[发明专利]用于地质导向的装置和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及用于进行与油和气体勘探相关的测量的装置和方法。

发明背景

在用于油和气体勘探的钻井中，应当理解，相关联的地质地层的结构和特性提供了有助于这种勘探的信息。此外，采集最优井眼位置对于增加最大化的油开采可能是至关重要的。方位角定向电磁(EM)电阻率钻具已被实施来主动地调节钻孔位置，使得可实现最优井计划。这种钻具的相关应用是地质导向，地质导向是对调节钻探方向的有意控制。地质信号是可用于地质导向的信号或表示。方位角地质信号响应可用于实时引导井路径取向，以及将所述井导向期望的地层区域。众所周知，在测录钻具位于具有对称电阻率剖面的层状地层介质的钻探条件下，用于地质导向的现有方位角EM钻具遭遇“盲点”问题。在这种情况下，目前(常规)定向EM钻具的地质信号响应对这种层状地层效应非常敏感，使得岩石物理学家可能基于常规的地质信号而曲解地层地质。极其困难的地层情况的实例包括：钻具位于对称的3层地层电阻率剖面的中间层中，其中中间层比上层和下层两者具有更高的电阻率值。在该钻探条件下，地质信号非常弱，且岩石物理学家可能会留下以下错误印象：钻具在均匀的地层介质中进行钻探。

WO2011/129828Al讨论了包括用于相对于测井进行处理和地质导向的装置和方法的各种实施方案。方法和相关联的装置可包括采集从操作在井的钻孔中旋转的钻具而生成的信号，其中钻具包括相对于钻具的纵轴倾斜的接收器天线和两个传输器天线。可相对于钻具的旋转方向而处理所采集的信号，以确定与地层相关联的特性和/或确定用于对钻探操作进行地质导向的地质信号。WO2011/129828Al包括讨论将所采集的信号转换成耦合分量。

美国专利公开号2008/0078580涉及用于使用单个钻具执行矿床边界(bedboundary)检测和方位角电阻率测录的系统和方法。一些方法实施方案包括：使用方位角敏感的电阻率测录钻具来测录钻孔；从所述钻具提供的测量得到电阻率测录和边界检测信号两者；以及显示边界检测信号和电阻率测录中的至少一个。电阻率测录测量可以是补偿测录，即从一个或多个对称的传输器-接收器布置进行的测量导出测录。虽然对称布置还可用作边界检测信号的基础，但是可使用非对称布置获得更大探测深度。因此，边界检测信号可以是未经补偿的。

附图简述

图1示出根据各种实施方案的具有可在钻孔中操作以确定地层特性的钻具结构的实例装置的实施方案的框图。

图2示出根据各种实施方案的多分量电磁测录钻具的实例天线配置的表示。

图3示出根据各种实施方案的可操作为方位角深电阻率传感器的钻具。

图4A至图4B示出根据各种实施方案的三层地层，其具有沿三层地层中的路径进行操作的图2的钻具配置的对称电阻率结构和地质信号相位响应。

图5A至图5B示出根据各种实施方案的不具有沿三层地层中的路径进行操作的图2的钻具配置的对称电阻率结构和地质信号相位响应的三层地层。

图6A至图6C示出根据各种实施方案的与图3A的地层模型中图3的钻具配置中的传输器T6和接收器R1相关联的磁场响应。

图7A至图7C示出根据各种实施方案的与图4A中的地层模型中的XX分量和YY分量相关联的磁场响应。

图8示出根据各种实施方案的配备有倾斜接收器和倾斜传输器的天线系统的配置。

图9示出根据各种实施方案的钻具面元位置及对应方位角的配置。

图10示出根据各种实施方案的配备有倾斜传输器和倾斜接收器两者的电磁钻具的配置。

图11A至图11B示出根据各种实施方案的图6A的地层模型中的图10中的第一种钻具配置的地质信号响应。

图12A至图12B示出根据各种实施方案的图6A的地层模型中的图10中的第二种钻具配置的地质信号响应。

图13A至图13B示出根据各种实施方案的图6A的地层模型中的图10中的第一种钻具配置的地质信号图像。

图14A至图14B示出根据各种实施方案的图6A的地层模型中的图10中的第二种钻具配置的地质信号图像。

图15A至图15D示出根据各种实施方案的可操作以采集补偿地质信号响应的天线配置。

图16示出根据各种实施方案的用于相对于地质信号进行钻探相关的活动的实例方法的特征。

图17描绘了根据各种实施方案的可操作以在钻孔中进行测量并处理测量信号以相对于地质信号进行钻探相关的活动的实例系统的特征的框图。