[发明专利]随钻前探测和侧向探测仪器的系统和方法

说明书

本发明提供了一种用于钻头前方和周围的地层边界检测的方法和系统。通过对称设置发射器/接收器和接收器/发射器的方向，系统可以测量由钻头前方和周围地层边界反射的信号。测量的信号可用于确定地层边界位置。

技术领域

该发明是关于随钻电磁测井的系统和方法，该系统和方法用于测量地层参数。该发明的应用之一是测量钻井设备周围和前面的地层参数。

背景技术

随钻测量系统安装在钻井设备上面，当钻井设备把地层钻开一个孔之后，用随钻测量系统测量地层信息。随钻测量系统是典型的井下设备的一部分，该设备处于钻杆的底部，为钻头提供动力以破碎岩石。随钻测量系统提供实时测量以便更新储层模型、优化钻井过程。随钻测量系统提供的数据能够为井眼实时定位，使井眼处于储层的最佳生产位置。随钻测量系统提供的信息，使得水平井钻井和钻遇储层变得更容易，特别是在复杂储层中。

电磁随钻测量系统利用电磁波测量钻井设备周围的地层信息。随钻电磁测量系统通常包括至少一个发射天线和一个接收天线。发射天线发射一个电磁波到系统周围的地层，然后被接收天线接收。这个接收到的信号被用于评价地层参数，例如电阻率、介电常数和系统到地层界面的距离。石油工业的持续发展导致越来越多的水平井被钻探。水平井的钻井需要实时掌握钻井设备到前方和周围地层界面的位置。目前的电磁随钻测量系统具有探测地层界面的能力，但其精度和效率还不能达到工业界的期望。

发明内容

本发明描述了一个具有前探测和侧向探测的电磁随钻测量系统，该系统至少需要一个发射器和至少一个接收器。在一个实例中，本发明至少包含一个发射器和两个接收器，其中发射器处于两个接收器之间。在另一个实例中，本发明至少包含两个发射器和一个接收器，其中接收器处于两个发射器之间。在另一个实例中，本发明至少包含一个发射器和一个接收器，其中接收器和于发射器的中心位于仪器轴线的同一位置。

当系统处于具有不同电阻率的均匀介质中，接收器测量到来自发射器的信号相同或相近。在一个实例中，接收器位于一个发射器的两边。当地层界面存在时，接收器测量的信号与系统和地层界面的相对位置及地层界面两边的地层电阻率有关。

在一个实例中，该发明提出了一个电磁随钻测井系统，包括一个磁天线发射器，和电天线接收器。其中磁天线发射器包含一个或多个闭合回路，被称为一个或多个磁偶极子，电天线接收器是一个天线或传感器，可以直接电场强度。电天线接收器的中心和磁天线发射器的中心重合，或电天线接收器处于一个平面上，该平面是由磁天线发射器的法线和仪器轴线构成。在这个发明实例中，地层界面的位置和地层电阻率由测量信号或计算得出。其中为系统旋转时测量值的平均值，是仪器旋转角度。

在另一个实例中，该发明提出了一个电磁随钻测井系统，包括一个磁天线发射器，和天线接收器。其中磁天线发射器包含一个或多个闭合回路，被称为一个或多个磁偶极子，天线接收器包含两个相互连接的部分，这两部分同为磁天线或同为电天线或同为磁电天线。磁天线发射器位于两个相互连接天线部分之间。在这个发明实例中，地层界面的位置和地层电阻率由测量信号或计算得出。其中为系统旋转时测量值的平均值。

在另一个实例中，该发明提出了一个电磁随钻测井系统，包括一个磁天线发射器，和磁-电天线接收器。其中磁天线发射器包含一个或多个闭合回路，被称为一个或多个磁偶极子；磁-电天线接收器是一个天线或传感器，当磁-电天线接收器位于磁天线发射器的上方或下方时，它可以同时测量磁场强度和电场强度。在这个发明实例中，地层界面的位置和地层电阻率由测量信号或计算得出。其中为系统旋转时测量值的平均值

在另一个实例中，该发明提出了一个电磁随钻测井系统，包括一个磁天线发射器，和磁-电天线接收器。其中磁天线发射器包含一个或多个闭合回路，被称为一个或多个磁偶极子，磁-电天线接收器是一个天线或传感器，磁-电天线接收器同时测量磁场强度和电场强度。该磁-电天线接收器包括两部分，每一部分都是一个磁-电天线接收器，两个部分被连接起来。磁天线发射器位于磁-电天线接收器包括的两部分之间。在这个发明实例中，地层界面的位置和地层电阻率由测量信号或计算得出。其中为系统旋转时测量值的平均值。