专利名称：用于油基泥浆内张量微电阻率成像的方法和设备的制作方法
技术领域：
电子土地钻孔(borehole)测井技术是众所周知的，并为 此目的已经描述过多种装置和多种技术。大体说来，有两类装置用于 电子测井装置(logging devide)。在第一类电子测井装置中，测量电 极(电流源或电流吸收器)与扩散(diffuse)返回电极(如工具的主 体)结合使用。测量电流在将电流源连接到测量电极的电路中流动， 通过地层流到返回电才及并回到工具中的电流源。在电感测量工具中， 测量仪器中的天线感应地层内的电流。使用相同天线或单独的接收器 天线来检测感应出的电流的幅度。本发明属于第一类电子测井装置。其中示出当垫子表面正交于，轴时，较大本征值与较小本 征值的比值是最大的。基于对这个事实的认识，因此可以使用来自测 井工具上的多个垫子的测量结果，以确定地层的水平电阻率和垂直电 阻率，其中每个垫子面向不同方向。本领域人员可以简单地完成每个 垫子的方程(3)的本征值分解，并识别本征值的比值为最大值的特 定垫子上的特定电极组。于是该垫子被识别为正交于层面，而相应的 本征值给出水平电阻率和垂直电阻率。可选地，对于随钻测量(MWD) 实施方式，当工具转动时利用单个垫子进行的测量可用于获得地层倾 斜角(dip)以及水平电阻率和垂直电阻率。只要两个测量到的分量相互正交就可以使用其他电极定 向。例如，图7a示出一种布置，其中电流路径是垂直的并且在两对 电极处测量了电压以给出测量结果K:7和Kz2，而图7b示出一种布置， 其中电流是水平的(正交于图7a中的电流)并使用相同电极来给出 电压F^和p^。
0022图8示出一种布置，其中多对电压测量电极可用于在多个 水平位置和垂直位置处测量电压差。
[0023应该注意到，已经主要在确定地层的水平电阻率和垂直 电阻率方面介绍了本发明。但本领域:技术人员会"i人识到该方法还可以 应用于确定水平电导率和垂直电导率；因此，水平电阻率和垂直电阻 率的确定是被构思为包括水平电导率和垂直电导率的确定。应进一步 注意到，本发明的设备还可以使用来自相邻电极組的测量结果来提供 钻孔的电阻率图像。
[0024对于上述的所有电极构造，可通过使用垫子上或脱离垫 子的电流电极来获得垂直电流。在后者情况下，它们可以在心轴 (mandrel)上或在测井绳(或BHA)上的远距离位置。可以使用垫 子上的电流电极来获得水平电流。
[0025可以使用在适当的机器可读介质上实施的计算机程序进 行数据处理，该计算机程序使处理器能够执行控制和处理。在本申请 中使用的术语处理器以其传统广泛的含义使用，并且旨在包括诸如单 核计算机、多核计算机、分布式计算系统、现场可编程门阵列(FPGA) 等装置。本公开内容中引用的机器可读介质是可由机器读取的任何介 质，并可以包括石兹性介质、RAM、 ROM、 EPROM、 EAROM、闪存 和光盘。处理过程可在井下或地表进行。在可选实施例中，部分处理
12过程可在井下进行，而其余部分在地表进行。
[0026已通过参考旨在绳索上传送的测井工具介绍了本发明。然 而，本发明的方法还可与随钻测量(MWD)工具或随钻测井(LWD) 工具一起使用，其中两个工具中任一个都可以在钻柱或挠性管上传 送。
0027虽然上述公开内容是针对本发明的优选实施例，但是对于 本领域技术人员而言，多种修改是显而易见的。所附权利要求的范围 和精神内的所有变化都打算由上述公开内容所包含。
1权利要求
1、一种用于评估地层的设备，该设备包括(a)传送到所述地层中的钻孔内的测井工具；(b)第一对电流电极，其将第一电流传送到所述地层中；(c)所述测井工具上的第一对电压电极，其提供在第一方向上的第一电压测量结果；(c)所述测井工具上的第二对电压电极，其提供在基本正交于所述第一方向的第二方向上的第二电压测量结果；(d)处理器，其使用所述第一电压测量结果和所述第二电压测量结果来估计所述地层的水平电阻率和垂直电阻率，该估计是部分地基于坐标旋转进行的。
2、 根据权利要求1所述的设备，进一步包括第二对电流电极， 其在基本正交于所述第一电流方向的方向上将第二电流传送到所述 地层中，并且其中所述第一对电压电极和第二对电压电极进一步提供 第三电压测量结果和第四电压测量结果。
3、 根据权利要求2所述的设备，其中所述处理器进一步在估计 所述水平电阻率和所述垂直电阻率的过程中，使用所述第三电压测量 结果和所述第四电压测量结果。
4、 根据权利要求1所述的设备，其中所述第一对电压电极和所 述第二对电压电极安置在从所述测井工具的主体延伸的垫子上。
5、 根据权利要求4所述的设备，其中所述第一对电流电极中的 至少一个电流电极所安放的位置选自(i)在垫子上和(ii)离开垫子。
6、 根据权利要求2所述的设备， 平行于所述测井工具的纵轴。
7、 根据权利要求2所述的设备， 正交于所述测井工具的纵轴。
8、 根据权利要求3所述的设备, 平电阻率和所述垂直电阻率的过程中， 述电阻率矩阵由所述第一、第二、第J权利要求书第2/4页其中所述第一电流的方向基本其中所述第二电流的方向基本其中所述处理器在估计所述水 执行电阻率矩阵的对角化，所 三和第四电压测量结果确定。
9、 根据权利要求3所述的设备，其中所述处理器进一步估计在 层面与所述测井工具的纵轴之间的角度。
10、 根据权利要求1所述的设备，进一步包括多个垫子，所述多 个垫子的每个垫子包含两对电压电极，其中所述处理器使用来自在所 述多个垫子的每个垫子上的电极的测量结果，来估计所述地层的水平 电阻率和垂直电阻率。
11、 根据权利要求1所述的设备，进一步包括将所述测井工具传 送到所述钻孔内的传送装置，该传送装置选自(i)绳索和(ii)钻管。
12、 根据权利要求1所述的设备，其中所述处理器进一步提供所 述钻孔的电阻率图像。
13、 一种评估地层的方法，该方法包括(a) 将第一电流传送到所述地层中；(b) 测量在第一方向上由所述第一电流引起的第一电压差；(c) 测量在基本正交于所述第一方向的第二方向上第二电压差；(d)使用第一和第二电压测量结果以及坐标旋转，来估计所述 地层的水平电阻率和垂直电阻率。
14、 根据权利要求13所述的方法，进一步包括(i) 在基本正交于所述第一电流方向的方向上将第二电流传送 到所述地层中；(ii) 测量在所述第一方向和所述第二方向上由所述第二电流引 起的第三电压差和第四电压差；和(iii) 在估计所述水平电阻率和所述垂直电阻率的过程中，使用 所述第三电压测量结果和所述第四电压测量结果。
15、 根据权利要求13所述的方法，其中测量所述第一电压差和 所述第二电压差的步骤进一步包括使用第一对电压电极和第二对电 压电极，所述第一对电压电极和所述第二对电压电极安置在从测井工 具的主体延伸的垫子上。
16、 根据权利要求13所述的方法，其中传送所述第一电流的步 骤进一步包括使用一对电流电极，该电流电极所安放的位置选自(i) 在垫子上和(ii)离开垫子。
17、 根据权利要求14所述的方法，其中所述第一电流的方向基 本平行于所述钻孔的纵轴。
18、 根据权利要求14所述的方法，其中所述第二电流的方向基 本正交于所述钻孔的纵轴。
19、 根据权利要求14所述的方法，其中估计所述水平电阻率和 所述垂直电阻率的步骤是基于由所述第一、第二、第三和第四电压测 量结果确定的电阻率矩阵的对角化。
20、 根据权利要求14所述的方法，进一步包括估计在所述地层 的层面与所述钻孔的纵轴之间的角度。
21、 根据权利要求13所述的方法，进一步包括使用多个垫子， 所述多个垫子的每个垫子载有两对电压电极，其中所述处理器使用来 自所述多个垫子的每个垫子上的电极的测量结果，来估计所述地层的 水平电阻率和垂直电阻率。
22、 一种与用于估计地层的设备一起使用的计算机可读介质，该 i殳备包括(a) 传送到所述地层中的钻孔内的测井工具；(b) 第一对电流电极，其将第一电流传送到所述地层中；(c) 所述测井工具上的第一对电压电极，其提供在第一方向上 的第一电压测量结果；(d) 所述测井工具上的第二对电压电极，其提供在基本正交于所述第一方向的第二方向上的第二电压测量结果；所述介质包括指令，该指令使得处理器能够执行以下步骤(e) 使用所述第一电压测量结果和所述第二电压测量结果来估 计所述地层的水平电阻率和垂直电阻率，该估计是部分地基于坐标旋 转进行的。
23、 根据权利要求22所述的介质，进一步包括下列的至少一个: (i)》兹性介质、(ii) RAM、 ( iii) ROM、 ( iv ) EPROM、 ( v )EAROM、 (vi)闪存和(vii)光盘。
全文摘要
一种非聚焦电阻率成像装置，其水平电流和垂直电流被传送到钻孔中。安装有电极的垫子被用于在正交方向上进行电压测量。然后对电压测量设备进行旋转以给出在具有倾斜层面的各向异性地层中的主要电阻率的测量结果。
文档编号G01V3/18GK101473245SQ200780023428
公开日2009年7月1日 申请日期2007年5月3日 优先权日2006年5月3日
发明者T·王 申请人:贝克休斯公司