[发明专利]一种多频谱地层边界远探测方法及装置

说明书

本发明公开了一种多频谱地层边界远探测方法及装置，采用缠绕多匝的方式绕制圆形结构的线圈，在一半的线圈上包裹铜箔，将包裹有铜箔的线圈置于地层中；旋转线圈一周，依据线圈的感应电动势幅值判断层界面的方位；发射不同频率的电磁波，线圈接收信号后依据不同频率的电磁波在介质中的衰减不同，通过测量感应电动势的幅值和相角实现层界面距离进行判断。本发明解决了传统圆形接收信号弱的问题以及传统半线圈只能采用单匝进行测量的问题，对随钻测井探测地层边界具有重要意义。

技术领域

本发明属于电场测量技术领域，具体涉及一种多频谱地层边界远探测方法及装置。

背景技术

在测井行业中，随着测井技术的发展，传统的直井不能满足对地质勘探的需要，随钻测井的应用越来越广泛。随钻测井可超前探测地层电阻率，能实现对超前地层的评价，使得随钻测井仪器可以在地层中朝储层前进，由于随钻测井仪器对地层边界的探测性能不好，当仪器在储层内移动时，不能有效探测储层的边界信息，因此不能准确评估储层的大小，急需研发一种在随钻测井领域实现地层边界方位及距离的测量的仪器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多频谱地层边界远探测方法及装置，快速求解地层边界的方位及距离。

本发明采用以下技术方案：

一种多频谱地层边界远探测方法，包括以下步骤：

S1、采用缠绕多匝的方式绕制圆形结构的线圈，在一半的线圈上包裹铜箔，将包裹有铜箔的线圈置于地层中；

S2、旋转线圈一周，依据线圈的感应电动势幅值判断层界面的方位；

S3、发射不同频率的电磁波，线圈接收信号后依据不同频率的电磁波在介质中的衰减不同，通过测量感应电动势的幅值和相角实现层界面距离进行判断。

具体的，步骤S2中，线圈旋转一周形成多个峰值，峰值最大部分对应未包覆铜箔线圈的角平分线所处的方位，此时对应位置的场强最大，对应方位为层界面方位。

具体的，步骤S3具体为：

S301、计算层界面不存在时接收线圈的感应电动势记为V1，幅值和相角分别为abs(V1)和angle(V1)；

S302、在未包覆铜箔线圈的角平分线方位存在与线圈法线平行的层界面时，接收线圈的感应电动势记为V2，幅值和相角分别为abs(V2)和angle(V2)；

S303、记发射线圈距离层界面的距离为d，发射线圈所在层为第一层介质，电导率为σ₁；层界面另一侧为第二层介质，电导率为σ₂，层界面的反射系数为其中μ为真空磁导率；ε₁和ε₂为第一层介质和第二层介质复介电常数，其表达式为ε′₁、ε′₂为第一层介质和第二层介质介电常数实部，ω为电磁波的角频率，j为虚部单位，j²＝-1；

S304、得到发射线圈产生的电磁波经过层界面反射到接收线圈处场的相角变化α，由场的叠加原理得到当层界面存在时，场的相角变化关系为angle(V2)-angle(V1)＝α，求解等式得到相角实现层界面距离d。

进一步的，相角变化α为：

其中，arctan(Γ)表示反射系数的正切值，λ为电磁波在真空中的波长，μ_r为第一层介质的相对磁导率，ε_r为第一层介质的相对介电常数；

相角实现层界面距离d为：