[发明专利]两轴垫状物地层电阻率成像仪

说明书

技术领域

本发明一般涉及碳氢化合物的勘探，包括穿透大地地层(earthformation)的探井的电子勘测。具体而言，本发明涉及利用引入单独的勘验电流(survey current)并对其进行测量而进行的高度局部化的探井勘测，其中勘验电流是通过沿探井运动的测井工具上的电极与大地地层的电容耦合而被注入探井壁之内。

背景技术

电子的地下探井测量是广为人知的，并且用于此目的的各种装置和各种技术已被说明。一般而言，有两类装置用在电子测井装置中。在第一类中，测量电极(电流源或电流宿(sink))与扩散回流电极(例如测井工具主体)结合使用。测量电流在将电流源连接至测量电极的电路中流动，通过大地地层到达回流电极(return electrode)并回到测井工具中的电压源。在感应式测量测井工具中，测量仪器之内的天线引起在大地地层之内的电流流动。使用同一天线或另一接收天线检测所引起的电流的大小。本发明属于第一类。

有若干操作模式：在一种中，保持测量电极上的电流恒定而测量电压，而在第二种模式中，固定电极的电压而测量从电极流出的电流。理想地，如果为了保持在监视电极处测量的电压恒定而变化电流，则希望电流反比于所勘测的大地地层的电阻率。相反地，如果保持此电流恒定，则希望在监视电极处所测量的电压正比于所勘测的大地地层的电阻率。欧姆定律教导，如果电流和电压均变化，则大地地层的电阻率正比于电压电流之比。

Birdwell(美国专利3365658)教导，使用聚集电极确定地表下层的电阻率。勘验电流从中心勘验电极发送至附近的大地地层之内。通过使用从附近的聚集电极(位于勘验电极附近并在勘验电极的任一侧)发送出的聚集电流而将该勘验电流聚集为从探井向外的相对窄的电流束。Ajam等(美国专利4122387)公开了一种设备，其中可以通过保护电极系统，同时从探井在经过地层的不同侧向距离上进行测井，该保护电极系统位于通过测井电缆而降入探井之中的探棒上。由单个振荡器控制从探井而流经地层的所希望的不同侧向深度的两个地层电流的频率。测井电缆的外壳作为保护电极系统中的一个的电流回路，而紧挨在测井探棒上的电缆电极组件中的电缆电极作为第二保护电极系统的电流回路。还公开了两个实施例，用于测量在电缆电极组件中的电极和保护电极系统之间的参考电压。

已经提出了利用测量电极阵列勘测大地地层的技术。例如，参见授权给Baker的美国专利第2930969号、授权给Mann等的加拿大专利第685727号，授权给Gianzero的美国专利第4468623号，授权给Dory等的美国专利第5502686号，以及授权给Evans的美国专利6,714，014。

发明内容

本发明的一个实施例是一种评估大地地层的设备。该设备包括在垫状物(pad)上的两端电阻率传感器。所述垫状物被配置为接近探井壁。两端中的一端包括垫状物上的第一电极，第一电极被配置为将电流传送到大地地层之内。回流电极水平地离开第一电极。处理器被配置为根据第一电极中的电流确定大地地层的电阻率特性。垫状物可以包括多于一个垫状物。第一电极可以包括成方位角地设置在垫状物上的多个电流电极。所确定的电阻率特性可以是大地地层的水平电阻率。设备可以包括与电流电极垂直地分离的附加回流电极，并且处理器还可以被配置为根据第一电极中的电流确定大地地层的其它特性。其它特性可以是大地地层的垂直电阻率。

本发明的另一实施例是一种评估大地地层的方法。垫状物从测井工具的主体延伸至探井壁附近。使用在至少一个垫状物上的多个电流电极将电流传送进入地层之内。一对水平分开的回流电极位于至少一个垫状物上。根据多个电流电极中的电流确定大地地层的电阻率特性。可以使用多于一个垫状物。电流电极可以成方位角地设置在垫状物上。电阻率特性可以是大地地层的水平电阻率。该对水平分开的回流电极可以被开路，一对垂直分开的回流电极可以设置在垫状物上，并且根据电流电极中的电流确定大地地层的其它特性。其它特性可以是大地地层的垂直电阻率。

本发明的另一个实施例是计算机可读介质，其与感测探井所穿透的大地地层的电阻率参数的设备一起使用。所述设备包括具有多个电流电极和一对水平隔开的回流电极的垫状物。介质包括使处理器能够基于电流电极中的电流估计电阻率参数的指令。计算机可读介质可以是ROM、EPROM、和EAROM、闪存和/或光盘。

附图说明

可参考附图最好地理解本发明，其中同样的附图标记代表同样的元件，并且其中：

图1(在先技术)示出了悬挂在探井中的示例性的测井工具；