[发明专利]一种随钻电磁波电阻率的测量装置和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油、天然气钻井作业随钻测量或随钻测井领域，特别是用于地质导向钻井系统中的一种基于高频欠采样算法的随钻电磁波电阻率测量方法和装置。

背景技术

电磁波电阻率是地质导向钻井系统中用来进行实时地层评价、提供钻井导向信息的重要地质参数。电磁波电阻率随钻测量技术是在传统电缆电磁波电阻率测量技术的基础上发展起来的，是一种可以在钻井过程中实时测量钻孔周围不同方位地层电阻率的测量方法。随钻测井是最近几年来迅速发展起来的一项先进的测井技术,与常规测井方法相比较,随钻测量井下数据能够更及时、更真实并且精度更高,更加客观的反应地层的真实地质特征,满足了当代石油天然气工业对测井技术指标的特殊需要。随着整个石油工业的不断发展,大斜度井、水平井等钻井技术越来越多地被用来开发规模更小、物性更差、油层更薄、非均质性强的油藏。随钻测井(LWD)由于自身的优势和特点,更多地被用于这些油藏的评价和大斜度井、水平井的地质导向钻井应用工作中。其中,随钻测井中的电磁波电阻率测井是电法测井中的一种,在石油勘查和钻井技术中具有重要地位。由于电磁波在穿越介质时产生幅度衰减和相位移动，并且由于地层的电阻率和介电常数的特性所决定，电磁波在穿越不同地层介质时产生的幅度衰减和相位偏移不同。由于电磁波的频率特性不同，当频率较高时，电磁波幅度衰减和相位偏移主要与地层的介电常数相关，而当电磁波频率低于10MHZ时，电磁波幅度衰减和相位偏移主要与地层的电阻率相关。电阻率对于地质导向钻井和油田地层评价地层电阻率是重要地质参数。用于测量电阻率的方法也很多，电磁波测量方式可以应用在导电性差或不导电的钻井液，这是电流电阻率等测量方式所不能实现的。

在美国专利(No.6218842)公布了一种电磁波电阻率随钻测井工具，它包括一个能过产生对个频率电磁波信号的不对称发射装置设计，一对被定位在发射天线阵列末端的接收天线组，在发射阵列和接收天线组是要测量的井眼地层，一个校准发射天线被安装在两个接收天线之间，它被用作两种不同的工作模式。在第一种工作模式它被用于校准接收天线装置热漂移，在这种工作模式下，测量的衰减和相移的参数，被用于校准仪器在钻孔测量地层时发生的热漂移。因此当每次测量进行之前它可以进行温度漂移的校正。第二种工作模式时校准接收系统可以被用于被钻地层的电磁波电阻率的测量。但这种方法的缺点在于不能消除温度漂移影响之外的干扰，如电路中的噪声等。

在中国授权的发明专利(NO.CN101482013)中，公开了一种大地电磁波电阻率测量方法及其仪器，仪器包括接收电场强度信号的电场传感器，接收磁场强度信号的磁场传感器，两个分别与电场传感器和磁场传感器的输出端连接的前置放大与滤波器、与前置放大与滤波器的输出端连接的数据采集系统和采集控制、数据存储及处理系统。但这种方法的缺点在于不能降低采样频率，并在低采样频率的情况下测量出所需要的地层参数。

在上述各种现有技术中，都是利用高频电磁波在通过地层时会受到电阻率的影响产生幅度的衰减和和相位的偏移，仪器测量电磁波幅度的衰减比和电磁波的相位差，对于有些技术采用硬件电路测量的方式，但由于电路内部噪声干扰，会影响测量电路的可靠性和精度，而且硬件电路中的模拟器件随温度飘移会比较严重。有些采用过采样方式测量电磁波信号的幅度衰减比和相位差值，但由于电磁波信号本身的频率较高，过采样要求比电磁波信号更高的采样率，这样高温、高精度和高速的AD器件几乎没有，而且采样频率高采样精度高的AD器件会产生大量的采样数据，这对数字信号处理器件计算能力的要求更高，由于整个电路工作在高频状态，会使系统的功耗大量增加。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提出一种随钻电磁波电阻率测量方法，包括：产生特定频率的电磁波功率信号；通过发射天线线圈将所述电磁波功率信号发射到地层中；通过两个接收天线线圈分别接收含有被测地层信息的电磁波功率信号，生成两路含有被测地层信息的电磁波功率信号；对所述的两路含有被测地层信息的电磁波功率信号分别进行带通滤波，并将经过带通滤波后的两路含有被测地层信息的电磁波功率信号通过AD采样后生成两路电磁波采样数字信号；对所述两路电磁波采样信号的每一路电磁波采样数字信号进行混频变换和低通滤波，生成每一路电磁波采样数字信号的幅值信息和相位信息；根据所述两路电磁波采样数字信号的幅值信息和相位信息，生成所述两路电磁波采样数字信号的幅值比和相位差；根据所述的幅值比和相位差，根据图表反演生成所述电磁波功率信号的电阻率图板。