真岩层电阻率的确定的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及与油气勘探有关的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 在针对油气勘探的钻井中，理解相关的地质岩层的结构和性质可提供辅助此种勘 探的信息。真岩层电阻率是帮助岩石物理学家来表征和开发油气矿藏的关键岩石物理参 数。电阻率测量呈现围绕测井工具的岩层的电性质，其中不同岩层具有相异和独特的电阻 率读数。例如，盐水岩层呈现低的电阻率读数而油气矿藏呈现高的电阻率读数。连续电阻 率测井允许岩石物理学家来识别岩层地质并且开发用于油气矿藏中最大产油量的良好的 井筒放置程序。然而，电阻率测量在各自具有不同的电阻率值的层状岩层中经常出现问题， 特别是当测井工具在层之间的边界附近时。这种边界效应（称为极化尖角效应）可以对常 规电磁（EM)波传播工具产生显著的响应并且具有可以测量的极高值的不切实际的电阻率 读数。因此，基于这种电阻率测量，可能会出现对岩层地质的误解。
[0003] -般来说，经常使用一维（ID)反演来消除这种尖角效应并且探索真岩层电阻率 曲线。反演操作可以包括将测量与模型的预测进行比较，以使得物理性质的值或空间变化 可以被确定。在反演中，测量数据可以应用于构建与数据一致的模型。例如，反演操作可以 包括从感应电场和磁场的测量确定岩层中电导率的变化。如正演模型的其它技术涉及：相 对于假设模型计算预期观测值。在零维（OD)反演中，岩层（如同质岩层）中不存在变化。 在ID建模中，在一个方向（如平行层的岩层）中存在变化。在二维（2D)建模中，在两个方 向上存在变化。在三维（3D)建模中，在三个方向上存在变化。然而，反演方案可能是复杂 的并且可以具有若干不确定性，如可能导致不同的反演结果的初始岩层模型、反演输入信 号的数量等。这种传统的测量和反演分析的有效性可能与信息的精度或质量有关，所述信 息来源于测量和评估信息的过程。
[0004] 附图简述
[0005] 图1示出根据不同实施方案的确定岩层电阻率的示例性系统的方框图。
[0006] 图2图不根据不同实施方案的位于同质岩层介质中的电磁工具。
[0007] 图3A示出根据不同实施方案的相位衰减转换图表的实例。
[0008] 图3B示出根据不同实施方案的衰减转换图表的实例。
[0009] 图4图示根据不同实施方案的配备有倾斜的天线设计的电磁工具。
[0010] 图5描绘根据不同实施方案的三层各向同性岩层模型。
[0011] 图6示出根据不同实施方案的配备有对称天线结构的电磁测量工具的构造。
[0012] 图7A示出根据不同实施方案的图5中具有85°的相对倾角的岩层模型中两个测 量工具的补偿平均相位电阻率测量。
[0013] 图7B示出根据不同实施方案的图5中具有85°的相对倾角的岩层模型中两个工 具的补偿平均衰减电阻率测量。
[0014] 图8A示出根据不同实施方案的图6中工具结构的补偿平均相位测量，所述工具结 构具有图5中具有85°的相对倾角的岩层模型中的非倾斜的发射器和各种倾斜的接收器。
[0015] 图8B示出根据不同实施方案的图6中工具结构的补偿平均衰减电阻率测量，所述 工具结构具有图5中具有85°的相对倾角的岩层模型中的非倾斜的发射器和各种倾斜的 接收器。
[0016] 图9A示出根据不同实施方案的图6中的工具结构的补偿平均相位测量，所述工具 结构具有图5中具有75°的相对倾角的岩层模型中的非倾斜的发射器和各种倾斜的接收 器。
[0017] 图9B示出根据不同实施方案的图6中的工具结构的补偿平均衰减电阻率测量，所 述工具结构具有图5中具有75°的相对倾角的岩层模型中的非倾斜的发射器和各种倾斜 的接收器。
[0018] 图IOA示出根据不同实施方案的图6中的工具结构的补偿平均相位测量，所述工 具结构具有图5中具有85°的相对倾角的岩层模型中的发射器和接收器的不同取向。
[0019] 图IOB示出根据不同实施方案的图6中的工具结构的补偿平均衰减电阻率测量， 所述工具结构具有图5中具有85°的相对倾角的岩层模型中的发射器和接收器的不同取 向。
[0020] 图11示出根据不同实施方案的在每一个分区方向上测量工具的方位角的构造。
[0021] 图12A-12C示出根据不同实施方案的用于布置有具有倾斜角的天线的工具的工 具天线结构和定义象限。
[0022] 图13A-13C示出根据不同实施方案的提供与图12A-12B中的结构类似的功能性的 工具天线结构。
[0023] 图14A-14C示出根据不同实施方案的提供关于任意倾斜的发射器和倾斜的接收 器的补偿电阻率测量的工具天线结构。
[0024] 图15示出根据不同实施方案的被构造为提供深方位电阻率测量的测量工具的构 造。
[0025] 图16A示出根据不同实施方案的来自图15的用于两个特定的倾斜的接收器的测 量工具的补偿平均相位电阻率响应。
[0026] 图16B示出根据不同实施方案的来自图15的测量工具的地理信号相位图像。
[0027] 图17示出根据不同实施方案的确定真岩层电阻率的示例性处理方案的流程图。
[0028] 图18示出根据不同实施方案的确定真岩层电阻率的示例性处理方案的流程图。
[0029] 图19A示出根据不同实施方案的图6中的工具结构的补偿平均相位测量，所述工 具结构具有图5中具有0°的相对倾角的岩层模型中的发射器和接收器的不同取向。
[0030] 图19B示出根据不同实施方案的图6中的工具结构的补偿平均衰减电阻率测量， 所述工具结构具有图5中具有0°的相对倾角的岩层模型中的发射器和接收器的不同取 向。
[0031] 图20示出根据不同实施方案的确定真岩层电阻率的示例性方法的特征。
[0032] 图21示出根据不同实施方案的确定真岩层电阻率的示例性方法的特征。
[0033] 图22示出根据不同实施方案的确定真岩层电阻率的示例性方法的特征。
[0034] 图23示出根据不同实施方案的确定真岩层电阻率的示例性方法的特征。
[0035] 图24描述根据不同实施方案的可操作来确定真岩层电阻率的示例性系统的特征 的方框图。
[0036] 图25描述根据不同实施方案的钻井现场处的系统的实施方案，其中系统包括可 操作来确定真岩层电阻率的装置。
【具体实施方式】
[0037] 以下【具体实施方式】参考附图，附图以图示而非限制的形式示出了可以实践本发明 的各种实施方案。这些实施方案描述得足够详细，以使得本领域的技术人员能够实践这些 和其它实施方案。可以利用其它实施方案，并且可以对这些实施方案作出结构、逻辑以及电 的改变。所述各种实施方案并不一定互相排斥，因为一些实施方案可以与一个或多个其它 实施方案组合而形成新的实施方案。因此，以下【具体实施方式】不应以限制性含义来理解。
[0038] 图1示出可操作来确定真岩层电阻率的系统100的实施方案的方框图。系统100 包括可在井中操作的测量工具105。测量工具105具有沿着测量工具105的纵轴117布置的 传感器 111-1、111-2，" 111-(N-I)、111-N。每一个传感器 111-1、111-2，" 111-(N-I)、Ill-N 可以被用作受控制单元115控制的发射传感器或接收传感器。发射传感器和接收传感器可 以被实现为发射器天线和接收器天线。可以将传感器111-1、111-2*" 111-(N-I)、Ill-N布 置为多个组，其中每组包括由间隔距离分隔开的发射器传感器和接收器传感器。设置在不 同组中的传感器能够以许多方式构造，这些方式可以取决于在测量过程中测量工具105的 应用程序。每组可以包括倾斜的天线和非倾斜的天线。每组可以包括许多发射器传感器和 许多接收器传感器的分组。例如，每组可以包括但不限于两个发射器和两个接收器的分组。 在分组中的两个发射器和两个接收器可以布置为对称取向。可以相对于纵轴117布置倾斜 的传感器。具有发射传感器与接收器之间不同的间隔距离的组可以被用来研究距离测量工 具105不同距离的岩层。更大的间隔距离对应于研究距离工具更大距离的岩层。
[0039] 控制单元115可操作来管理来自每组的发射器传感器的探针信号的产生，以及相 应的组中的接收信号的收集，其中可以相对于测量工具105的旋转获取接收信号。测量工 具105的旋转可以划分成N段，称为频段，其中N频段（N多2)的完成是工具的一次完整旋 转，其中N是频段的总数。每个频段均具有相关联的方位角巾。在各种应用中，N可以等于 32。然而，N可以设置为其它值。接收信号可以对应于与测量工具105相关联的分区。控制 单元115可操作来从传感器111-U111-2*"Ill-(N-I)Ull-N的布置中的传感器当中选择 一个或多个发射器传感器并且从传感器111-1、111-2*"Ill-(N-I)、Ill-N的布置中的传感 器当中选择一个或多个接收器传感器。系统100可以包括处理单元120,所述处理单元120 用于处理接收的信号以确定岩层电阻率，其可以包括评估测量的岩层电阻率的有效性。
[0040] 处理单元120可以被构造为控制并处理来自操作测量工具105的测量值。处理单 元120可以被构造为响应于以大于零的倾角钻井而从在钻孔中操作测量工具105获取测量 值。测量工具105 -旦被构造有发射器天线和接收器天线并且被部署，就可以具有发射器 天线和接收器天线的固定布置。固定布置可以包括彼此相距固定距离的、相对于测量工具 105的纵轴具有倾斜角的发射器天线和接收器天线。非倾斜的天线具有0°的倾斜角。倾 斜的天线可以具有范围从0°以上到接近90°的倾斜角。处理单元120可以将发射器和接 收器角度的布置视为具有倾斜角可以被可操作地调整的天线。利用部署的具