利用刻度天線消除隨鉆電磁波電阻率系統(tǒng)誤差的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及石油鉆井測井技術(shù)領(lǐng)域中的一種隨鉆電磁波電阻率系統(tǒng)誤差消除方 法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 在石油行業(yè)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井和隨鉆測井中，通常通過隨鉆電磁波電阻率測量裝置獲 得地層電阻率來劃分地層剖面、鑒別油氣層、確定儲層的含油飽和度，是測井解釋評價油氣 儲藏的主要依據(jù)。
[0003] 目前，公知的隨鉆電磁波電阻率測井儀通常利用電磁波傳播原理，發(fā)射線圈發(fā)射 電磁波，電磁波經(jīng)過地層傳播之后被不同間距的接收線圈接收，得到多組接收信號的相位 差和幅度比，經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后，獲得相位差電阻率或幅度衰減電阻率。由于接收線圈系及接收 電路非共有部分隨井下環(huán)境的變化而發(fā)生性能改變，給測量帶來了系統(tǒng)誤差（附加幅度比 和相位差)，從而影響儀器的測量精度。為了提高儀器測量精度，需要消除系統(tǒng)誤差。在現(xiàn) 有技術(shù)中，有以下幾種不同的誤差修正方法。
[0004] 第一種方法是采用對稱結(jié)構(gòu)線圈系，發(fā)射線圈對稱安裝在接收線圈兩側(cè)，利用線 圈結(jié)構(gòu)的對稱性，通過對相同探測深度的測量值進行平均，實現(xiàn)消除系統(tǒng)誤差及井眼補償。 這種消除系統(tǒng)誤差的方法簡單，測量裝置結(jié)構(gòu)實現(xiàn)難度小，但由于線圈系為對稱結(jié)構(gòu)，裝置 的長度較長，在大斜度井或具有小曲率半徑的分支井中容易造成儀器彎曲、卡鉆的情況。
[0005] 第二種方法是采用非對稱結(jié)構(gòu)線圈系，發(fā)射線圈安裝在接收線圈一側(cè)，發(fā)射線圈 之間的距離和接收線圈之間的距離相等，利用發(fā)射和接收電磁波的互易性和深度偏移測量 方式來消除系統(tǒng)誤差。這種測量裝置長度短，結(jié)構(gòu)緊湊，但要求每次測量時，發(fā)射器位置與 前一次測量時接收器位置嚴(yán)格對齊，因此限制了鉆進速度，降低了鉆井時效。
[0006] 第三種方法是采用非對稱結(jié)構(gòu)線圈線，在接收線圈系的中點安裝刻度線圈，利用 刻度線圈發(fā)射電磁波，接收線圈線接收后計算出系統(tǒng)誤差。該結(jié)構(gòu)由于刻度線圈離兩個接 收線圈的距離很近，線圈系加工困難，而且測量誤差大。
[0007] 第四種方法也是采用非對稱結(jié)構(gòu)，要求至少含有3個發(fā)射線圈分布于接收線圈的 兩端，且要求第i個發(fā)射線圈的源距Li滿足如下條件=Li = (-1) η [Zmin+(i-1) X Λ z]，i = 1，2, 3,. . .，n (Zmin表示最小的源距）然后通過對所有不同源距線圈的響應(yīng)進行線性加權(quán)來 消除系統(tǒng)誤差及進行井眼補償。該方法中所有的線圈系的測量值都參與計算，各系數(shù)難以 確定，當(dāng)發(fā)射線圈較多時候，消除誤差效果不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0008] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種儀器長度較短、且能夠準(zhǔn)確、 實時的修正測量系統(tǒng)誤差的利用刻度天線消除隨鉆電磁波電阻率測量系統(tǒng)誤差的方法。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案包括：
[0010] 一種利用刻度天線消除隨鉆電磁波電阻率測量誤差的方法，在鉆鋌表面安裝兩個 接收線圈，在接收線圈的一側(cè)安裝兩個以上發(fā)射線圈；在接收線圈的另一側(cè)安裝至少1個 刻度線圈，刻度線圈到接收線圈中點的距離滿足倍數(shù)β e (0.8, 1.2);通過發(fā)射線圈和刻 度線圈單獨激勵，利用某一發(fā)射線圈、與其相鄰的發(fā)射線圈和對應(yīng)的刻度線圈的測量結(jié)果 進行處理，消除測量系統(tǒng)誤差。
[0011] 上述利用刻度天線消除隨鉆電磁波電阻率測量誤差的方法，針對刻度線圈為1個 刻度線圈T。時，兩個接收線圈定義為RpR2，發(fā)射線圈定義為T1, T2，…，Tn，發(fā)射線圈T1, T2，… ，Tn到接收線圈RpR2中點的距離分別定義為L1, L2，…，Ln ;刻度線圈T。到接收線圈RpR2中 點的距離定義為L。，滿足L。= β XL1，通過發(fā)射線圈和刻度線圈T1, T2，…，Tn，T。單獨激勵， 札、R2測量得到的包含系統(tǒng)誤差幅度比或者相位差的測量值分別為A 1, A2，…，Αη，Α。，設(shè)Xi是 經(jīng)化、A。、Ap1加權(quán)平均的結(jié)果，某一發(fā)射線圈T i激勵，Rp R2接收得到無系統(tǒng)誤差的測量值 ATi可用如下表達式表征：
【主權(quán)項】
1. 一種利用刻度天線消除隨鉆電磁波電阻率測量誤差的方法，在鉆鋌表面安裝兩個接 收線圈，在接收線圈的一側(cè)安裝兩個以上發(fā)射線圈；其特征是：在接收線圈的另一側(cè)安裝 至少1個刻度線圈，刻度線圈到接收線圈中點的距離滿足倍數(shù)β e (0.8, 1.2);通過發(fā)射 線圈和刻度線圈單獨激勵，利用某一發(fā)射線圈、與其相鄰的發(fā)射線圈和對應(yīng)的刻度線圈的 測量結(jié)果進行處理，消除測量系統(tǒng)誤差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用刻度天線消除隨鉆電磁波電阻率測量誤差的方法，其特 征是：兩個接收線圈定義為LR2，發(fā)射線圈定義為T 1, T2，…，Tn，發(fā)射線圈T1, T2，…，Tn到接 收線圈Rp R2中點的距離分別定義為L1, L2，…，Ln ;刻度線圈為1個刻度線圈T。時，刻度線 圈T。到接收線圈Rp R2中點的距離定義為L。，滿足L。= β XL1，通過發(fā)射線圈和刻度線圈 T1, T2，…，Τη，Τ。單獨激勵，Rp R2測量得到的包含系統(tǒng)誤差幅度比或者相位差的測量值分別 為A1, A2，…，Αη，Α。，設(shè)Xi是經(jīng)HAg加權(quán)平均的結(jié)果，某一發(fā)射線圈T i激勵，Rp R2接收 得到無系統(tǒng)誤差的測量值A(chǔ)Ti可用如下表達式表征：
其中，a, b, c為加權(quán)系數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用刻度天線消除隨鉆電磁波電阻率測量誤差的方法，其特 征是：兩個接收線圈定義為LR2，發(fā)射線圈定義為T 1, T2，…，Tn，發(fā)射線圈T1, T2，…，Tn到接 收線圈Rp R2中點的距離分別定義為L1, L2，…，Ln;當(dāng)安裝j(j > 1)個刻度線圈Tcl, Te2，… ，Tej時，刻度線圈Tcu.到接收線圈Rp R2中點的距離定義為1rj，滿足Lcu. = β Xk通過發(fā)射 線圈和刻度線圈T1, T2，…，Tn，Tca, Τ?，…，Tcu.單獨激勵，RpR2測量得到的包含系統(tǒng)誤差幅度 比或者相位差的測量值分別為A1, A2，…，An，Ac^ Ae2，…，Α。」，設(shè)Xi是經(jīng)Ai, Ac^ Α?，…，A。」，Ah 加權(quán)平均的結(jié)果，某一發(fā)射線圈Ti激勵，Rp R2接收得到無系統(tǒng)誤差的測量值A(chǔ)Ti可用如下 表達式表征：
其中，a, Id1, ···，、，c為加權(quán)系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用刻度天線消除隨鉆電磁波電阻率測量誤差的方法，其特 征是： 假設(shè)沒有系統(tǒng)測量誤差，T1, T2，…，Tn，T。單獨激勵，Rp R2測量得到的不包含系統(tǒng)誤差 的幅度比或者相位差測量值為AT1, AT2，…，ΑΤη，ΑΤ。，假設(shè)由接收線圈及接收電路非共有部 分帶來的系統(tǒng)誤差為AT ekk，由T1, T2，…，Τη，Τ。單獨激勵，Rp R2接收得到的測量值分別為 A1, A2,…，An，Ac ; 由儀器的測量原理可得：
引入不等于零的加權(quán)系數(shù)a。a2,…，an, b，滿足：ai+afH+an = b = 0· 5 ; 已丄 X AI\+a2 X AT2+... +anX ATn+b X ATc =已丄 X Aj+a2 X A2+... +anX An+b X Tc_ CaJa2+... +an-b) XATeee = aj XA^a2 XA2+***+anXAn+b XAc (I) (I)式表明，滿足加權(quán)系數(shù)ai+a2+-+an = b = 0. 5條件下，利用該系數(shù)對帶系統(tǒng)誤差的 測量值進行加權(quán)平均結(jié)果等于沒有系統(tǒng)誤差的值進行加權(quán)平均的結(jié)果；基于上述結(jié)果計算 不包含系統(tǒng)誤差的測量值A(chǔ)T1, AT2，…，ATn，AT。； (I)計算AT1 令 Xi = (A^Ac) /2，由（1)式可知， X1 = (ATi+ATj/2, 若β = 1，即L。、L1對稱分布于L R2的中點的兩側(cè)，由測量原理可知：AT1 = AT。 Xi = (A^Ac)/2 = AT1 若β尹1，由于β e (〇· 8, L 2)，根據(jù)測量原理可知，AT1 ^ ATc ; X1 = (A^Ac)/2 ^AT1 當(dāng)β尹1時，X1誤差使用圖版法對該誤差進行修正或者不進行誤差修正； 由上可知，當(dāng) i = 1 時，X1 = (Ai+Aj/2 = AT1 = ATc (Π )計算 ATi (i = 2,......，η) ^ Xi = aX Aj+b X Ac+c X A^1 其中，a+c = b = 0.5 (a 尹 0) 根據(jù)（I)可得： Xi = a X AVbXAVcXAT^1 從而 ATi= (XfbXATc-CXAIV1Va= (X^bXAT1-CXAIV1Va (2) 由此得到了 ATi的遞推公式 (III)通過以上分析可知，ATi可用Xi來表征，表達式如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用刻度天線消除隨鉆電磁波電阻率測量誤差的方法，其特 征是： 假設(shè)沒有系統(tǒng)測量誤差，設(shè)當(dāng)安裝j(j > 1)個刻度線圈Tcl，…，Tcu.時，T1J2，··· ，Tn，Tca, Τ?，…，Tcu.單獨激勵，Rp R2測量得到的不包含系統(tǒng)誤差的幅度比或者相位差測量 值為A1, A2，…，Αη，、，，…，1_，假設(shè)由接收線圈及接收電路非共有部分帶來的系統(tǒng)誤差 為ATekk，由T1, T2，…，Tn，Tca, Te2，…，T?！箚为毤?，Rp R2接收得到的測量值分別為A1, A2，… ,An, Acl, Ac2, , AcJ ; 由儀器的測量原理可得：
引入不等于零的加權(quán)系數(shù)a。a2,…，an, Id1, b2，…，bj,滿足： a1+a2+***+an = b1+b2+***+bJ = 0. 5 ； 已丄 X ATja2 X AT2+... +anX ATjb1 X ATcl+b2 X ATc2+…+bj X ATcj.=已丄 X Aja2 X A2+... +BnXA1^b1XUb2X Tc2+…bj) XATeee = B1XA^a2 XA2+*·· +anX Adb1 X Tcl+b2 X Tc2+…+bj X Tcj (3) (3)式表明，滿足加權(quán)系數(shù)ajaf···+an = W-+bj = 0. 5條件下，利用該系數(shù)對帶 系統(tǒng)誤差的測量值進行加權(quán)平均結(jié)果等于沒有系統(tǒng)誤差的值進行加權(quán)平均的結(jié)果；基于上 述結(jié)果計算不包含系統(tǒng)誤差的測量值A(chǔ)T 1, AT2，…，ATn，ATc^ ΑΤ?，…，ATcj ; (I)計算AT1 令X1= (AjAj/2,由（3)式可知， X1 = (AT^ATcl)/2, 若β = 1，即L、L1對稱分布于札、R2的中點的兩側(cè)，由測量原理可知：AT1 = ATca X1 = (AfAcl)/2 = AT1 若β關(guān)1，由于β e (〇· 8, L 2)，根據(jù)測量原理可知，AT1 ^ ATcl ; X1 = (A^Acl)/2 ^AT1 當(dāng)β尹1時，X1誤差，使用圖版法對該誤差進行修正或者不進行誤差修正； 由上可知，當(dāng) i = 1 時，X1 = (AjAcl) /2 = AT1 = ATcl (Π )計算 ATi (i = 2,......，η) 令 Xi = aXAi+biXAd+t^XAc^H+bjXAcj+cXAH 其中，a+c = I^b2+…+bj = 0· 5 (a 尹 0) 根據(jù)（3)可得： Xi = aX AT^b1 X ATcl+b2 X ATc2+···+bj X ATCJ+c X AT^1 從而 ATi= (Xi-O3lXATcJb2XATc2+…+bjXAT cj)-c XAIV1Va (4) 由此得到了 ATi的遞推公式； (III)通過以上分析可知，ATi可用Xi來表征，表達式如下：

【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用刻度天線消除隨鉆電磁波電阻率測量系統(tǒng)誤差的方法，在鉆鋌表面安裝兩個接收線圈R1、R2，在接收線圈的一側(cè)安裝至少一個發(fā)射線圈T1,T2,…,Tn，在接收線圈的另一側(cè)安裝至少一個刻度線圈Tc。利用某一線圈Ti、與其相鄰的線圈Ti+1、刻度線圈Tc的測量結(jié)果進行處理，消除測量系統(tǒng)誤差。利用該方法消除了測量系統(tǒng)誤差，提高儀器的測量精度，還能夠使測井儀長度縮短，減少制造費用，避免在大斜度井或具有小曲率半徑的分支井中造成儀器彎曲、卡鉆情況的發(fā)生。
【IPC分類】E21B47-13, E21B49-00
【公開號】CN104747177
【申請?zhí)枴緾N201410035752
【發(fā)明人】楊錦舟, 李勇華, 唐志軍, 張?；? 李閃, 肖紅兵, 楊全進, 郭淑會, 崔海波
【申請人】中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2014年1月24日