具有减低的井眼负载的电阻率成像器的制作方法

本申请大体上涉及能够在井下环境中使用的仪器和传感器，且更具体而言，但不作为限制，涉及用于改善电阻率井眼成像(resistivity borehole imaging)的效率和分辨率的机构。

背景技术：

电阻率用于在钻探操作中评估地质层的特性。如在图1的现有技术描述中提及的，井下工具200装备有一个或更多个发射电极202和一个或更多个成像电极204。成像电极204通常定位成紧邻于无套管井眼208的泥皮206。发射电极202然后放出电流，该电流的一部分经过井眼流体、泥皮206、和地质层210，且由成像电极204接收。由成像电极204接收的电流与由发射电极放出的电流之间的变化可被解释，以提供与地质层210的孔隙率、密度和其他特征有关的有用信息。

井眼电阻率直接评估层特性的用途遭受显著的缺点。即，由发射电极202应用的电流的显著部分直接经过井眼208至成像电极204(以虚线示出)。因为井眼208中的流体与层210相比可显著地更有传导性，故电流趋向于穿过井眼快速地消散，而不经过层210。电流穿过井眼208的消散需要使用更高功率的发射电流，这是没有效率的，且产生差的信噪比。因此，提供克服前述问题和缺点的系统和方法将是合乎需要的。

技术实现要素：

在一些实施例中，本发明包括用于在钻孔在地质层内的井眼中使用的井眼电阻率仪器，其中井眼电阻率仪器包括放出电极和成像电极。井眼电阻率仪器还包括定位在放出电极与成像电极之间的电流隔离器。

在另一方面中，一些实施例包括用于在钻孔在地质层内的井眼中使用的井眼电阻率仪器，其中井眼电阻率仪器包括第一电流隔离器、第二电流隔离器、定位在第一电流隔离器与第二电流隔离器之间的放出电极、以及与第一电流隔离器、第二电流隔离器和放出电极间隔开的成像电极。

在又一方面中，一些实施例包括用于在钻孔在地质层内的井眼中使用的井眼电阻率仪器，其中井眼具有直径。井眼电阻率仪器包括放出电极和成像电极，该放出电极构造成将电流放出到井眼和地质层中，该成像电极构造成接收由放出电极放出的电流。井眼电阻率仪器还包括定位在放出电极与成像电极之间的电流隔离器，其中该电流隔离器防止从放出电极放出的电流的显著部分穿过井眼传递至成像电极。

本发明的第一技术方案提供了一种用于在钻孔在地质层内的井眼中使用的井眼电阻率仪器，所述井眼电阻率仪器包括：放出电极；成像电极；以及电流隔离器，其定位在所述放出电极与所述成像电极之间。

本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，所述电流隔离器包括：中央部分；以及一个或更多个突起，其从所述中央部分径向向外延伸。

本发明的第三技术方案是在第二技术方案中，所述井眼具有直径，且所述突起具有仅比所述井眼的直径名义上小的外径。

本发明的第四技术方案是在第三技术方案中，所述电流隔离器是由弹性体制造的。

本发明的第五技术方案是在第四技术方案中，所述电流隔离器是由从由含氟聚合物和硅聚合物构成的组合中选择的材料制造的。

本发明的第六技术方案是在第三技术方案中，所述井眼电阻率仪器包括第二电流隔离器，所述第二电流隔离器定位在所述井眼电阻率仪器周围，使得所述放出电极在所述电流隔离器与所述第二电流隔离器之间。

本发明的第七技术方案是在第一技术方案中，所述成像电极包括：感测垫阵列；以及控制臂。

本发明的第八技术方案提供了一种用于在钻孔在地质层内的井眼中使用的井眼电阻率仪器，所述井眼电阻率仪器包括：第一电流隔离器；第二电流隔离器；放出电极，其定位在所述第一电流隔离器与所述第二电流隔离器之间；以及成像电极，其与所述第一电流隔离器、第二电流隔离器和放出电极间隔开。

本发明的第九技术方案是在第八技术方案中，所述第一电流隔离器包括：中央部分；以及一个或更多个突起，其从所述中央部分径向向外延伸。

本发明的第十技术方案是在第八技术方案中，所述第二电流隔离器包括：中央部分；以及一个或更多个突起，其从所述中央部分径向向外延伸。

本发明的第十一技术方案是在第十技术方案中，所述井眼具有直径，且所述第一电流隔离器的所述突起和所述第二电流隔离器的所述突起各自具有仅比所述井眼的直径名义上小的外径。

本发明的第十二技术方案是在第十一技术方案中，所述第一电流隔离器是由弹性体制造的。

本发明的第十三技术方案是在第十二技术方案中，所述第一电流隔离器是由从由含氟聚合物和硅聚合物构成的组合中选择的材料制造的。

本发明的第十四技术方案是在第八技术方案中，所述成像电极包括：感测垫阵列；以及控制臂。

本发明的第十五技术方案提供了一种用于在钻孔在地质层内的井眼中使用的井眼电阻率仪器，其中所述井眼具有直径，所述井眼电阻率仪器包括：放出电极，其构造成将电流放出到所述井眼和地质层中；成像电极，其构造成接收由所述放出电极放出的电流；以及电流隔离器，其定位在所述放出电极与所述成像电极之间，其中所述电流隔离器防止从所述放出电极放出的电流的显著部分穿过所述井眼传递至所述成像电极。

本发明的第十六技术方案是在第十五技术方案中，所述电流隔离器具有仅比所述井眼的直径名义上小的外径。

本发明的第十七技术方案是在第十五技术方案中，所述电流隔离器包括：中央部分；以及一个或更多个突起，其从所述中央部分径向向外延伸。

本发明的第十八技术方案是在第十六技术方案中，所述电流隔离器是由弹性体制造的。

本发明的第十九技术方案是在第十六技术方案中，所述电流隔离器是由从由含氟聚合物和硅聚合物构成的组合中选择的材料制造的。

本发明的第二十技术方案是在第十五技术方案中，所述成像电极包括：感测垫阵列；以及控制臂。

附图说明

图1是现有技术井眼电阻率仪器的立面图。

图2是按照一些实施例构造的井眼电阻率仪器的立面图。

图3是图2的井眼电阻率仪器的隔离衬套的透视图。

具体实施方式

按照本发明的实施例，图2示出附接于部署线缆102的井眼电阻率仪器100的立面图。井眼电阻率仪器100和部署线缆102配置在无套管井眼104中，该无套管井眼104已钻孔在预期包含产品流体(诸如水或石油)的层106中。井眼104包括泥皮108，该泥皮108是因钻探流体粘附在无套管井眼104的壁上引起的。如在本文中使用的，用语“石油”广泛地指所有的矿物烃，诸如原油、气体、以及油和气体的组合。在一些实施例中，部署线缆102是“金属线”线缆，其可控制地在井眼104内部署和回收井眼电阻率仪器100，且将信号传递到该井眼电阻率仪器100以及从其传递信号。在备选实施例中，井眼电阻率仪器100可将信息通过钻探管或其他运送器件传递到表面。

井眼电阻率仪器100包括一个或更多个放出电极110、一个或更多个成像电极112、和一个或更多个电流隔离器114。当通过部署线缆102利用来自表面的电功率来激励时，放出电极110构造成在井眼104内产生电流。成像电极112构造成接收由放出电极110产生的电流，且产生表示测得电流的信号。在实施例中，成像电极112布置在感测垫阵列(sensing pad array)116中，该感测垫阵列116经由控制臂118而抵靠泥皮108或井眼104的壁定位。感测垫阵列116构造和定位成优化从层106返回至井眼电阻率仪器100的电流的测量。感测垫阵列116在井眼电阻率仪器100移动穿过井眼104时提供高分辨率响应。井眼电阻率仪器100可为可称为“层评估”或“开孔”测井管柱的诊断工具的较大系统的一部分。井眼电阻率仪器100还可与包括泵、马达和钻探设备的其他井下工具组合地部署。

电流隔离器114在放出电极110与成像电极112之间环绕井眼电阻率仪器100本体而定位。在一些实施例中，井眼电阻率仪器100包括在放出电极110的两侧上的电流隔离器114。电流隔离器114可由呈现对高温、井眼流体的良好抵抗力和期望的介电特性的柔性聚合物或聚合物混合物制造。适合的构造材料包括弹性体，该弹性体包含含氟聚合物和硅聚合物。

如图3中所示，各电流隔离器114包括中央部分120和一个或更多个突起122。中央部分120确定大小和构造成邻近放出电极110放置在井眼电阻率仪器100的外部上。突起122可构造为翅片，该翅片从中央部分120径向向外延伸且呈现提高的柔性和能力来用于偏转。在一些实施例中，突起122具有与井眼的内径相同或仅名义上小的外径。以此方式，突起122几乎完全地阻挡井眼流体跨过电流隔离器114的移动。

如图2中例示的，由电流隔离器114创建的流体阻挡显著地降低电流穿过井眼106的传导。通过降低从放出电极110放出的杂散电流，放出的电流的更显著的部分在返回成像电极112之前经过层106。电流从井眼电阻率仪器100的更高效的放出允许使用更低功率的放出电极110，且使带有显著改善的信噪比的电阻率图像的创建成为可能。

应理解的是，尽管已经在前述说明中结合本发明的各种实施例的结构和功能的细节阐述了本发明的各种实施例的许多特性和优点，但本公开仅是例示性的，且可在由解释所附权利要求的用语的宽泛一般意义规定的整个范围内在本发明的原理内详细地作出改变，尤其是关于零件的结构和布置。本领域技术人员将理解的是，本发明的教导可适用于其他系统，而不脱离本发明的精神。