[发明专利]牙轮电阻率传感器

说明书

技术领域

本公开总体上涉及钻井操作，并且更具体地涉及用于使用牙轮钻头对地层进行电阻率测量的系统和方法。

发明背景

烃类，诸如油和气体，常见地从可位于陆上或者海上的地下地层获得。从地下地层去除烃类中涉及的地下操作和工艺的发展典型地涉及许多不同步骤，例如像在所希望的井场处钻探井筒，处理所述井筒以便优化烃类的生产，以及执行必要步骤来生产并处理来自地下地层的烃类。

现代钻井操作要求精确的操纵控制和操作来使钻孔陷入薄层烃类储层中，同时避免不合乎希望的地层。此类操纵操作可要求钻孔起始于总体上竖直的轨迹并且在其接近于特定地层边界时转换成水平轨迹，以便陷入所希望的地层中。生成电磁波的工具可用来研究周围地层以便获得地层边界，但是在长距离处，由于典型地层中多个层的存在以及远离钻孔的低工具灵敏度，工具识别地层边界的效果有限。尽管电阻率传感器可设置在钻柱的井底钻具组件(BHA)中，但由于深度延迟，凭借BHA中的传感器将井筒精确布置到薄层储层中总体上仍然是困难的。缺乏准确的深度地层测量使得难以足够早地识别钻孔的地层边界以便有效地陷入所希望的地层中。

附图简述

为了更完全地理解本公开和其特征与优点，现结合附图来参阅以下描述，附图中：

图1是根据本公开的实施方案的两个牙轮钻头的透视图，其示出环形天线待设置在钻头上的各个位置；

图2是根据本公开的实施方案的其上设置有环形天线的两个牙轮的示意性透视图；

图3是根据本公开的实施方案的牙轮中设置有环形天线的牙轮钻头的示意性剖视图；

图4是根据本公开的实施方案的设置在图3的牙轮中的环形天线的示意性剖视图；

图5是根据本公开的实施方案的设置在图3的牙轮中的天线短截线的示意性剖视图；

图6是根据本公开的实施方案的设置在图3的牙轮中的滑环组件的示意性剖视图；

图7是根据本公开的实施方案的耦接到仪器接头的图3的钻头的示意性剖视图；

图8是根据本公开的实施方案的利用其中设置有环形天线的牙轮钻头的钻井系统的示意图；

图9是根据本公开的实施方案的利用其中设置有环形天线的牙轮钻头的钻井系统的框图；

图10是例示根据本公开的实施方案的具有一根接收天线的牙轮钻头的灵敏度测量的一系列图；

图11是例示根据本公开的实施方案的具有一根接收天线的牙轮钻头的灵敏度测量的一系列图；

图12是例示根据本公开的实施方案的具有一根接收天线的牙轮钻头的灵敏度测量的一系列图；

图13是例示根据本公开的实施方案的具有一根发送天线和一根接收天线的牙轮钻头的灵敏度测量的一系列图；

图14是例示根据本公开的实施方案的具有一根发送天线和一根接收天线的牙轮钻头的灵敏度测量的一系列图；

图15是例示根据本公开的实施方案的具有一根发送天线和一根接收天线的牙轮钻头的灵敏度测量的一系列图；

图16是例示根据本公开的实施方案的具有一根发送天线和一根接收天线的牙轮钻头的灵敏度测量的一系列图；并且

图17是例示根据本公开的实施方案的具有一根发送天线和一根接收天线的牙轮钻头的灵敏度测量的一系列图。

具体实施方式

本文详细描述本公开的说明性实施方案。为了清晰，并非实际实现形式的所有特征都在本说明书中进行描述。当然，应了解，在任何这种实际实施方案的开发中，必须做出大量实现方式特定的决策来实现开发人员的特定目标，诸如符合系统相关约束和业务相关约束，所述目标在不同实现方式间将有所不同。此外，应了解，这种开发努力可能是复杂且耗时的，但是仍将是受益于本公开的本领域一般技术人员的常规任务。此外，以下实例决不应被理解为限制或限定本公开的范围。

根据本公开的某些实施方案可涉及钻井系统，所述钻井系统使用其中设置有环形天线的牙轮钻头来实现待根据钻头进行的某些测量。例如，钻井系统可利用设置在牙轮钻头中的一根或多根天线来实现地下地层的电阻率测量。两根天线总体上用来进行此类电阻率测量。一根或多根天线充当基于供应给发送天线的电流将电磁能发送到地层中的发送器。一根或多根天线充当接收或截获反射出地层的电磁能的一部分的接收器并且输出来自发送阶段的电压和相位差以供测量。