用于井筒电阻率测井校准的计算机程序的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开一般涉及用于井筒测井工具的校准技术，并且更具体地，涉及用于电阻率 测井工具的现场校准方法。
【背景技术】
[0002] 在部署在井筒中的所有测井工具中，电阻率工具提供最大检测深度。其结果是，它 们已被广泛用于在如着陆或井位等应用中检测地层层边界。此外，利用所述测井工具来采 集井筒所跨过的地球地层的各种其它特性以及与井筒自身的尺寸和构造有关的数据。与井 下条件有关的信息的收集，通常被称为"测井"，可以通过几种方法来执行，包括电缆测井、 "随钻测井"（"LWD"）和"随钻测量（"MWD"）。
[0003] 由测井工具提供的检测深度与发射器和接收器之间的距离成正比。其结果是，大 部分的深读取工具在它们之间具有非常大的距离。例如，一些深电阻率读取工具可以长达 50至100英尺，并且它们在低于8KHz的频率下工作以在较大的发射器接收器间距的情况下 补偿几何级数增长的衰减。相比之下，标准的较浅工具具有约20英尺的范围并且它们被优 化以将井放置在储层中离储层岩石的顶部或底部边界约10英尺的范围内。
[0004] 沿着深读取工具的发射器与接收器之间的所需距离在校准中会造成问题，因为大 多数的常规校准方法（例如空气悬挂、试验罐或烘箱）需要在一定程度上避开可能会干扰 校准测量信号的任何附近物体。其结果是，将这些常规校准技术应用于深读取电阻率工具 是不切实际的，因为所述工具的灵敏范围过大，因此，具有大到足以完全容纳所述工具的设 施是不可行的。
[0005] 因此，在本领域需要用于校准深读取电阻率测井工具的实用技术。
【附图说明】
[0006] 图1A示出了根据本公开的某些说明性实施方案的执行沿着油气地层取得的地层 测量信号的现场校准的LWD测井工具；
[0007] 图1B示出了根据本公开的某些说明性实施方案的执行沿着油气地层取得的地层 测量信号的现场校准的电缆测井工具；
[0008] 图2是根据本公开的某些说明性实施方案的在测井工具内具体化的、采集地层测 量信号所必需的电路的框图；
[0009] 图3A是详细说明了根据本公开的某些说明性方法的现场校准方法的流程图；
[0010] 图3B至图3D示出了部署在沿着井筒的一个或多个校准和/或应用区中的本公开 的说明性测井工具；
[0011] 图4是详细说明了根据本公开的某些说明性方法的、借以使用模型化的深测量信 号校准所采集的深测量信号的现场校准方法的流程图；
[0012] 图5A是示出了根据本公开的某些说明性方法的从查找表产生的模型化测井响应 的曲线图；
[0013] 图5B至图5G是示出了图4所示的借以在每一深度处进行校准的方法的校准精确 度的曲线图；
[0014] 图6A是详细说明了根据本公开的某些说明性方法的、借以使用模型化的低频测 量信号来校准所采集的深测量信号的现场方法的流程图；
[0015] 图6B示出了根据本公开的替代实施方案的部署在校准区中的说明性测井工具； 以及
[0016] 图7是示出了图6A所示的使用三个不同的参考低频测量信号的方法的精确度的 曲线图。
【具体实施方式】
[0017] 在下面描述了本公开的说明性实施方案和相关方法，因为在用于井筒电阻率测井 工具的现场校准方法中可能会用到它们。为了清晰性，本说明书中未描述实际实现方式或 方法的所有特征。当然将了解到，在任何所述实际实施方案的开发中，必须进行众多实现方 式特定决策以实现开发者的特定目标，例如遵守系统相关和商业相关的约束，所述约束将 在实现方式间有所不同。此外，将了解，所述开发工作可能是复杂且耗时的，但对了解了本 公开的本领域的一般人员来说将是常规任务。阅读下文描述和附图将了解本公开的各种实 施方案和相关方法的其它方面和优点。
[0018] 图1A示出了根据某些说明性实施方案的用在LWD应用中的电阻率测井工具，所述 电阻率测井工具执行沿着油气地层取得的测量信号的现场校准。本文所描述的方法可以通 过位于测井工具上的系统控制中心执行或可以由位于远程位置（例如地面）的处理单元进 行。然而，现场校准方法的说明性实施方案是基于两个地层测量信号，一个是经校准的测量 信号而另一个是未经校准的测量信号。在第一说明性方法中，通过将浅参考测量信号转换 成深测量信号，本发明的方法在沿着井筒的所选校准深度处对深测量信号用自身进行正规 化。在第二说明性方法中，利用深低频测量信号来校准深测量信号。其后，在任一方法中， 对经校准的深测量信号进行反相以产生与地层的电气或地质性质（例如，层电阻率、到层 边界的距离或方向、任意层边界的2D形状或地层电阻率的3D分布）有关的钻孔和周围地 质地层的所要岩石物理特性（即，地层参数）。因此，可以基于地层参数（例如钻井、井位、 着陆或地质导向操作）来进行井筒作业。
[0019] 图1A示出了配备有井架4的钻井平台2,所述井架支撑用于升高和降低钻柱8的 萌芦6。萌芦6悬挂适合于使钻柱8旋转并使之降低通过井口 12的顶部驱动装置10。钻 头14连接至钻柱8的下端。在钻头14旋转时，它产生穿过地层18的各种层的井筒16。栗 20使钻井液通过供给管22至顶部驱动装置10、向下通过钻柱8的内部、通过钻头14中的 孔、经由钻柱8四周的环空返回至地面并进入保持坑24来进行循环。钻井液将钻肩从钻孔 输送至坑24中并且帮助维持井筒16的完整性。各种材料可用于钻井液，包括但不限于基 于盐水的导电泥浆。
[0020] 测井工具26被集成到钻头14附近的井下钻具组件中。在此说明性实施方案中， 测井工具26是LWD工具；然而，在其它说明性实施方案中，测井工具26可以用于电缆或油 管运送测井应用。测井工具26可以是（例如）超深读取电阻率工具。或者，非超深电阻率 测井工具也可以与深读取测井工具一起用在同一钻柱中。了解了本公开的本领域的一般技 术人员将认识到有多种电阻率测井工具可用在本公开内。此外，在某些说明性实施方案中， 测井工具26可适合于在开放式和套管井环境中进行测井作业。此外，在某些实施方案中， 在校准过程中使用的测量信号可能源自优选地在地球的同一区域中的不同钻孔，其中钻孔 之间存在密切关系。
[0021] 仍参看图1A，在钻头14使井筒16延伸穿过地层18时，测井工具26收集与各种地 层性质有关的测量信号以及工具定向和各种其它钻井条件。在某些实施方案中，测井工具 26可以采取钻铤的形式，即，提供重量和刚度以有助于钻井过程的厚壁管。然而，如本文所 描述，测井工具26包括感应或传播电阻率工具以感测地层的地质情况和电阻率。可以包括 遥测子件28以将图像和测量数据/信号传送至地面接收器30以及从地面接收命令。在一 些实施方案中，遥测子件28不与地面通信，而是存储测井数据以便之后在取回测井组件时 在地面处进行检索。
[0022] 仍参看图1A，测井工具26包括系统控制中心（"SCC"）以及必要的处理/存储/ 通信电路，所述电路通信地耦接至用以采集反映地层参数的地层测量信号的一个或多个传 感器（未示出）。在某些实施方案中，在采集到测量信号后，系统控制中心校准所述测量信 号并经由遥测子件28将数据传回井口和/或传到其它组件部件。在替代实施方案中，系统 控制中心可以位于远离测井工具26的远程位置处，例如地面或在不同钻孔中，并且相应地 进行处理。本公开内的这些和其它变型对于了解了本公开的本领域的一般技术人员来说将 是显而易见。
[0023] 与测井工具26-起使用的测井传感器是电阻率传感器（例如，磁或电传感器）并 且可以实时地通信。说明性磁传感器可以包括利用感应现象来感测地球地层的电导率的线 圈绕组和螺线管绕组。说明性电传感器可以包括利用欧姆定律进行测量的电极、直线导线 天线或环形天线。另外，传感器可以是具有方位角力矩方向和方向性的偶极子的实现，例如 倾斜线圈天线。另外，测井传感器可以适合于在向井口和向井下方向上进行测井作业。如 了解了本公开的本领域的一般技术人员将理解的，遥测子件28使用（例如）声学、压力脉 冲或电磁方法与远程位置（例如地面）通信。
[0024] 如上所述，在此实例中，测井工具26是深感测感应或传播电阻率工具。如了解了 本公开的本领域的一般技术人员将理解的，所述工具通常包括沿着井筒16轴向分离的一 个或多个发射器和接收器线圈。所述发射器线圈在地层18中产生随电导率而变的交变位 移电流。所述交变电流在所述一个或多个接收器线圈处产生电压。除了通过地层18的路 径外，还存在从发射器线圈至接收器线圈的直接路径。在感应工具中，可以通过使用相反地 缠绕并且轴向偏移的"补偿"线圈来消除来自所述路径的信号。在传播工具中，可以在某些 工作频率下测量复数型电压的相位和振幅。在所述工具中，还可以测量两个轴向间隔开的 接收器处的复数型电压之间的相位差和振幅比。此外，可以使用脉冲激励激励和时域测量 信号来代替频域测量信号。可以通过利用傅立叶变换将所述测量信号转换成频率测量值。 下文描述的校准方法适用于所有这些信号，并且不希望所提出的实例造成任何限制。一般 来说，可以使用较大的发射器-接收器对间距来实现更大的探测深度，但测量信号的垂直 分辨率可能会受到影响。因此，测井工具26可以在沿着井筒16的不同位置处采用多组发 射器或接收器，以实现多个探测深度而不过度牺牲垂直分辨率。
[0025] 图1B示出了本公开的替代实