随钻方位电阻率测井仪器获取地层边界距离的方法
【专利摘要】本发明提供了一种随钻方位电阻率测井仪器获取地层边界距离的方法，包括：根据Rz先前接收的信号计算得到的传播电阻率调整当前围岩地层电阻率的初始值；根据Rz当前接收的信号计算的传播电阻率调整测井仪器所在地层电阻率的初始值；利用复镜像正演模型计算测井仪器在相距地层边界不同距离时对应的Rx和Rz的响应值；判断计算的Rx和Rz的响应值与实际测量的Rx和Rz的响应值是否匹配；如果匹配，将复镜像正演模型中对应的距离确定为测井仪器相距地层边界的距离；如果不匹配，重新调整围岩地层电阻率和测井仪器所在地层电阻率的初始值，继续获取测井仪器相距地层边界的距离。通过本发明能够及时获取到测井仪器所在地层电阻率的初始值。
【专利说明】随钻方位电阻率测井仪器获取地层边界距离的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地质勘测领域，具体而言，涉及一种随钻方位电阻率测井仪器获取地 层边界距离的方法。
【背景技术】
[0002] 实时地质导向对油气勘探非常重要。地质导向的目的是尽可能的保持钻头在油层 中行进。为了避免钻头进入低阻围岩，就要求随钻仪器提供远处地层界面的方向，以及随钻 电阻率测井仪器相距远处地层界面距离的信息。这就需要随钻电阻率测井仪器具有方位探 测能力。图1所示为目前流行的两种随钻方位电阻率测井仪器的天线结构示意图。其中， R1和R2表示接收线圈，T1和T2表示发射线圈；图la所示为倾斜线圈天线结构示意图。由 于倾斜线圈具有与发射线圈正交的分量，因此具有方位探测能力。同时又由于倾斜线圈还 具有与发射线圈平行的分量，因此测量信号中还包含了与方位无关的信息。在应用过程中， 与方位无关的信息通过数据处理的方法剔除。图lb所示为正交线圈的结构示意图。由于 接收线圈与发射线圈正交，因此接收天线与发射天线的直接耦合为零，接收信号只包含与 方位有关的地层信息。
[0003] 图2所示为一种相关技术提供的基于联合线圈的天线结构示意图。该天线结构的 接收线圈是由两个关于仪器芯轴对称的，与发射线圈正交的线圈和一个与发射线圈平行的 线圈组成。三个线圈由一组线绕制而成，因此接收信号是三个线圈的响应之和。由于联合 线圈具有正交线圈，因此具有方位探测能力。同时由于联合线圈还包含与发射天线平行的 线圈，因此联合线圈的电压响应中还包含了发射线圈通过地层的直接耦合分量，提取此直 接耦合分量，可以利用常规传播电阻率测井仪器的理论，测量随钻方位电阻率测井仪器所 在地层的电阻率。
[0004] 然而基于图2所示的联合线圈天线结构的随钻方位电阻率测井仪器，实时估算远 处地层边界距离随钻仪器的垂直距离仍比较耗时，及时性较差。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种随钻方位电阻率测井仪器获取地层边界距离的方法， 以解决上述的问题。
[0006] 在本发明的实施例中提供了一种随钻方位电阻率测井仪器获取地层边界距离的 方法，所述测井仪器为联合线圈天线结构，包括水平发射天线Tz、水平接收天线Rz和垂直 接收天线Rx ;所述方法包括：根据Rz先前接收的信号计算得到的传播电阻率调整当前围 岩地层电阻率的初始值；根据Rz当前接收的信号计算的传播电阻率调整所述测井仪器所 在地层电阻率的初始值；根据所述围岩地层电阻率的初始值和所述测井仪器所在地层电阻 率的初始值，利用复镜像正演模型计算所述测井仪器在相距地层边界不同距离时对应的RX 和Rz的响应值；判断计算的Rx和Rz的响应值与实际测量的Rx和Rz的响应值是否匹配； 如果匹配，将所述计算的Rx和Rz的响应值在所述复镜像正演模型中对应的距离确定为所 述测井仪器相距地层边界的距离；如果不匹配，重新调整所述围岩地层电阻率的初始值和 所述测井仪器所在地层电阻率的初始值，继续获取所述测井仪器相距地层边界的距离。
[0007] 本发明实施例提供的方法基于复镜像理论，计算该测井仪器在相距地层边界不同 距离时对应的Rx和Rz的响应值，并通过将计算的Rx和Rz的响应值与实际测量得到的Rx 和Rz的响应值进行匹配比较，通过匹配关系能够快速反演确定出远处地层边界相距该测 井仪器的垂直距离，解决了联合线圈天线结构的随钻方位电阻率测井仪器，实时估算远处 地层边界距离随钻仪器的垂直距离比较耗时，及时性较差的问题，提升了仪器的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图la和图lb示出了相关技术提供的随钻方位电阻率测井仪器的天线结构示意 图；
[0009] 图2示出了相关技术提供的基于联合线圈的天线结构示意图；
[0010] 图3示出了本发明实施例提供的随钻方位电阻率测井仪器获取地层边界距离的 方法流程图；
[0011] 图4示出了本发明实施例提供的联合线圈的结构示意图；
[0012] 图5示出了本发明实施例提供的联合线圈在靠近地层边界时的典型响应曲线图；
[0013] 图6示出了本发明实施例提供的复镜像理论的示意图；
[0014] 图7示出了本发明实施例提供的三层地层结构来比较复镜像方法和完全解方法 之间的差别示意图；
[0015] 图8示出了本发明实施例提供的应用复镜像方法和完全解方法分别得到的Rx线 圈所在位置的磁场实部和虚部示意图；
[0016] 图9示出了本发明实施例提供的应用复镜像方法的计算结果与应用完全解方法 的计算结果的相对误差示意图；
[0017] 图10示出了本发明实施例提供的实时快速反演地层边界距离的算法流程图。
【具体实施方式】
[0018] 下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0019] 本发明实施例利用复镜像理论，将远处地层边界的电磁波反射等效成为发射源的 一个复镜像在均匀空间中的散射，从而将一维正演模型简化为均匀空间模型，极大地提高 了计算速度。基于此，本发明实施例提供了一种随钻方位电阻率测井仪器获取地层边界距 离的方法，该测井仪器为联合线圈天线结构（如图2所示），包括水平发射天线Tz、水平接 收天线Rz和垂直接收天线Rx ;参见图3所示，该方法包括以下步骤：
[0020] 步骤S302,根据Rz先前接收的信号计算得到的传播电阻率调整当前围岩地层电 阻率的初始值；
[0021] Rz先前接收的信号可以根据经验选择信号的数量，本发明实施例不做具体限制；
[0022] 步骤S304,根据Rz当前接收的信号计算的传播电阻率调整所述测井仪器所在地 层电阻率的初始值；
[0023] 步骤S306,根据所述围岩地层电阻率的初始值和该测井仪器所在地层电阻率的初 始值，利用复镜像正演模型计算该测井仪器在相距地层边界不同距离时对应的Rx和Rz的 响应值；
[0024] 步骤S308,判断计算的Rx和Rz的响应值与实际测量的Rx和Rz的响应值是否匹 配；如果匹配，执行步骤S310 ;如果不匹配，返回步骤S302,即重新调整上述围岩地层电阻 率的初始值和所该测井仪器所在地层电阻率的初始值，继续获取该测井仪器相距地层边界 的距离；
[0025] 因为不同的距离，计算出的Rx和Rz的响应值不同，在匹配比较时，计算出的Rx和 Rz的响应值分别与测量的Rx和Rz的响应值进行比较，只要存在一组与测量的Rx和Rz的 响应值相匹配，即可停止匹配比较。当然，此处的匹配不需要是绝对意义上的响应值完全一 致，可以是在设定范围内的相似一致即可，允许计算的响应值与实际测量的响应值之间存 在一定的偏差，只要这个偏差在允许范围内，即认为二者匹配；
[0026] 步骤S310,将所述计算的Rx和Rz的响应值在上述复镜像正演模型中对应的距离 确定为该测井仪器相距地层边界的距离。
[0027] 本实施例的上述方法基于复镜像理论，计算该测井仪器在相距地层边界不同距离 时对应的Rx和Rz的响应值，并通过将计算的Rx和Rz的响应值与实际测量得到的Rx和Rz 的响应值进行匹配比较，通过匹配关系能够快速反演确定出远处地层边界相距该测井仪器 的垂直距离，解决了联合线圈天线结构的随钻方位电阻率测井仪器，实时估算远处地层边 界距离随钻仪器的垂直距离比较耗时，及时性较差的问题，提升了仪器的性能。
[0028] 具体的，上述根据所述围岩地层电阻率的初始值和所述测井仪器所在地层电阻率 的初始值，利用复镜像正演模型计算所述测井仪器在相距地层边界不同距离时对应的Rx 和Rz的响应值的步骤可以包括：
[0029] 计算该测井仪器在相距地层边界不同距离时对应的Rx和Rz的磁场分别为：
[0030]
【权利要求】
1. 一种随钻方位电阻率测井仪器获取地层边界距离的方法，其特征在于，所述测井仪 器为联合线圈天线结构，包括水平发射天线Tz、水平接收天线Rz和垂直接收天线Rx ;所述 方法包括： 根据Rz先前接收的信号计算得到的传播电阻率调整当前围岩地层电阻率的初始值； 根据Rz当前接收的信号计算的传播电阻率调整所述测井仪器所在地层电阻率的初始 值； 根据所述围岩地层电阻率的初始值和所述测井仪器所在地层电阻率的初始值，利用复 镜像正演模型计算所述测井仪器在相距地层边界不同距离时对应的Rx和Rz的响应值； 判断计算的Rx和Rz的响应值与实际测量的Rx和Rz的响应值是否匹配； 如果匹配，将所述计算的Rx和Rz的响应值在所述复镜像正演模型中对应的距离确定 为所述测井仪器相距地层边界的距离； 如果不匹配，重新调整所述围岩地层电阻率的初始值和所述测井仪器所在地层电阻率 的初始值，继续获取所述测井仪器相距地层边界的距离。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述围岩地层电阻率的初始值和所 述测井仪器所在地层电阻率的初始值，利用复镜像正演模型计算所述测井仪器在相距地层 边界不同距离时对应的Rx和Rz的响应值包括： 计算所述测井仪器在相距地层边界不同距离时对应的Rx和Rz的磁场分别为：
上述公式中， ，d为复位移， 其中， ? 汾σ6. 力y/^τ;分别为所述测井仪器所在地层以及边界外侧的 波数，ω为所述测井仪器的Τζ的发射电流角频率；μ为介质的磁导率，εη为镜像源所在 介质的介电常数，〇b，〇n，为所述测井仪器所在地层及边界外侧地层的电导率；j是虚数符 号；所述镜像源为与所述Τζ垂直于所述地层边界距离为2h+2d处的虚拟发射源；ε b为所 述测井仪器所在介质的介电常数；h为复镜像正演模型中设置的所述测井仪器相距地层边 界的距离，M z为Τζ的磁矩，L为Rz到Τζ的距离。
【文档编号】E21B49/00GK104088630SQ201410325565
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】刘乃震, 赵齐辉, 卢毓周, 李永和, 白锐, 刘策, 李敬, 刘祥, 马超群 申请人:中国石油集团长城钻探工程有限公司