一種微電阻率測(cè)井工具包括部署在工具主體上的發(fā)送器線圈和至少一個(gè)接收器線圈。所述發(fā)送器線圈和接收器線圈界定優(yōu)選地大體上垂直于工具軸的軸。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)一般涉及微電阻率測(cè)井測(cè)量。更特別地，本專利技術(shù)的實(shí)施方案涉及適于進(jìn)行微電阻率測(cè)量非導(dǎo)電性鉆井液的隨鉆測(cè)井工具。
技術(shù)介紹
在現(xiàn)有技術(shù)的井下應(yīng)用，如隨鉆測(cè)井(LWD)和電纜測(cè)井應(yīng)用中使用電測(cè)量是熟知的。這種技術(shù)可例如被利用于確定地下地層電阻率，其與地層孔隙度測(cè)量一起可用于指示地層中油氣的存在。所屬領(lǐng)域中已知具有高電阻率的多孔地層通常含有油氣，如原油，而具有低電阻率的多孔地層通常是水飽和的。應(yīng)了解，所屬領(lǐng)域中的術(shù)語(yǔ)電阻率和電導(dǎo)率通常可互換使用。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到這些量是倒數(shù)，并且可經(jīng)由簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)計(jì)算將一者轉(zhuǎn)換為另一者。出于描述的方便而在本文中提及一者或另一者，且并非旨在是限制性意義。用于進(jìn)行地下地層的微電阻率測(cè)量的技術(shù)針對(duì)電纜和LWD操作兩者在現(xiàn)有技術(shù)中是熟知的。微電阻率測(cè)井工具通常取決于是否使用導(dǎo)電性(水性)或非導(dǎo)電性(油性)鉆井液(泥漿)而利用兩個(gè)已知測(cè)量原理的一者。當(dāng)利用導(dǎo)電性鉆井液時(shí)，井孔環(huán)狀縫隙為電流提供良好導(dǎo)管。主要挑戰(zhàn)之一是使電流聚集，使其進(jìn)入地層。非導(dǎo)電性鉆井液的使用引起了不同挑戰(zhàn)。油性鉆井液可嚴(yán)重阻礙電流流過液體進(jìn)入地層中。一個(gè)重要挑戰(zhàn)是致使電流穿透鉆井液，使其進(jìn)入地層。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解當(dāng)通過水溶性地層(例如，包括鹽層)鉆井時(shí)通常利用油性鉆井液。已知油性(非導(dǎo)電性)鉆井液的使用大大減小了被構(gòu)造來與水性(導(dǎo)電性)鉆井液一起使用的微電阻率測(cè)井工具的有效性。同樣，所屬領(lǐng)域中一般已知被構(gòu)造來與油性鉆井液一起使用的微電阻率測(cè)井工具(例如前述段落中所述)不能很好地適于在導(dǎo)電性鉆井液中進(jìn)行微電阻率測(cè)量。被構(gòu)造來與非導(dǎo)電性鉆井液一起使用的微電阻率傳感器通常包括至少四個(gè)電極包括部署在電流注入器與返回電極之間的一對(duì)間隔開的電位電極。在使用中，在注入器與返回電極之間傳遞高頻交流電流(例如，以I兆赫茲的數(shù)量級(jí))。通常需要高頻率以便減小油性鉆井液的電阻抗，并且使一部分電流能夠穿透地層。也已知使用高頻率以致使傳感器中和非導(dǎo)電性鉆井液中的位移電流。在缺乏這些位移電流時(shí)(或當(dāng)已經(jīng)導(dǎo)致位移電流時(shí))，電位電極之間的電壓降趨于與地層電阻率近似成比例。雖然在非導(dǎo)電性鉆井液中可利用四電極構(gòu)造，但是在隨鉆測(cè)井應(yīng)用中仍然有顯著困難。例如，鉆井操作使得難以將傳感器維持緊靠井孔壁。變化的傳感器間隙可顯著惡化圖像分辨率。已進(jìn)行嘗試來使用彈性或裝有彈簧的墊以更好地控制傳感器間隙，但是這些構(gòu)造在LWD操作中一般并不機(jī)械穩(wěn)定。因此，所屬領(lǐng)域中對(duì)適于用于非導(dǎo)電性鉆井液中且對(duì)于傳感器間隙一般不敏感的微電阻率測(cè)井工具(和傳感器)存在需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的各個(gè)方面旨在解決上文所述的對(duì)改進(jìn)的微電阻率測(cè)井傳感器的需要。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，本專利技術(shù)包括具有微電阻率傳感器的井下微電阻率測(cè)井工具。傳感器包括可例如部署在工具主體中(例如，工具主體的翼片外殼部分中)的發(fā)送器線圈和至少一個(gè)接收器線圈。發(fā)送器線圈和接收器線圈優(yōu)選地界定大體上垂直于測(cè)井工具的縱軸的線圈軸。發(fā)送器線圈被構(gòu)造來通過非導(dǎo)電性鉆井液將高頻交流電流向外徑向發(fā)送到鄰近地下地層中。接收器線圈被構(gòu)造來接收(測(cè)量)指示視地層電阻率的電壓響應(yīng)。在本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方案中，接收器線圈部署在發(fā)送器線圈內(nèi)部并與發(fā)送器線圈同軸。本專利技術(shù)的示例性實(shí)施方案可有利地提供若干個(gè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。例如，根據(jù)本專利技術(shù)的測(cè)井工具可有利地在存在非導(dǎo)電性鉆井液時(shí)能夠微電阻率測(cè)量地下地層。此外，對(duì)比于常規(guī)四電極傳感器，本專利技術(shù)的實(shí)施方案一般形成相當(dāng)小的電流回路使得微電阻率測(cè)量上的電流回路的自感影響趨于顯著減小。本專利技術(shù)的實(shí)施方案也趨于比常規(guī)四電極傳感器有利地對(duì)傳感器間隙較不敏感。本專利技術(shù)勝過常規(guī)四電極傳感器的額外優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)送和接收導(dǎo)體不與鉆井液直接接觸，因此避免了可能在導(dǎo)體的暴露表面處發(fā)生的電化學(xué)效應(yīng)。已知這些效應(yīng)通常會(huì)增加導(dǎo)體阻抗。由于前述優(yōu)點(diǎn)，因此根據(jù)本專利技術(shù)的用傳感器進(jìn)行的微電阻率測(cè)量趨于對(duì)真實(shí)地層電阻率具有增加的敏感度。在一個(gè)方面，本專利技術(shù)包括井下微電阻率測(cè)井工具。所述工具包括部署在測(cè)井工具主體上的發(fā)送器線圈和接收器線圈。發(fā)送器線圈包括繞磁導(dǎo)芯纏繞的電導(dǎo)體。電導(dǎo)體連接到部署在工具主體中的高頻交流電流發(fā)生器。接收器線圈也包括繞磁導(dǎo)芯纏繞的電導(dǎo)體，電導(dǎo)體連接到部署在工具主體中的高頻交流電壓傳感器。發(fā)送器線圈和接收器線圈中的每個(gè)都界定大體上垂直于工具主體的縱軸的線圈軸。在又另一方面，本專利技術(shù)包括微電阻率隨鉆測(cè)井工具。隨鉆測(cè)井工具包括部署在隨鉆測(cè)井工具主體上的微電阻率測(cè)井傳感器。微電阻率傳感器包括發(fā)送器線圈和接收器線圈，其中每個(gè)都界定大體上垂直于工具主體的縱軸的線圈軸。發(fā)送器線圈包括繞磁導(dǎo)芯纏繞的電導(dǎo)體，電導(dǎo)體連接到部署在工具主體中的高頻交流電流發(fā)生器。接收器線圈包括繞磁導(dǎo)芯纏繞的電導(dǎo)體，電導(dǎo)體連接到部署在工具主體中的高頻交流電壓傳感器。為了可更好理解下面的本專利技術(shù)的詳細(xì)描述，前文已相當(dāng)寬泛地概述了本專利技術(shù)的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。下文中將描述本專利技術(shù)的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，其形成本專利技術(shù)的權(quán)利要求的標(biāo)的。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解所公開的概念和具體實(shí)施方案可容易地被利用為修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)行本專利技術(shù)的相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)了解這些等效構(gòu)造并不脫離如隨附權(quán)利要求中闡述的本專利技術(shù)的精神和范疇。附圖說明為更完全理解本專利技術(shù)和其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)下文的描述進(jìn)行參考，其中圖1描繪其上可利用本專利技術(shù)的示例性實(shí)施方案的常規(guī)鉆機(jī)。圖2描繪根據(jù)本專利技術(shù)的微電阻率傳感器的一個(gè)示例性實(shí)施方案。圖3描繪部署在根據(jù)本專利技術(shù)的示例性微電阻率工具中的圖2中所示的微電阻率傳感器。圖4A和圖4B示意地描繪由環(huán)形發(fā)送器在地下井孔和地層中感應(yīng)的電流。圖5示意地描繪在存在導(dǎo)電性工具主體時(shí)由環(huán)形發(fā)送器在地下井孔和地層中的電流。圖6描繪圖5所示的配置的等效電路表示。圖7描繪根據(jù)本專利技術(shù)的替代微電阻率傳感器實(shí)施方案。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖1至圖7，描繪本專利技術(shù)的示例性實(shí)施方案。關(guān)于圖1至圖7，應(yīng)理解，可由各種視圖示出所圖示的實(shí)施方案的特征或方面。在這些特征或方面對(duì)于特定視圖是共同時(shí)，其使用相同參考數(shù)字標(biāo)注。因此，在圖1至圖7中的一個(gè)視圖上用特定參考數(shù)字標(biāo)注的特征或方面可在本文中相對(duì)于其它視圖上所示的所述參考數(shù)字而描述。圖1描繪在離岸石油或天然氣鉆井總成(一般用10指示)中使用的微電阻率隨鉆測(cè)井工具100的一個(gè)示例性實(shí)施方案。在圖1中，半潛式鉆井平臺(tái)12定位在布置在海底16下方的石油或天然氣地層(沒有示出)上。海底導(dǎo)管18從平臺(tái)12的甲板20延伸到井口安裝22。平臺(tái)可包括用于升高和降低鉆柱30的井架和起重設(shè)備，所述鉆柱30如所示地延伸到井孔40并包括鉆機(jī)32和隨鉆測(cè)井工具100。LffD工具100的實(shí)施方案包括至少一個(gè)微電阻率傳感器150。鉆柱30還可以包括例如井下鉆井電動(dòng)機(jī)、泥漿脈沖遙測(cè)系統(tǒng)、導(dǎo)向工具和/或用于感測(cè)井孔和周圍地層的井下特性的許多其它MWD和LWD傳感器中的一個(gè)或多個(gè)。本專利技術(shù)不受鉆柱或底部鉆具組件(BHA)構(gòu)造所限制。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)理解圖1描繪的部署出于描述本文中闡述的本專利技術(shù)的目的而僅是示例性的。還應(yīng)理解根據(jù)本專利技術(shù)的測(cè)井工具不限于與圖1圖示的半潛式平臺(tái)12 —起使用。測(cè)量工具100同樣很好地適于與離岸或陸上的任何種類的地下鉆井操作一起使用。雖然圖1本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】2010.08.26 US 61/377,1621.一種井下微電阻率測(cè)井工具，其包括: 具有縱軸的測(cè)井工具主體； 部署在所述工具主體中的發(fā)送器線圈，所述發(fā)送器線圈包括繞磁導(dǎo)芯纏繞的電導(dǎo)體，所述電導(dǎo)體連接到部署在所述工具主體中的高頻交流電流發(fā)生器； 部署在所述工具主體中的接收器線圈，所述接收器線圈包括繞磁導(dǎo)芯纏繞的電導(dǎo)體，所述電導(dǎo)體連接到部署在所述工具主體中的高頻交流電壓傳感器；和 其中所述發(fā)送器線圈和接收器線圈每個(gè)都界定大體上垂直于所述工具主體的所述縱軸的線圈軸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，其中每個(gè)所述發(fā)送器線圈和接收器線圈都包括大體上環(huán)形的磁導(dǎo)芯。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，其中所述接收器線圈部署在所述發(fā)送器線圈的內(nèi)部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，其中所述接收器線圈部署為與所述發(fā)送器線圈同軸并位于所述發(fā)送器線圈的內(nèi)部。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，其中所述發(fā)送器線圈被構(gòu)造來發(fā)送以范圍從約IOOkHz至約IOOMHz的頻率的交流電流。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，其中所述測(cè)井工具主體包括徑向延伸的翼片，所述發(fā)送器線圈和所述接收器線圈被部署在所述翼片中。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工具，其還包括控制器，所述控制器被構(gòu)造來(i)對(duì)所述發(fā)送器線圈施加電壓，并從而將高頻AC信號(hào)發(fā)送到地下地層中；(ii)在所述接收器線圈處接收所述高頻AC信號(hào)；和(iii)根據(jù)所述接收的信號(hào)計(jì)算視地層電阻率。8.一種微電阻率隨鉆測(cè)井工具，其包括: 具有縱軸的隨鉆測(cè)井工具主體； 部署在所述工具主體上的微電阻率測(cè)井傳感器，所述微電阻率傳感器包括發(fā)送器線圈和接收器線圈，其中每個(gè)都界定大體上垂直于所述工具主體的所述縱軸的線圈軸； 所述發(fā)送器線圈包括繞磁導(dǎo)芯纏繞的電導(dǎo)體，所述電導(dǎo)體連接到部署在所述工具主體中的高頻交流電流發(fā)生器；和 所述接收器線圈包括繞磁導(dǎo)芯纏繞的電導(dǎo)體，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王清麗，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：史密斯運(yùn)輸股份有限公司，
類型：
國(guó)別省市：
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