[发明专利]一种用于水平井随钻探层测距雷达的电磁波波速测量装置以及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于地质勘探领域，具体涉及一种用于水平井随钻探层测距雷达的电磁波波速测量装置以及测量方法。 

背景技术

随着石油工业的不断发展和油气勘探开发难度的不断增大，石油勘探开发工业已逐渐转向开发规模小、油气层薄、物性差、非均质性强的油气藏，定向井、水平井等特殊工艺井的应用逐年增多。在这些特殊工艺井的施工过程中，需要及时掌握钻头所钻穿的岩层特性，快速准确找到储集层，从而指导施工人员控制钻头始终穿行在储层中，以便最大限度地提高采收率。 

为保证钻头始终在储层中钻进，就需随钻测量储层的上下边界面，保证钻头处于储层中的最佳位置。但是，在实际钻进中，由于现有检测工具的局限性，经常出现钻头钻穿储层，或者不能保持在储层中的最佳位置，影响了储层的钻遇率和油气等资源的采收率。 

水平井随钻探层测距雷达则能很好地解决上述问题。本发明则是水平井探层测距雷达的核心技术之一，无论使用何种电磁波测距方法，电磁波在储层中的传播速度都是一个十分重要的物理量，其和传输时间是用于探层测距中最为关键的两个参数，而且由电磁波长 所以电磁波速同时决定了电磁波长，进而可以计算出电磁波测距的精度，即制约了整套电磁波测距系统的分辨率。 

决定电磁波速的主要参数是介电常数。介电常数（或相对介电常数）是进行电磁波测距具有决定性意义的物理量，对于电导率较低的介质，且σ/εω<<1，则若得到在天线工作频率下的传播介质的相对介电常数，我们就可以估算出电磁波在该介质中的传播速度： 

v=1ϵμ=1ϵ0ϵrμ0μr=cϵrμr]]>

其中，上式的c为电磁波在真空中的传播速度c=3×10⁸m/s，ε_r为相对介电常数，μ_r为相对磁导率，对于非磁性物质，μ_r约为1，故对煤层来说，决定煤层中电磁波速的主要参数为相对介电常数ε_r。 

在实际随钻过程中，由于随钻地层的介质未知且并非匀质，为获取电磁波波速，若直接采用测量介电常数的仪器随钻测量储层的相对介电常数，那么只能测量钻头周围的相对介电常数，探测的深度有限，造成测得的相对介电常数并不准确，存在较大的测量误差。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于水平井随钻探层测距雷达的电磁波波速测量的装置及方法，较为精确地测量出电磁波在储层中的传播速度，即使在贴近井壁的区域内被钻井液等浸染，或井壁附近含水，造成储层介质并不均匀的情况，采用本发明提出的方法也可以达到要求。 

为了实现上述发明目的，本发明提供了如下技术方案： 

一种用于水平井随钻探层测距雷达的电磁波波速测量装置，所述 测量装置包括发射天线T₁和接收天线R₁、R₂，转角传感器，上位机，脉冲信号发生装置，信号采样与处理装置，转角测量单元与上位机连接，上位机与信号发生单元和采样单元分别连接，信号发生单元、电压放大单元、发射天线T1、接收天线R1、R2、采样单元、信号处理单元与上位机依次连接。