[发明专利]一种利用高频磁力仪随钻边界探测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及随钻测井技术领域，更具体地，本发明涉及随钻边界探测装置及方法。

背景技术

钻井应用(例如随钻测井(LWD)、随钻测量(MWD)、电缆测井应用等)使用电学测量来确定钻孔周围地层的电学特性是公知的，这些钻井装置测得的电阻率(或者电导率)可以理解为利用各种岩石物理模型(例如Archie’s Law)来确定其中地层和液体的岩石物理特性。例如，高空隙度地层的高电阻率常常预示着烃的存在，如原油和天然气，而高空隙度地层的低电阻率通常是水饱和区。术语电阻率和电导率虽然在意思上相反但是在本领域中经常交替使用，这里提及其中的一个或者另外一个是为了描述方便，而不是有意进行限制。

随钻边界探测装置的探测深度随着测量频率的增加而减小，通常随钻边界探测装置采用的无线电波频率从100千赫兹到几兆赫兹，传统的磁力仪只能用于恒定磁场（如地磁场）或低频磁场的测量，随着科学技术的快速发展，高频磁力仪逐渐成为现实（例如US2008/0106201,US2010/0289491）。

目前，水平井已逐渐成为油田开发的主流井型，它需要钻井工具保持在油层中行进，尽可能实现最大限度的采收率。所以需要一种有效的探测装置和方法进行地层边界测量，现有技术中随钻边界探测装置采用的接收机和发射机均为线圈天线，其灵敏度不高，不能独立地测量磁场的多个分量，测量数据精度低且不便于后期的信号处理，尺寸大不利于钻井工具上的安装使用。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提高随钻边界探测装置中接收机的灵敏度，减小接收机的尺寸，从而提出一种利用高频磁力仪随钻边界探测装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明的提供如下技术方案：

一种利用高频磁力仪随钻边界探测装置，包括：圆筒状的工具主体，所述工具主体上部署发射机和接收机，所述发射机为线圈天线，所述接收机为磁力仪。

上述利用高频磁力仪随钻边界探测装置，所述线圈天线的发射电磁信号极化方向可以与工具主体轴线方向平行。

上述利用高频磁力仪随钻边界探测装置，所述磁力仪接收并测量来自所述发射机的磁场分量。

上述利用高频磁力仪随钻边界探测装置，所述接收机可以为单个磁力仪或者多个磁力仪形成接收机阵列。

上述利用高频磁力仪随钻边界探测装置，所述磁力仪可以工作在静场到频率高达10兆赫兹的频带。

一种利用高频磁力仪随钻边界探测方法，在井眼中布置所述工具主体，所述工具主体上部署发射机和接收机，所述发射机为线圈天线，所述接收机为磁力仪，所述发射机发射电磁信号，所述磁力仪相应地接收并测量磁场分量，通过处理接收的信号获得地层边界信息。

上述利用高频磁力仪随钻边界探测方法，所述发射机发射电磁信号，所述工具主体绕自身轴线旋转一个完整的周期(0-360度)，获取所述磁力仪上感应的x分量电磁信号。

上述利用高频磁力仪随钻边界探测方法，所述x分量电磁信号在所述工具主体绕自身轴线旋转一个完整的周期内成正弦波分布，判定钻井工具附近存在地层边界；所述x分量电磁信号在所述工具主体绕自身轴线旋转一个完整的周期内是一条近似直线，判定钻井工具附近不存在地层边界。

上述利用高频磁力仪随钻边界探测方法，利用所述接收机接收的信号振幅根据接收机接收的信号振幅与边界距离的关系曲线图仿真结果推导出钻井工具与地层边界的距离信息。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，

（1）本发明所述的利用高频磁力仪随钻边界探测装置及方法，采用磁力仪作为随钻边界探测装置的接收机，与传统的线圈天线相比，磁力仪能够独立地测量磁场的每个分量，能简化后续的信号处理程序，并且能够提高数据精度，此外，磁力仪的尺寸比传统线圈天线的尺寸更小，这样就有利于钻井工具上的安装使用。

（2）本发明所述的利用高频磁力仪随钻边界探测装置及方法，随钻探测工具主体上可以部署单个磁力仪作为接收机，也可以部署多个磁力仪形成接收机阵列，部署多个磁力仪形成接收机阵列时能接收到更多可信的地层信息，进一步提高边界的测量精度。

（3）本发明所述的利用高频磁力仪随钻边界探测装置及方法，磁力仪可以工作在静场到频率高达10兆赫兹的频带，一般随钻边界探测装置都采用无线电波(从100千赫兹到几兆赫兹)，所以磁力仪能够满足这一工作频率。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中