[发明专利]一种钻具以及井下随钻探测储层界面和厚度的方法

摘要

一种钻具以及井下随钻探测储层界面和厚度的方法，在煤层气、油气及其他矿储层的水平钻井中，应用超高频电磁波和微波反射的探层测距方法来识别煤层、油气层及其他矿储层与其上下盖层的边界，并测量出水平钻进的钻具与上下盖层边界距离。基于上述方法在地面非开挖施工的水平井钻井作业中，可探测出水平井筒轨迹上下方的障碍物，并测量出水平井筒与障碍物间的距离；基于上述方法在穿越河流或建筑物的水平井钻井作业中，探测河床底面或建筑物的底面与河床或建筑物下面井筒的距离，并在随钻过程中使钻具与河床底面建筑物的底面保持平行或在预设距离内。

主权项

一种井下随钻探测储层界面和厚度的方法，其特征在于：所述方法中使用的钻具，主要包括依次相连的钻杆、螺杆马达和钻铤，还包括安装在所述钻铤上下两侧的介电常数测量探头，电磁波发射源和接收天线，所述的安装在钻铤上下两侧的介电常数测量探头用于测量钻具所在地层的介电常数，安装在所述钻铤上下两侧的自然伽马传感器判断和识别所述钻具是否进入储集层所在地层的岩性，所述钻铤设置于螺杆马达之前的近钻头位置；高频电磁波或微波测量钻具到边界面的计算方法为l1＝ct1/2l2＝c(t1+Δt)/2其中，l1是电磁波发射源T与接收天线R间中线的距离，电磁波发射源与接收天线的距离就为2l1；Δt是电磁波发射源到边界面直达波与反射波的时间差；l2是电磁波发射源到边界面反射点距离；d是钻铤到边界面距离；t1是电磁波由T直接传到R的时间；c是电磁波在煤层和油气层中的传播速度；在煤层气钻井中，通过介电常数测量探头测量钻铤近区的电场和自然伽马传感器测量钻铤所在地层的自然伽马射线辅助“高频电磁波探层测距”识别钻具是在煤层中还是在盖层中；在油气钻井中，通过介电常数测量探头测量钻铤近区的电场和自 然伽马传感器测量钻铤所在地层的自然伽马射线，辅助“高频电磁波探层测距”识别钻具是在油气层中还是在盖层中；所述方法用于识别煤层、油气层及其他矿储层与上下盖层边界，并测量出水平钻进的钻具与上下盖层边界的距离，探测出水平井筒轨迹上下方的障碍物，并测量出水平井筒与障碍物间的距离，探测河床底面或建筑物的底面与河床或建筑物下面井筒的距离，并在随钻过程中使钻具与河床底面，建筑物的底面保持平行或在预设距离内；当所述钻具在煤层或油气层中以滑动方式水平钻进时，将钻具的工具面高边调整到零度使电磁波发射源及接收天线分别朝上和向下；而当所述钻具以复合钻进方式水平钻进时，安装有电磁波发射源及接收天线的钻铤随钻具旋转，此时通过装在电磁波发射源的角度传感器来判断出电磁波发射源及接收天线是否朝上和向下，每当电磁波发射源及接收天线转到朝上和向下的位置时通过发射高频电磁波以及接收反射波，来识别上、下盖层并计算出钻铤到上、下盖层的距离。