[0023] (2)
[0024] 该提供了用于确定如下面更详细描述的倾角的基础。
[0025] 应指出，工具在0°方位角下的TyRy分量等于工具在给定钻孔深度Z下的90°的 分量T此，等式（2)可被替代地表达为等式（3);
[0026] (3)
[0027] 因此，可在由工具天线的测量方面表达禪接张量，其仅提供X和Z测量，减少了识 别张量分量所需的天线数量。尽管如此，为了简化，下面的等式指代中屯、张量分量为TyRy， 其中所有分量值对应于等于零的方位角4。
[002引可针对工具的所有方位定向来估计禪接张量W找出张量形式最近似等式（2)的 定向。（此后，该张量被称为"走向对准"张量）。或者，可根据任意定向的张量将倾角方位 计算为：
[002引
（4)
[0030] 且旋转该角度的张量W达到近似等式（2)的形式。
[0031] 在至少一些说明性实施方案中，一旦走向对准张量已被确定，绕y-轴进行人工倾 角a范围内的旋转操作W产生旋转张量户，如等式巧）中所表达；
[0032]
[0033] 因为针对所有测井深度Z的0°和180°之间的一片人工倾角a计算了旋转张量 户，所W旋转张量分量每个都是a和Z两者的函数，除了TyRy，其仅是Z的函数，该是因为绕 y轴进行旋转。旋转张量户因此可如等式（6)所示被替代地表达为：
[0034]
[0035] 与方位角一样，人工倾角的范围也可被划分为分区W简化W下描述的用于确定实 际倾角的处理。在图2的倾角曲线图中，人工倾角的范围已被划分为编号为222至230的 五个分区，然而可采用较大或较小数量的分区。
[0036] 一旦等式化）的旋转张量已被计算，（相比于其它计算量大的方法）可基于任何 的若干旋转张量分量和/或分量组合来快速估计实际地层倾角at。等式（7)至（10)列出 该样的快速倾角估计计算的四个实例：
[0041] 在使用扫过的人工倾角的分区的情况下，min。产生与对应于所指示的计算的最小 绝对值的倾角分区相关联的角度。（由于该是相对于工具轴所测量的倾角，所W它是前面所 限定的相对倾角。真倾角和真倾角方位可容易地从工具的定向结合相对倾角和相对倾角方 位而导出。）为了改进该些等式的结果，在LWD工具横跨地层边界时，一维中值过滤器可在 上述等式应用于张量分量之前应用于所测量的值。
[0042] 如前面所指出的，上述倾角估计适合于用于异质地层内，但不一定为用于其它地 层。因此，在至少一些说明性实施方案中，实施决策树W识别地层的性质，且其估计技术 (如果有的话）可用于估计所识别的地层的倾角。该样的说明性实施方案包括确定地层是 否是各向同性和均质的第一测试、确定地层是否是倾斜和异质的第二测试，和决定地层是 否是水平或各向异性和均质的任选的第S测试。
[0043] 图3是适合于实施上述决策树W及前述数据收集和所得的倾角估计的LWD系统 300的说明性电子装置的框图。系统包括LWD工具210,其包括LWD工具模块202和206,W 及地面系统50。地面系统50适合于经由显示器56收集、处理和显示测井数据，并且在至少 一些实施方案中从测井数据测量产生地质导向信号并将其显示给用户。用户还可经由键盘 54和定点装置55 (例如，鼠标）与系统交互朗尋命令发送到LWD工具210W响应于所接收 的数据来为钻柱导向。如果需要，地面系统50可被编程为响应于测井数据测量来自动发送 该些命令，由此使地面系统50用作钻井过程的自动导向仪。
[0044] 位于地面系统50内的是显示接口 352、遥测收发器354、处理器356、外围接口 358、信息存储装置360、网络接口 362和存储器370。总线364将该些元件中的每个都彼此 禪接并传输它们的通信。遥测收发器354能够使地面系统50与LWD工具及其模块（直接 或间接地）进行通信，且网络接口 362能够实现与其它系统（例如，经由互联网的中央数据 处理设施）的通信。根据经由外围接口 358接收的用户输入和来自存储器370和/或信息 存储装置360的程序指令，处理器356处理经由遥测收发器354接收的遥测信息W根据所 公开的方法和/或地质导向信号估计地层倾角，并将它们显示给用户。
[0045] 地面系统50与LWD工具模块202通信，所述LWD工具模块202经由遥测收发器 302从地面系统50接收控制信息，并将测量数据提供给地面系统50。控制器和存储器304 禪接到遥测收发器302、电源306、信息存储装置308、短程遥测收发器312和一个或多个接 收和/或发射天线314,从而协调各个部件的操作。在一些说明性实施方案中，发射/接收 天线314接收由LWD工具模块206发射的电磁信号322,用于测量周围地层的电特性。在 其它实施方案中，控制器和存储器304使发射/接收天线314发射电磁信号324,所述电磁 信号324由LWD工具模块206接收和测量。测量经由短程遥测收发器312由无线信号326 从LWD工具模块206传送到LWD工具模块302。测量信息被转发到控制器和存储器304W 存储在信息存储装置308内，其中该信息中的至少一些被传送到地面系统50。
[0046]LWD工具模块206包括电源330、控制器和存储器332、短程遥测收发器336和发射 /接收天线338,每个都彼此禪接并W类似于LWD工具模块202的对应部件的方式操作。在 一些实施方案中，LWD工具模块206发射电磁信号322,W由测井工具模块202进行测量，而 在其它LWD工具模块206中接收由测井工具模块202发射的电磁信号324。LWD工具模块 202和206经由短程遥测收发器312和336交换信息，可包括电磁信号测量、发射/接收同 步信号和配置和控制命令。该信息可源自系统内的任何部件，包括但不限于控制器和存储 器304和332,和地面系统50。用于对LWD工具模块202和206的井下部件供电的电源306 和330可包括电池、振动能量采集器、祸轮机、发电机或任何其它合适的机构。发射/接收 天线314和338可包括若干天线中的任何天线，包括但不限于方位灵敏天线，诸如倾斜环形 天线。短程遥测收发器312和336可使用任何合适的短程井下通信技术。此外，额外的传 感器（未示出）也可被并入每个LWD工具模块并且可包括温度、压力、润滑、振动、应变和密 度传感器来监视钻井情况。
[0047] 地面系统处理器356和LWD工具模块控制器和存储器304和332每个都根据存储 在信息存储介质（例如，信息存储装置360)上的一个或多个程序进行一般操作。该些程序 使控制器和/或处理系统来实行本文公开的方法的至少一部分。为了简单起见，下面的方 法的描述假定进行所描述的功能的每个模块都驻留在存储器370内且由地面系统50的处 理器356执行（如图3中所示）。尽管如此，可预期该些功能中的一个或多个可由驻留在 LWD工具模块202或206中的一个内的存储器中的模块进行并由对应的井下处理器和/或 控制器来执行。
[0048] 现在参考图3的说明性系统300和图4的说明性方法400两者，方位分区的数量 被限定（框402,图4;分区模块372,图3)，在该之后电磁信号传输被触发（例如，来自LWD 工具模块206内的发射天线338的信号322,由发射模块374触发；框404)。所发射的信号 传播通过周围地层到达接收天线（例如，LWD工具模块202内的接收天线314)，其中针对每 个方位分区对信号进行采样并测量（框404 ;接收模块376)。采样数据随后用于对应于每 个方位分区如前所述产生禪接张量（框406 ;接收模块376)。
[0049] 为了确定地层是否是各向同性且均质的，相对于方位角的旋转张量分量（例如 TxRx分量）中的一个的导数可针对每个方位分区而计算并组合（框408 ;导数模块378和 组合模块382)。等式（11)示出该样的计算和值的组合的实例：
[00加]
[0051] 其中围绕LWD工具的圆周被细分为N个方位角分区且在方位角导数的N个绝对值 内计算总和，每个绝对值对应于第i个方位角分区。如果导数的组合产生基本上为零的值 (即，根据方位角的禪接分量无显著变化；框410 ;判定模块386)，则用户被告知周围地层是 各向同性且均质的，其中没有可在该位置估计的可测量倾角（框412 ;用户接口模块380)， 从而结束所述方法（框422)。如果值的组合产生基本上为非零的值（例如，与零相差至少
的1%的值；框410 ;判定模块386)，则地层是各向异性的并进行额外的测试。
[0化2] 在至少一些说明性实施方案中，第二测试通过进行类似于第一测试的导数的组合 来确定是否存在异质倾斜地层，但该次使用相对于钻孔深度的导数（框408;导数模块378 和组合模块382)。等