一種測(cè)井方法專利榮譽(yù)

2021年6月24日，《一種測(cè)井方法》獲得第二十二屆中國(guó)專利銀獎(jiǎng)。 2100433B

圖1示出了根據(jù)《一種測(cè)井方法》優(yōu)選實(shí)施例的一種測(cè)井裝置——電磁波傳播電阻率探測(cè)裝置，其包括鉆鋌本體12、天線陣列7-11、13-15、內(nèi)部電子線路（圖中未示出）以及用于耦合各部件的固化密封件。如圖1中所示，鉆鋌本體12在該實(shí)施例中優(yōu)選地由一根圓柱形且內(nèi)有軸向貫通孔的不銹鋼材料制成，該鉆鋌本體12的外表面上優(yōu)選地刻有多個(gè)優(yōu)選為環(huán)形或橢環(huán)形的凹槽，該凹槽用于安裝發(fā)射天線或接收天線。

在圖1所示出的優(yōu)選實(shí)施例中，天線陣列包括4個(gè)發(fā)射天線T1（如附圖標(biāo)記11所示）、T2（如附圖標(biāo)記14所示）、T3（如附圖標(biāo)記13所示）和T4（如附圖標(biāo)記15所示），以及4個(gè)接收天線R1（如附圖標(biāo)記7所示）、R2（如附圖標(biāo)記8所示）、R3（如附圖標(biāo)記9所示）和R4（如附圖標(biāo)記10所示）。

如圖1所示，發(fā)射天線和接收天線從圖1的左側(cè)至圖1的右側(cè)（即為從鉆挺本體12的鉆挺尾端到鉆頭端）的排列順序優(yōu)選為：接收天線R3、發(fā)射天線T3、發(fā)射天線T1、接收天線R1、接收天線R2、發(fā)射天線T2、發(fā)射天線T4、和接收天線R4。其中，在該優(yōu)選實(shí)施例中，接收天線R1和R2之間的中點(diǎn)為測(cè)量點(diǎn)，發(fā)射天線T1、T2、T3和T4優(yōu)選地分別以該測(cè)量點(diǎn)為中心對(duì)稱地安裝。接收天線R1和R2優(yōu)選地是安裝角均為零的接收天線對(duì)，而接收天線R3和R4為另一對(duì)以所述測(cè)量點(diǎn)為對(duì)稱中心的接收天線對(duì)，如圖1所示，該接收天線R3和R4優(yōu)選地位于鉆鋌的兩端。該接收天線R3和R4的安裝角可以任意設(shè)置，在該實(shí)施例中其被優(yōu)選地（但不僅限于）設(shè)置為45度和-45度。

對(duì)于任何一個(gè)發(fā)射天線與一對(duì)接收天線對(duì)（例如發(fā)射天線T1與接收天線R1和R2）而言，當(dāng)發(fā)射天線被激發(fā)時(shí)，電磁信號(hào)通過周圍地層及鉆鋌本體傳播，經(jīng)過地層反射及透射而在接收天線上產(chǎn)生電磁感應(yīng)信號(hào)，該電磁感應(yīng)信號(hào)經(jīng)由接收天線進(jìn)行信號(hào)采集，然后經(jīng)由內(nèi)部電子線路進(jìn)行放大、濾波等信號(hào)處理，最后轉(zhuǎn)化為傳播地層的電阻率的函數(shù)。當(dāng)該測(cè)井裝置（在該實(shí)施例中為電磁波傳播電阻率探測(cè)裝置）在井下運(yùn)行時(shí)，如果該裝置前方的地層電參數(shù)（例如地層電阻率對(duì)比度）不變，則就意味著沒有層邊界出現(xiàn)，此時(shí)反射到接收天線上的電磁信號(hào)就會(huì)不變，而如果該裝置前方的地層電參數(shù)改變，則就意味著有層邊界出現(xiàn)，此時(shí)反射到接收天線上的電磁信號(hào)將產(chǎn)生改變，從而產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)差，不斷地對(duì)這個(gè)信號(hào)差進(jìn)行采集計(jì)算，則可獲得前向探測(cè)的距離。

根據(jù)該發(fā)明的測(cè)井裝置（在該實(shí)施例中為電磁波傳播電阻率探測(cè)裝置）中的任意一個(gè)發(fā)射天線和任一組接收天線對(duì)的組合都可以產(chǎn)生一條前向探測(cè)曲線，通過對(duì)所有的前向探測(cè)曲線進(jìn)行比較及處理，可以消除環(huán)境影響（例如井眼影響）和測(cè)量誤差，從而可以提高測(cè)井裝置的前向探測(cè)精度。

下面，將結(jié)合附圖來詳細(xì)描述根據(jù)該發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的一種特定的隨鉆測(cè)井方法。

如圖13所示，根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)井方法——電磁波傳播電阻率前向探測(cè)方法，包括如下步驟：

在步驟1301中，將隨鉆測(cè)井裝置（優(yōu)選地例如圖1所示的電磁波傳播電阻率前向探測(cè)裝置）放置到某深度位置處的高阻目的層中，在測(cè)井裝置持續(xù)鉆進(jìn)時(shí)該測(cè)井裝置進(jìn)行連續(xù)探測(cè)，其探測(cè)方向與該測(cè)井裝置（優(yōu)選地為圖1所示的電磁波傳播電阻率前向探測(cè)裝置）的軸向移動(dòng)方向一致。

在步驟1302中，選取兩個(gè)連續(xù)測(cè)量點(diǎn)（例如第一測(cè)量點(diǎn)和第二測(cè)量點(diǎn)），在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)處進(jìn)行至少兩次連續(xù)測(cè)量。

在步驟1303中，如果在第一測(cè)量點(diǎn)處、在所述至少兩次連續(xù)測(cè)量中沿測(cè)井裝置軸向方向的第一接收線圈與第二接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD在其各自的預(yù)定閾值范圍（例如：預(yù)定幅度比變化量閾值范圍可以為0-0.03dB或其他預(yù)定范圍，預(yù)定相位差變化量閾值范圍為0o-0.1o或其他預(yù)定范圍）內(nèi)，則將該第一測(cè)量點(diǎn)作為第一均質(zhì)地層可選點(diǎn)保存。

在步驟1304中，如果在第二測(cè)量點(diǎn)處、在所述至少兩次連續(xù)測(cè)量中沿測(cè)井裝置軸向方向的第一接收線圈與第二接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD都在所述各自的預(yù)定閾值范圍內(nèi)，則將該第二測(cè)量點(diǎn)作為第二均質(zhì)地層可選點(diǎn)保存。

如果在步驟1303和1304中經(jīng)判斷沒有找到符合上述條件的兩個(gè)均質(zhì)地層可選點(diǎn)，則返回步驟1302，繼續(xù)進(jìn)行隨鉆測(cè)量，依此類推，直到找到符合條件的兩個(gè)均質(zhì)地層可選點(diǎn)為止。

當(dāng)經(jīng)由步驟1303和1304找到了第一和第二均質(zhì)地層可選點(diǎn)之后，在步驟1305中，將上述第一和第二均質(zhì)地層可選點(diǎn)處所測(cè)得的所述第一接收線圈與所述第二接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比的平均值(即，在這兩個(gè)均質(zhì)地層可選點(diǎn)處所進(jìn)行的各次測(cè)量得到的多個(gè)幅度比的平均值)或均方根和相位差的平均值（在兩個(gè)均質(zhì)地層可選點(diǎn)處所進(jìn)行的各次測(cè)量得到的多個(gè)相位差的平均值）或均方根分別作為與所測(cè)高阻目的層的地層電阻率相對(duì)應(yīng)的所述測(cè)井裝置的感應(yīng)信號(hào)的幅度比基值A(chǔ)tt0和相位差基值PSD0。

接下來，在步驟1306中，確定并存儲(chǔ)與所測(cè)高阻目的層的地層電阻率對(duì)應(yīng)的所述幅度比和相位差的標(biāo)準(zhǔn)值，即：將與所測(cè)高阻目的層的地層電阻率相對(duì)應(yīng)的上述幅度比基值ΔAtt和相位差基值PSD0與各種地層的相應(yīng)預(yù)定本征值進(jìn)行比較，選取與所述幅度比基值和相位差基值最為接近的那一種類型的地層的本征值作為與所測(cè)高阻目的層的地層電阻率對(duì)應(yīng)的幅度比標(biāo)準(zhǔn)值和相位差標(biāo)準(zhǔn)值，存儲(chǔ)所述幅度比標(biāo)準(zhǔn)值和相位差標(biāo)準(zhǔn)值。

可選地，在步驟1307中，根據(jù)與所測(cè)高阻目的層的地層電阻率對(duì)應(yīng)的幅度比標(biāo)準(zhǔn)值和相位差標(biāo)準(zhǔn)值來設(shè)定所述所測(cè)高阻目的層的出層閾值。具體而言，當(dāng)測(cè)井裝置靠近低阻邊界時(shí)，會(huì)造成所述測(cè)井裝置的軸向方向的第一接收線圈與第二接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比和相位差的變化，測(cè)井裝置越靠近低阻邊界，所述實(shí)測(cè)的幅度比相對(duì)于幅度比的標(biāo)準(zhǔn)值的變化量（即差值）、以及所述實(shí)測(cè)的相位差相對(duì)于相位差的標(biāo)準(zhǔn)值的變化量（即差值）就越大，當(dāng)該幅度比變化量和相位差變化量達(dá)到或超過預(yù)定數(shù)值時(shí)，通常認(rèn)為測(cè)井裝置的前方出現(xiàn)低阻地層。所述預(yù)定數(shù)值即為該文所述的出層閾值。需要注意的是，該出層閾值對(duì)于不同的測(cè)量地層可以由該領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際測(cè)量地層的特征及測(cè)量情況設(shè)定為不同的預(yù)定數(shù)值，一般可通過當(dāng)前所測(cè)地層及前方地層這兩種地層的電阻率對(duì)比度來加以確定，優(yōu)選地，無論當(dāng)前所測(cè)地層及前方地層這兩種地層的電阻率對(duì)比度如何，均可以將出層閾值設(shè)為幅度比標(biāo)準(zhǔn)值或相位差標(biāo)準(zhǔn)值的1%-30%；進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)所述電阻率對(duì)比度為1/10時(shí)，可以優(yōu)選地將出層閾值設(shè)為所述幅度比標(biāo)準(zhǔn)值或相位差標(biāo)準(zhǔn)值的10%。上述出層閾值的確定方式以及數(shù)值僅是示例性的，并不應(yīng)當(dāng)構(gòu)成對(duì)該發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況通過其他方式選擇合適的數(shù)值。

如圖所示，在步驟1308中，繼續(xù)選取下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，在下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)處進(jìn)行至少兩次測(cè)量，計(jì)算在該測(cè)量點(diǎn)處沿測(cè)井裝置的軸向方向的第一接收線圈與第二接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD。

在步驟1309中，判斷步驟1308中所計(jì)算的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD是否大于出層閾值；如果大于，則判定所述測(cè)井裝置的前方為低阻地層；如果不大于，則存儲(chǔ)當(dāng)前的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD，之后判斷是否到了預(yù)定的第n個(gè)測(cè)量點(diǎn)，如果否，則返回步驟1308，繼續(xù)進(jìn)行下一測(cè)量點(diǎn)的選取及幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD的計(jì)算，如果是到了預(yù)定的第n個(gè)測(cè)量點(diǎn)，則進(jìn)入到步驟1310。需要注意的是，此處的n根據(jù)地層的特征及測(cè)量的速度由技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況來選擇，例如，如果對(duì)于較軟的地層（比如說瀕海地區(qū)中的砂巖），則n的取值可以相對(duì)小一些，而對(duì)于較硬的地層（比如說頁巖），則n的取值可以相對(duì)大一些，通常，對(duì)于普通地層而言，n優(yōu)選地可選為20-30，但該發(fā)明絕不限制與此，其可以是其他適合的取值。

在步驟1310中，根據(jù)之前所存儲(chǔ)的各測(cè)量點(diǎn)處的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD來確定幅度比變化趨勢(shì)和相位差變化趨勢(shì)；

如果所述變化趨勢(shì)為從第三個(gè)測(cè)量點(diǎn)到第n個(gè)測(cè)量點(diǎn)，所述幅度比變化量和相位差變化量保持同向遞增（即第m 1個(gè)測(cè)量點(diǎn)處的幅度比變化量和相位差變化量分別比第m個(gè)測(cè)量點(diǎn)處的幅度比變化量和相位差變化量大，所述m=1，2，…，n-1），則判定所述測(cè)井裝置的前方為低阻地層；否則如果所述變化趨勢(shì)總體為同向遞增，則也判定為所述測(cè)井裝置的前方為低阻地層；該文所述的總體同向遞增是指：雖然所述變化趨勢(shì)中間有起伏（也就是說，在某測(cè)量點(diǎn)處的幅度比變化量和相位差變化量相對(duì)于前一測(cè)量點(diǎn)處的幅度比變化量和相位差變化量而言有所減?。?，但是例如至少70%的測(cè)量點(diǎn)保持著同向遞增的趨勢(shì)，該百分比也是由技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際測(cè)量情況來預(yù)先設(shè)定的，所述70%僅為示例性的，并不構(gòu)成對(duì)該發(fā)明保護(hù)范圍的限制。如果所述變化趨勢(shì)既未同向遞增，又未總體同向遞增，則判定所述測(cè)井裝置的前方?jīng)]有出現(xiàn)低阻地層。

根據(jù)該發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，在上述步驟1305中所述的基值確定過程中，可以通過磁偶極源并矢格林函數(shù)來計(jì)算得到第一和第二均質(zhì)地層可選點(diǎn)的地層電阻率、幅度比和相位差。作為示例，圖9－12示出了幾種示例性的各種測(cè)量地層電阻率與幅度比和相位差的本征值對(duì)照表，該本征值對(duì)照表中的相應(yīng)物理量通過磁偶極源并矢格林函數(shù)來計(jì)算得到。其中，圖9示出了根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)井裝置天線對(duì)T2-R1-R2在2兆赫茲的發(fā)射頻率下的各種測(cè)量地層電阻率與幅度比和相位差轉(zhuǎn)換的本征值的對(duì)照表；圖10示出了根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)井裝置天線對(duì)T2-R1-R2在400千赫茲的發(fā)射頻率下的各種測(cè)量地層電阻率與幅度比和相位差轉(zhuǎn)換的本征值的對(duì)照表；圖11示出了根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)井裝置天線對(duì)T1-R1-R2在2兆赫茲的發(fā)射頻率下的各種測(cè)量地層電阻率與幅度比和相位差轉(zhuǎn)換的本征值的對(duì)照表；圖12示出了根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)井裝置天線對(duì)T1-R1-R2在400千赫茲的發(fā)射頻率下的各種測(cè)量地層電阻率與幅度比和相位差轉(zhuǎn)換的本征值的對(duì)照表。

此外，根據(jù)該發(fā)明的再一優(yōu)選實(shí)施例，所述測(cè)井方法還優(yōu)選地包括采用索末菲爾德積分計(jì)算前方低阻地層到測(cè)井裝置（例如根據(jù)該發(fā)明的電磁波傳播電阻率前向探測(cè)裝置）的距離。

該申請(qǐng)的圖2示出了優(yōu)選地采用根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電磁波傳播電阻率前向探測(cè)裝置進(jìn)行前向探測(cè)的測(cè)井方法所用到的二層地層模型圖。

如圖2中所示，各附圖標(biāo)記分別表示：1：地層1；2：地層2；3：地層1和地層2間的層界面；4：電磁波傳播電阻率前向探測(cè)裝置的心軸線；5：電磁波傳播電阻率前向探測(cè)裝置的測(cè)量點(diǎn)；6：電磁波傳播電阻率前向探測(cè)裝置的測(cè)量點(diǎn)到地層1和地層2間的層界面3的距離；7：安裝角為零的接收天線R1；8：安裝角優(yōu)選為零度的接收天線R2；9：安裝角優(yōu)選為45度的接收天線R3；10：安裝角優(yōu)選為-45度的接收天線R4；11、安裝角優(yōu)選為零度的發(fā)射天線T1。根據(jù)該二層地層模型，所述電磁波傳播電阻率前向探測(cè)裝置被設(shè)置在地層1中并且垂直于地層1和地層2的界面，通過改變地層界面3到裝置中心點(diǎn)的距離即可獲得在不同電阻率對(duì)比度的地層中幅度衰減和相位移的變化。

圖3至圖8示出的是根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電磁波傳播電阻率前向探測(cè)裝置的不同發(fā)射-接收天線對(duì)在采用不同頻率時(shí)在不同的電阻率對(duì)比度地層的幅度衰減響應(yīng)或相位移響應(yīng)隨地層界面位置的變化關(guān)系圖。圖3-圖8中的橫坐標(biāo)表示從地層界面3到裝置中心點(diǎn)的距離，縱坐標(biāo)表示線圈系在二層地層中與在以地層1的電參數(shù)為電阻率的均質(zhì)地層中的響應(yīng)的差值。

假設(shè)根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電磁波傳播電阻率前向探測(cè)裝置的幅度衰減閾值為0.02dB、相位移的閾值為0.1度(如圖3-圖8中的橫線所示)，則由圖3至圖8可得到該探測(cè)裝置中的各天線對(duì)在不同電阻率對(duì)比度地層中的垂向探測(cè)深度。

例如，在10/1電阻率對(duì)比度地層中，若發(fā)射-接收天線對(duì)的頻率為2兆赫茲，則16/22英寸天線對(duì)的幅度衰減和相位移的垂向探測(cè)深度分別為41英寸和26英寸，32/38英寸天線對(duì)的幅度衰減和相位移的垂向探測(cè)深度分別為56英寸和37英寸；如果發(fā)射-接收天線對(duì)的頻率為400千赫茲，則16/22英寸天線對(duì)的幅度衰減和相位移的垂向探測(cè)深度分別為43英寸和35英寸，32/38英寸天線對(duì)的幅度衰減和相位移的垂向探測(cè)深度分別為67英寸和48英寸。

在50/1電阻率對(duì)比度地層中，若所述頻率取2兆赫茲，則16/22英寸天線對(duì)的幅度衰減和相位移的垂向探測(cè)深度分別為55英寸和35英寸、32/38英寸天線對(duì)的幅度衰減和相位移的垂向探測(cè)深度分別為77英寸和46英寸；若所述頻率取400千赫茲，則16/22英寸天線對(duì)的幅度衰減和相位移的垂向探測(cè)深度分別為49英寸和44英寸，32/38英寸天線對(duì)的幅度衰減和相位移的垂向探測(cè)深度分別為82英寸和62英寸。

在200/1電阻率對(duì)比度地層中，若所述頻率取2兆赫茲，則16/22英寸天線對(duì)的幅度衰減和相位移的垂向探測(cè)深度分別為61英寸和43英寸、32/38英寸天線對(duì)的幅度衰減和相位移的垂向探測(cè)深度分別為92英寸和57英寸；若所述頻率取400千赫茲，則16/22英寸天線對(duì)的幅度衰減和相位移的垂向探測(cè)深度分別為50英寸和47英寸，32/38英寸天線對(duì)的幅度衰減和相位移的垂向探測(cè)深度分別為87英寸和71英寸。

由圖3至圖8可以看出，隨著地層電阻率對(duì)比度的增加，幅度衰減響應(yīng)或相位移響應(yīng)隨地層界面位置的變化更加平緩。隨著地層電阻率對(duì)比度和天線對(duì)線圈距的增加，所述探測(cè)裝置的垂向探測(cè)深度增大。在相同電阻率對(duì)比度地層中，同一天線對(duì)幅度衰減曲線的垂向探測(cè)深度大于相位移曲線的垂向探測(cè)深度。

在鉆井裝置向前鉆進(jìn)的過程中，通過根據(jù)該發(fā)明的設(shè)置在鉆井裝置中的所述隨鉆測(cè)井裝置實(shí)時(shí)測(cè)量上述幅度衰減或相位移信號(hào)的變化可以確定地層界面或油水界面的存在，從而控制鉆具穿行在油藏的最佳位置。如果在鉆井裝置向前鉆進(jìn)的過程中所述隨鉆測(cè)井裝置沒有出現(xiàn)上述幅度衰減或相位移信號(hào)的變化，即隨鉆測(cè)井裝置的幅度衰減或相位移信號(hào)的讀數(shù)基本為一定值，則表示無低阻地層存在；若在鉆井裝置向前鉆進(jìn)的過程中上述幅度衰減或相位移信號(hào)的讀數(shù)不為一定值，則表示鉆井裝置前方出現(xiàn)了低阻地層，需及時(shí)調(diào)整井眼軌跡以避免鉆入低阻地層，從而使鉆井裝置始終位于高阻含油目的層段，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地層界面的鉆前預(yù)測(cè)和精確地質(zhì)導(dǎo)向。

需要指出的是，該發(fā)明雖然參照石油鉆井來描述了優(yōu)選實(shí)施例，但是該發(fā)明的測(cè)井裝置及測(cè)井方法并不僅限于石油鉆井領(lǐng)域，還廣泛地適用于采煤、采礦等其他鉆井行業(yè)中。

下面，該說明書將進(jìn)一步描述用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的所述測(cè)井方法的數(shù)據(jù)處理設(shè)備。

如圖14所示，根據(jù)該發(fā)明的數(shù)據(jù)處理設(shè)備優(yōu)選地包括：第一、第二測(cè)量點(diǎn)選取裝置1400、第一幅度比變化量和相位差變化量計(jì)算裝置1401、第二幅度比變化量和相位差變化量計(jì)算裝置1402、第一均質(zhì)地層可選點(diǎn)判定裝置1403、第二均質(zhì)地層可選點(diǎn)判定裝置1404、存儲(chǔ)裝置1405、基值確定裝置1406、標(biāo)準(zhǔn)值確定裝置1407、出層閾值設(shè)定裝置1408、第三－第n測(cè)量點(diǎn)選取及計(jì)算裝置1409以及低阻地層判定裝置1410。

其中，所述第一、第二測(cè)量點(diǎn)選取裝置1400選取兩個(gè)連續(xù)測(cè)量點(diǎn)（即第一測(cè)量點(diǎn)和第二測(cè)量點(diǎn)），并指示測(cè)井裝置在每個(gè)所選取的測(cè)量點(diǎn)處進(jìn)行至少兩次連續(xù)測(cè)量。所述第一、第二測(cè)量點(diǎn)選取裝置1400分別耦合到所述第一幅度比變化量和相位差變化量計(jì)算裝置1401和第二幅度比變化量和相位差變化量計(jì)算裝置1402。所述第一幅度比變化量和相位差變化量計(jì)算裝置1401用于計(jì)算在所述第一、第二測(cè)量點(diǎn)選取裝置1400所選取的第一測(cè)量點(diǎn)處、在所述至少兩次連續(xù)測(cè)量中沿測(cè)井裝置軸向方向的第一接收線圈與第二接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD；所述第二幅度比變化量和相位差變化量計(jì)算裝置1402用于計(jì)算在所述第一、第二測(cè)量點(diǎn)選取裝置1400所選取的第二測(cè)量點(diǎn)處、在所述至少兩次連續(xù)測(cè)量中沿測(cè)井裝置軸向方向的第一接收線圈與第二接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD；所述第一均質(zhì)地層可選點(diǎn)判定裝置1403耦合至所述第一幅度比變化量和相位差變化量計(jì)算裝置1401，且用于判斷在第一測(cè)量點(diǎn)處、沿測(cè)井裝置軸向方向的第一接收線圈與第二接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD是否在其各自的預(yù)定閾值范圍內(nèi)，如果是，則將該第一測(cè)量點(diǎn)作為第一均質(zhì)地層可選點(diǎn)保存在存儲(chǔ)裝置1405中。如果否，則指示所述第一、第二測(cè)量點(diǎn)選取裝置1400重新選取測(cè)量點(diǎn)。優(yōu)選地，上述預(yù)定幅度比變化量閾值范圍可以為0-0.03dB或其他預(yù)定范圍，預(yù)定相位差變化量閾值范圍為0o-0.1o或其他預(yù)定范圍。

所述第二均質(zhì)地層可選點(diǎn)判定裝置1404耦合至所述第二幅度比變化量和相位差變化量計(jì)算裝置1402，且用于判斷在第二測(cè)量點(diǎn)處、沿測(cè)井裝置軸向方向的第一接收線圈與第二接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD是否在其各自的預(yù)定閾值范圍內(nèi)，如果是，則將該第二測(cè)量點(diǎn)作為第二均質(zhì)地層可選點(diǎn)保存在存儲(chǔ)裝置1405中。如果否，則指示所述第一、第二測(cè)量點(diǎn)選取裝置1400重新選取測(cè)量點(diǎn)。

所述基值確定裝置1406耦合至存儲(chǔ)裝置1405，且用于確定與所測(cè)高阻目的層的地層電阻率相對(duì)應(yīng)的所述測(cè)井裝置的感應(yīng)信號(hào)的幅度比基值A(chǔ)tt0和相位差基值PSD0。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，基值確定裝置1406將存儲(chǔ)裝置1405中所存儲(chǔ)的上述第一和第二均質(zhì)地層可選點(diǎn)處所測(cè)得的第一接收線圈與第二接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比的平均值(在這兩個(gè)均質(zhì)地層可選點(diǎn)處所進(jìn)行的各次測(cè)量得到的多個(gè)幅度比的平均值)或均方根和相位差的平均值（在兩個(gè)均質(zhì)地層可選點(diǎn)處所進(jìn)行的各次測(cè)量得到的多個(gè)相位差的平均值）或均方根分別作為與所測(cè)高阻目的層的地層電阻率對(duì)應(yīng)的幅度比基值A(chǔ)tt0和相位差基值PSD0。

優(yōu)選地，所述基值確定裝置1406通過磁偶極源并矢格林函數(shù)來計(jì)算得到所述第一和第二均質(zhì)地層可選點(diǎn)的地層電阻率、幅度比和相位差。要指出的是，所述基值確定裝置1406還可以采用其他已有函數(shù)或算法來計(jì)算得到所述第一和第二均質(zhì)地層可選點(diǎn)的地層電阻率、幅度比和相位差。

所述標(biāo)準(zhǔn)值確定裝置1407耦合至所述基值確定裝置1406和存儲(chǔ)裝置1405，并用于確定并存儲(chǔ)與所測(cè)高阻目的層的地層電阻率對(duì)應(yīng)的所述幅度比和相位差的標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所述標(biāo)準(zhǔn)值確定裝置1407用于將與所測(cè)高阻目的層的地層電阻率對(duì)應(yīng)的上述幅度比基值A(chǔ)tt0和相位差基值PSD0與各種地層的相應(yīng)預(yù)定本征值進(jìn)行比較，選取與所述幅度比基值和相位差基值最為接近的那一種類型的地層的本征值作為與所測(cè)高阻目的層的地層電阻率對(duì)應(yīng)的幅度比標(biāo)準(zhǔn)值和相位差標(biāo)準(zhǔn)值，并將所述幅度比標(biāo)準(zhǔn)值和相位差標(biāo)準(zhǔn)值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置1405中。

所述出層閾值設(shè)定裝置1408耦合至所述標(biāo)準(zhǔn)值確定裝置1407和存儲(chǔ)裝置1405，并用于設(shè)定所測(cè)高阻目的層的出層閾值。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所述出層閾值設(shè)定裝置1408根據(jù)與所測(cè)高阻目的層的地層電阻率對(duì)應(yīng)的幅度比標(biāo)準(zhǔn)值和相位差標(biāo)準(zhǔn)值來設(shè)定所述所測(cè)高阻目的層的出層閾值，之后優(yōu)選地將所述出層閾值存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置1405中。

具體而言，當(dāng)測(cè)井裝置靠近低阻邊界時(shí)，會(huì)造成所述測(cè)井裝置的軸向方向的第一接收線圈與第二接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比和相位差的變化，測(cè)井裝置越靠近低阻邊界，所述實(shí)測(cè)的幅度比相對(duì)于幅度比的標(biāo)準(zhǔn)值的變化量（即差值）、以及所述實(shí)測(cè)的相位差相對(duì)于相位差的標(biāo)準(zhǔn)值的變化量（即差值）就越大，當(dāng)該幅度比變化量和相位差變化量達(dá)到或超過預(yù)定數(shù)值時(shí)，通常認(rèn)為測(cè)井裝置的前方出現(xiàn)低阻地層。所述預(yù)定數(shù)值即為該文所述的出層閾值。如前所述，該出層閾值對(duì)于不同的測(cè)量地層可以由該領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際測(cè)量地層的特征及測(cè)量情況設(shè)定為不同的預(yù)定數(shù)值，一般可通過當(dāng)前所測(cè)地層及前方地層這兩種地層的電阻率對(duì)比度來加以確定，優(yōu)選地，無論當(dāng)前所測(cè)地層及前方地層這兩種地層的電阻率對(duì)比度如何，均可以將出層閾值設(shè)為幅度比標(biāo)準(zhǔn)值或相位差標(biāo)準(zhǔn)值的1%-30%；進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)所述電阻率對(duì)比度為1/10時(shí)，可以優(yōu)選地將出層閾值設(shè)為所述幅度比標(biāo)準(zhǔn)值或相位差標(biāo)準(zhǔn)值的10%。上述出層閾值的確定方式以及數(shù)值僅是示例性的，并不應(yīng)當(dāng)構(gòu)成對(duì)該發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況通過其他方式選擇合適的數(shù)值。

所述第三－第n測(cè)量點(diǎn)選取及計(jì)算裝置1409用于繼續(xù)選取下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，在下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)處進(jìn)行至少兩次測(cè)量，計(jì)算在該測(cè)量點(diǎn)處沿測(cè)井裝置的軸向方向的第一接收線圈與第二接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD。

所述低阻地層判定裝置1410分別耦合至存儲(chǔ)裝置1405、出層閾值設(shè)定裝置1408以及所述第三－第n測(cè)量點(diǎn)選取及計(jì)算裝置1409。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，所述低阻地層判定裝置1410包括出層閾值判定單元14101，其用于判斷所述第三－第n測(cè)量點(diǎn)選取及計(jì)算裝置1409中所計(jì)算的當(dāng)前測(cè)量點(diǎn)的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD是否大于出層閾值；如果大于，則判定所述測(cè)井裝置的前方為低阻地層；如果不大于，則優(yōu)選地將當(dāng)前測(cè)量點(diǎn)的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置1405中。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，所述低阻地層判定裝置1410還包括測(cè)量點(diǎn)數(shù)目判定單元14102和幅度比及相位差變化趨勢(shì)判定單元14103。

所述測(cè)量點(diǎn)數(shù)目判定單元14102用于在所述出層閾值判定單元14101判斷當(dāng)前測(cè)量點(diǎn)的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD不大于出層閾值時(shí)，判斷當(dāng)前測(cè)量點(diǎn)是否已達(dá)到預(yù)定的第n個(gè)測(cè)量點(diǎn)，如果否，則指示所述第三－第n測(cè)量點(diǎn)選取及計(jì)算裝置1409繼續(xù)進(jìn)行下一測(cè)量點(diǎn)的選取及幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD的計(jì)算；反之，如果當(dāng)前測(cè)量點(diǎn)為預(yù)定的第n個(gè)測(cè)量點(diǎn)，則指示幅度比及相位差變化趨勢(shì)確定單元14103來根據(jù)之前所存儲(chǔ)的各測(cè)量點(diǎn)（即第3、4、5…n個(gè)測(cè)量點(diǎn)）處的幅度比變化量ΔAtt和相位差變化量ΔPSD來確定幅度比變化趨勢(shì)和相位差變化趨勢(shì)。

如前所述，此處的n根據(jù)地層的特征及測(cè)量的速度由技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況來選擇，例如，如果對(duì)于較軟的地層（比如說瀕海地區(qū)的砂巖），則n的取值可以相對(duì)小一些，而對(duì)于較硬的地層（比如說頁巖），則n的取值可以相對(duì)大一些，通常，對(duì)于普通地層而言，n優(yōu)選地可選為20-30，但該發(fā)明絕不限制與此，其可以是其他適合的取值。

根據(jù)再一優(yōu)選實(shí)施例，所述低阻地層判定裝置1410還包括同向遞增變化趨勢(shì)判定單元14104，所述同向遞增變化趨勢(shì)判定單元14104用于判斷由所述幅度比及相位差變化趨勢(shì)確定單元14103確定的所述變化趨勢(shì)是否為從第三個(gè)測(cè)量點(diǎn)到第n個(gè)測(cè)量點(diǎn)，所述幅度比變化量和相位差變化量保持同向遞增（即第m 1個(gè)測(cè)量點(diǎn)處的幅度比變化量和相位差變化量分別比第m個(gè)測(cè)量點(diǎn)處的幅度比變化量和相位差變化量大，所述m=1，2，…，n-1），如果是，則判定所述測(cè)井裝置的前方為低阻地層。

根據(jù)又一優(yōu)選實(shí)施例，所述低阻地層判定裝置1410還包括總體同向遞增變化趨勢(shì)判定單元14105，其用于在判定單元14104的判定結(jié)果為否的時(shí)候判斷所述變化趨勢(shì)是否總體為同向遞增，如果是，則判定為所述測(cè)井裝置的前方為低阻地層；如果否，則判定所述測(cè)井裝置的前方?jīng)]有出現(xiàn)低阻地層。如前所述，此處的總體同向遞增是指：雖然所述變化趨勢(shì)中間有起伏（也就是說，在某測(cè)量點(diǎn)處的幅度比變化量和相位差變化量相對(duì)于前一測(cè)量點(diǎn)處的幅度比變化量和相位差變化量而言有所減?。抢缰辽?0%的測(cè)量點(diǎn)保持著同向遞增的趨勢(shì)，該百分比也是由技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際測(cè)量情況來預(yù)先設(shè)定的，所述70%僅為示例性的，并不構(gòu)成對(duì)該發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

請(qǐng)注意，可以以硬件、軟件、固件或其組合來實(shí)現(xiàn)該優(yōu)選實(shí)施例。在（一個(gè)或多個(gè)）各種實(shí)施例中，以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并由適當(dāng)?shù)闹噶顖?zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實(shí)現(xiàn)設(shè)備組件。如果以硬件實(shí)現(xiàn)，如在某些實(shí)施例中，則可以用在該領(lǐng)域中全部眾所周知的任何以下技術(shù)或其組合來實(shí)現(xiàn)設(shè)備組件：具有用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)邏輯功能的邏輯門的（一個(gè)或多個(gè)）離散邏輯電路、具有適當(dāng)組合邏輯門的專用集成電路（ASIC）、（一個(gè)或多個(gè)）可編程門陣列（PGA）、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）等。

軟件組件可以包括用于實(shí)現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的有序列表，可以體現(xiàn)在任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與之相結(jié)合地使用，所述指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備諸如為基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)、包含處理器的系統(tǒng)、或能夠從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備獲取指令并執(zhí)行該指令的其它系統(tǒng)。另外，該公開的范圍包括在在硬件或軟件構(gòu)造的介質(zhì)中體現(xiàn)的邏輯中體現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的功能。

1、一種測(cè)井方法，其包括：（a）均質(zhì)測(cè)量點(diǎn)選取步驟，在該步驟中，使測(cè)井裝置選取兩個(gè)連續(xù)測(cè)量點(diǎn)來進(jìn)行至少兩次連續(xù)測(cè)量；（b）根據(jù)所述兩個(gè)連續(xù)測(cè)量點(diǎn)處的測(cè)量結(jié)果來確定所選取的所述兩個(gè)連續(xù)測(cè)量點(diǎn)是否均能作為均質(zhì)地層可選點(diǎn)；如果是，則（c）根據(jù)兩個(gè)所述均質(zhì)地層可選點(diǎn)來確定與所測(cè)目的層的地層電阻率相對(duì)應(yīng)的所述測(cè)井裝置的感應(yīng)信號(hào)的幅度比基值和相位差基值；（d）根據(jù)所述幅度比基值和相位差基值來確定與所測(cè)目的層的地層電阻率相對(duì)應(yīng)的幅度比標(biāo)準(zhǔn)值和相位差標(biāo)準(zhǔn)值；（e）根據(jù)所述幅度比標(biāo)準(zhǔn)值和相位差標(biāo)準(zhǔn)值來設(shè)定所述所測(cè)目的層的出層閾值；（f）繼續(xù)選取下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行至少兩次測(cè)量；（g）判斷在當(dāng)前測(cè)量點(diǎn)處、測(cè)井裝置的一對(duì)接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比變化量和/或相位差變化量是否大于所述出層閾值；（h）如果步驟（g）的判斷結(jié)果為是，則判定測(cè)井裝置前方出現(xiàn)低阻地層。

2、如權(quán)利要求1所述的測(cè)井方法，其特征在于，所述步驟（b）進(jìn)一步包括：如果任何一個(gè)所選取的測(cè)量點(diǎn)不能作為均質(zhì)地層可選點(diǎn)，則返回步驟（a）以重新選取連續(xù)測(cè)量點(diǎn)。

3、如權(quán)利要求1所述的測(cè)井方法，其特征在于，所述步驟（b）進(jìn)一步包括：如果在所選取的測(cè)量點(diǎn)之一處、在所述測(cè)井裝置的一對(duì)接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比變化量和相位差變化量在其各自的預(yù)定閾值范圍內(nèi)，則將該測(cè)量點(diǎn)作為均質(zhì)地層可選點(diǎn)。

4、如權(quán)利要求1所述的測(cè)井方法，其特征在于，所述步驟（c）進(jìn)一步包括：將在所述兩個(gè)均質(zhì)地層可選點(diǎn)處所測(cè)得的所述一對(duì)接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比的平均值或均方根和相位差的平均值或均方根分別作為所述幅度比基值和相位差基值。

5、如權(quán)利要求4所述的測(cè)井方法，其特征在于，在所述步驟（c）中，通過磁偶極源并矢格林函數(shù)來計(jì)算得到所述兩個(gè)均質(zhì)地層可選點(diǎn)處的相應(yīng)地層電阻率、幅度比和/或相位差。

6、如權(quán)利要求1所述的測(cè)井方法，其特征在于，所述步驟（d）進(jìn)一步包括：將所述幅度比基值和相位差基值與預(yù)定的各種類型地層的相應(yīng)本征值進(jìn)行比較，選取與所述幅度比基值和相位差基值最接近的那一種類型的地層的本征值作為與所測(cè)目的層的地層電阻率對(duì)應(yīng)的所述幅度比標(biāo)準(zhǔn)值和相位差標(biāo)準(zhǔn)值。

7、如權(quán)利要求1所述的測(cè)井方法，其特征在于，所述測(cè)井方法還包括：步驟（i），當(dāng)步驟（g）的判斷結(jié)果為否時(shí)，存儲(chǔ)當(dāng)前測(cè)量點(diǎn)處的幅度比變化量和相位差變化量，判斷是否到了預(yù)定的第n個(gè)測(cè)量點(diǎn)，如果否，則返回步驟（f），其中所述n為大于4的自然數(shù)。

8、如權(quán)利要求7所述的測(cè)井方法，其特征在于，所述測(cè)井方法還包括：步驟（j），當(dāng)所述步驟（i）判斷當(dāng)前測(cè)量點(diǎn)為所述預(yù)定的第n個(gè)測(cè)量點(diǎn)時(shí)，則根據(jù)之前存儲(chǔ)的各測(cè)量點(diǎn)處的幅度比變化量和相位差變化量來確定幅度比變化趨勢(shì)和相位差變化趨勢(shì)。

9、如權(quán)利要求8所述的測(cè)井方法，其特征在于，所述測(cè)井方法還包括：步驟（k），如果所述幅度比變化趨勢(shì)和所述相位差變化趨勢(shì)為從第3個(gè)測(cè)量點(diǎn)到第n個(gè)測(cè)量點(diǎn)、所述幅度比變化量和相位差變化量保持同向遞增或總體同向遞增，則判定所述測(cè)井裝置的前方出現(xiàn)低阻地層；否則，如果既非同向遞增也非總體同向遞增，則判定所述測(cè)井裝置的前方并未出現(xiàn)低阻地層。

10、如權(quán)利要求9所述的測(cè)井方法，其特征在于，所述測(cè)井方法還包括：采用索末菲爾德積分計(jì)算前方低阻地層到所述測(cè)井裝置的距離。

《一種測(cè)井方法》涉及測(cè)井技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，該發(fā)明涉及鉆井行業(yè)的隨鉆測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是，該發(fā)明涉及一種在鉆井工程中用于地質(zhì)導(dǎo)向的測(cè)井方法。

圖1示出了根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種測(cè)井裝置；

圖2示出了根據(jù)該發(fā)明的測(cè)井方法所采用的二層地層模型圖；

圖3示出了電阻率對(duì)比度為10/1地層幅度衰減響應(yīng)隨地層界面位置的變化關(guān)系圖；

圖4示出了電阻率對(duì)比度為10/1地層相位移響應(yīng)隨地層界面位置的變化關(guān)系圖；

圖5示出了電阻率對(duì)比度為50/1地層幅度衰減響應(yīng)隨地層界面位置的變化關(guān)系圖；

圖6示出了電阻率對(duì)比度為50/1地層相位移響應(yīng)隨地層界面位置的變化關(guān)系圖；

圖7示出了電阻率對(duì)比度為200/1地層幅度衰減響應(yīng)隨地層界面位置的變化關(guān)系圖；

圖8示出了電阻率對(duì)比度為200/1地層相位移響應(yīng)隨地層界面位置的變化關(guān)系圖；

圖9示出了根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)井裝置中的天線系T2-R1-R2在2兆赫茲的發(fā)射頻率下的各種測(cè)量地層電阻率與幅度比和相位移轉(zhuǎn)換的本征值的對(duì)照表；

圖10示出了根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)井裝置中的天線系T2-R1-R2在400千赫茲的發(fā)射頻率下的各種測(cè)量地層電阻率與幅度比和相位移轉(zhuǎn)換的本征值的對(duì)照表；

圖11示出了根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)井裝置中的天線系T1-R1-R2在2兆赫茲的發(fā)射頻率下的各種測(cè)量地層電阻率與幅度比和相位移轉(zhuǎn)換的本征值的對(duì)照表；

圖12示出了根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)井裝置中的天線系T1-R1-R2在400千赫茲的發(fā)射頻率下的各種測(cè)量地層電阻率與幅度比和相位移轉(zhuǎn)換的本征值的對(duì)照表；

圖13示出了根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的隨鉆測(cè)井方法的流程圖；

圖14示出了根據(jù)該發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于實(shí)現(xiàn)該發(fā)明的測(cè)井方法的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理設(shè)備的方框圖。

一種測(cè)井方法專利目的

為了克服專利背景中的隨鉆電阻率測(cè)井技術(shù)所存在的一個(gè)或多個(gè)缺陷，《一種測(cè)井方法》提供了一種新的隨鉆測(cè)井方法，該方法在鉆井過程中不但能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量鉆井前向地層電阻率變化，還能夠分辨鉆進(jìn)過程中前方不同的電阻率層界面特征。

一種測(cè)井方法技術(shù)方案

根據(jù)專利目的的一個(gè)方面，提供了一種測(cè)井方法，其包括：（a）均質(zhì)測(cè)量點(diǎn)選取步驟，在該步驟中，使測(cè)井裝置選取兩個(gè)連續(xù)測(cè)量點(diǎn)來進(jìn)行至少兩次連續(xù)測(cè)量；（b）根據(jù)所述兩個(gè)連續(xù)測(cè)量點(diǎn)處的測(cè)量結(jié)果來確定所選取的所述兩個(gè)連續(xù)測(cè)量點(diǎn)是否均能作為均質(zhì)地層可選點(diǎn)；如果是，則（c）根據(jù)兩個(gè)所述均質(zhì)地層可選點(diǎn)來確定與所測(cè)目的層的地層電阻率相對(duì)應(yīng)的所述測(cè)井裝置的感應(yīng)信號(hào)的幅度比基值和相位差基值；（d）根據(jù)所述幅度比基值和相位差基值來確定與所測(cè)目的層的地層電阻率相對(duì)應(yīng)的幅度比標(biāo)準(zhǔn)值和相位差標(biāo)準(zhǔn)值；（e）根據(jù)所述幅度比標(biāo)準(zhǔn)值和相位差標(biāo)準(zhǔn)值來設(shè)定所述所測(cè)目的層的出層閾值；（f）繼續(xù)選取下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行至少兩次測(cè)量；（g）判斷在當(dāng)前測(cè)量點(diǎn)處、測(cè)井裝置的一對(duì)接收線圈之間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幅度比變化量和/或相位差變化量是否大于所述出層閾值；（h）如果步驟（g）的判斷結(jié)果為是，則判定測(cè)井裝置軸向前方出現(xiàn)低阻地層。

相比較徑向深度探測(cè)而言，根據(jù)該發(fā)明的前向深度探測(cè)具有下列重要意義：首先，根據(jù)該發(fā)明的前向深度探測(cè)可有效地控制鉆井工程造斜段軌跡；公知的水平段測(cè)量地層通常是先假定水平層狀分布，當(dāng)開始造斜時(shí)，電阻率測(cè)井裝置與這些水平層狀地層近乎垂直，因而徑向探測(cè)響應(yīng)只能反映某個(gè)層面的測(cè)量地層的電阻率變化情況，而前向探測(cè)響應(yīng)卻具有多個(gè)前向探測(cè)深度，其可反映不同的鉆井深度上的測(cè)量地層的電阻率變化，可以有效識(shí)別層邊界和油水觸面，調(diào)整造斜弧度使之準(zhǔn)確平滑，進(jìn)而保證造斜段鉆井質(zhì)量。其次，當(dāng)鉆井進(jìn)入復(fù)雜的大斜度井或水平井段時(shí)，根據(jù)該發(fā)明的前向深度探測(cè)可對(duì)鉆井前端地層進(jìn)行不同深度的前向探測(cè)，其比徑向探測(cè)方法更直接和準(zhǔn)確，可預(yù)先判斷薄油層、復(fù)雜褶皺及互夾層，從而有效繞開斷層以及沿高dip儲(chǔ)層長(zhǎng)距離鉆進(jìn)，獲得最高油氣有效鉆遇率。

一種測(cè)井方法改善效果

根據(jù)該發(fā)明的測(cè)井方法可以在鉆井過程中實(shí)時(shí)地測(cè)量地層的電阻率變化率的變化特征，實(shí)時(shí)分辨地層界面及油水界面，捕捉進(jìn)入油氣儲(chǔ)集層的最佳時(shí)機(jī)，并且在高地層傾角及各向異性地層水平井中，能夠較長(zhǎng)距離地預(yù)測(cè)鉆頭前方地質(zhì)信息并及時(shí)調(diào)整井眼軌跡，控制鉆具穿行在油藏最佳位置，從而獲得最大觸油面，非常適合于在石油工程中進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向。

截至2011年12月23日，在諸如油氣勘測(cè)、煤層氣、在頁巖地層中俘獲的頁巖氣、采煤等鉆井行業(yè)的隨鉆測(cè)量領(lǐng)域中，通常采用地層電阻率來形成地層剖面圖和確定儲(chǔ)層的含油飽和度、煤體結(jié)構(gòu)的含氣量及礦物斷層，因此地層電阻率是測(cè)井解釋評(píng)價(jià)油氣、煤、礦產(chǎn)儲(chǔ)藏的主要依據(jù)?，F(xiàn)在已知的隨鉆電阻率測(cè)井技術(shù)包括隨鉆側(cè)向電阻率測(cè)井、隨鉆電磁波傳播電阻率測(cè)井和隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)井。

隨鉆側(cè)向電阻率測(cè)井裝置的工作原理主要是由供電電極提供電流，在井眼周圍地層中形成電場(chǎng)，測(cè)量地層中電場(chǎng)的分布，得出地層電阻率。隨鉆側(cè)向電阻率測(cè)井裝置將鉆頭本身作為電極，也可以應(yīng)用環(huán)狀電極和靠近鉆頭的3個(gè)紐扣電極進(jìn)行電阻率測(cè)量。在采用鉆頭作為電極的情況下，在泥漿侵入或井眼可能損壞之前，隨鉆側(cè)向電阻率測(cè)井裝置就可以測(cè)量5~10厘米薄層的電阻率。而如果采用3個(gè)鈕扣電極陣列，則可進(jìn)行高分辨率的側(cè)向電阻率測(cè)量，可減少圍巖的影響，甚至在鹽水泥漿或高電阻率地層中也可以提供地層真電阻率響應(yīng)。此外，如果應(yīng)用環(huán)狀電極，則可獲得井眼周圍360度范圍的電阻率信息。

然而，隨鉆側(cè)向電阻率測(cè)井裝置存在如下缺點(diǎn)：因?yàn)閭?cè)向電阻率測(cè)井屬于直流電法測(cè)井，首先要有一個(gè)供電電極將直流電流導(dǎo)入地層，然后用一個(gè)測(cè)量電極測(cè)出井內(nèi)某點(diǎn)的電位，所以只有當(dāng)井內(nèi)有導(dǎo)電泥漿提供電流通道時(shí)才能使用這種側(cè)向電阻率測(cè)井方法。然而在實(shí)際鉆井作業(yè)過程中，例如在石油鉆井過程中，有時(shí)為了獲取地層原始含油飽和度信息，需要采用油基泥漿鉆井，甚至采用空氣鉆井，而在這種條件下，則不能使用直流電法測(cè)井，即隨鉆側(cè)向電阻率測(cè)井方法在這些情況下變得不再適用。

隨鉆電磁波傳播電阻率測(cè)井裝置采用多線圈系設(shè)計(jì)，傳播頻率為1~8兆赫茲，線圈系基于鉆鋌本體結(jié)構(gòu)，將線圈系纏繞在鉆鋌上，通過測(cè)量不同源距接收線圈間幅度比或相位差，然后再換算為地層視電阻率，測(cè)得相移淺電阻率和衰減深電阻率。在理想情況下，隨鉆電磁波傳播電阻率測(cè)井裝置的縱向分辨率由兩接收線圈的間距決定，多探測(cè)深度的測(cè)量數(shù)據(jù)可以用來解釋侵入狀況，通常認(rèn)為相位電阻率的探測(cè)深度較淺，衰減電阻率具有較大的探測(cè)深度。

公開號(hào)為CN101609169A、題為“一種提高電磁波電阻率測(cè)量精度和擴(kuò)展其測(cè)量范圍的方法”的參考文獻(xiàn)公開了通過對(duì)發(fā)射天線和接收天線之間互感電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行計(jì)算，消除了互感電動(dòng)勢(shì)的幅度衰減—電阻率轉(zhuǎn)換圖和相位差-電阻率轉(zhuǎn)換圖中與地層電阻率無關(guān)的互感電動(dòng)勢(shì)、電路零信號(hào)、天線系統(tǒng)基值信號(hào)，計(jì)算獲得相位差及幅度衰減對(duì)地層電阻率的轉(zhuǎn)換。

此外，發(fā)表于中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)的文獻(xiàn)“傾斜線圈隨鉆電磁波電阻率測(cè)量?jī)x器基本原理極其在地質(zhì)導(dǎo)向中的應(yīng)用”采用各向異性水平層狀介質(zhì)的磁偶極源并矢green函數(shù)計(jì)算傾斜線圈隨鉆電磁波電阻率測(cè)量?jī)x器的響應(yīng)，分析井眼相對(duì)傾角和接收線圈傾斜角對(duì)接收信號(hào)幅度比和相位差的影響，以及傳統(tǒng)儀器和新型儀器在垂直于儀器軸方向的響應(yīng)曲線角峰的性質(zhì)，從而更早地預(yù)測(cè)到地層邊界的存在。

截至2011年12月23日，盡管相關(guān)的各種隨鉆電磁波傳播電阻率測(cè)井裝置能夠測(cè)得不同探測(cè)深度的電阻率，但各種隨鉆電磁波傳播電阻率測(cè)井裝置存在如下缺點(diǎn)：首先，隨鉆電磁波傳播電阻率測(cè)井裝置采用的信號(hào)頻率太高，由于電磁波的傳播效應(yīng)，所以其探測(cè)深度有限。其次，隨鉆電磁波傳播電阻率測(cè)井裝置的測(cè)量結(jié)果會(huì)受到地質(zhì)因素的影響，尤其是圍巖的影響，因?yàn)檠b置的測(cè)量結(jié)果并不僅限于接收線圈之間的地層區(qū)域，而且與發(fā)射線圈到接收線圈之間的整個(gè)地層參數(shù)有關(guān)，甚至于發(fā)射線圈周圍一個(gè)較小區(qū)域內(nèi)的地層也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，所以該測(cè)井裝置的縱向分辨率在很大程度上依賴于整個(gè)裝置所處地層的電阻率。第三，由于隨鉆電磁波傳播電阻率測(cè)井裝置的線圈系是纏繞在鉆鋌表面的，所以其制作工藝非常復(fù)雜，而且在使用過程中線圈系極容易受到磨損而損壞，并且當(dāng)井眼尺寸變化時(shí)，需要重新繞制線圈，維修檢測(cè)較為復(fù)雜，維護(hù)成本高。此外，與隨鉆側(cè)向電阻率測(cè)井裝置類似，隨鉆電磁波傳播電阻率測(cè)井裝置也不能工作在油基泥漿中。

隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)井裝置利用電磁感應(yīng)原理，當(dāng)在發(fā)射線圈中施加幅度和頻率恒定的交流電時(shí)，在該線圈的周圍地層中感應(yīng)出渦流，渦流本身又會(huì)形成二次交變電磁場(chǎng)，在二次交變電磁場(chǎng)作應(yīng)下，接收線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)大小與地層電導(dǎo)率有關(guān)，通過測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)即可得到地層電阻率。

截至2011年12月23日，隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)井裝置的線圈系采用一個(gè)發(fā)射線圈和兩個(gè)接收線圈，所述兩個(gè)接收線圈中的一個(gè)為主接收線圈，另一個(gè)為補(bǔ)償線圈，線圈系置于鉆鋌側(cè)面帶有反射層的V形槽內(nèi)，測(cè)井響應(yīng)對(duì)V形槽正面區(qū)域地層的電阻率變化敏感，因此具有定向測(cè)量的特點(diǎn)。隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)井裝置由電池供電，在電池頂部裝有一個(gè)公扣連接頭，該公扣連接頭可與隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)井裝置底部的母扣連接頭相接，用于向隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)井裝置傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同一個(gè)傳感器短節(jié)可適用于不同尺寸井眼的要求。

這種隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)井裝置的優(yōu)點(diǎn)是：其信號(hào)頻率為20千赫茲，大大低于高頻裝置的頻率，因此不易被地層吸收，探測(cè)深度深，測(cè)量范圍較大，可達(dá)到0.1-1000歐姆米，而且其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，一個(gè)傳感器短節(jié)可適用于不同尺寸井眼的需要，維修檢測(cè)簡(jiǎn)單，且適用不同類型的鉆井液。

然而，這種隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)井裝置還存在如下缺點(diǎn)：由于該裝置采用由一個(gè)發(fā)射線圈和兩個(gè)接收線圈組成的、具有單一固定探測(cè)深度的線圈系，所以該測(cè)井裝置只能提供一個(gè)徑向探測(cè)深度的地層電阻率，不能用于解釋復(fù)雜侵入剖面和劃分滲透層。此外，對(duì)于滲透層而言，泥漿侵入使其電阻率在徑向上發(fā)生變化，由于在同一深度點(diǎn)只能得到一個(gè)徑向探測(cè)深度的電阻率值，因此隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)井裝置不能用來解釋地層侵入狀況，無法確定地層受泥漿侵入的情況和儲(chǔ)層滲透性，不利于油氣層解釋，從而無法用來準(zhǔn)確測(cè)量地層真電阻率。另外，對(duì)于不同類型的泥漿侵入以及不同徑向探測(cè)深度的電阻率而言，其油氣水層特征是不同的，根據(jù)多條不同探測(cè)深度電阻率曲線受泥漿侵入影響程度的不同、以及在油氣水層中所表現(xiàn)出來的差異特征可以識(shí)別油氣，所以多深度電阻率測(cè)量對(duì)于隨鉆測(cè)井裝置來說是非常重要的，然而截至2011年12月23日，這種隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)井裝置卻無法達(dá)到這個(gè)要求，因?yàn)樗木€圈系設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)固定，每一種線圈系只能提供一種深度的電阻率，要得到不同探測(cè)深度的電阻率，就得用不同的線圈系進(jìn)行多次測(cè)量，由此導(dǎo)致這種隨鉆感應(yīng)電阻率測(cè)井方式在鉆井工程實(shí)際應(yīng)用中是很難實(shí)現(xiàn)的。

綜上所述，無論是上述哪種隨鉆電阻率測(cè)井裝置，其都存在諸多缺陷，并且，上述各種隨鉆電阻率測(cè)井裝置都只致力于徑向探測(cè)深度的方法研究和計(jì)算，而并未提及或涉及到前向探測(cè)深度。然而，隨著各類隨鉆電阻率測(cè)井裝置的發(fā)射天線和接收天線的數(shù)量的不斷增多，發(fā)射頻率降低，前向深度探測(cè)對(duì)于鉆井工程而言變得越來越重要，因此，截至2011年12月23日，在鉆井測(cè)井領(lǐng)域中對(duì)于隨鉆前向探測(cè)方法的需求變得愈來愈迫切。

一種巖石脆性的測(cè)井方法和裝置專利目的

《一種巖石脆性的測(cè)井方法和裝置》的主要目的在于提供一種巖石脆性的測(cè)井方法和裝置，以解決針對(duì)沒有充分考慮到巖石結(jié)構(gòu)和應(yīng)力環(huán)境的變化對(duì)巖石脆性的影響，生成巖石脆性指數(shù)不準(zhǔn)確的問題。

一種巖石脆性的測(cè)井方法和裝置技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)《一種巖石脆性的測(cè)井方法和裝置》的主要目，根據(jù)該發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種巖石脆性的測(cè)井方法。該方法包括：使用脆性指數(shù)模型來表征巖石的靜態(tài)脆性指數(shù)和動(dòng)態(tài)脆性指數(shù)；使用具有巖石結(jié)構(gòu)特征的校正模型將動(dòng)態(tài)脆性指數(shù)進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)脆性指數(shù)轉(zhuǎn)換處理，生成巖石在同一應(yīng)力條件下的靜態(tài)脆性指數(shù)；使用建立的巖石脆性應(yīng)力校正模型對(duì)同一應(yīng)力條件下的靜態(tài)脆性指數(shù)進(jìn)行校正，生成巖石在不同測(cè)井深度對(duì)應(yīng)的巖石應(yīng)力條件下的靜態(tài)脆性指數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)該發(fā)明實(shí)施例的另一方面，提供了一種巖石脆性的測(cè)井裝置。該裝置包括：表征模塊，用于使用脆性指數(shù)模型來表征巖石的靜態(tài)脆性指數(shù)和動(dòng)態(tài)脆性指數(shù)；轉(zhuǎn)換模塊，用于使用具有巖石結(jié)構(gòu)特征的校正模型將動(dòng)態(tài)脆性指數(shù)進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)脆性指數(shù)轉(zhuǎn)換處理，生成巖石在同一應(yīng)力條件下的靜態(tài)脆性指數(shù)，校正模塊，用于使用建立的巖石脆性應(yīng)力校正模型對(duì)同一應(yīng)力條件下的靜態(tài)脆性指數(shù)進(jìn)行校正，生成巖石在不同測(cè)井深度對(duì)應(yīng)的巖石應(yīng)力條件下的靜態(tài)脆性指數(shù)。

根據(jù)發(fā)明實(shí)施例，通過使用脆性指數(shù)模型來表征巖石的靜態(tài)脆性指數(shù)和動(dòng)態(tài)脆性指數(shù)；使用具有巖石結(jié)構(gòu)特征的校正模型將動(dòng)態(tài)脆性指數(shù)進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)脆性指數(shù)轉(zhuǎn)換處理，生成巖石在同一應(yīng)力條件下的靜態(tài)脆性指數(shù)；使用建立的巖石脆性應(yīng)力校正模型對(duì)同一應(yīng)力條件下的靜態(tài)脆性指數(shù)進(jìn)行校正，生成巖石在不同測(cè)井深度對(duì)應(yīng)的巖石應(yīng)力條件下的靜態(tài)脆性指數(shù)，解決了沒有考慮巖石結(jié)構(gòu)和應(yīng)力環(huán)境變化對(duì)巖石脆性的影響因素，提高了測(cè)井巖石脆性指數(shù)計(jì)算的精度。

一種巖石脆性的測(cè)井方法和裝置附圖說明

構(gòu)成《一種巖石脆性的測(cè)井方法和裝置》申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)該發(fā)明的進(jìn)一步理解，該發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋該發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)該發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)截至2014年10月24日技術(shù)的兩塊樣品的動(dòng)態(tài)楊氏模量、泊松比與圍壓的關(guān)系圖；

圖2是根據(jù)截至2014年10月24日技術(shù)的兩塊相同的樣品靜態(tài)楊氏模量、泊松比與圍壓的關(guān)系圖；

圖3是根據(jù)該發(fā)明實(shí)施例一的巖石脆性的評(píng)測(cè)方法的流程圖；

圖4是根據(jù)該發(fā)明實(shí)施例一的說明區(qū)塊“脆性好”的巖心巖石力學(xué)特征示意圖；

圖5是根據(jù)該發(fā)明實(shí)施例一的說明區(qū)塊“脆性一般”的巖心巖石力學(xué)特征示意圖；

圖6是根據(jù)該發(fā)明實(shí)施例一的說明區(qū)塊“脆性差”的巖心巖石力學(xué)特征示意圖；

圖7是根據(jù)該發(fā)明實(shí)施例一的說明區(qū)塊四塊不同粘土含量的樣品靜態(tài)脆性指數(shù)與圍壓關(guān)系示意圖；

圖8是根據(jù)該發(fā)明實(shí)施例一的說明區(qū)塊脆性垂直應(yīng)力(埋深)校正指數(shù)擬合圖；

圖9是根據(jù)該發(fā)明實(shí)施例一的說明區(qū)塊測(cè)井靜態(tài)脆性指數(shù)處理成果事宜圖；

圖10是根據(jù)該發(fā)明實(shí)施例二的巖石脆性的評(píng)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

一種巖石脆性的測(cè)井方法和裝置技術(shù)領(lǐng)域

《一種巖石脆性的測(cè)井方法和裝置》涉及石油勘探領(lǐng)域，具體而言，涉及一種巖石脆性的測(cè)井方法和裝置。

測(cè)井方法眾多，電、聲、放射性是三種基本方法，特殊方法有電纜地層測(cè)試、地層傾角測(cè)井、成像測(cè)井、核磁共振測(cè)井等，其他測(cè)井方式還有隨鉆測(cè)井。各種測(cè)井方法基本上是間接地、有條件地反映巖層地質(zhì)特性的某一側(cè)面。要全面認(rèn)識(shí)地下地質(zhì)面貌，發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)油氣層，需要綜合使用多種測(cè)井方法，并重視鉆井、錄井第一性資料。

測(cè)井地球物理測(cè)井

通常指地球物理測(cè)井。把利用電、磁、聲、熱、核等物理原理制造的各種測(cè)井儀器，由測(cè)井電纜下入井內(nèi)，使地面電測(cè)儀可沿著井筒連續(xù)記錄隨深度變化的各種參數(shù)。通過表示這類參數(shù)的曲線，來識(shí)別地下的巖層，如油、氣、水層、煤層、金屬礦床等。

測(cè)井勘探測(cè)井

對(duì)石油工業(yè)來說，在勘探期間尋找新油田的測(cè)井稱勘探測(cè)井，內(nèi)容有：①地層傾角測(cè)井（了解地下構(gòu)造及沉積構(gòu)造）；②飽和度測(cè)井（識(shí)別巖性、油、氣、水儲(chǔ)集層）；③電纜式地層測(cè)試（對(duì)油、氣、水儲(chǔ)集層進(jìn)行測(cè)試）。

測(cè)井開發(fā)測(cè)井

在開采過程中的測(cè)井稱開發(fā)測(cè)井。主要測(cè)定井下油、氣、水層的巖石物理性質(zhì)，監(jiān)測(cè)各油層的工作情況，檢查開發(fā)井的技術(shù)狀況等，是開發(fā)井采取作業(yè)措施和進(jìn)行油田開發(fā)調(diào)整的重要依據(jù)。內(nèi)容有飽和度測(cè)井、生產(chǎn)測(cè)井、工程測(cè)井。

測(cè)井聲波測(cè)井

聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，速度、幅度及頻率的變化等聲學(xué)特性也不相同。聲波測(cè)井就是利用巖石的這些聲學(xué)性質(zhì)來研究鉆井的地質(zhì)剖面，判斷固井質(zhì)量的一種測(cè)井方法。

2020年7月14日，《一種巖石脆性的測(cè)井方法和裝置》獲得第二十一屆中國(guó)專利獎(jiǎng)金獎(jiǎng) 。