[发明专利]用非旋转工具检测地层边界的设备

说明书

本发明提供了用非旋转工具检测地层边界的设备，涉及油井的电测井领域。本发明提供的用非旋转工具检测地层边界的设备，通过在钻具主件上部署的面向不同方向的第一台发射器和第二台发射器，再通过调节两台发射器的电磁信号磁矩，并且启用这两发射器，在测量两台发射器的调制电磁信号时，调节两个接收器接收到的信号辅导，再根据接收和测量到的相位计算出地层边界的方向和位置，使得通过电器消除发射器的调制矢量来停止钻具主件，进而模拟了钻具主件机械旋转产生的影响，并计算出了底层边界的方向和位置，解决了现有技术中的不足。

技术领域

本发明涉及油井的电测井领域，具体而言，涉及用非旋转工具检测地层边界的设备。

背景技术

在石油行业，运用随钻测井(LWD)、随钻测量(MWD)和电缆测井系统等电气测量技术来收集井下信息这样的技术在业内人人皆知。这一类技术一直都被用来获取井内信息，比如地层电阻率(或导电性；虽然这两个专业术语“电阻率”和“导电性”是相反的两个概念，但是在这一技术中经常相互替换。)、介电常数等，从而用来测定地层及其相应流体的岩石物理性质。收集到的井内信息能够帮助我们划定碳氢化合物(如原油或天然气) 以及多孔地层内的其他成分，确定不同地层之间的边界。最好尽可能将钻井井眼定位在产油层(含碳氢化合物的地层)，以便最大程度确保其恢复程度。

随钻测井(LWD)、随钻测量(MWD)和电缆测井系统会用到各式各样的测量工具，其中一种工具就是电阻率测井仪。图1就是传统电阻率测井仪的示意图。传统电阻率测井仪由钻柱100、用于向周围地层发射电磁信号的两台发射器T1和T2、用于接收T1和T2电磁信号的两台接收器R1和R2以及钻柱100末端的钻头112组成。与T2相比，T1更接近R1和R2。

图1中，钻柱100在第一地层102内旋转并移动，直至接近第一地层 102和第二地层104之间的地层边界106。当钻柱100接近地层边界106时，发射器T2(108)的电磁信号就开始穿透地层边界106以及第二地层104，然后由接收器R1和R2接收。然而，与此同时，发射器T1(110)的电磁信号主要只传播到第一地层102，然后便由接收器R1和R2接收。因此，发射器T1测得的电阻率数据与发射器T2测得的电阻率数据是不相同的，这样的差异就表明存在地层边界106。

为使电阻率测井仪一直位于产油区，钻井井眼不但要求要有地层边界信息，还要求其位置和方向信息。图1所示的电阻率测井仪不能确定地层边界106的方向与钻柱100的关系，因而才有了“定向”电阻率测井仪的发明。定向电阻率测井仪在旋转时通过收集不同方位角的测井信息可使其具有方位敏感性。如图2所示，钻井井眼可以分成许多个(200～230)分区。按照惯例，分区的数量可能是8、16或32。根据每个分区测得的电阻率结果的相关性，就可以计算得出地层边界的位置和方向。然而，定向电阻率测井仪的机械旋转也有一定的缺点。比如说，定向电阻率测井仪的振动和晃动对数据测量值的精确性有很大的影响。另外，机械旋转速度也有一定的物理限制。

迄今为止，一直都在采取一些措施来避免出现振动问题，如每当在其中一个分区测量时就关掉测井仪。虽然这样可能解决了振动问题，但是极大地延长了数据测量的过程。

为了避免传统定向电阻率测井仪存在的这些弊端，以前提交过的一份申请#13/786,302提出了一种使用电动旋转的技术，而不是传统的机械旋转。图3是运用了电动旋转技术的定向电阻率测井仪的前视图。定向电阻率测井仪包括一个钻具主件300、两台x-轴和y-轴发射器(一台x-发射器 304和一台y-发射器302)、一台z-轴接收器(一台z-接收器306)以及钻具主件300末端的钻头112。为了进行定向测量，不用机械旋转钻具主件 300，只需通过电气消除x-发射器304和y-发射器302调制矢量就可以停止钻具主件300，从而模拟钻具主件300机械旋转产生的影响。