隨鉆電阻率測量裝置及測量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆井工程領域，具體說涉及一種隨鉆電阻率測量裝置及測量方法，更具體說，涉及一種采用電磁波的電阻率測量裝置及測量方法。
【背景技術】
[0002]隨著海上鉆井的快速增長以及水平井技術的不斷發(fā)展，隨鉆測井技術的應用也越來越廣泛。隨鉆測井與常規(guī)電纜測井的主要區(qū)別在于其數(shù)據(jù)采集的實時性，地層數(shù)據(jù)是在鉆井液有輕微入侵的情況下獲得的，因而更接近原狀地層。在鉆井的同時完成地層數(shù)據(jù)的測試、傳輸?shù)降孛?、現(xiàn)場分析、解釋，不但節(jié)約了鉆井周期，而且可以指導鉆井，調(diào)節(jié)鉆井軌跡，完善鉆井進程。
[0003]電阻率是反映地層特性的主要參數(shù)，隨鉆電阻率的測量是隨鉆測井的關鍵組成部分。通過測量鉆頭附近地層的電阻率判斷地層特性變化，經(jīng)過綜合分析，可以及時地判斷鉆頭是否鉆出儲層，從而及時調(diào)整井眼軌跡，確保井眼準確命中儲層并穿行于儲層中有利于油氣開采的最佳位置。
[0004]依據(jù)電阻率的測量原理，即電阻率的探測深度與發(fā)射天線到接收天線的距離有著直接的關系，發(fā)射天線到接收天線的距離越長探測深度越深。因此，為保證一定精度，根據(jù)現(xiàn)有技術設計實現(xiàn)的電阻率測量儀器長度都超過3米。而動力鉆具的長度一般都超過了 5米，在鉆頭與動力鉆具之間還有I米的空間。這最終將導致電阻率測量儀器的天線位置距離鉆頭在8米以上。由于大多數(shù)油田開發(fā)都進入中晚期，油層都較薄，達不到8米以上。因此在面對較薄油層時，使用上述現(xiàn)有技術的測量裝置獲取的參數(shù)來調(diào)節(jié)鉆井軌跡將變得非常困難。
[0005]現(xiàn)有技術中還有一種測量裝置，其近鉆頭安裝在動力鉆具到鉆頭的很短的空間里面。但是，由于空間限制，這類儀器的長度很短，通常小于I米。此外，通常的電阻率測量儀器無法安裝在動力鉆具下端，從而可知發(fā)射天線到接收天線的距離就更小。依據(jù)上述原理，這將最終導致近鉆頭電阻率測量儀器的測量結果很不準確。
[0006]此外，由于鉆井時鉆井液會對地層發(fā)生侵入，如果電阻率的探測深度不夠深的話，測量的地層主要是發(fā)生鉆井液侵入的地層，未達到原狀地層。這樣的測量結果與真實的結果存在較大偏差，指導調(diào)節(jié)鉆井軌跡的價值也大打折扣。
[0007]因此，需要一種既能兼顧測量點到鉆頭的距離，又能兼顧探測深度的隨鉆電磁波電阻率測量裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供了一種隨鉆電阻率測量裝置，其包括
[0009]第一天線及匹配電路；
[0010]測量發(fā)射模塊，與所述第一天線及匹配電路連接，以根據(jù)預先設定的測量循環(huán)周期發(fā)射測量發(fā)起命令和預定頻段的電磁波；
[0011]第二天線及匹配電路；
[0012]測量接收模塊，與所述第二天線及匹配電路連接，以根據(jù)所述測量命令在不同路徑上接收經(jīng)地層反射的攜帶有反映出地層電阻率信息的預定頻段上的電磁波反射信號，并對所述不同路徑的反射信號進行處理從而確定所述發(fā)射模塊到所述接收模塊之間的地層電阻率；
[0013]其中，所述測量發(fā)射模塊安裝在動力鉆具的第一部分上，所述測量接收模塊遠離所述測量發(fā)射模塊安裝在所述動力鉆具的第二部分上。
[0014]在一個實施例中，安裝有所述測量發(fā)射模塊的第一部分形成所述動力鉆具的第一短節(jié)，其設在所述動力鉆具的上方，安裝有所述測量接收模塊的第二部分形成所述動力鉆具的第二短節(jié)，其設在所述動力鉆具的下方。
[0015]在一個實施例中，所述第二短節(jié)的位置靠近鉆頭。
[0016]在一個實施例中，所述第二天線及匹配電路中的天線成對設置，以便對稱地接收不同路徑上的電磁波反射信號。
[0017]在一個實施例中，所述第一天線及匹配電路和第二天線及匹配電路中的天線采用四發(fā)雙收成對設置，并以雙頻率、雙源距的方式來進行激勵以在徑向上獲得四個探測深度的電阻率信息。
[0018]在一個實施例中,所述測量發(fā)射模塊還包括:
[0019]第一數(shù)字無線通信單元，以向測量發(fā)射模塊發(fā)送數(shù)字信號，所述數(shù)字信號的發(fā)起與預先設定的測量循環(huán)周期或測量頻率有關；
[0020]電磁波測量發(fā)射單元，以根據(jù)預先設定的測量頻率發(fā)射電磁波測量信號，其中該測量信號的功率大于所述數(shù)字信號的功率。
[0021 ] 在一個實施例中,所述測量接收模塊包括:
[0022]第二數(shù)字無線通信單元，接收來自所述測量發(fā)射模塊發(fā)送的數(shù)字信號；
[0023]解碼單元，對所接收的數(shù)字信號進行解碼，以識別出其中是否包括測量發(fā)起指令；
[0024]采集放大單元，其用于在識別有測量發(fā)起指令的情況下對來自第二天線及匹配電路的各路徑上的電磁波反射信號進行采集放大處理；
[0025]計算單元，其用于計算出不同路徑上的放大后的反射信號之間的相位差和幅度t匕，從而確定所述發(fā)射模塊到所述接收模塊之間的地層電阻率。
[0026]在一個實施例中，在所述第一天線及匹配電路上連接有第一復用器，以在不同的時刻將所述第一天線與所述第一數(shù)字無線通信單元或所述電磁波測量發(fā)射單元耦合從而實現(xiàn)所述天線在測量發(fā)射模塊中的分時復用，在所述第二天線及匹配電路上連接有第二復用器，所述第二復用器用以在不同的時刻將所述第二天線與所述第二數(shù)字無線通信單元或所述采集放大單元耦合以實現(xiàn)所述天線在測量接收模塊中的分時復用。
[0027]在一個實施例中，所述測量接收模塊和所述測量發(fā)射模塊的時鐘源采用溫度補償晶振電路。
[0028]一種采用如上述隨鉆電阻率測量裝置進行電阻率測量的方法，包括以下步驟:
[0029]基于動力鉆具的參數(shù)預先配置所述隨鉆電阻率測量裝置中的測量接收模塊和測量發(fā)射模塊的測量參數(shù)，其中所述測量參數(shù)包括測量頻率或測量循環(huán)周期；
[0030]在所述測量頻率下或測量循環(huán)周期里測量發(fā)射模塊以不同功率發(fā)送預定頻段的電磁波和測量發(fā)起命令，其中測量電阻率用的電磁波信號的功率大于所述通信用的測量發(fā)起命令的功率；
[0031]在接收到所述測量發(fā)起命令的情況下，所述測量接收模塊進入測量狀態(tài)，在不同路徑上接收經(jīng)地層反射的攜帶有反映出地層電阻率信息的預定頻段上的電磁波反射信號，并對所述不同路徑的反射信號進行處理從而確定所述發(fā)射模塊到所述接收模塊之間的地層電阻率；
[0032]在未接收到所述測量發(fā)起命令的情況下，所述測量接收模塊處于待機狀態(tài)。
[0033]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0034]本發(fā)明的隨鉆電阻率測量裝置采用分體式結構設計，使得發(fā)射部分和接收部分可以分開地安裝在井下動力鉆具的兩端，這有效地增加了測量裝置中發(fā)射天線和接收天線之間的距離，增加了電阻率的探測深度。
[0035]同時由于接收部分或者發(fā)射部分之一安裝在靠近鉆頭的位置，對于薄儲層而言可以做到測量點盡可能地靠近鉆頭，從而具有較短的測量點到鉆頭的距離長度，因此保證了所測量的電阻率參數(shù)對于鉆井軌跡調(diào)節(jié)的精確指導作用。
[0036]此外，根據(jù)本發(fā)明的測量方法，其在一