專利名稱：從帶套管的井筒內(nèi)部測量巖層電導(dǎo)率的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及地球巖層(formation)電阻率測量裝置的領(lǐng)域。更具體地說，本 發(fā)明涉及用于從導(dǎo)電導(dǎo)管(pipe)或套管(casing)內(nèi)部測量巖層電阻率的、包括測量時移 動(moving while measuring)裝置禾口方法的井筒(wellbore)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中已知用地球巖層的電阻率測量結(jié)果來確定所測量的地球巖層的性質(zhì)。 所關(guān)心的性質(zhì)包括地球巖層的孔隙的流體含量。本領(lǐng)域中已知的井筒電阻率測量裝置通常 需要通過使井筒鉆穿地球巖層而使其露出，并且需要這種巖層保持露出給井筒以使得可以 從露出的巖層內(nèi)進(jìn)行測量。當(dāng)井筒完全鉆穿所關(guān)心的地球巖層時，常常將鋼導(dǎo)管或套管插入并將其固 定(cement)在井筒內(nèi)的適當(dāng)位置處以保護(hù)地球巖層，防止地下巖層之間的液壓傳遞 (hydraulic communication)，并提供井筒的機(jī)械完整性。鋼套管是高度導(dǎo)電的，結(jié)果使得 難以使用傳統(tǒng)(所謂的“裸井(open hole)”)技術(shù)從鋼導(dǎo)管或套管內(nèi)確定各種地球巖層的 電阻率。本領(lǐng)域中已知進(jìn)行測量以從導(dǎo)電套管或?qū)Ч軆?nèi)部確定地球巖層的電阻率。許 多參考文獻(xiàn)公開了進(jìn)行這種測量的技術(shù)。公開了用于從導(dǎo)電套管內(nèi)部確定地球巖層的 電阻率的各種裝置和方法的參考文獻(xiàn)的列表包括由Alpin，L.M. (1939)提交的標(biāo)題為 "The method for logging in cased wells” 的蘇聯(lián)發(fā)明人證書第 56052 號；由 Alpin， L. Μ. (1939)提交的標(biāo)題為"Process ofthe electrical measurement of well casing” 的蘇聯(lián)發(fā)明人證書第56026號；授予乂6 3汁，1 H. (1949)的標(biāo)題為“Electrical logging method and apparatus” 的美國專利第 2，459，196 號；授予 Fearon，R. Ε. (1956)的標(biāo)題為 "Method and apparatus for electric well logging，，的美國專利第 2，729，784 號；授予 Fearon, R. Ε. (1959)的標(biāo)題為“Method and apparatus for electric well logging，，的 美國專利第 2，891，215 號；由 Desbrandes, R.和 Mengez, P. (1972)提交的標(biāo)題為 “Method & Apparatus for measuring the formation electrical resistivity in wells having metal casing”的法國專利申請第72. 41218號；由Benimeli，D. (2002)提交的標(biāo)題為“A method and apparatus for determining of a formation surrounding a cased well" 的國際專利申請公開第W000/79307A1號；授予Kaufman，Α. Α. (1989)標(biāo)題為“Conductivity determination in a formation having a cased well，，的美國專利第 4，796，186 號； 授予 Vail，III, W. (1989)的標(biāo)題為“Methods and apparatus for measurement of the resistivity of geological formation from within cased boreholes，，的美國專利
4第 4，820，989 號；授予 Gard 等(1989)的標(biāo)題為 “Method and Apparatus for measuring the electrical resistivity of formation through metal drill pipe or casing，，的 美國專利第 4，837，518 號；授予 Vail，III，W. (1989)的標(biāo)題為 “Methods and apparatus for measurement of electronic properties of geological formations through borehole casing” 的美國專利第 4，882，542 號；授予 Vail，III，W. (1991)的標(biāo)題為 “Methods and apparatus for measurement of electronic properties of geological formations through borehole casing” 的美國專利第 5，043，668 號；授予 Vail，III， W. (1991)的標(biāo)題為“Electronic measurement apparatus movable in a cased borehole and compensation for casing resistance differences，，的美國專利第 5，075，626 號； 授予 Vail，III，W. (1993)的標(biāo)題為“Methods of apparatus measuring formation resi stivity from within a cased well having one measurement and two compensation steps”的美國專利第5，223，794號；授予kzginer等(1996)的標(biāo)題為“Method and apparatus for measuring formation resistivity in cased holes，，的美國專利第 5，510，712 號；授予 Singer 等(1996)的標(biāo)題為 “Method and apparatus for measuring formation resistivity through casing using single-conductor electrical logging cable”的美國專利第 5，M3，715 號；授予 Moulin (1996)的標(biāo)題為“Method and apparatus for determining formation resistivity in a cased well using three electrodes arranged in a Wheatstone bridge” 的美國專利第 5，563，514 號；授予 Locatelli 等 (1997)的標(biāo)題為“Induction measuring device in the presence of metal walls，，的美 國專利第 5，654，639 號；授予 Vail，III，W. (1996)的標(biāo)題為“Determining resistivity of a formation adjacent to a borehole having casing using multiple electrodes and resistances being defined between the electrodes，，的美國專利第5，570，024號；授予 Koelman,J. Μ. V. Α. (1997)的標(biāo)題為“Arrangement of the electrodes for an electrical logging system for determining the electrical resistivity of subsurface formation” 的美國專利第 5，608，323 號；授予 Vail，III，W. (1997)的標(biāo)題為 “Formation resistivity measurements from within a cased well used to quantitatively determine the amount of oil and gas present，，的美國專利第 5，633，590 號；授 予 Gissler 等(1997)的標(biāo)題為 “Apparatus for measuring formation resistivity through casing having a coaxial tubing inserted therein”白勺美 15專禾U第 5，680，049 ； g Tamarchenko (1998) W UM ^ "Method of simulating the response of a through-casing resistivity well logging instrument and its application to determining resistivity of earth formations”的美國專利第5，809，458號；授予Vail， III，W. (2000)的標(biāo)題為 “Determining resistivity of a formation adjacent to a borehole having casing by generating constant current flow in portion of casing and using at least two voltage measurement electrodes，，的美國專利第 6，025，721 號；授予 Vail，III, W. (2000)的標(biāo)題為 “Formation resistivity measurements from within a cased well used to quantitatively determine the amount of oil and gas present” 的美國專利第 6，157，195 號；授予 Vail, III，W. (2001)的標(biāo)題為 “Determining resistivity of formation adjacent to a borehole having casing with an apparatushaving all current conducting electrodes within the cased well，，白勺美國專禾 第 6，246，240B1 號；授予 Kostelnicek 等 Q003)的標(biāo)題為 “Simultaneous current injection for measurement of formation resistance through casing，，白勺美 15專禾第 6，603，314 號；以及授予 Benimelli 的標(biāo)題為 “Method and apparatus for determining the resistivity of a formation surrounding a cased well，，的美國專利第 6，667，621 號。引用了相關(guān)技術(shù)的美國專利申請公報包括由Vinegar等提交的標(biāo)題為“Focused through-casing resistivity measurement"白勺第 2001/0033164A1 號；由 Amini, Bijan K.提交的標(biāo)題為"Logging tool for measurement of resistivity through casing using metallic transparencies and magnetic lensing，， 的 第 2001/0038287A1 號；由 Amini, Bijan K.提交的標(biāo)題為“Measurements of electrical properties through non magnetically permeable metals using directed magnetic beams and magnetic lenses” 的第 2002/0105333A1 號；以及由 Vinegar 等提交的標(biāo)題為 “Wireless communication using well casing” 白勺H 2003/0042016A1 #。下面簡要概括前述技術(shù)。美國專利第2，459，196號描述了一種通過使電流沿 著導(dǎo)電套管流動以使一些電流“泄漏”進(jìn)入周圍的地球巖層而在帶套管的井筒(cased wellbore)內(nèi)進(jìn)行測量的方法。電流泄漏的量與地球巖層的電導(dǎo)率有關(guān)。該第2，459，196 號專利沒有公開針對套管內(nèi)的電不均一性而對測量結(jié)果進(jìn)行校正的任何技術(shù)。美國專利第2，729，784號公開了一種技術(shù)，在該技術(shù)中使用三個電勢電極來創(chuàng)建 與井筒套管相接觸的兩個相對的電極對。使電流流過放置在所述電勢電極的上方和下方的 兩對電流電極的兩個相對的“環(huán)”，以使套管的電不均一性的效果為零?？邕@兩個電極對的 電壓降與進(jìn)入地球巖層的泄漏電流相關(guān)。美國專利第2，891，215號的公開包括布置在第 2，729，784號專利所公開的裝置的測量電極之間的電流發(fā)射電極，以提供一種完全補(bǔ)償泄 漏電流的技術(shù)。美國專利第4，796，186號公開了最經(jīng)常用來通過導(dǎo)電套管確定電阻率的技術(shù)，并 包括測量進(jìn)入地球巖層的泄漏電流，并且公開了對沿著測量了泄漏電流的套管的相同部分 流動的電流進(jìn)行測量，以針對沿著套管的電阻變化來補(bǔ)償泄漏電流的測量結(jié)果。其他的參 考文獻(xiàn)描述了對通過套管進(jìn)行電阻率測量的該基本技術(shù)的各種擴(kuò)展和改進(jìn)?？梢匀缦赂爬ū绢I(lǐng)域中已知的通過套管測量電阻率的方法。將其上具有至少一個 電極(A)的設(shè)備降入井筒，電極(A)被放置為與套管在該套管的不同深度相接觸。將套管 電流返回電極B布置在套管的頂部并與套管相連接。將巖層電流返回電極B*布置在距井 筒一定距離的地表處。對電壓降以及從位于井筒的不同深度的電極A首先流到位于套管的 頂部的電極B并隨后流到巖層返回電極B*的電流進(jìn)行記錄。針對套管的不均一性的效果， 使用通過套管(A-B)的電流和電壓降來校正通過巖層(A-B*)的電壓降和電流的測量結(jié)果。如果地球和套管都是均一的，則對沿套管的針對深度的電壓降以及通過套管和巖 層的電壓降的記錄將基本上是線性的。如本領(lǐng)域中所公知的，即使是新的，套管也有不均一 性，這是由建造偏差、成分偏差、甚至用來將多段套管彼此連接的“套環(huán)(collar)，，(螺紋連 接件)所引起的。當(dāng)然，地球巖層完全不是均一的，電阻較大的巖層通常是地下勘測的目 標(biāo)，因為這些地球巖層易于與石油的存在相關(guān)聯(lián)，而傳導(dǎo)率較高的巖層易于與孔隙中的原
6生水(connate water)的存在相關(guān)聯(lián)。因此，在使用本領(lǐng)域已知的技術(shù)針對所關(guān)心的深度 的用來確定套管外的地球巖層的電阻率的電壓降記錄中存在擾動。地球巖層的傳導(dǎo)率與從套管漏出到巖層中的電流的量相關(guān)。當(dāng)電流在A和B*之間 流動時，關(guān)于深度的巖層傳導(dǎo)率一般與沿著A-B的電壓降關(guān)于深度的二次導(dǎo)數(shù)相關(guān)。通常， 使用布置得與套管相接觸的最少三個軸向隔開的電極來測量電壓降的二次導(dǎo)數(shù)，所述電極 連接到級聯(lián)差分放大器，最終連接到電壓測量電路。已證明有用處的對該基本方法的改進(jìn) 包括這樣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)創(chuàng)建沿著套管的小的軸向區(qū)，在該軸向區(qū)中基本上沒有沿著套管 自身流動的電流，從而減小了套管的不均一性對泄漏電流電壓降的測量結(jié)果的影響。在實踐中，本領(lǐng)域已知的設(shè)備和方法需要設(shè)備從井筒內(nèi)的固定位置進(jìn)行其測量， 這使得對由典型井筒穿透的所關(guān)心的巖層的測量花費(fèi)較長時間。此外，被測量的電壓降很 小，因而受到用于對電壓降進(jìn)行測量的電子系統(tǒng)的噪聲的限制。另外，本領(lǐng)域中已知的用于 提供用來測量電壓降的無電流區(qū)或已知電流值的系統(tǒng)通常是模擬系統(tǒng)，因而受到這種模擬 系統(tǒng)的精度的限制。另外，本領(lǐng)域中已知使用低頻交流電(AC)來引起沿著套管流動并流進(jìn)地球巖 層的電流。使用AC來避免在使用連續(xù)直流電(DC)時套管和電極的電極化(electrical polarization)所引起的誤差。通常，必須將AC的頻率限制為大約0. 01到20Hz以避免由 介電效應(yīng)和集膚效應(yīng)(skin effect)所引起的測量誤差。本領(lǐng)域還已知使用經(jīng)極性轉(zhuǎn)換的 DC來完成套管電阻率的測量，這避免了極化問題，但是在轉(zhuǎn)換極性時可能引入瞬態(tài)效應(yīng)測 量誤差。使用本領(lǐng)域中已知的系統(tǒng)不容易解決瞬態(tài)效應(yīng)誤差和低頻AC誤差。近來，在本領(lǐng)域中已知對通過套管(through-casing)的電阻率測量設(shè)備的響 應(yīng)進(jìn)行仿真。例如，參見授予Tamarchenko (1998)的標(biāo)題為“Method of simulating the response of a through-casing resistivity well logging instrument and its application to determining resistivity of earth formations，，白勺美 15專禾第 5，809, 458號。如在Tamarchenko的第5，809, 458號專利中所公開的，在從導(dǎo)電導(dǎo)管或套管 內(nèi)部確定巖層的電阻率的過程中，構(gòu)成地球巖層的初始模型，并對電阻率測量裝置的預(yù)期 響應(yīng)進(jìn)行仿真。對仿真響應(yīng)與由該設(shè)備實際測得的響應(yīng)進(jìn)行比較。調(diào)整該模型，重復(fù)仿真 和比較，直到仿真響應(yīng)與測得響應(yīng)之間的差達(dá)到最小值。當(dāng)該差達(dá)到最小值時，將存在于該 點的模型確定為表示導(dǎo)電導(dǎo)管或套管周圍的地球電阻率的空間分布。雖然第5，809，458號 專利的方法是有效的，但是因為用本領(lǐng)域已知的用于從導(dǎo)電套管內(nèi)部測量電阻率的電阻率 測量系統(tǒng)進(jìn)行電壓測量極為復(fù)雜，所以該方法執(zhí)行起來計算強(qiáng)度大，并且能夠與測得響應(yīng) 相一致的可能的地球模型的數(shù)量會使得對地球模型的初始化耗費(fèi)時間。需要的是這樣的通 過導(dǎo)電導(dǎo)管或套管測量電阻率的設(shè)備，該設(shè)備包括能夠有效地限制初始地球模型以使隨后 的逆處理更快地收斂到解模型的測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面是一種通過井筒中的導(dǎo)電導(dǎo)管測量巖層電阻率的設(shè)備。該設(shè)備 包括多個首尾相連的機(jī)架，所述機(jī)架適于在井筒中來回移動。至少一個電極布置在各機(jī)架 上。各個電極適于被放置為與所述導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)電接觸。該設(shè)備包括電流源；數(shù)字電壓測量 電路；以及開關(guān)。所述開關(guān)被布置為將所述電流源連接在所述電極之一與位于所述導(dǎo)管頂部和距所述導(dǎo)管頂部選定距離的靠近地表的位置中的一個可選位置處的電流返回之間。所 述開關(guān)還被布置為將所述電極的選定對連接到所述數(shù)字電壓測量電路。選擇所述對以進(jìn)行 與所述地球巖層中的選定軸向距離和選定橫向深度相對應(yīng)的電壓測量。在所述多個機(jī)架中 的至少一個內(nèi)布置有至少一個電磁發(fā)射器、至少一個電磁接收器、以及控制電路，所述控制 電路適于選擇性地向所發(fā)送的至少一個供電并檢測來自所述至少一個電磁接收器的信號。本發(fā)明的另一方面是一種用于確定其中具有導(dǎo)電導(dǎo)管的井筒周圍的地球巖層電 阻率的空間分布的方法。該方法包括利用在選定軸向位置處對沿所述導(dǎo)管的電流泄漏的測 量，來測量所述地球巖層的電阻率。從所述導(dǎo)管內(nèi)測量所述地球巖層的電磁性質(zhì)。與根據(jù)電 流泄漏進(jìn)行的電阻率測量相比，對電磁性質(zhì)進(jìn)行的測量與更大的軸向距離和更大的橫向距 離相對應(yīng)。聯(lián)合轉(zhuǎn)化電流泄露測量結(jié)果和電磁測量結(jié)果，以獲得所述空間分布的模型。該 組合使得測量裝置能夠慢速移動。根據(jù)下面的說明以及所附權(quán)利要求，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將會顯而易見。


圖1示出了通過在帶套管的井筒中使用的根據(jù)本發(fā)明的套管裝置而進(jìn)行的示例 電阻率測量。圖2更詳細(xì)地示出了圖1的示例裝置的電路系統(tǒng)。圖3a至3c示出了用于完成根據(jù)本發(fā)明的套管電阻率測量的電流波形的不同示 例。圖4示出了用于通過導(dǎo)電導(dǎo)管測量電阻率的、包括電流聚焦系統(tǒng)的示例設(shè)備。圖5示出了在探測器心軸(sonde mandrel)上包括可選的電極陣列的裝置的另選 實施例。圖6示出了如圖4所示的設(shè)備的操作的流程圖，所述設(shè)備適于根據(jù)基于模型的設(shè) 備響應(yīng)，自動優(yōu)化對電極使用的控制。圖7示出了用于通過導(dǎo)電導(dǎo)管測量電阻率的、包括中央控制單元和多個“衛(wèi)星”單 元的系統(tǒng)。圖8示出了其中包括電磁測量裝置的衛(wèi)星單元的具體實施例。圖9示出了結(jié)合電流測量和電磁測量的一個實施例的流程圖。圖10示出了其中包括核輻射測量裝置的衛(wèi)星單元的具體實施例。
具體實施例方式圖1示意性地示出了用于在井筒14內(nèi)具有導(dǎo)電導(dǎo)管或套管時從井筒14內(nèi)測量地 球巖層的電阻率的測井(well logging)設(shè)備的一個實施例。設(shè)備10可以包括探測器或類 似的心軸型機(jī)架(housing) 18。機(jī)架18優(yōu)選地由不導(dǎo)電的材料制成或者在其外表面上具有 這種不導(dǎo)電材料。機(jī)架18適于通過本領(lǐng)域中已知的任何測井設(shè)備傳送工具(conveyance) 而插入到井筒14中和從井筒14中拔出。在本示例中，傳送工具可以是由絞盤38進(jìn)行收放 的鎧裝電纜16?？梢允褂帽绢I(lǐng)域中已知的其他傳送工具，這些傳送工具包括卷管、鉆桿、成 品管等。因此，所述傳送工具并不限制本發(fā)明的范圍。使井筒14鉆穿以22J4和沈示意性地示出的各個地球巖層。通常在鉆完井筒14
8之后，將導(dǎo)電導(dǎo)管12或套管插入到井筒14中。如果導(dǎo)管12是套管，那么套管12通常被固 定在井筒14內(nèi)的適當(dāng)位置處，但將導(dǎo)管或套管固定并不是設(shè)備10的操作所必需的。雖然 圖1所示的實施例是針對將“套管”插入并固定到鉆出的井筒中而進(jìn)行描述的，但是應(yīng)該理 解，其他類型的導(dǎo)電導(dǎo)管(諸如鉆桿、卷管、成品管等)也可以與根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備一起使 用。例如，導(dǎo)管12不是套管，而可以是鉆桿。在本領(lǐng)域中已知鉆桿會卡在井筒14中。在這 種情況下，如將進(jìn)一步解釋的，可將設(shè)備10用鎧裝電纜16降入到卡住的鉆桿中來進(jìn)行巖層 電阻率測量。鎧裝電纜16包括一個或更多個被絕緣的電導(dǎo)體(沒有單獨(dú)示出)并且被安排為 將電功率傳導(dǎo)到布置在井筒14中的設(shè)備10?？梢允褂秒娎|16中的電導(dǎo)體從布置在地表處 的記錄單元30導(dǎo)出電功率，并且可以將來自設(shè)備10的信號發(fā)送到記錄單元30。還可以使 用記錄單元30來記錄和/或解釋從井筒14中的設(shè)備10傳送至其的信號。記錄單元30可 以包括電源32，電源32用于進(jìn)行確定各個地球巖層22、24J6的電阻率的測量。在本說明 書中，用于使得能夠進(jìn)行與巖層電阻率相對應(yīng)的測量的任何電源將被稱為“測量電流源”。 還可以使用電源32僅向設(shè)備10中在圖1的20處大體示出的各種測量和控制電路提供電 功率。下面將參照圖2進(jìn)一步解釋該設(shè)備10中的各種電路所提供的功能。仍然參照圖1，在距井筒14選定距離的地表處設(shè)置測量電流返回電極34B*。通常 將測量電流返回電極34B*插入到靠近地表的巖層中，以向井筒14所穿透的地球巖層22、 MJ6提供導(dǎo)電路徑。具體地說，測量電流返回電極34B*提供了用于電測量從設(shè)備10上的 源電極A流出的電流的通過地球巖層22、24、沈的電流路徑。電流返回電極34B*可以如圖 1所示連接到記錄單元30中的電路35B*，或者另選地可以連接到電纜16中的電導(dǎo)體中的 一個(沒有單獨(dú)示出)。顯示為與導(dǎo)管或套管12的頂部相連的套管電流返回電極34B提供 了用于電測量從設(shè)備10上的電流源電極A流到套管12的頂部的電流的返回路徑。套管電 流返回電極34B可以連接到記錄單元30中的電路35B，或者可以連接到電纜12中的導(dǎo)體中 的一個(未示出)，以返回到設(shè)備10中的電路20。設(shè)備10包括以A以及PO至P6示出的多個電極，所述多個電極布置在探測器心軸 18上軸向隔開的多個位置處。布置在探測器心軸18的外部或形成探測器心軸18的不導(dǎo)電 材料將電極A、P0-P6彼此電絕緣。電極A、P0-P6中的每一個被機(jī)械調(diào)整和電調(diào)整為與套 管12良好地電接觸。本領(lǐng)域中已知各種類型的套管接觸電極，這些電極包括電刷、液壓制 動“釘(spike) ”、釘齒式輪以及類似裝置。電極A、P0-P6分別連接到設(shè)備10中的電子電路 20的選定部分。在設(shè)備10由鎧裝電纜傳送時的操作期間，絞盤38放下電纜16，以使設(shè)備10定位 在井筒14中的選定深度處。電功率通過套管12，并且經(jīng)由選擇性的連接而通過地球巖層 22、24二6，所述選擇性的連接處于位于電流路徑的一端的源電極A與分別位于電流路徑的 另一端的套管返回34B或巖層返回34B*之間。對如圖1中的電極PO所示的基準(zhǔn)電勢電極 與一個或更多個電勢測量電極(圖1中的P1-P6)之間存在的電壓進(jìn)行測量。根據(jù)所使用 的電極的類型(例如電刷或釘齒式接觸輪)，在一些實施例中，在進(jìn)行測量的同時可以使設(shè) 備10沿著井筒14慢慢移動。其他類型的電極(諸如液壓制動釘)會要求設(shè)備10在任何 一個測量序列期間保持基本靜止。在進(jìn)行電壓測量時，不論設(shè)備10是靜止還是移動，從井 筒14逐漸拔出設(shè)備10，直到井筒14的包括所關(guān)心的巖層22、24、沈的選定部分已使用套管電流返回34B和巖層電流返回34B*兩者完成了與所述巖層相對應(yīng)的電壓測量為止。圖2更詳細(xì)地示出了電子電路20的一個實施例。電路20的本實施例可包括中 央處理單元(CPU) 50，CPU 50可以是預(yù)編程微型計算機(jī)或可編程微型計算機(jī)。在本實施例 中，CPU 50適于從由記錄單元(圖1中的30)發(fā)送到遙測收發(fā)器和電源單元48的格式化 遙測信號內(nèi)檢測控制命令。遙測收發(fā)器48還執(zhí)行以下功能對由CPU 50傳送的數(shù)據(jù)信號 進(jìn)行格式化，以沿著電纜導(dǎo)體16A發(fā)送到記錄單元(圖1中的30)；以及接收并調(diào)整沿著導(dǎo) 體16A發(fā)送的電功率以供電路20的各個部件使用。當(dāng)遙測收發(fā)器48檢測到對CPU 50進(jìn) 行重新編程的命令信號并且該信號被傳導(dǎo)到CPU 50時，還可以用所述命令信號對CPU 50 進(jìn)行重新編程。重新編程例如可包括改變用于進(jìn)行先前解釋的電壓降測量的測量電流的波 形。在其他示例中，重新編程還可包括改變測量電流的大小，并且可包括改變電壓降測量的 采樣率。將參照圖4至6解釋重新編程的其他形式。雖然圖2所示的實施例包括電遙測收發(fā)器48，但是應(yīng)該清楚地理解，在一些實施 例中可以使用光遙測，并且在這種實施例中，遙測收發(fā)器48將包括本領(lǐng)域中已知的合適的 光電傳感器和/或發(fā)送裝置。在這種實施例中，電纜16應(yīng)該包括至少一根用于傳導(dǎo)這種遙 測信號的光纖。在授予Rafie等人的美國專利第5，495，547號中公開了其中包括了用于信 號遙測的光纖的鎧裝電纜的一個實施例。其他實施例可以使用光纖將電操作功率從記錄單 元30發(fā)送到設(shè)備10?？梢栽谶@種其他實施例中使用在Rafie等人的第5，495，547號專利 中公開的電纜或者類似的纖維光纜，來將功率經(jīng)過光纖發(fā)送到所述設(shè)備。CPU 50在其初始編程(或者可以通過對遙測信號重新編程而被如此編程)中可包 括用于給地球巖層(圖1中的22、M、26)和套管(圖1中的12)通電以確定地球巖層(圖 1中的22、24、26)的電阻率的各種電流波形的數(shù)字表示。該數(shù)字表示包括關(guān)于頻率含量、波 形的形狀以及要通過巖層和套管進(jìn)行傳導(dǎo)的電流的幅度的信息?？梢詫⒃摂?shù)字表示傳導(dǎo)到 數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)42，DAC 42根據(jù)該數(shù)字表示產(chǎn)生模擬信號。然后將DAC 42的模擬信號輸 出傳導(dǎo)到功率放大器44的輸入。功率放大器44的輸出連接在電流源電極A和開關(guān)47之 間。開關(guān)47由CPU 50控制。開關(guān)47在套管返回電極B與巖層返回電極B*、或者其他電極 布置的其他電流電極之間，交替改變功率放大器44的另一輸出端子的連接。另選的是，功 率放大器44的該另一輸出端子可以連接到一個或更多個電纜導(dǎo)體(16A或其他電導(dǎo)體)，并 且可以在記錄單元(圖1中的30)內(nèi)執(zhí)行套管返回和巖層返回之間的切換。另一另選例從 電路20中省略了 DAC 42和功率放大器44，并使用記錄單元(圖1中的30)中的電源(圖1 中的32)以及電纜(圖1中的16)中的適當(dāng)導(dǎo)體(未示出)，來提供測量電流和切換特征。 在后一示例實施例中，可以使用一個或更多個電纜導(dǎo)體(諸如圖2中的16A)將測量電流傳 導(dǎo)到源電極A。在本實施例中，可以測量電勢基準(zhǔn)電極PO與從電勢測量電極P1-P6中選定的一個 電勢測量電極之間的電壓。在任何時刻，可由多路器(MUX)40控制電壓測量電極中對其進(jìn) 行了測量的所述一個電勢測量電極，MUX 40自身可由CPU 50控制。MUX40的輸出連接到低 噪聲前置放大器或放大器38的輸入。前置放大器38的輸出連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 36。 ADC 36可以是西格馬德爾塔轉(zhuǎn)換器(sigma delta converter)、逐次近似寄存器、或者本 領(lǐng)域中已知的任何其他模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，并且優(yōu)選地可以提供至少M(fèi)位的輸入信號分辨率 (resolution)。從ADC 36輸出的數(shù)字信號表示測得的基準(zhǔn)電極PO與從電壓測量電極P1-P6
10中多路選出的一個之間的電勢。使用如圖2所示的MUX 40和單個前置放大器38的一個可 能的優(yōu)點是不管詢問電壓測量電極P1-P6中的哪一個來確定相對于PO的電勢降，電壓測 量電路的模擬部分都將是基本相同的。因而，可以減少或消除由前置放大器38的響應(yīng)差異 所引起的測量誤差。優(yōu)選的是，ADC 36是能夠精確地分辨表示一納伏(1X10_9伏特)那么 小的電壓差的測量結(jié)果的二十四位裝置。作為另一選擇，各個測量電極P1-P6可以連接到 用于各個電極P1-P6的分立的前置放大器(圖中未示出)的一個輸入端子，從而從該模擬 輸入電路中去掉MUX 40。可以將表示電壓測量結(jié)果的數(shù)字字(word)從ADC 36傳導(dǎo)到CPU 50，以包括在遙 測結(jié)果中傳導(dǎo)至記錄單元(圖1中的30)。作為另一選擇，CPU可以包括其自身的存儲器或 其他存儲裝置(沒有單獨(dú)示出)，用于在設(shè)備(圖1中的10)從井筒(圖1中的14)移出之 前存儲數(shù)字字。在一些實施例中，ADC 36的采樣率在幾千赫茲(kHz)的范圍內(nèi)，用于提供 極大量的電壓信號采樣，優(yōu)選地為電流波形的每個周期提供至少一千個采樣，并且能夠在 將經(jīng)轉(zhuǎn)換的DC用作進(jìn)行電阻率測量的電流源時能夠?qū)λ矐B(tài)效應(yīng)進(jìn)行采樣。在這種實施例 中，該經(jīng)轉(zhuǎn)換的DC的轉(zhuǎn)換頻率可以在大約0. 01至20Hz的范圍內(nèi)，從而使ADC 36能夠優(yōu)選 地在經(jīng)轉(zhuǎn)換的DC的每個周期內(nèi)進(jìn)行至少一千次(多達(dá)幾千次)電壓測量采樣。在本實施例中，ADC 36基本上連續(xù)地運(yùn)行，對于電流源波形的每個周期提供相當(dāng) 大數(shù)量的數(shù)字信號采樣。在本實施例中，ADC 36的這種基本上連續(xù)的運(yùn)行可以提供以下優(yōu) 點，即，準(zhǔn)確迅速地確定電壓測量中的任何DC偏壓(DC bias)。為了根據(jù)電壓測量結(jié)果精 確地確定巖層電阻率，必須考慮這種DC偏壓。在本領(lǐng)域中已知的不使電壓測量裝置基本 上連續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng)中，必須通過其他手段確定DC偏壓。例如，參見授予Rueter等人的第 5，467，018號美國專利。如先前所解釋的，可以通過從CPU 50或其他存儲裝置(未示出)將波形數(shù)值傳導(dǎo) 到DAC 42，來產(chǎn)生測量電流波形。現(xiàn)在將參照圖3a至3c來解釋特別適合于進(jìn)行通過套管 (或通過導(dǎo)電導(dǎo)管)的電阻率測量的幾種類型的電流波形。圖3a是功率放大器(圖2中 的44)的電流輸出相對于時間的圖。圖3a中的電流波形60是低頻(0. 01至20Hz)方波， 可以使用經(jīng)轉(zhuǎn)換的DC或者通過將表示這種波形的適當(dāng)數(shù)字傳導(dǎo)到DAC(圖2中的4 來產(chǎn) 生所述低頻方波。圖3a中的波形60是周期性的，這意味著該波形在選定的時間范圍內(nèi)具 有基本恒定的頻率，并且波形60具有100%的占空比(duty cycle)，這意味著電流基本上 一直流動。圖北中以60示出了另一可能的電流波形。圖北中的電流波形是隨機(jī)或偽隨機(jī) 頻率方波，其也具有100%的占空比。如同先前的實施例(圖3a)，可以通過將適當(dāng)?shù)臄?shù)字 字從CPU(圖2中的50)傳導(dǎo)到DAC(圖2中的42)來產(chǎn)生圖北所示的電流波形的實施例。 對于避免混淆(aliasing)或者與周期性數(shù)據(jù)采樣相關(guān)的其他不利影響而言，隨機(jī)轉(zhuǎn)換是 有利的。圖3c中以60示出了另一可能的波形。圖3c中的電流波形60是占空比小于100% 的周期性方波。可以根據(jù)62處所示的時間間隔沒有電流流動來推斷出占空比小于100%。 如同先前的實施例(圖3a)，可以通過將適當(dāng)?shù)臄?shù)字字從CPU(圖2中的50)傳導(dǎo)到DAC(圖 2中的4 來產(chǎn)生圖3c所示的電流波形的實施例。在測得的電壓降大得足以使得可以減 少測量的電壓采樣的數(shù)量的情況下，對于節(jié)省電功率而言，使用小于100%的占空比可能是
11有利的。使用小于100%的占空比還可以使得能夠通過測量在電流切斷之后在短的時間間 隔期間跨各個電極(圖1中的PO和P1-P6之間)的電壓降，來確定某些瞬態(tài)效應(yīng)。這種感 應(yīng)電勢(IP)效應(yīng)與地球巖層(圖1中的22、24、沈)的孔隙內(nèi)的流體組成有關(guān)。使用小于 100%的占空比還可以使得能夠通過使用沒有電流流動的時間62作為測量基準(zhǔn)，來更好地 確定任何DC偏壓。圖3a、!3b和3c所示的前述示例不是可以使用圖2所示的CPU/DAC組合而產(chǎn)生的 僅有的電流波形。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解，通過將合適的數(shù)字字傳導(dǎo)到DAC(圖2中 的42)，基本上可以產(chǎn)生任何頻率和波形，這些波形例如包括正弦波形。在一些實施例中， 可以將數(shù)字字存儲在CPU(圖2中的50)中。在其他實施例中，可以將數(shù)字字自身或者激活 所選的波形數(shù)字字的命令通過電纜(圖1中的16)從記錄單元(圖1中的30)發(fā)送到設(shè)備 (圖1中的10)。在其他實施例中，波形可以是偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS)。再次參照圖2，一些實施例可以包括以下特性中的一個或更多個特性，這些特性被 編程到CPU 50中或者被編程到記錄單元(圖1中的30)中的地面計算機(jī)中。一些實施例可 以包括對跨一個或更多個電極對(P0與P1-P6中任一個之間的對)得出的電壓測量結(jié)果進(jìn) 行自動編輯。例如，如果特定數(shù)字電壓采樣表示所選范圍之外的數(shù)字，則可以丟棄該采樣， 并可以將內(nèi)插值寫入到CPU 50中的存儲器，或者發(fā)送到記錄單元(圖1中的30)，用作該越 界采樣值(outlying sample value) 0作為另一選擇，如果電壓測量結(jié)果沒有隨著PO和各 個測量電極P1-P6之間的間距的增加而單調(diào)增加，則可以丟棄該異常電壓采樣；對電壓測 量結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插以寫入到存儲器，或者不直接將電壓測量結(jié)果寫入到存儲器。其他實施例 可包括將電壓測量字入棧(stack)以顯著提高測量結(jié)果的信噪比，所述電壓測量字對應(yīng)于 位于井筒中大致相同深度處的相同的電極對(P0和P1-P6中的任一個之間的對)。再次參照圖1，其他實施例可以包括套管16內(nèi)的永久安裝的電極陣列，如圖1中以 A以及PO至P6所示?？梢允褂秒娎|或類似的裝置在靠近含石油儲層(reservoir)(例如圖 1中的巖層24)的選定深度處進(jìn)行從井筒14內(nèi)部到地表的電連接。在井筒14的工作壽命 期間，可以在選定的時間進(jìn)行測量，以確定水接點(water contact)(圖1中未示出)相對 于時間的移動。就電極A、P0-P6的這種永久性放置而言，可以將電路20布置在地表處，或 者可以將其自身布置在井筒14中，就像本文先前描述的由電纜傳送的設(shè)備那樣?？梢砸院芏嗖煌姆绞絹韴?zhí)行對設(shè)備的操作，在此將解釋其中的幾種。在常規(guī)測 量模式下，可以將設(shè)備10移動到井筒14中要進(jìn)行測量的選定深度處。首先，通過對CPU (圖 2中的50)的內(nèi)部編程或從記錄單元(圖1中的30)發(fā)送的命令來操作電路20，以首先使 得能夠測量由完全沿著套管12流動的電流所引起的電壓降。為了進(jìn)行對套管電壓降的測 量，將功率放大器(圖2中的44)連接在設(shè)備10上的電流源電極A和套管電流返回電極 34B之間，套管電流返回電極34B在地表處與套管(圖1中的12)的頂部連接。然后進(jìn)行 P0與Pl至P6中的任何一個或更多個之間的電壓測量。然后切換功率放大器(圖2中的 44)的輸出，以將測量電流返回到地表處的測量電流返回電極34B*。進(jìn)行PO與Pl至P6中 的所述相同電極之間的另一組電壓測量。然后可以將設(shè)備10沿著井筒14移動選定的軸向 距離，并且可以重復(fù)該測量過程?？梢詫⒃赑O與Pl至P6中的任何一個或更多個之間得到 的電壓差的值數(shù)學(xué)變換為測得的電壓降相對于井筒14的深度的二次導(dǎo)數(shù)。這種二次導(dǎo)數(shù) 的值與泄漏到地球巖層22、24、沈中的基于深度的電流相關(guān)，從而與各個巖層22、24、沈的電傳導(dǎo)率相關(guān)。有利的是，基本上如圖1和2所示構(gòu)成的設(shè)備不需要測量跨級聯(lián)差分放大 器(所有級聯(lián)差分放大器都是模擬的)的電壓降來確定電壓降相對于深度的二次導(dǎo)數(shù)?？梢酝ㄟ^提供聚焦電流系統(tǒng)以在軸向上限制測量電流通過各個地球巖層的流動， 來提高根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的性能。圖4中示意性地示出了包括聚焦電流系統(tǒng)的示例設(shè)備。 在授予!^earon的第2，729，784號美國專利(通過引用合并于此)中描述了圖4所示的示 例設(shè)備的測量原理。圖4中的設(shè)備包括沿著該設(shè)備的心軸或機(jī)架(圖1中的18)布置在選 定位置處的電極陣列。這些電極在機(jī)械和電學(xué)構(gòu)造上可以與以上參照圖1所描述的電極相 似。這些電極適于與井筒(圖1中的14)中的導(dǎo)管或套管(圖1中的12)進(jìn)行電接觸。圖4的實施例中的電極包括以B1A、B1B以及B2A、B2B示出的兩對聚焦電流電極， 這兩對電極在中心測量電流源電極MO的軸向兩側(cè)大致等距地隔開?；鶞?zhǔn)電勢測量電極 R1A、R1B以及R2A、R2B分別布置在各個聚焦電流電極對(B1A、B1B ；B2A.B2B)與測量電流源 電極MO之間。各個聚焦電流電極對B1A、B1B以及B2A、B2B被連接為分別跨對應(yīng)的聚焦電 流功率放大器44A、44C的輸出。在本實施例中，通過使用對應(yīng)的DAC 42A、42C的輸出來驅(qū) 動各個功率放大器44A、44C，從而產(chǎn)生聚焦電流。各個DAC 42A、42C可以連接至到CPU 50 的總線或者其他類似的數(shù)據(jù)連接。如以上參照圖2所解釋的實施例那樣，圖4中所示的實 施例可包括由CPU 50存儲或解釋的數(shù)字字，該數(shù)字字表示要由各個功率放大器44A、44C產(chǎn) 生并傳導(dǎo)到套管(圖1中的12)的聚焦電流的波形?？梢钥刂频牟ㄐ蔚姆矫姘ǚ?、相 位、頻率和占空比等。各基準(zhǔn)電勢測量電極對R1A、R1B以及R2A、R2B被連接為跨相應(yīng)的低噪聲前置放大 器38A、38B(或者說低噪聲放大器，與參照圖2所描述的前置放大器相似)的輸入端子。各 低噪聲前置放大器38A、38B將其輸出連接至ADC 36、36B。ADC 36、36B的輸出連接至總線 或者連接至CPU 50。在本實施例中，ADC 36、36B優(yōu)選地是對位分辨率的裝置，其與參照圖 2所描述的ADC相似。在本實施例中，對跨各基準(zhǔn)電勢電極對R1A、RlB以及R2A、R2B的電 勢差分別進(jìn)行測量。CPU 50接收分別表示跨各基準(zhǔn)電極對R1A、RlB以及R2A、R2B的測得 電勢的數(shù)字字。CPU 50可以控制由各個功率放大器44A、44C輸出的聚焦電流的大小，以分 別使跨各基準(zhǔn)電勢電極對R1A、RlB以及R2A、R2B的測得電勢基本等于零。CPU 50例如通 過改變幅度或者改變功率放大器44A、44B的輸出的占空比或者改變兩者，可以進(jìn)行這種調(diào) 整?？梢詫β史糯笃?4A、44B中的一個或它們兩者進(jìn)行幅度和/或占空比的改變。本領(lǐng) 域的技術(shù)人員將會想到用于改變或調(diào)整各個聚焦電流功率放大器44A、44C的功率輸出的 其他方法。進(jìn)行這種聚焦電流的幅度調(diào)整以分別使跨基準(zhǔn)電極R1A、R1B以及R2A、R2B的電 勢基本保持為零的目的是確保在套管(圖1中的12)內(nèi)存在這樣的區(qū)域，在該區(qū)域中，基 本上沒有沿著套管向上或向下流動的凈電流。圖4的實施例可以包括數(shù)控測量電流源。在本實施例中，該源包括連接至總線或 者連接至CPU 50的測量電流DAC 42B。通過將波形字傳導(dǎo)到DAC 42B(DAC 42B將所述字 轉(zhuǎn)換為用于測量電流功率放大器44B的驅(qū)動信號，測量電流功率放大器44B的輸入端連接 至DAC 42B的輸出端)而產(chǎn)生測量電流。從測量電流功率放大器44B輸出的測量電流被連 接至測量電流源電極M0，并且可在返回電極34B*處或者另選地在套管電流返回34B處返 回地表。測量電勢電極MIA、MlB分別布置在測量電流源電極MO的兩側(cè)。各個測量電勢電 極MIA、MlB以及源電極MO連接為跨相應(yīng)的測量電勢低噪聲放大器38B、38C的輸入。各個測量電勢低噪聲放大器38B、38C的輸出連接至對應(yīng)的ADC 36B、36C，在該處將表示跨各個 對應(yīng)的測量電勢電極對MIA、MO以及M1B、M0的測得電勢的值的數(shù)字字傳導(dǎo)到CPU 50以進(jìn) 行處理。測量電勢ADC 36B、36C優(yōu)選地也是M位分辨率的裝置。套管外部的地球巖層的 電阻率與跨測量電勢電極的電勢以及測量電流的大小相關(guān)?？梢砸耘c參照圖2的實施例所 解釋的方式基本相似的方式控制測量電流的波形、頻率和占空比。如圖4所示的系統(tǒng)的可能的優(yōu)點包括可以對聚焦電流的性質(zhì)進(jìn)行比先前更精確 的控制，從而使對跨測量電極MIA、MlB的電勢的測量更精確。圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一實施例。該設(shè)備包括布置在設(shè)備機(jī) 架18上的沿軸向隔開的位置處的電極陣列。這些電極由Α、Β、Ρ、0、Ν和M指示。這些電極 通過由“控制單元” 50A(其可以與控制器的形成部件相關(guān)聯(lián)，所述控制器與圖2的CPU 50 的設(shè)計相似)所指示的切換系統(tǒng)相連接?？刂茊卧?0A選擇要將哪些電極連接到哪一個或 選定的電路。所述電路包括電流源52。電流源52可以是數(shù)字合成器，并且可包括DAC和功 率放大器(沒有單獨(dú)示出)。所述電路可包括電壓(或電勢)測量電路51，該電壓(或電 勢)測量電路51可包括如參照圖2所解釋的低噪聲前置放大器和ADC(沒有單獨(dú)示出)。 所述電路還可包括電壓反饋單元53，該電壓反饋單元53可以與參照圖4所解釋的聚焦電流 源的構(gòu)造相似。為了進(jìn)行各種類型的測量，圖5所示的設(shè)備可以選擇要應(yīng)用的測量電流源和聚焦 電流源、以及要跨所述電極中的選定電極和選定電極對而進(jìn)行的電壓測量。在下面的表中 解釋了各種測量模式的示例、以及用于在各個模式下進(jìn)行測量的電極
權(quán)利要求
1.一種用于確定其中具有導(dǎo)電導(dǎo)管的井筒周圍的地球巖層電阻率的空間分布的方法， 該方法包括以下步驟利用在選定軸向位置處對沿所述導(dǎo)管的電流泄漏的測量，來測量所述地球巖層的電阻率；從所述導(dǎo)管內(nèi)測量所述地球巖層的電磁性質(zhì)，與根據(jù)電流泄漏進(jìn)行的電阻率測量相 比，對電磁性質(zhì)進(jìn)行的測量與更大的軸向距離和更大的橫向距離相對應(yīng)；以及 聯(lián)合轉(zhuǎn)化電流泄露測量結(jié)果和電磁測量結(jié)果，以獲得所述空間分布的模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用對電流泄漏的測量來測量電阻率包括以下 步驟通過所述導(dǎo)電導(dǎo)管在所述井筒內(nèi)的第一選定位置到沿所述導(dǎo)管的靠近地表的第二位 置之間傳導(dǎo)電流；對在沿所述導(dǎo)管的第三和第四選定位置之間測得的電壓降進(jìn)行數(shù)字采樣，所述第三和 第四選定位置位于所述第一和第二選定位置之間；在所述第一選定位置和遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管且靠近地表的第五選定位置之間傳導(dǎo)電流； 對所述第三和第四位置之間的所述電壓降進(jìn)行重復(fù)數(shù)字采樣；以及 根據(jù)電壓降的數(shù)字采樣來確定所述地球巖層的電阻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，該方法還包括移動所述第一、第二和第三位置，并重 復(fù)進(jìn)行所述數(shù)字采樣和所述重復(fù)數(shù)字采樣。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，該方法還包括從沿所述導(dǎo)管的選定位置處傳導(dǎo)聚焦 電流，所述聚焦電流被配置成沿著所述井筒的橫向靠近的、從所述井筒橫向向外的路徑限 制從所述第一位置到所述第五位置的電流的流動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，該方法還包括對所述聚焦電流的大小進(jìn)行控制，以使 得在選定位置之間的沿所述井筒軸向測得的電壓降基本保持為零。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，該方法還包括控制從所述井筒流動到靠近地表的所 述第二位置和所述第五位置的電流的占空比，以使其與地球巖層的表觀電導(dǎo)率相對應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，以至少為從所述第一選定位置流出的電流的頻 率的一千倍的速率進(jìn)行所述數(shù)字采樣，以使得能夠確定瞬時效應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在所述第一選定位置和所述第四位置之間傳導(dǎo) 電流以及在所述第一位置和所述第五位置之間傳導(dǎo)電流包括對直流電的極性進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)換的頻率在0.2至20赫茲的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，根據(jù)偽隨機(jī)二進(jìn)制序列進(jìn)行所述轉(zhuǎn)換。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在所述第一選定位置和所述第四位置之間傳導(dǎo) 電流以及在所述第一位置和所述第五位置之間傳導(dǎo)電流包括產(chǎn)生交流電。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述交流電流的頻率在0.2至20赫茲的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，該方法還包括響應(yīng)于所述地球巖層的預(yù)期電阻率， 選擇所述第二位置和第三位置之間的軸向距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，選擇軸向距離包括產(chǎn)生所述地球巖層的初始 模型，根據(jù)經(jīng)數(shù)字采樣的電壓測量結(jié)果來估計所述地球巖層的電阻率，并且基于所述初始模型和所估計的電阻率之間的差來選擇所述軸向距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，該方法還包括響應(yīng)于所述地球巖層的預(yù)期電阻率， 選擇所述第一位置與所述第二位置和第三位置中的至少一個位置之間的軸向距離。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，選擇軸向距離包括產(chǎn)生所述地球巖層的初始 模型，根據(jù)經(jīng)數(shù)字采樣的電壓測量結(jié)果來估計所述地球巖層的電阻率，并且基于所述初始 模型和所估計的電阻率之間的差來選擇所述軸向距離。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，該方法還包括使聚焦電流在選定軸向位置處通過 所述導(dǎo)管，使所述聚焦電流通過的所述軸向位置是響應(yīng)于所述初始模型以及所述初始模型 和所估計的電阻率之間的差中的至少一個而選出的，所述聚焦電流具有這樣的流動路徑， 該流動路徑被選為將從所述第一位置流出的電流基本限制為預(yù)定的幾何形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述電磁測量包括時域測量。
19.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述電磁測量包括頻域測量。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括對所述地球巖層的核輻射性質(zhì)進(jìn)行測 量，并得出對所述地球巖層的孔隙的組分、流體含量和體積比率中的至少一個的推斷。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述核輻射性質(zhì)包括宏觀中子捕獲截面。
全文摘要
本發(fā)明提供了從帶套管的井筒內(nèi)部測量巖層電導(dǎo)率的方法和裝置。公開了一種用于確定其中具有導(dǎo)電導(dǎo)管的井筒周圍的地球巖層電阻率的空間分布的方法。該方法包括以下步驟利用在選定軸向位置處對沿所述導(dǎo)管的電流泄漏的測量，來測量所述地球巖層的電阻率。從所述導(dǎo)管內(nèi)測量所述地球巖層的電磁性質(zhì)。與根據(jù)電流泄漏進(jìn)行的電阻率測量相比，對電磁性質(zhì)進(jìn)行的測量與更大的軸向距離和更大的橫向距離相對應(yīng)。聯(lián)合轉(zhuǎn)化電流泄露測量結(jié)果和電磁測量結(jié)果，以獲得所述空間分布的模型。
文檔編號G01V3/24GK102062878SQ20101059137
公開日2011年5月18日 申請日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月5日
發(fā)明者庫爾特·M·斯特拉克, 霍斯特·呂特爾 申請人:Kjt企業(yè)公司