[发明专利]在具有不同时钟系统的天线之间使信号同步的方法

说明书

提供了一种用于在位于井眼中的测井工具的发射器与接收器之间使信号同步的方法。由接收器获取通过操作所述井眼中的发射器产生的测量信号。由处理单元确定所述接收器的工作频率。所述接收器的所述工作频率与所述发射器的工作频率不同。基于所述确定的工作频率确定所述接收器的采样频率。由所述处理单元确定所述接收器的相位延迟。由所述处理单元基于所述接收器的所述确定的采样频率和所述相位延迟来调整所述获取的测量信号。

技术领域

本文所公开的实施方案大体上涉及用于进行与石油和天然气勘探有关的测量的设备和方法，并且更具体地涉及在具有不同时钟系统的天线之间使信号同步的方法。

背景技术

在许多石油工业应用中，需要对流体样品进行测量。存在用于执行地质构造的岩石物理参数的井下测量的各种方法。测井可用于井筒中，例如以便进行地层评估测量来推断井眼周围地层和地层中流体的性质。典型的测井工具可包括电磁(电阻率)工具、核工具、声学工具和核磁共振(NMR)工具，但用于评估地层性质(也称为“地层参数”)的各种其他类型的工具也是可用的。早期的测井工具在钻探井筒之后在测井线缆上下入井筒中。新型的此类线缆工具可能已经广泛使用。然而，随着在钻探井眼时对信息的需求不断增加，已经开发了随钻测量(MWD)工具和随钻测井(LWD)工具。MWD工具通常可提供钻井参数信息，诸如钻压、扭矩、温度、压力、方向和倾度。LWD工具通常可提供信息评估测量值，诸如电阻率、孔隙率、NMR分布等。MWD和LWD工具可具有与线缆工具(例如，发射天线和接收天线、传感器等)共同的特性，但是可被设计和构造成耐受恶劣的钻探环境并且在这种环境中操作。

测井工具提供的检测深度与发射器与接收器之间的距离成正比。因此，大多数深度读取工具之间的距离非常大。LWD极深电阻率基本工具配置通常包括两个或更多个独立的钻井接头(sub)(一个发射器和一个或多个接收器)，其放置在井底钻具组件(BHA)以及其他钻井工具中以允许大的发射器-接收器间隔。使用此工具获得的基本测量值由在各种频率下的感应振幅组成，以便允许检测具有宽范围电阻率的电阻率对比的各种地层层边界。

多个接头通常可通过同步总线进行通信。同步总线包括控制线中的时钟和用于与时钟相关的通信的固定协议。然而，同步总线有两个缺点。第一，常规观点认为总线上的每个装置必须以相同的时钟速率运行。第二，由于可能由许多因素(包括线路阻抗)造成的时钟偏差、失真和延迟，如果同步总线是高频的，则同步总线不会很长。因此，同步子总线在长距离上使测量值同步是非常具有挑战性的。正确的同步对于获得良好的测量值和避免不希望的振幅/相位测量误差是合乎需要的。

至少一些业内使用的超深读取工具通过倾斜天线设计实现多耦合LWD测量。通常需要复数域(由实部和虚部组成)中的特殊处理方案来补偿此类测量并获取具有特殊灵敏度的信号。如本领域中已知的，存在各种信号处理方案来获取用于各种应用的LWD信号。然而，由于时间同步误差会影响测量准确性，因此基于多天线的工具的基本要求是将工具完整且精确的时间同步到单个公共参考时间，并且这对于更长的天线间距变得越来越具有挑战性。

减轻同步误差的影响的能力与超深度测井工具直接相关，特别是对于测量值的实时处理。因此，继续关注能够解决同步问题的校准方案的开发。

附图说明

为了更完整地理解所公开的实施方案并且为了理解其进一步的优点，现在参考以下结合附图进行的描述，在附图中：

图1示出设备的实施方案的框图，所述设备具有处理单元和工具以确定在井中的井下地层性质；

图2示出示例性信号在时域中的振幅和在傅里叶变换后的对应频谱的曲线图；

图3是根据本发明实施方案的图2的信号之一的离散傅里叶变换 (DFT)过程的归一化振幅的曲线图；

图4示出在引入信噪比(SNR)等于10的随机噪声的情况下图2 的示例性信号在时域中的振幅和在傅里叶变换后的对应频谱的曲线图；