[发明专利]具有多极传感器的深方位系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请案涉及与本案在同一日期(_______________，2012)申请的、题为“使用多极天线的岩层成像(FORMATION IMAGING WITH MULTI-POLE ANTENNAS)”的共同待决且共同受让的国际申请案第_____________号；所述共同待决的国际申请案的内容在此通过引用的方式全文并入本申请案中。

技术领域

本发明大体上涉及关于油气勘探的系统。

背景技术

在用于油气勘探的钻井中，理解在井孔周围的地质岩层的结构和特性提供了用以帮助此类勘探的信息。然而，钻井工具操作的环境常常处于地面以下较远距离处，且在这些位置处进行用以管理此类设备的操作的测量。测井是经由位于井下的传感器进行测量的过程，其可以提供关于岩层特性的有价值的信息。测量技术可以利用电磁信号，所述电磁信号可以进行深的测量和浅的测量，所述深的测量较不容易受到井孔和钻井所侵入的地带的效应的影响，所述浅的测量是在提供探测信号的工具附近。此外，此类测量的有用性可以与来源于此类测量的信息的精确性或质量相关。

在可以应用到井孔的电磁感测中，成像工具可以达到高的方位分辨率，但不能进行深的测量。另一方面，一些标准测井仪可以实现深处读取，但仅提供有限的方位信息。主要限制可以与在传统感应测井仪中使用偶极的事实相关。存在可以经实施以实现方位聚焦的三种类型的方法：通过定位、通过孔径和通过极化。

通过定位的聚焦可以通过将传感器放置在被感测的区域附近中来实现，例如，在可使得接触井孔壁的衬垫上。此用于井孔成像工具中；然而，其勘探深度在单个井应用中是有限的，这是因为勘探深度是依据方位分辨率的。图1中在垂直虚线的左边示出通过定位的聚焦的应用。

通过孔径的聚焦可以通过利用如喇叭形或抛物面天线的特殊孔径来实现。尽管此类系统非常有用且在空气中可以实现非常高的方位分辨率，但在导电岩层中，其可能由于所述岩层的色散特性而在距孔径较短的距离处丢失其方位焦点。图1中还在垂直虚线的左边展示通过孔径的聚焦的应用。

如在当前感应技术中使用的通过极化的聚焦可以是深的，但其可能至多实现三种方位模式，其中积极使用这些模式中的仅两者，其中电磁模式是电磁波的组态，如场型。此限制是由于偶极波现象的使用，所述现象限制了可能从岩层内部深处收集的方位信息，如图1中水平虚线下方所示。结果，尚未实现通过极化来获得岩层内深处的高保真度图像。

附图说明

图1展示用于定位、孔径和极化聚焦方法的关于勘探深度的方位模式的表示。

图2示出根据各种实施方案的经由多极感应的深处聚焦敏感性。

图3展示根据各种实施方案的具有用以测量的工具以提供高阶方位敏感性的实例系统的框图。

图4A展示根据各种实施方案的可操作为感应系统中的感测系统以提供极化聚焦的工具的实例实施方案。

图4B-4C展示根据各种实施方案的可能经实施在图4A的每一分站中以便激励较高模式的偶极的实例定向。

图5A-5C展示根据各种实施方案的可能实现n阶方位敏感性的三种实例传感器组态。

图6展示根据各种实施方案的用于对应于图5A中所示的布置的不同模式的实例传感器定位和敏感性。

图7展示根据各种实施方案的用于对应于图5B中所示的布置的不同模式的实例传感器定位和敏感性。

图8展示根据各种实施方案的用于对应于图5C中所示的布置的不同模式的实例传感器定位和敏感性。

图9A示出根据各种实施方案的经由个别控制线圈的多极感应工具的实例。

图9B展示根据各种实施方案的在图9A的多极感应工具的圆周周围的个别线圈的俯视图。

图9C以表格形式展示根据各种实施方案的用于用以应用到图9A的多极感应工具的线圈的不同模式的实例激励极性。

图10A示出根据各种实施方案的使用旋转线圈的多极感应工具的实例的实施方案。

图10B展示根据各种实施方案的当图10A的个别线圈在多极感应工具的圆周周围旋转时的俯视图。

图10C以表格形式展示根据各种实施方案的用于用以在不同角度位置应用到多极感应工具的线圈的不同模式的实例激励极性。

图11A示出根据各种实施方案的经由周期性包装的多极感应工具的实例。

图11B展示根据各种实施方案的可以用于图11A的工具上的耦接到激励源的实例周期性包装。