[发明专利]进行地下作业时用于分析地层特性的方法和系统

说明书

背景技术

通常从地下地层得到诸如油和气之类的碳氢化合物。从地下地层除去碳氢化合物所涉及的地下作业和过程的开发是复杂的。一般，地下作业包括许多不同的步骤，例如，诸如在期望的井场处钻掘井眼、处理井眼使碳氢化合物的生产最优化、以及执行必要的步骤来生产和处理来自地下地层的碳氢化合物。

现代油田作业需要与井下遭遇的参数和条件有关的大量信息。这样的信息可包括井眼遍历的地层的特征以及与井眼本身的大小和配置有关的数据。可以通过数种方法执行通常称之为“测井”的、与井下条件有关的信息的收集，这些方法包括电缆测井、随钻测量(MWD)、随钻测井(LWD)、钻杆传送测井、和线圈油管传送测井。对于这些方法中的每一种方法，可以用多种测井工具。

地层的电磁测井的基本技术是公知的。例如，在搜索和回收碳氢化合物时所使用的技术之一是感应测井，以便确定与井眼相邻的地层的电阻率(或其倒数，电导率)。通常，发射机发射电磁信号，通过围绕井眼的地层材料，并且在一个或多个接收机中感应到信号。地层电阻率影响接收到的信号的特性，诸如其幅值和/或相位，能够进行电阻率测量。可将测量到的信号的特性和/或从其计算的地层特性记录为井眼中工具的深度或位置的函数，生成获得了可以用于分析地层的地层记录。

在钻井作业期间，重要的是能够预测在钻头前的地层的特性。例如，不期望钻掘到会阻碍地下作业性能的高压水区域或其他地层区域。诸如，例如美国专利No.6,856,909号中建议的传统电磁方法或例如，在US2005/0098487中建议的交叉分量感应方法，这些用于钻头的前瞻预测的当前利用的地震模型和其它方法，都有许多缺点。例如，地震波的长波长限制其分辨率。电磁方法也是这样。此外，电磁方法要求地层电阻率的先验知识，这在钻井过程期间是不能得到的。

附图说明

图1示出示意性随钻测井环境；

图2示出示意性电缆测井环境；

图3A和3B描绘根据本发明示例性实施例的钻头前的地层基(formation bed)配置的示意性视图；

图4示出三轴感应工具的线圈配置；

图5示出位于有角度的(angled)地层基的井眼中的三轴感应工具；

图6展示旋转变换定义；

图7示出曲线图，用于示出发射机和接收机之间的磁耦合的位置导数的形状；

图8示出拟合位置导数数据点的最小均方误差曲线；

图9示出使用参数化的余弦函数的数据点的Hough变换；

图10示出在倾斜地层中确定倾角的公开的方法的流程图；

图11示出模型层状地层的电阻率测井；

图12示出从耦合的一阶导数计算的倾角测井；

图13示出从耦合的二阶导数计算的倾角测井；

图14示出图12的倾角测井的直方图；

图15示出图13的倾角测井的直方图；

图16描绘根据本发明的示例性实施例的在钻头前的边界检测的时间反演的过程。

图17A和17B分别描绘对于数个发射机-地层基距离，作为频率的函数的计算的频域中第二反射信号的实部和虚部。

图18描绘频域中在对于在底层基3米距离处的和对于在底层基0.5米距离处的第二反射信号(Z)的实部之间的差；以及

图19示出钻头前地层基配置的示意图，其中收发机阵列相对于地质地层有一个角度地放置。

尽管已经描绘和描述以及通过参考本公开的示例性实施例定义本公开的实施例时，如此的参考不暗示对于公开的限制，并且不推断如此的限制。公开的主题在形式和功能上能够作相当大的修改、改变、和等效，像发生在熟悉本领域相关技术的人员中那样，并且具有本公开的好处。本公开中描绘的和描述的实施例只是作为例子，并非本公开范围的详情无遗的公开。

具体实施方式