[发明专利]用于增强利用井下电工具获得的地层电阻率图像的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及碳氢化合物的勘探，其中包括可以由钻孔贯穿的地层的区域的研究。更具体地说，本发明涉及由地层中的传感器测得的模拟信号的精确数字表示用于后续处理的问题。较为详细地讨论的例子是高度局部化的钻孔研究，其中使用由沿着钻孔移动的工具向钻孔壁注入的各个集中勘测电流的引入和测量。

背景技术

电动地层钻孔测井是熟知的，已经描述了用于此目的的多种装置和多种技术。在钻孔的电研究中，来自电极的电流被从钻孔内部的工具引入地层中。具有两种操作方式：在一种操作方式中，使测量电极处的电流保持恒定，并测量电压，而在第二种方式中，电极的电压被固定，并测量从电极流出的电流。在理想情况下，所需的是，如果改变电流以维持在监视电极测量的电压恒定，则电流与被研究的地层的电阻率成反比。与此相反，所需的是，如果使所述电流维持恒定，则在监视电极测量的电压与被研究的地层的电阻率成正比。

已经讨论过利用测量电极的阵列来研究地层的技术。例如见Baker的美国专利No.2930969、Mann等人的加拿大专利No.685727、Gianzero的美国专利No.4468623、以及Dory等人的美国专利No.5502686。Baker的专利教导了多个电极，每个电极由通过柔性导线电连接的一些按钮构成，所述按钮和导线嵌入在可折叠管的表面内。Mann的专利教导了安装在工具上或者安装在垫上的小电极按钮的阵列，其中的每一个依次引入可被单独测量的勘测电流用于对地层进行电研究。这些电极按钮被置于水平面内，在电极之间具有圆周间隔，并描述了用于按顺序激励和测量来自电极的勘测电流的设备。Gianzero的专利披露了一种衬垫安装的装置，每个衬垫具有多个小的测量电极，从这些测量电极朝向钻孔的壁注入可被单独测量的勘测电流。测量电极被设置在一个阵列中，在阵列中测量电极至少沿着圆周方向(围绕钻孔轴)被这样间隔地布置，使得向钻孔壁段注入勘测电流，当工具沿着钻孔移动时，所述壁段彼此重叠到预定的程度。Evans等人的美国专利6348796披露了一种衬垫安装的电阻率装置，其中电极是不重叠的，该专利具有和本发明相同的受让人，该专利的全部内容通过引用被包括在本说明书中。Evans等人的美国专利6714014披露了一种衬垫安装的电阻率装置，披露了一种电阻率成像装置，其使用电容耦合，并可用于油基的泥浆，该专利具有和本发明相同的受让人，该专利的全部内容通过引用被包括在本说明书中。

在Evans和Gianzero的专利中描述的装置可被称为“两电极”系统，其包括测量电极和衬垫。两电极成像工具的问题之一是，对衬垫按钮的前方的电阻率不均一性的分辨率不足。这种现象的原因由图3可容易地看出，图3表示进入按钮的电流In的简化通路。工具的心轴由34表示，在衬垫55上示出了两个示范性的电阻率电极41a和41b。每个电极中的电流由总阻抗Ri确定，该阻抗受电极和回路之间的漏阻抗RL、电极R_fl和地层之间的流体的阻抗、背景地层阻抗RF以及地层电阻率的局部变化ΔRF-所需信号的影响。

Ri=RL·(Rfl+RF+ΔRF)RL+Rfl+RF+ΔRF---(1),]]>