[发明专利]用于介电测井的天线结构和设备

说明书

本公开的领域

本公开一般来说涉及碳氢化合物的勘探，所述勘探涉及对穿透土地地层的井孔的电调查。更具体地说，本公开涉及用于估计土地地层的感兴趣参数的新颖天线和电路。

本公开的背景

电力土地井孔测井是众所周知的并且已经描述了用于这个目的的各种装置和各种技术。可以通过将电磁(EM)波发射至地层中并在接收器天线处接收电磁波来估计地层的介电常数。接着，确定所接收信号与所发射信号之间的衰减和相移，所述衰减和相移用以估计地层的介电常数。或者，可以使用间隔开的接收器之间的衰减和相移来估计地层的介电常数。

本公开的概要

在各方面，本公开涉及用于使用至少一个发射器天线以及至少一个电力驱动器来评估至少一个感兴趣参数的方法和设备，所述至少一个电力驱动器与所述至少一个发射器天线电通信并且被配置用来调制所述至少一个驱动器的输出电流的相位。

根据本公开的一个实施方案包括一种用于评估土地地层的设备，所述设备包括：载体，所述载体被配置用于在与所述土地地层相交的井孔中进行运输；测井工具，所述测井工具安置在所述载体上，所述测井工具包括：衬垫，所述衬垫具有被配置成啮合井孔壁的至少一个面，所述面包括限定空腔的表面，至少一个发射器天线，所述至少一个发射器天线安置在所述面的所述空腔中，所述至少一个发射器天线从激发源接收电信号，以及至少一个电力驱动器，所述至少一个电力驱动器与所述至少一个发射器天线电通信并且被配置用来调制所述至少一个驱动器的输出电流的相位。

施加至所述至少一个发射器天线的所述电信号经由所述至少一个电力驱动器在所述发射器天线的两个馈源上强加对称电流，从而使得所述电流的对称点与所述至少一个发射器天线的几何对称轴对准。所述至少一个发射器天线包括至少一个馈源。所述至少一个电力驱动器可以经由至少一个馈源与所述至少一个发射器天线电通信。

所述至少一个发射器天线可以包括三轴天线。所述至少一个发射器天线可以包括每一轴的馈源；每一馈源与所述至少一个电力驱动器电通信；并且所述激发源与所述至少一个电力驱动器电通信。所述至少一个发射器天线可以包括具有覆盖从约2MHz至约1GHz的频率范围的带宽的对数周期天线。当所述面与所述井孔壁啮合时，所述至少一个发射器天线可以安置在所述空腔与所述土地地层之间的所述衬垫上。所述空腔可以包括被配置成将电磁波聚焦至所述土地地层中的凹腔。限定所述空腔的所述表面在金属材料顶部可以包括至少一个功能梯度材料层。所述功能梯度材料可以包括以下至少一项：(i)介电材料，以及(ii)铁磁材料。所述至少一个电力驱动器可以具有与所述至少一个发射器天线电通信的均衡差分输出。所述至少一个电力驱动器可以相对于所述衬垫电浮置。所述测井工具在所述衬垫上可以包括第二空腔，其中接收器天线安置在所述第二空腔中；所述设备可以包括被配置用来使用由所述至少一个接收器天线接收的信号来估计所述土地地层的感兴趣参数的至少一个处理器。所述感兴趣参数可以包括以下各项中的至少一者：(i)所述地层的水饱和度，(ii)所述地层的水电导率，(iii)所述地层的复电容率，(iv)岩石基质的电容率，(v)泥饼的复电容率，(vi)所述泥饼的厚度，(vii)岩石的质地，(viii)胶结指数，(ix)饱和指数，以及(x)阳离子交换能力。

本公开的另一实施方案包括一种用于评估土地地层的方法，所述方法包括：使用至少一个电力驱动器有效地改变安置在测井工具上的至少一个发射器天线的阻抗，所述至少一个电力驱动器与所述至少一个发射器天线电通信并且被配置用来调制施加至所述至少一个发射器天线的输出电流的相位。所述方法还可以包括：在与所述土地地层相交的井孔中运输所述至少一个发射器，其中所述至少一个发射器天线包括三轴天线；使用所述至少一个电力驱动器将输出电流施加至所述至少一个发射器天线；在所述至少一个发射器的两端上强加对称电流，从而使得所述电流的对称点与所述至少一个发射器的几何对称轴对准；使用至少一个接收器天线接收信号；以及使用所述所接收信号估计所述土地地层的感兴趣参数。

已经相当广泛地概述了本公开的较重要的特征的实例，以便可以较好地理解下文对所述特征的详细描述并且以便可以了解所述特征对本领域的贡献。

附图简述

为了详细理解本公开，应参照结合附图进行的对实施方案的以下详细描述，其中相同元件被给予相同数字，其中：

图1示出了根据本公开的实施方案的包括用于估计土地地层的感兴趣参数的井下工具的井孔的示意图；

图2示出了用以获得图6和图7中的相对量值和相位的单端天线的横截面视图；