多个传感器检测和测量的信号。基于所检测的信号数据，可以获得地层特性的剖面图(例如，作为井眼深度的函数的电阻率)。
测井仪的示例可以包括诸如感应测井仪和传播测井仪的电磁(“EM”)电阻率测井仪。EM电阻率测井仪可以设置在井眼内以测量包围井眼的地层的电导率(或电导率的倒数电阻率)。传统的电磁电阻率测井仪包括至少一个发射器和两个接收器，且每一个接收器沿着测井仪的轴线被设置成远离发射器一定距离。传统的发射器和接收器包括由线圈形成的天线，所述线圈具有绕着支撑件缠绕的一匝或多匝绝缘导电线。如本领域所理解的，在互换原理下，这些天线中的每一个都可以作为发射器和/或接收器来操作。
EM感应测井仪通过测量由响应于发射器发射的EM信号的、在地层内流动的电流在接收器中所感生的电压来测量地层的电阻率。在感应测井仪中，耦合到诸如振荡器的交流电源的发射器产生随时间变化的EM信号。将来自发射器的EM信号发射到周围地层内，从而在发射器附近的地层内产生波动电流或“涡电流”。地层内的涡电流产生随时间变化的EM信号，所述随时间变化的EM信号在接收器内产生电压。如果使用一对间隔开的接收器，则例如由于周围地层的几何扩散和吸收，两个接收器中的感生电压大致会具有不同的相位和振幅。EM传播测井仪以类似的方式操作，但是在通常在比EM感应测井仪高的频率下操作。
在许多传统的EM感应测井仪和传播测井仪中，发射器和接收器天线被安装成其轴线沿着测井仪的纵向轴线。因此，这些测井仪利用具有纵向或轴向磁偶极矩的天线来实施。“横向”天线或线圈具有垂直于测井仪轴线的磁偶极矩，而“倾斜”天线具有既不平行于测井仪轴线也不垂直于测井仪轴线的磁偶极矩。
因为由EM电阻率测井仪发射和接收的EM信号穿过周围地层，因此由这种测井仪得到的测量值可以提供关于信号所穿过的介质的EM特性。可以从接收的信号推导出诸如到地层界面的距离、地层倾角、和各向异性的信息。
在钻探工业中，对精确井位的需要日益增加。井眼在储层内的最佳位置需要导向判定可以基于的定向测量。油气勘探中进一步需要识别并表征油气储量。例如，地层各项异性可以用于识别留在薄层状地层内的低电阻率生产层。
许多最新的专利公开了进行定向测量并获得电阻率各向异性的方法和设备。对于随钻测井应用来说，授予Sato等人的美国专利第5,508,616号公开了一种具有两个线圈的感应型测井仪，所述两个线圈以不同的方向倾斜，而不是与测井仪的纵向轴线对齐。测井仪可以适于可能的地质导向应用。测量值的方向性通过简单的自变量被示出，使得两个倾斜线圈的灵敏度函数朝向每一个线圈的灵敏度区域的重叠区集中。通过旋转测井仪，Sato等人主张可以获得地层的深方位电阻率图像以有助于进行导向判定。然而，此专利没有提供关于如何可以获得方位电阻率的任何细节，此专利也没有更进一步说明用于进行定量地质导向判定所需的边界检测/表征技术。
授予Hagiwara和Song的美国专利第6,181,138号将Sato等人的单个固定定向线圈扩展成在接收器和发射器位置处共同定位的三元垂直感应线圈。因为通过垂直线圈响应的线性组合可以将聚焦方向调整到任意方位，因此据说不需要测井仪旋转。
转让给本发明的受让人的、授予Clark等人的美国专利第6,297,639号公开了用于使用各种屏蔽(shield)设计以为轴向、倾斜、和横向天线线圈提供电磁波能量的经由选择的衰减来进行定向测量的方法和设备。此专利尤其说明了与用于控制井眼补偿的过程一起利用倾斜线圈和适当的屏蔽进行的常规定向感应和传播测量。Clark等人明确地说明了一个发射器和一个接收器线圈组合，且所述发射器和所述接收器线圈中的至少一个相对于测井仪轴线倾斜，同时也说明了通过观察测井仪旋转时感生信号的方位变化所述组合用于地层界面方向检测的应用。耦合的方位变化可以用于导向随钻井。此后授予了其它关于屏蔽的专利，包括授予Rosthal等人的美国专利第6,351,127号和授予Omeragic等人的美国专利第6,566,881号，这两项专利都转让给本发明的受让人。
授予Bittar的美国专利第6,476,609号将早先的各向异性专利(也是授予Bittar的美国专利第6,163,155号)扩展到地质导向应用的领域。通过两个不同定向处的信号差或信号比来说明上/下倾斜感应和传播设备的层理响应，但是没有提到屏蔽。也没有考虑各向异性或倾斜的影响。此外还缺乏对如何使用这些测量值以得到到地层界面的精确距离的说明。‘609专利没有明确假设确切地已知层理方位以计算上/下响应。然而，没有公开在计算上-下定向信号之前定位精确的上方向或下方向的技术。
转让给本发明的受让人的、授予Minerbo等人的美国专利第6969994号公开了将定向测量的响应简化到使得所述响应变成几乎独立于各向异性或倾角的程度的测井仪结构和对称化技术。除了在地层界面附近之外，对具有不同倾角和各向异性的地层界面的响应基本上重叠。可以使二-线圈(一个发射器和一个接收器“TR”)感应型测量值和三-线圈(一个发射器和两个接收器“TRR”)传播型测量值对称以实现这种简化。使用相同间距但发射器倾斜角度和接收器倾斜角度互换的两个倾斜TR对进行对称化。
也转让给本发明的受让人的、授予Omeragic等人的美国专利第6,998,844号公开了用于利用井眼补偿在近似垂直井中进行各向异性确定的传播型定向测量。还使用反演技术以获得各向异性地层特性。
授予Li等人的美国专利第7202670号公开了一种使用在所有方位角处获得的测量值推导出并分析定向测井测量值的方位相关性，以在提高精度的情况下表征地球地层并且用于导向井下钻具组合的方法。该专利教导了如何由定向测量值确定层理方位，并且生成可以用于在上/下或方位导向中的井位的测量值。该专利还教导了实时地使用这些定向测量值以获得地层界面距离并且获得精确的地球模型，使得可以对井位进行地质导向判定。该专利还公开了一种检测与近似垂直井相邻的地层岩层内的电阻率各向异性是否存在的方法。此外，该专利教导了一种由垂直和低角度井中的定向测量值获得构造倾斜信息的方法。
如上所述，EM感应测井仪通过测量由响应于发射器发射的EM信号的、在地层内流动的电流在接收器中所感生的电压来测量地层的电阻率。通常，接收器中的感生电压是所有电磁耦合分量Vij(i，j＝x，y，z)的线性组合，从而形成3×3EM耦合张量。在其中所有相关地层界面平行的平面几何结构地层中，在3×3电磁耦合矩阵中仅有五个被称作为Vxx、Vyy、Vzz、Vxz、和Vzx的非零元素。选择坐标系，使得z轴沿着测井仪轴线，而y轴平行于界平面。因为这些电磁耦合分量测量地层的特征，因此理想的是具有一种确定所述电磁耦合分量的设备和方法。
授予Minerbo等人的美国专利第6969994号和授予Li等人的美国专利第7202670号公开的对EM电阻率数据分析的最新改进涉及叠加两个不同发射器-接收器(“TR”)对的测量值以获得对称和反对称响应。在一个实施例中，每一个TR对的天线中的一个是轴向的，而另一个是倾斜的。一个TR对提供Vxz电磁耦合分量，而另一个TR对提供Vzx电磁耦合分量。通过增加或减去由两个TR对测量值获得的具体电磁耦合分量，可以获得对称响应(Vxz-Vzx)和反对称响应(Vxz+Vzx)。对称响应对于大角度和水平井中的井位尤其有用。反对称响应可以用于获得倾角和地层各项异性。然而，以上参考需要两个不同的TR对。理想的是提供一种仅使用一个TR对确定Vxz和Vzx的设备和方法。进一步理想的是提供一种仅使用两个发射器和一个接收器确定平面几何结构地层内的所有五个非零电磁耦合分量Vxx、Vyy、Vzz、Vxz、和Vzx的设备和方法。
发明内容
一种确定被井眼穿过的地层的一个或多个参数的方法，地层的至少一部分具有大致平行的边界，所述方法包括以下步骤将测井仪设置在井眼内，其中，测井仪包括发射器和接收器，所述发射器具有相对于测井仪的纵向轴线成角度θT的发射器偶极矩，所述接收器具有相对于测井仪的纵向轴线成角度θR的接收器偶极矩，发射器和接收器包括发射器-接收器对；在旋转测井仪的同时发射电磁信号；接收电磁信号以从发射器-接收器对产生测量信号；测量测井仪旋转的方位角；以及根据来自发射器-接收器对的测量信号，对具有大致平行边界的地层的部分确定一个或多个地层参数。一种设置在穿过地层的井眼内的测井仪，地层的至少一部分具有大致平行的边界，所述测井仪包括单个发射器，所述发射器具有相对于测井仪的纵向轴线成角度θT的发射器偶极矩；单个接收器，所述接收器具有相对于测井仪的纵向轴线成角度θR的接收器偶极矩；和旋转位置指示器。
以下当结合附图获悉以下详细说明时将参照所述详细说明更好地理解本发明的上述及其它特征和方面，其中 图1是根据本发明的测井操作的示意图； 图2A和2B是根据本发明的发射器-接收器对的示例性结构的示意图； 图2C是图2A的示例性结构的端视图的示意图； 图3A是根据本发明的一个发射器和两个接收器的示例性结构的示意图； 图3B是图3A的示例性结构的端视图的示意图；以及 图4是根据本发明的两个发射器和两个接收器的示例性结构的示意图。
具体实施例方式 以下参照附图，其中，所示元件没有必要按照比例示出，并且在几幅图中，相同或类似的元件由相同的附图标记表示。
如这里所使用的，表示与已知点或元件的相对位置的术语“上”和“下”；“上部”和“下部”及其它类似术语用于更加清楚地说明本发明的实施例的一些元件。通常，这些术语表示参考使得钻井操作所开始的地面在上部，而井的总深度在下部。
如这里所使用的，术语“测井仪”可以通用地用于表示(例如但不限于)电缆测井仪或随钻测井仪。本领域的技术人员将已知如何使例如电缆测井仪适于经受随钻测井仪的恶劣环境并在所述恶劣环境中工作。虽然这里所述的各种技术的实施例参照感应测井仪和/或传播测井仪，但是应该理解的是一些实施例可以在诸如随起下钻测井、永久监测、介电常数测井和类似测井的其它操作中使用。此外，如这里所使用的，对电导率的任何参考可以旨在包括所述电导率的倒数电阻率，或者反之亦然。另外，本领域的技术人员将认识到同一天线可以在一个时期用作发射器，而在另一个时期可以用作接收器。
图1是使用本发明的一个实施例以获得地下地层的参数的测井操作的示意图。井眼或井筒12通常以除了垂直于地层14之外的角度钻穿地下地层14。特殊地层15可以具有上边界和下边界。在特殊地层15正上方的层17通常被称为“上肩”，而在正下方的层19为“下肩”。测井仪16设置在井筒12内，所述测井仪具有一发射器-接收器(TR)天线对，且两个天线都相对于测井仪16的测井仪轴线18倾斜。测井仪16还可以承载操作测井仪16所需的相关联的电子设备和线路(未示出)，但是本发明不局限于此。当被激发时，发射器20将EM能发射到周围地层14内，这在发射器20周围的地层14内产生电流22(涡电流)。涡电流22在接收器天线24内产生电压。测井仪轴线18(所述测井仪轴线基本上井眼轴线相同)与诸如地层15的特殊地层的平面的法线之间的角度φB称为地层的相对倾角或层理方位角。
这里所述的本发明的一些实施例使用由单个TR对获得的对称响应和反对称响应以提供定向测量值和各向异性信息。图2A、2B和2C示出了可以在此方面使用的具体结构。在这些图中，测井仪轴线18在侧视图中由虚线表示，而在端视图中由点表示。结构10包括倾斜发射器20和倾斜接收器24，这表示发射器20和接收器24的磁偶极矩既不平行于测井仪轴线18也不垂直于所述测井仪轴线。发射器20和接收器24可以近似于点磁偶极子。根据本发明，发射器20和接收器24的磁偶极矩可以但不是必需地在同一个平面内，并且在一些实施例中，理想的是发射器20和接收器24的磁偶极矩在诸如两个垂直平面的两个非平行平面中。
在图2A中，发射器20和接收器24的磁偶极矩都以相对于测井仪轴线18相等的角度被定向。对于所述发射器和接收器来说，优选的实施例使用四十五度定向角。发射器20的磁偶极矩的角度被显示为θT，而接收器24的磁偶极矩的角度被显示为θR。在诸如图2B中所示的其它实施例中，θT和θR可以彼此不同。当发射器20被激发时，测量接收器24处的感生电压。从由单个倾斜TR对获得的数据，可以计算对称响应(Vxz-Vzx)和反对称响应(Vxz+Vzx)。还可以计算对地层参数敏感的另外的响应。例如，Vxx和Vyy耦合(Vxx+Vyy)的总和可能对各向异性敏感。通常，如本领域所公知的，可以单独或组合使用耦合张量的分量以推断诸如水平和垂直电阻率以及到地层界面的距离的地层特性。
虽然以下主要论述EM传播测井仪测量，但是所述论述也可以应用于EM感应测井仪测量。以下说明本发明的数学理论。
可以根据方位角φ的达到二阶的傅里叶级数表示由从发射器20发射的EM信号感生的接收器24处的电压，其中，φ是接收器24的方位角。接收器24处的测量电压可以被写成为 VRT(φ)＝Co+C1c cos(φ)+C1s sin(φ)+C2c cos(2φ)+C2s sin(2φ)(1) 此方程在基于测井仪坐标系中表示，其中z轴沿着测井仪轴线18向下指向，而x轴在到垂直于测井仪轴线18的平面上的负的重力加速度矢量的投影指向。y轴满足右手系。表示电压的0阶、1阶和2阶谐波系数的一组复系数C0、C1c、C1s、C2c和C2s被定义为 C1c＝ Vxzsin(θR)cos(θT)+Vzxcos(θR)sin(θT)cos(φT)+Vzycos(θR)sin(θT)sin(φT)；(3) C1s＝Vyzsin(θR)cos(θT)+Vzycos(θR)sin(θT)cos(φT)-Vzxcos(θR)sin(θT)sin(φT)；(4) 其中θR和θT分别是相对于测井仪轴线的接收器和发射器角度，而φT是发射器20相对于接收器24的方位角。
如果地层14平行于层布置，使得边界平行于公知为“平面地层”的地层学分组，则基于测井仪的坐标系可以绕着z轴旋转，使得y轴平行于地层岩层或地层界面。x轴将在由测井仪轴线和层理面的法线形成的平面中并垂直于z轴和y轴。相关地层界面是可被测井仪检测的地层界面。在此旋转坐标系中，“y”交叉耦合Vxy、Vyx、Vyz和Vzy为零，而仅具有五个非零耦合。如果岩层仅近似平行，因为这些交叉耦合项将不再为零，因此可引入小误差。如果在允许极限内引入误差，则本方法可以在这种大致平行岩层中使用。因此，如果交叉耦合项为零或近似为零，则电压方程可以被简化为 其中 其中φB不仅仅是两个坐标系之间的旋转角度，而还可以是地层边界的方位角(相对倾角)。以上简化的方程可以被重新写成为 CRT(φ)＝C0+C1c cos(φ)+C1s sin(φ)+C2c cos(2φ)+C2s sin(2φ)；(13) 其中 C1c＝Vxz sin(θR)cos(θT)cos(φB)+Vzx cos(θR)sin(θT)cos(φB-φT)；(15) C1s＝Vxzsin(θR)cos(θT)sin(φB)+Vzx cos(θR)sin(θT)sin(φB-φT) ；(16) 以及 要注意的是在方程(14)-(18)中，虽然对于电磁耦合分量来说使用了相同的变量Vxx、Vyy、Vzz、Vxz、和Vzx，但是所述变量在旋转坐标系中被定义，并通常不同于在方程(2)-(6)中使用的那些变量。
可以求解以上两个二阶谐波系数以获得层理方位角φB和(Vxx-Vyy)耦合。这产生 和 如果发射器20和接收器24在不同的平面(φT≠0)，则可以使用这些结果求解一阶谐波系数方程以得到Vxz和Vzx。解为 和 然后可以由这些解生成对称响应(Vxz-Vzx)和反对称响应(Vxz+Vzx)。
然而，如果发射器20和接收器24在同一平面内(φT＝0)，则可以从以下得到层理方位角φB和Vxz和Vzx的组合 和 Vxzsin(θR)cos(θT)+Vzxcos(θR)sin(θT)＝C1ccos(φB)+C1ssin(φB) (24) 当θR＝θT时，可以推导出反对称分量(Vxz+Vzx)。当θR＝-θT时，可以推导出对称分量(Vxz-Vzx)。
当发射器20和接收器24在垂直平面中时，cos(φT)＝0，因此0阶谐波系数与Vzz成比例，使得 C0＝Vzz cos(θR)cos(θT)(25) 因此，对称测量值和反对称测量值分别被定义为 和 对地层各项异性敏感的进一步响应可以以下形式生成 其中λ为常数。
如果发射器20和接收器24在不同但也不垂直的平面内，则0阶谐波系数仅可以生成Vzz和(Vxx+Vyy)的线性组合。对称测量值和反对称测量值可以分别被定义为 和 进一步的响应还可以以下形式被定义为 其中λ为常数。此响应对地层各项异性敏感。
虽然上述实施例使用具有天线都倾斜的单个TR对，但是本发明不局限于这种结构。例如，TR对的一个天线可以与测井仪轴线18轴向对齐，而另一个天线倾斜。在发射器轴向对齐的这种结构中，层理方位角φB以及Vzz和Vxz耦合由以下给出 和 如果发射器横向(垂直)于测井仪轴线18，而接收器倾斜，则耦合Vxx，Vyy，和Vzx以及层理方位角φB由以下给出 和 要注意的是可以使用一阶或二阶谐波系数并且通过使所述一阶和二阶谐波系数相等来计算层理方位角φB，发射器方位角可以被推导为 在本发明的另一个实施例中，对于如图3A和3B中所示的两个发射器-一个接收器结构来说可以获得校正增益的电磁耦合分量。在此实施例中，两个发射器20、21优选地在不同的时间或不同的(但是优选地接近的)频率下操作。所述两个发射器靠近定位或者优选地被共同定位。假定如上所述的平面地层和旋转坐标系，可以扩展并使用方程(7)-(24)。
使用方程19和20，对于第一发射器-接收器对来说可以确定层理方位角φB和(Vxx-Vyy)耦合组合 和 还可以使用来自第二发射器-接收器对的测量值计算层理方位角φB，并且如果期望利用来自第一TR对的结果平均所述层理方位角，或者可以使用从任一TR对获得的值。还可以对第二发射器-接收器对确定(Vxx-Vyy)耦合组合 第二发射器-接收器对相对于第一发射器-接收器的增益校正可以被计算为 类似地，如果发射器的方位角不为零，则方程21和22可以用于求解一阶谐波系数方程 其中j＝1或2。来自两个发射器-接收器对的以上分量值的平均或加权平均可以用于获得更加可靠的结果。
如果发射器方位角不为零，则对于这些偶合分量来说，第二发射器-接收器对相对于第一发射器-接收器的增益校正还可以被计算为 或 当发射器的方位角为零时，则使用方程(23)得到层理方位角φB，而使用方程(24)得到耦合系数Vxz和Vzx。具体地，方程(24)可以被写成为用于每一个发射器-接收器对。可以对生成的两个方程进行求解以生成 (48) (49) 如从方程(48)和(49)所看到的，当发射器方位角相对于接收器为零时，发射器相对于测井仪轴线的倾角必须不同。
以上获得的增益校正和层理方位角可以用于使用0阶谐波系数方程获得一些耦合分量。所述耦合由以下给出 因此，使用以上方程，对于旋转坐标系中的平坦地层来说可以获得对耦合张量的五个非零分量Vzz、Vxx、Vyy、Vxz和Vzx的解。
在本发明的可选实施例中，对于其中两个接收器间隔开的一个发射器/两个接收器结构来说可以计算响应信号。如上所述，当使用一个发射器/一个接收器结构中，可以得到一些电磁耦合分量或所述电磁耦合分量的组合。对于可选的一个发射器/两个接收器实施例来说，响应信号可以限定为来自发射器/第一接收器对的电磁耦合分量中的至少一个和来自发射器/第二接收器对的电磁耦合分量中的至少一个的组合。一种这种组合的示例是 其中λ是常数，并且上标(1)和(2)表示来自各个发射器/接收器对中的每一个的电磁耦合分量。
在本发明的又一个可选实施例中，对于其中两个发射器被定位成彼此靠近或优选地共同定位，而两个接收器间隔开的两个发射器和两个接收器结构来说可以计算响应信号。如上所述，当使用一个发射器/一个接收器结构中，可以得到一些电磁耦合分量或所述电磁耦合分量的组合。对于可选的一个发射器/两个接收器实施例来说，响应信号可以限定为来自两个发射器/第一接收器对的电磁耦合分量中的至少一个和来自两个发射器/第二接收器对的电磁耦合分量中的至少一个的组合。一种这种组合的示例是 其中上标(1)和(2)表示来自各个发射器/接收器对中的每一个的电磁耦合分量。
从本发明的具体实施例的上述详细说明中，应该认识的是已经公开了一种用于使用单个倾斜发射器-接收器对获得诸如对称响应和反响应对称的地下地层参数的新颖而又有用的方法。此外，对于单个TR对和对于两个发射器-一个接收器结构来说，已经公开了使用平面地层所固有的对称性的各种实施例。通过互换，可以使发射器和接收器的作用相反，使得例如还可以使用两个接收器-一个发射器结构。虽然这里已经相当详细地公开了本发明的具体实施例，但是这仅仅是出于说明本发明的各种特征和方面的目的来说明的，而不是旨在对本发明的保护范围进行限制。要理解的是在不背离由所附权利要求限定的本发明的保护范围的情况下，可以对所公开的实施例进行包括但不限于可能已经在这里建议的这些实施例变化的各种替代、变化、和/或修改。
权利要求
1.一种确定被井眼穿过的地层的一个或多个参数的方法，所述地层的至少一部分具有大致平行的边界，所述方法包括以下步骤
将测井仪设置在所述井眼内，其中，所述测井仪包括发射器和接收器，所述发射器具有相对于所述测井仪的纵向轴线成角度θT的发射器偶极矩，所述接收器具有相对于所述测井仪的所述纵向轴线成角度θR的接收器偶极矩，所述发射器和所述接收器包括发射器-接收器对；
在旋转所述测井仪的同时发射电磁信号；
接收所述电磁信号以从所述发射器-接收器对产生测量信号；
测量测井仪旋转的方位角；以及
根据来自所述发射器-接收器对的所述测量信号，对具有大致平行边界的所述地层的所述部分确定所述一个或多个地层参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个参数包括层理方位角、水平电阻率、垂直电阻率、边界指标、到地层界面的距离、一个或多个电磁耦合分量、或所述一个或多个电磁耦合分量的组合。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一个或多个电磁耦合分量的所述组合包括对称响应或反对称响应。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射器和所述接收器以互换的方式操作。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射器偶极矩和所述接收器偶极矩相对于所述测井仪的所述纵向轴线倾斜。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射器偶极矩和所述接收器偶极矩中的一个且只有一个平行于所述测井仪的所述纵向轴线。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射器偶极矩和所述接收器偶极矩中的一个且只有一个垂直于所述测井仪的所述纵向轴线。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，θT和θR相等。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射器与所述接收器之间的方位角φT不为零。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述发射器偶极矩和所述接收器偶极矩在垂直的平面中。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射器偶极矩和所述接收器偶极矩在同一平面中。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量信号是复电压。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个参数包括电磁耦合分量的比值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述比值没有单位。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定一个或多个地层参数的步骤包括使用谐波系数计算所述参数的步骤。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定一个或多个地层参数的步骤包括以下步骤
使用谐波系数计算一个或多个电磁耦合分量或一个或多个电磁耦合分量的组合；以及
使用所述一个或多个电磁耦合分量或所述一个或多个电磁耦合分量的组合计算一个或多个地层特性。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射器承载在所述测井仪的第一模块上或承载在所述第一模块内，而所述接收器承载在所述测井仪的第二模块上或承载在所述第二模块内，其中，所述第一模块和所述第二模块能够移除地彼此连接或者能够移除地连接到介入模块或一组模块。
18.一种确定被井眼穿过的地层的电磁耦合张量的方法，所述地层的至少一部分具有大致平行的边界，所述方法包括以下步骤
将测井仪设置在所述井眼内，其中，所述测井仪包括第一发射器、第二发射器和接收器，所述第一发射器具有相对于所述测井仪的纵向轴线成角度θT1的第一发射器偶极矩，所述第二发射器具有相对于所述测井仪的所述纵向轴线成角度θT2的第二发射器偶极矩，所述接收器具有相对于所述测井仪的所述纵向轴线成角度θR的接收器偶极矩，所述第一发射器和所述接收器构成第一发射器-接收器对，而所述第二发射器和所述接收器构成第二发射器-接收器对；
在旋转所述测井仪的同时从所述第一发射器和/或所述第二发射器发射电磁信号；
接收所述电磁信号以从所述第一发射器-接收器对和所述第二发射器-接收器对产生测量信号；
测量测井仪旋转的方位角；以及
根据来自所述第一发射器-接收器对和所述第二发射器-接收器对的所述测量信号，对具有大致平行边界的所述地层的所述部分确定所述电磁耦合张量。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括步骤使用所述电磁耦合张量的一个或多个分量，或所述一个或多个分量的组合，以确定层理方位角、水平电阻率、垂直电阻率、边界指标、到地层界面的距离、和/或一个或多个电磁耦合分量的组合。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述一个或多个电磁耦合分量的所述组合包括对称响应或反对称响应。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述发射器和所述接收器以互换的方式操作。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，所述偶极矩中的一个或多个相对于所述测井仪的所述纵向轴线倾斜。
23.根据权利要求18所述的方法，其中，θT1、θT2和θR相等。
24.根据权利要求18所述的方法，其中，所述方位角φT1和φT2中的至少一个不为零。
25.根据权利要求18所述的方法，其中，所述确定电磁耦合张量的步骤包括使用谐波系数计算所述电磁耦合张量的步骤。
26.根据权利要求18所述的方法，其中，对所述电磁耦合张量的一个或多个分量进行增益校正。
27.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一发射器承载在所述测井仪的第一模块上或承载在所述第一模块内，所述第二发射器承载在所述测井仪的第二模块上或承载在所述第二模块内，而所述接收器承载在所述测井仪的第三模块上或承载在所述第三模块内，其中，所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块能够移除地彼此连接或者能够移除地连接到介入模块或一组模块。
28.一种设置在穿过地层的井眼内的测井仪，所述地层的至少一部分具有大致平行的边界，所述测井仪包括
单个发射器，所述发射器具有相对于所述测井仪的纵向轴线成角度θT的发射器偶极矩；
单个接收器，所述接收器具有相对于所述测井仪的所述纵向轴线成角度θR的接收器偶极矩；和
旋转位置指示器。
29.根据权利要求28所述的测井仪，其中，θT和θR相等。
30.根据权利要求28所述的测井仪，其中，所述发射器偶极矩和所述接收器偶极矩在不同的平面中。
31.根据权利要求30所述的测井仪，其中，所述不同平面垂直。
32.根据权利要求28所述的测井仪，其中，所述发射器和所述接收器以互换的方式操作。
33.根据权利要求28所述的测井仪，其中，所述发射器偶极矩和所述接收器偶极矩中的一个且只有一个平行于所述测井仪的所述纵向轴线。
34.根据权利要求28所述的测井仪，其中，所述发射器偶极矩和所述接收器偶极矩中的一个且只有一个垂直于所述测井仪的所述纵向轴线。
35.根据权利要求28所述的测井仪，其中，所述发射器承载在所述测井仪的第一模块上或承载在所述第一模块内，而所述接收器承载在所述测井仪的第二模块上或承载在所述第二模块内，其中，所述第一模块和所述第二模块能够移除地彼此连接或者能够移除地连接到介入模块或一组模块。
36.一种设置在穿过地层的井眼内的测井仪，所述地层的至少一部分具有大致平行的边界，所述测井仪包括
第一发射器，所述第一发射器具有相对于所述测井仪的纵向轴线成角度θT1的第一发射器偶极矩；
第二发射器，所述第二发射器具有相对于所述测井仪的所述纵向轴线成角度θT2的第二发射器偶极矩；
接收器，所述接收器具有相对于所述测井仪的所述纵向轴线成角度θR的接收器偶极矩，其中，θT1和θT2中的至少一个等于θR；和
旋转位置指示器。
37.根据权利要求36所述的测井仪，其中，所述第一发射器偶极矩和所述第二发射器偶极矩在第一平面中，所述接收器偶极矩在第二平面中，并且所述第一平面和所述第二平面不同。
38.根据权利要求37所述的测井仪，其中，所述第一平面和所述第二平面垂直。
39.根据权利要求36所述的测井仪，其中，所述第一发射器和所述第二发射器与所述接收器以互换的方式操作。
40.根据权利要求36所述的测井仪，其中，所述发射器偶极矩和所述接收器偶极矩中的一个且只有一个平行于所述测井仪的所述纵向轴线。
41.根据权利要求36所述的测井仪，其中，所述发射器偶极矩和所述接收器偶极矩中的一个且只有一个垂直于所述测井仪的所述纵向轴线。
42.根据权利要求36所述的测井仪，其中，所述第一发射器承载在所述测井仪的第一模块上或承载在所述第一模块内，所述第二发射器承载在所述测井仪的第二模块上或承载在所述第二模块内，而所述接收器承载在所述测井仪的第三模块上或承载在所述第三模块内，其中，所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块能够移除地彼此连接或者能够移除地连接到介入模块或一组模块。
全文摘要
本发明公开一种确定被井眼穿过的地层的一个或多个参数的方法和一种设置在穿过地层的井眼内的测井仪，地层的至少一部分具有大致平行的边界。所述方法包括以下步骤将测井仪设置在井眼内，其中，测井仪包括发射器和接收器，所述发射器具有相对于测井仪的纵向轴线成角度θT的发射器偶极矩，所述接收器具有相对于测井仪的纵向轴线成角度θR的接收器偶极矩，发射器和接收器包括发射器-接收器对；在旋转测井仪的同时发射电磁信号；接收电磁信号以从发射器-接收器对产生测量信号；测量测井仪旋转的方位角；以及根据来自发射器-接收器对的测量信号，对具有大致平行边界的地层的部分确定一个或多个地层参数。所述测井仪包括单个发射器，所述发射器具有相对于测井仪的纵向轴线成角度θT的发射器偶极矩；单个接收器，所述接收器具有相对于测井仪的纵向轴线成角度θR的接收器偶极矩；和旋转位置指示器。
文档编号G01V3/28GK101796432SQ200880023981
公开日2010年8月4日 申请日期2008年7月1日 优先权日2007年7月10日
发明者杨剑, 李启明, 吉恩·赛杜科斯 申请人:普拉德研究及开发股份有限公司