[发明专利]测量地层的电阻率的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及测量围绕井眼的地层的电阻率。

背景技术

已经使用电阻率测井仪测量围绕井眼的地层的电阻率许多年了。

在典型的电阻率测量仪器中，一对接收器位于两个发射器之间。当被正弦电流激励时，发射器在由钻环和地层形成的回路中感生电压。能够由次级绕组测量的此电压在地层和井眼泥浆中产生电流。接收器测量钻环上接收器所在的位置处流动的电流。一对接收器能够测量轴向电流的差异，轴向电流是进入两个接收器之间的地层的径向电流。

发射器-接收器对测量沿建立的电流回路的地层的电导。此电导(除频率效应外)与地层电阻率成反比。此方法的范例是钻头(bit)电阻率测量。如果使用一对接收器且测量了轴向电流的差异，则得到的电阻率由两个接收器之间的空间前面的地层控制。组合该两个测量，利用接收器对以上的一个发射器和接收器对以下的另一个发射器，容许更精确地将电流聚焦到地层中并获得更精确的电阻率测量。

US3305771公开了随钻测井系统，其使用一对间隔开的发射环形线圈和该对发射环形线圈之间的一对间隔开的接收环形线圈。交流发电机激励环形发射器，这将电流感生到地层中。接收器检测从环中出来进入到两个接收器之间的地层中的电流。

然而，在接收器对以上和以下具有发射器的问题是，为了实现长的发射器-接收器间隔以及经常地深电阻率测量，仪器必需长，因为在发射器间隔增大时，勘测深度将增大。

本发明的目的是提供用于测量围绕井眼的各个深度的地层的电阻率，而无需改变仪器长度的设备和方法。

发明内容

本发明提供一种用于确定围绕井眼的地层的电阻率的设备，包括：

细长的导电主体；

一对发射器天线，包括安装于所述主体上且用于在所述地层中感生电流的第一天线和第二天线；以及

一对接收器天线，包括安装于所述主体上且用于测量在所述仪器主体中所述接收器所在的位置处流动的轴向电流的第一天线和第二天线；

其中，所述一对发射器天线位于所述一对接收器天线的一侧。

所述第一和第二发射器以及接收器天线优选是环形天线。

所述细长的导电主体典型地是形成随钻测井仪(logging while drilling tool)的部分的钻环。

本发明的一个优选实施例包括：第一对天线和第二对天线；以及用于配置一对天线作为接收器天线且配置另一对天线作为发射器天线的电子电路。

本发明的第二方面提供一种用于使用包括第一对间隔的天线和第二对间隔的天线的仪器对围绕井眼的地层进行电阻率测量的方法，其中所述第一对间隔的天线和所述第二对间隔的天线沿仪器主体分开，所述方法包括：

i)在所述井眼中安置所述仪器主体，使得所述第一对天线位于所述井眼中预定位置；

ii)操作所述第二对天线中的一个天线以在围绕所述井眼的所述地层中感生电流；

iii)测量由所述天线的操作产生的电压；

iv)测量所述主体上所述第一对天线处的轴向电流；

v)沿所述井眼移动所述仪器主体，使得所述第二对天线处于所述预定位置；

vi)操作所述第二对天线中的两个天线，以在围绕所述井眼的所述地层中感生电流；

vii)测量由所述天线的操作产生的电压；

viii)测量作为所述第二对天线的操作的结果的，在所述主体上所述第一对天线中的一个天线处的所述轴向电流；以及

ix)使用获得的电压和电流测量结果确定所述地层的所述电阻率。

优选地，所述第一对天线配置为接收器天线，且所述第二对天线配置为发射器；所述天线对中的天线的间隔、以及所述天线对的间距是使得第一发射器天线与所述一对接收器天线之间的中点之间的距离大于第二发射器天线与所述一对接收器天线之间的所述中点之间的距离。

在此情况下，步骤ii)包括操作所述第一发射器天线且步骤viii)包括测量离所述发射天线最远的所述接收天线处的所述轴向电流，以进行远电阻率测量，以及步骤ii)包括操作所述第二发射器天线且步骤viii)包括测量离所述发射天线最近的所述接收天线处的所述轴向电流，以进行近电阻率测量。

优选地，所述方法包括使用上述设备。

附图说明

图1示出了用于近环(near toroid)电阻率测量的仪器的示意图；

图2示出了用于远环(far toroid)电阻率测量的仪器的示意图。

具体实施方式