方位近鑽頭電阻率和地質導向方法及系統的製作方法

2023-04-30 03:37:16

專利名稱：方位近鑽頭電阻率和地質導向方法及系統的製作方法
方位近鑽頭電阻率和地質導向方法及系統交叉引用本申請涉及由發明人Michael Bittar於2007年8月8日提交的名稱為「"Tool for Azimuthal Resistivity Measurement and Bed BoundaryDetection，，的序列號為 11/835,619的共同未審的美國專利申請。同時，本申請還涉及由發明人Michael Bittar, Clive Menezes 和 Martin Paulk 於 2007 年 7 月 11 日提交的名稱為「Modular Geosteering Tool Assembly」的共同未審的PCT申請No. PCT/US07/15806。在此結合其全部內容作為參考。
背景技術：
現代石油鑽井及生產運營需要大量關於井下參數和條件的信息。這樣的信息典型地包括鑽孔及鑽井組件的位置和方向、地球地巖層特性和井下鑽井環境參數。關於地巖層特性和井下條件的信息的收集通常被稱為「測井」，也可以在鑽井過程中收集關於地巖層特性和井下條件的信息(從而被稱為「隨鑽測井」或者「LWD」)。在LDW中使用了各種現有的測量工具。一種工具是電阻率工具，其包括一個或多個用於將電磁信號發射到地巖層中的天線以及一個或多個用於接收地巖層響應的天線。當操作於低頻時，電阻率工具可以被稱為「感應」工具；而操作於高頻時，該電阻率工具可以稱為電磁波傳播工具。雖然支配測量的物理現象會隨頻率而變化，但是工具的操作原理是恆定不變的。在一些情況下，比較接收信號的振幅和/或相位與發射信號的振幅和/或相位而測量地巖層電阻率。在其它情況中，相互比較接收信號的振幅和/或相位而測量地巖層電阻率。當以鑽孔中的深度或工具位置的函數來描述時，電阻率工具測量被稱為「測井」或 「電阻率測井」。這樣的測井可以提供碳氫化合物濃度的表示，以及對於鑽井者和完井工程師而言很有用的其它信息。具體而言，方位敏感型測井可以提供用於導向鑽井組件的信息， 因為這些信息可以通知鑽井者何時已進入或離開目標地巖層床，從而允許對鑽井程序進行改變以使其相比僅利用地震數據的情況提供更多的價值和更高的成功性。然而，鑽頭穿透地層界面與收集足以提醒鑽井者該事件的測井信息之間的延時經常削弱這種測井的效用。


當結合附圖考慮以下具體的說明時，可以更好地理解所公開的不同實施方式，其中圖1示出了示例性的隨鑽測井(LWD)環境；圖2示出了具有近鑽頭天線(at-bit antenna)的示例性的井底組件；圖3A-3F示出了可選的近鑽頭天線結構；圖4示出了示例性的近鑽頭模塊的截面；圖5是用於井底組件的示例性的電子部件的方塊圖；圖6是用於示例性的近鑽頭模塊的電子部件的方塊圖7示出了示例性的方位面元布置；圖8示出了穿過模型地巖層的示例性的測井儀器路徑；圖9是示例性的地層界面指標的曲線圖；圖10是用於近鑽頭接收器模塊的示例性方法的流程圖；圖11是用於近鑽頭髮射器模塊的示例性方法的流程圖；圖12是用於具有近鑽頭部件的LWD電阻率工具的示例性方法的流程圖；以及圖13是示例性表面處理設備的方塊圖。以下描述具有廣泛應用。在此公開的每個實施例以及所附的討論僅僅是為了以該實施例為例，而並非意在暗示該公開內容(包括權利要求)的範圍被限定於該實施例。與此相反，其旨在覆蓋落入由所附權利要求書所限定的本發明的實質和範圍內的所有改變、 等價物和變化。
具體實施例方式在此公開了測井工具和方法，其採用近鑽頭環形天線來獲得緊鄰鑽頭的方位電阻率測量結果，從而能夠產生低延時地質導向信號。在一些實施方式中，近鑽頭天線是井底組件的一部分，其中井底組件包括鑽頭、泥漿馬達和電阻率工具。近鑽頭天線是位於鑽頭切削表面三英尺內的環形天線。泥漿馬達位於近鑽頭天線和電阻率工具之間，並且它通過驅動軸轉動鑽頭。電阻率工具包括至少一個不平行於近鑽頭環形天線的環形天線。優選地，環形天線的方向相差30°或更大角度。近鑽頭天線是近鑽頭模塊的一部分，在一些實施方式中，近鑽頭模塊為電阻率工具發射周期性電磁信號脈衝以用於測量。在其它實施方式中，近鑽頭模塊測量由電阻率工具發出的電磁信號脈衝的特性，並且將測量到的特性通過短距離遙測連接傳送至電阻率工具。這樣，電阻率工具與近鑽頭模塊配合以獲得臨近鑽頭的方位電阻率測量結果，由此可以計算地層界面指標信號並將其顯示給用戶。在此公開的測井工具和方法可以依據其中操作所述測井工具和方法的大型系統而被更好地理解。因而，圖1示出了示例性的隨鑽測井(「LWD」)環境。鑽井平臺2支撐具有遊動滑車6的鑽架4，該鑽架4用於提升和降下鑽柱8。頂部驅動10在鑽柱8下降穿過井樓12時支撐並旋轉該鑽柱8。鑽頭14由井下馬達和/或鑽柱8的旋轉驅動。在鑽頭 14旋轉時，鑽頭14產生穿過不同地巖層的鑽孔16。泵18循環鑽井液20，其通過供給管道 22流經鑽柱8的內部至鑽頭14。鑽井液通過鑽頭14中的通孔離開，並向上流過環繞鑽柱 8的環面以將鑽削物傳送到地面，在那裡鑽井液被過濾並再循環。鑽頭14僅是井底組件M的一個部件，該井底組件M包括有泥漿馬達和一個或多個提供重量和剛性以輔助鑽井過程的「鑽環」(厚壁鋼管)。一些鑽環包括內置的測井儀器以收集不同的鑽井參數(例如，位置、方向、鑽壓、鑽孔直徑等)的測量結果。工具方向可以依據工具面角(旋轉方向)、傾角(傾斜)和羅盤方向而確定，工具面角(旋轉方向)、傾角 (傾斜)和羅盤方向均可由磁力計、傾角計和/或加速計測量得到，但是也可選擇性的使用如陀螺儀的其他傳感器類型。在一個特定實施方式中，工具包括3軸磁通門磁力計以及3軸加速計。如本領域所知，將這兩種傳感器系統相結合能夠測量工具面角、傾角和羅盤方向。 該方向測量結果可與陀螺測量或慣性測量結果相結合來精確跟蹤工具位置。井底組件M還包括用於保持與地面的通信連接的遙測儀。泥漿脈衝遙測技術是一種常用的遙測技術，用於將工具測量結果傳遞到地面接收器並從地面接收指令，但是也可以利用其它遙測技術。對於一些技術(例如，穿牆聲音信號傳輸)而言，鑽柱8包括一個或多個用於檢測、放大以及轉發信號的轉發器30。在地面，傳感器觀將信號在機械形式與電形式之間轉換，以使網絡接口模塊36從遙測儀接收上行信號並且(至少在一些實施方式中)發射下行信號至遙測儀。數據處理系統50接收數字遙測信號，解調該信號，再將工具數據或測井曲線(well logs)顯示給用戶。軟體(在圖1中表示為信息存儲介質52)管理系統50的操作。用戶通過一個或多個輸入裝置M以及一個或多個輸出裝置56與系統50 及其軟體52進行交互。在一些系統實施方式中，鑽孔機採用該系統進行地質導向決策並將正確的指令發送至井底組件對。圖2示出了示例性的井底組件對，其具有置於鑽頭箱(bit box) 204中位於「彎接頭」208的一端的鑽頭202。泥漿馬達210連接到彎接頭208以轉動延伸穿過彎接頭208至鑽頭箱204的內部驅動軸。井底組件還包括隨鑽測井(LWD)組件212和遙測儀218，以及懸掛在一根鑽杆222上的其他可選鑽環220。在圖2中示出的鑽頭是牙輪鑽頭，但是也容易採用其他鑽頭類型。多數鑽頭具有螺紋銷316(圖3D-3F)，其與鑽頭箱204中的螺紋插孔接合以將鑽頭緊固於鑽柱。在圖2 的實施方式中，鑽頭箱設有兩個環形天線206，其與LWD組件212中的天線214、216相互配合。如下詳述，該天線布置能在緊鄰鑽頭處進行方位電阻率測量。鑽頭箱204由泥漿馬達 210通過穿過彎接頭208的內部驅動軸轉動，該彎接頭208是一個短部件，當鑽頭僅由泥漿馬達轉動時(即，鑽柱8不旋轉)，其輕微彎曲以使鑽頭鑽出弧形孔。地質導向可採用不同類型的泥漿馬達，例如容積式馬達(PDM)、Moineau馬達、渦輪式馬達等，以及採用旋轉導向機構的其它馬達。LffD組件212包括一個或多個測井工具和系統，其能夠記錄數據並且通過遙測儀 218將數據發射至地面。如在此特別討論的，LWD組件212包括具有天線214、216的電阻率工具，天線214、216與鄰近鑽頭的天線相互配合來確定有助於地質導向的方位電阻率測量。由於泥漿馬達的長度，位於LWD部件中的電阻率工具傳感器與鑽頭相距至少15英尺， 這通常意味著可用於鑽孔機的方位電阻率測量應用於當前鑽頭位置後至少15英尺處的鑽頭位置。但是，通過與近鑽頭環形天線相配合，可以向鑽孔機提供可用於當前鑽頭位置的信息，從而能夠比之前更加精確地導向鑽井組件。圖2示出了與鑽頭箱共軸並且軸向間隔15-30釐米的兩根環形天線。在鑽頭箱上設置天線的好處在於這種結構不需要對鑽頭進行任何變動，其中鑽頭是需要定期更換的耗材。在鑽頭箱上設置天線的缺點在於鑽頭上的定位更接近鑽頭的表面。然而，在此構思了這兩種結構，因為在鑽頭箱與鑽頭之間使用了短接插頭(short sub)，其優點是使得在此公開的方法能應用於現有產品中。圖3A示出了固定在鑽頭箱302中的鑽頭202，該鑽頭箱302具有傾斜的環形天線 304(即，環形天線的軸設置為相對於鑽頭箱的軸形成夾角)。如果空間允許，可以設置一條與第一環形天線平行的第二環形天線。相反地，如果空間被限制在鑽頭箱上，則可以在鑽頭箱306上設置單個共軸環形天線308，如圖;3B所示。環形天線並不必須環繞鑽頭箱。例如， 圖3C示出了具有環形天線312的鑽頭箱310，該環形天線312的軸則垂直於井底組件的縱軸ο
圖3D-3F示出了具有嵌入的環形天線的鑽頭。在圖3D中，鑽頭314具有正常長度的軸318以支撐共軸環形天線318，其與圖3E中的鑽頭320不同。鑽頭320具有伸長的軸 322以支撐傾斜的天線324。在圖3F中，鑽頭3 在其保徑面(gauge surface)上設置有共軸環形天線328。(多數彎接頭和旋轉可導向系統採用長保徑鑽頭，即鑽頭具有軸向延伸 10釐米或更長並且方便提供用於將傳感器嵌入鑽頭表面中的空間的保徑面)。如以下所討論的，一些實施方式採用近鑽頭天線作為發射天線，而另一些實施方式則採用近鑽頭天線作為接收天線。圖4示出了鑽頭箱204的截面，鑽頭箱204連接至延伸穿過彎接頭208的內部軸402。鑽井液經過通道404進入鑽頭下方的銷端。隔間406中的電子部件通過布線通道 408耦接至環形天線206。電子部件406從流道404中的電池、振動能量採集器、渦輪處或者從隔間406中的線圈獲得電能，其中該線圈在內部軸旋轉時經過彎接頭208的外殼中的磁體的磁場。在一些系統實施方式中，電子部件利用該電能驅動定時正弦脈衝依次通過每個環形天線，並暫停系統中的其它發射天線的操作。在其它系統實施方式中，電子部件利用該電能建立短距離通信連接至泥漿馬達上面的LWD組件。可以採用並適用不同的現有短距離井下通信技術。例如，Dailey 的名為 「Short hop communication link fordownhole MWD system」的美國專利5，160,925公開了一種電磁技術；Tubel的名為「Production well telemetry system」的美國專利6，464，011公開了一種聲學技術；Davies的名為 "Drill string telemetry system andmethod」 的美國專利 7，084，782 公開了一種軸向電流環路技術；以及 Konschuh 的名為「Method and apparatus for transmitting sensor responsedata and power through a mud motor，，的美國專利 7，303，007 公開了一種布線技術。適當地採用短距離通信迴路，電子部件能夠與LWD組件同步計時，測量接收信號的振幅和相位，並且為接下來的處理而將那些測量結果發送至LWD組件。在一些工具實施方式中，一條環形天線作為短距離通信的發射和接收天線，並且還作為發射或接收電阻率測量結果的天線。圖5是用於井底組件的示例性的電子部件的方塊圖。遙測模塊502與地面數據處理設備通信以提供測井數據以及為LWD組件接收控制消息，也可能為導向鑽井組件接收控制消息。用於LWD組件的控制模塊504提供測井數據並接收這些控制消息。控制模塊504 通過工具總線506調整LWD組件的不同部件的操作。這些部件包括供電模塊508、存儲模塊510、可選的短距離遙測模塊512和電阻率測井工具514。在一些實施方式中，近鑽頭儀器516發送由測井工具514使用的電磁信號518來測量方位電阻率。在其它實施方式中， 測井工具514發送電磁信號520，該電磁信號520由近鑽頭儀器516測量並且由短距離遙測模塊512發送至電阻率測井工具514來進行方位電阻率計算。控制模塊504將方位電阻率計算結果存儲在存儲模塊510中，並將至少一些計算結果發送至地面處理設備。圖6是用於示例性的近鑽頭儀器模塊516的電子部件的方塊圖。示例性的模塊包括控制器及存儲器單元602、電源604、一個或多個用於發射並可選地接收電磁信號的天線、可選的短距離遙測傳感器608以及其它的可選傳感器610。控制器及存儲器單元602依據以下參照圖9和圖10所描述的方法對其它模塊部件的操作進行控制。電源604利用來自電池、振動能量採集器、渦輪、發電機或其他合適的機構的電能為其它模塊部件供電。天線 606是耦接到控制器602以發射或接收電磁信號的環形天線。短距離遙測傳感器608採用任意合適的短距離井下通信技術與短距離遙測模塊512(圖5)進行通信。其它傳感器610 可以包括溫度傳感器、壓力傳感器、滑油傳感器、振動傳感器、應力傳感器和密度傳感器，以便監控鑽頭處的鑽井條件。在描述近鑽頭方位電阻率測量方法之前，進一步地了解一些背景將有助於理解。 圖7示出了如何能將鑽孔分為多個方位面元(S卩，旋轉角範圍)的例子。在圖7中，圓周已被分為8個面元，其分別編號為702、704……716。當然，也可以採用更多或更少的面元。從鑽孔的高的一側測量旋轉角(以下情況除外，即在垂直鑽孔中，相對於鑽孔的北側來測量旋轉角)。由於旋轉工具採集方位敏感測量結果，該測量結果可與這些面元中的一個以及深度值相關聯。通常，LWD工具旋轉速度比其沿鑽孔前進的速度快很多，從而給定深度的每個面元能與大量測量結果相關聯。在給定深度處的每個面元中，這些測量結果可以結合起來 (例如，取平均值)來提高它們的可靠性。圖8示出了以一定角度穿過模型地巖層的示例性的電阻率測井工具802。模型地巖層包括夾在2層厚的1歐姆-米地層804和808之間的20歐姆-米地層806。示例性的電阻率工具進行方位敏感的電阻率測量，從而確定界面指標信號。如以下進一步的解釋，地層界面指標信號可以基於相對方位角度處的測量結果之間的差或比率。圖9是在從圖8中的模型獲得的相對方位方向的示例性的地層界面指標信號的曲線圖。信號902是向下方向(α = 180° )的示例性的界面指標信號，而信號904是相對應的向上方向(α =0° )的界面指標信號。當工具接近界面並且朝向具有更高電阻率的地層指向時，信號902和904為正。當工具接近界面並且朝向具有更低電阻率的地層指向時， 信號902和904為負。因此，鑽孔機可以在最大的正界面指標信號的方向中導向工具，以維持鑽孔在高電阻率地層中。這樣的界面指標信號能夠利用圖10或圖11的方法之一結合圖 12的方法而得到。圖10示出了可由近鑽頭接收器模塊實現的示例性的方法。從步驟1002開始，接收器模塊將其自身與LWD組件同步。在一些實施方式中，通過往返通信交換出現同步以確定通信延時，然後再將該通信延時作為當前時間值的校正由LWD組件傳送至近鑽頭模塊。在其它實施方式中，不需要高計時精度，並可以省略這一步驟。在步驟1004中，近鑽頭模塊檢測接收信號中的脈衝，並測量這些脈衝的振幅和相位。對所有的接收器天線同時進行這樣的測量，並且由LWD組件通過短距離遙測來為這樣的測量設置計時。在步驟1006中，每個接收信號脈衝的振幅和相位測量結果被加上時間標記，並且被傳送到LWD組件。在一些實施方式中，接收天線之間的相位差及衰減值被計算並且被傳送至LWD組件。在具有傾斜天線的近鑽頭模塊中，近鑽頭模塊的旋轉方向被測量，並且連同振幅和相位測量結果一起被傳送到LWD組件。該方法從步驟1004開始反覆進行。圖11示出了可由近鑽頭髮射器模塊實現的示例性的方法。在步驟1102中，一旦向近鑽頭模塊供電，則模塊將經歷一段等待周期直到模塊確定供電已經穩定並且定時基準抖動(timing reference jitter)的值足夠的小。在步驟1104中，通過近鑽頭環形天線， 模塊開始重複。在步驟1106中，模塊通過驅動正弦脈衝(例如，100微秒2MHz脈衝)穿過發射天線而觸發(fire)發射天線。(脈衝長度可以變化至大約10毫秒。信號頻率可以從大約IOkHz變化至大約IOMHz。)在步驟1108中，模塊檢查以確定是否每個發射天線均已被觸發。如果沒有，該模塊選擇並觸發下一天線，再從步驟1104開始。否則，在返回到步驟1104前，模塊暫停在步驟1110，從而重複完整的循環。這一暫停為發生其它的發射器觸發 (例如，在LWD組件中的發射器)提供了空間，並且為下一循環開始前改變工具位置提供了時間。在一些實施方式中，一個或多個發射脈衝可以被調製以將信息從其他近鑽頭傳感器傳送到LWD組件。圖12示出了用於具有近鑽頭部件的LWD電阻率工具的示例性的方法。從步驟1202 開始，工具將其時間基準與近鑽頭模塊同步。在使用近鑽頭髮射器的至少一些實施方式中， 工具檢測來自近鑽頭髮射器的信號脈衝，識別暫停和脈衝頻率，並且確定循環周期和循環開始時間。基於發射器的計時信息可用作其後的電阻率工具操作的基準。在使用近鑽頭接收器的實施方式中，工具與近鑽頭模塊進行短距離通信以調整計時，並且在一些評估通信延遲的情況中，通信延遲可用作偏移以精確同步工具和近鑽頭模塊的計時基準。應注意，在由電阻率工具天線和近鑽頭天線相結合而形成的天線布置中，可以有多個發射天線。在多數情況下，連續觸發發射天線並且測量每個接收器天線對每個發射天線觸發的響應。測量循環包括每個發射天線的觸發。在步驟1202中已經同步了兩個模塊的計時，在步驟1204中工具開始通過每個發射天線進行重複，每次選擇一個發射天線。雖然相繼示出和描述了以下的三個步驟，但是期望實際上同時實施這三個步驟。 在步驟1206中，工具將來自所選發射天線的脈衝發送到周圍的地巖層中，或者如果發射天線是近鑽頭天線，則工具期望近鑽頭模塊發射脈衝。在步驟1208中，在觸發發射天線的同時，工具測量當前的工具位置和方向。在步驟1210中，工具(和近鑽頭模塊)測量由每個接收器天線接收的信號的振幅和相位。通過短距離遙測連接將近鑽頭測量結果傳送到電阻率工具。在步驟1212中，所測量的每個發射器的響應振幅和相位與為當前工具位置和方向所限定的測量面元相關聯。將該面元中的每個發射-接收天線對的測量結果相結合來提高測量精度，並且從所結合的測量結果中形成方位電阻率測量結果，並且在新的測量結果可用時更新方位電阻率測量結果。同樣地，為每個面元確定界面指標值。在可選的步驟1214 中，至少部分電阻率和/或界面指標值通過仰孔遙測連接傳送至地面處理設備以顯示給用戶。在步驟1212中，基於該面元中的新的振幅和相位測量結果和任何之前的測量結果為每個面元確定或更新電阻率測量結果和地層界面指標測量結果。由於使用了非平行的發射和接收天線(例如，發射器或接收器傾斜)，電阻率測量結果是方位敏感的。在一些實施方式中，電阻率測量結果可通過當前面元的平均補償振幅和相位測量結果來確定，也可結合其它鄰近的面元的平均補償測量結果以及其它測量或評估的地巖層參數(如，地巖層走向、地巖層傾角及地巖層各向異性)來確定。通過空間對稱發射器得到的平均測量結果來確定補償測量結果。可以使用近鑽頭髮射天線或近鑽頭接收天線(例如，圖2中的天線206和214)基於非平行的發射-接收天線測量的測量結果來進行面元的地層界面指標計算。(對本實施方式而言，假設僅使用一個近鑽頭天線。使用多個近鑽頭天線的情形將在以下內容中進行討論。)例如，如果給定面元的測量結果，響應由天線206發射的信號的天線214的平均測量信號相位(或相反，響應來自天線214的信號的天線206的相位)是Φ，該面元的地層界面指標可通過以下等式計算I=(當前面元的Φ)_(與當前面元相隔180°的面元的Φ)(1)因此，參照圖7，通過面元702和710之間的平均測量信號相位差來計算面元702的地層界面指標。通過面元704和712之間的測量相位差來計算面元704的地層界面指標。可選地，替代相位差，也可使用這些面元之間的相對於發射天線206信號的接收器天線214的響應的振幅A的對數差(或衰減)I = ln(當前面元的A)-In(與當前面元相隔180°的面元的A) (2)還有另一種選擇，並不採用相隔180°的面元的相位或者對數振幅之間的差，可以確定當前面元的相位(或對數振幅)與鑽孔中給定軸位置處的所有面元的平均相位(或對數振幅)之間的差
權利要求
1.一種井底組件，包括具有切削表面的鑽頭；具有至少一個環形天線的電阻率工具；經由驅動軸耦接到所述鑽頭的泥漿馬達，其中所述泥漿馬達位於所述鑽頭和所述電阻率工具之間；以及近鑽頭天線，其中所述近鑽頭天線是位於所述切削表面3英尺內的環形天線，並且所述近鑽頭天線不平行於所述工具的環形天線。
2.如權利要求1所述的組件，其中近鑽頭天線與鑽頭共軸。
3.如權利要求1所述的組件，其中近鑽頭天線的軸相對於鑽頭的軸傾斜。
4.如權利要求1所述的組件，其中近鑽頭天線的軸垂直於鑽頭的軸。
5.如權利要求1所述的組件，其中近鑽頭天線的方向與工具的環形天線的方向相差至少 30°。
6.如權利要求5所述的組件，其中電阻率工具與近鑽頭模塊同步計時，從而周期性測量經過所述近鑽頭天線和所述工具的環形天線之間的電磁信號的衰減和相位偏移。
7.如權利要求5所述的組件，其中所述近鑽頭天線為所述電阻率工具發射電磁信號脈衝以便進行測量和用於確定方位電阻率值。
8.如權利要求5所述的組件，其中所述工具的環形天線發射電磁信號脈衝從而被近鑽頭天線所接收，其中近鑽頭模塊經由短距離遙測儀傳送電磁信號脈衝特性的測量結果至所述電阻率工具。
9.如權利要求1所述的組件，其中所述近鑽頭天線嵌在所述鑽頭的保徑面上。
10.如權利要求1所述的組件，其中所述近鑽頭天線嵌在所述鑽頭的軸上。
11.如權利要求1所述的組件，其中所述鑽頭包括螺接在鑽頭箱中的銷端，所述近鑽頭天線安裝在所述鑽頭箱上。
12.如權利要求1所述的組件，其中所述驅動軸穿過外殼，並且所述近鑽頭天線緊鄰鑽頭箱安裝到所述外殼上。
13.如權利要求1所述的組件，其中所述電阻率工具確定地巖層電阻率的方位屬性，並且所述方位屬性作為地層界面指標信號傳送到用戶。
14.如權利要求1所述的組件，還包括第二近鑽頭天線，所述第二近鑽頭天線是所述切削表面三英尺內的環形天線。
15.一種測井方法，包括將來自近鑽頭環形天線的電磁脈衝發射到位於泥漿馬達的相對側上的電阻率工具；通過所述電阻率工具上的環形天線測量所述電磁脈衝的特性；將所測量的特性與至少一個環形天線的方位方向相關聯；至少部分地基於所測量的特性確定電阻率值；以及至少部分地基於所述電阻率值的方位變化來提供界面指標信號。
16.如權利要求15所述的測井方法，其中所述近鑽頭環形天線是共軸的，而所述工具的環形天線是傾斜的。
17.如權利要求15所述的測井方法，其中所述環形天線的方向至少相差30°。
18.如權利要求15所述的測井方法，還包括發射來自不同的第二近鑽頭環形天線的電磁脈衝，以及利用所述電阻率工具上的環形天線來測量這些電磁脈衝的特性，其中所述電阻率值也至少部分地基於所測量的來自所述第二近鑽頭環形天線的電磁脈衝的特性。
19.一種測井方法，包括將來自電阻率工具上的環形天線的電磁脈衝發射到位於泥漿馬達的相對側上的近鑽頭環形天線；通過所述近鑽頭環形天線測量所述電磁脈衝的特性；經由短距離遙測儀將所測量的特性傳送至所述電阻率工具，其中所測量的特性與至少一個環形天線的方位方向相關聯；至少部分地基於所測量的特性確定電阻率值；以及至少部分地基於所述電阻率值的方位變化提供界面指標信號。
20.如權利要求19所述的測井方法，其中所述近鑽頭環形天線是共軸的，並且所述工具的環形天線傾斜至少30°。
21.如權利要求19所述的測井方法，還包括使用不同的第二近鑽頭環形天線測量所述電磁脈衝的特性，其中所述電阻率值也至少部分地基於所測量的來自所述第二近鑽頭環形天線的電磁脈衝的特性。
全文摘要
採用近鑽頭環形天線來獲得緊鄰該鑽頭的方位電阻率測量結果的測井工具和方法能產生低延時地質導向信號。在一些實施方式中，近鑽頭天線是井底組件的一部分，該井底組件包括鑽頭、泥漿馬達和電阻率工具。泥漿馬達位於近鑽頭天線和電阻率工具之間。電阻率工具包括至少一個環形天線，該環形天線不平行於近鑽頭環形天線。近鑽頭天線是近鑽頭模塊的一部分，在一些實施方式中，該近鑽頭模塊為電阻率工具發射周期性電磁信號脈衝以便進行測量。在其它實施方式中，近鑽頭模塊測量由電阻率工具發出的電磁信號脈衝的特性，並將所測量的特性經由短距離遙測連接傳送到電阻率工具。
文檔編號E21B47/01GK102439260SQ200880127677
公開日2012年5月2日 申請日期2008年12月16日 優先權日2008年12月16日
發明者C·D·梅內塞斯, M·S·比塔爾 申請人:哈利伯頓能源服務公司