用于井筒電阻率測井校準的計算機程序的制作方法
【技術領域】
[0001] 本公開一般涉及用于井筒測井工具的校準技術，并且更具體地，涉及用于電阻率 測井工具的現場校準方法。
【背景技術】
[0002] 在部署在井筒中的所有測井工具中，電阻率工具提供最大檢測深度。其結果是，它 們已被廣泛用于在如著陸或井位等應用中檢測地層層邊界。此外，利用所述測井工具來采 集井筒所跨過的地球地層的各種其它特性以及與井筒自身的尺寸和構造有關的數據。與井 下條件有關的信息的收集，通常被稱為"測井"，可以通過幾種方法來執行，包括電纜測井、 "隨鉆測井"（"LWD"）和"隨鉆測量（"MWD"）。
[0003] 由測井工具提供的檢測深度與發射器和接收器之間的距離成正比。其結果是，大 部分的深讀取工具在它們之間具有非常大的距離。例如，一些深電阻率讀取工具可以長達 50至100英尺，并且它們在低于8KHz的頻率下工作以在較大的發射器接收器間距的情況下 補償幾何級數增長的衰減。相比之下，標準的較淺工具具有約20英尺的范圍并且它們被優 化以將井放置在儲層中離儲層巖石的頂部或底部邊界約10英尺的范圍內。
[0004] 沿著深讀取工具的發射器與接收器之間的所需距離在校準中會造成問題，因為大 多數的常規校準方法（例如空氣懸掛、試驗罐或烘箱）需要在一定程度上避開可能會干擾 校準測量信號的任何附近物體。其結果是，將這些常規校準技術應用于深讀取電阻率工具 是不切實際的，因為所述工具的靈敏范圍過大，因此，具有大到足以完全容納所述工具的設 施是不可行的。
[0005] 因此，在本領域需要用于校準深讀取電阻率測井工具的實用技術。
【附圖說明】
[0006] 圖1A示出了根據本公開的某些說明性實施方案的執行沿著油氣地層取得的地層 測量信號的現場校準的LWD測井工具；
[0007] 圖1B示出了根據本公開的某些說明性實施方案的執行沿著油氣地層取得的地層 測量信號的現場校準的電纜測井工具；
[0008] 圖2是根據本公開的某些說明性實施方案的在測井工具內具體化的、采集地層測 量信號所必需的電路的框圖；
[0009] 圖3A是詳細說明了根據本公開的某些說明性方法的現場校準方法的流程圖；
[0010] 圖3B至圖3D示出了部署在沿著井筒的一個或多個校準和/或應用區中的本公開 的說明性測井工具；
[0011] 圖4是詳細說明了根據本公開的某些說明性方法的、借以使用模型化的深測量信 號校準所采集的深測量信號的現場校準方法的流程圖；
[0012] 圖5A是示出了根據本公開的某些說明性方法的從查找表產生的模型化測井響應 的曲線圖；
[0013] 圖5B至圖5G是示出了圖4所示的借以在每一深度處進行校準的方法的校準精確 度的曲線圖；
[0014] 圖6A是詳細說明了根據本公開的某些說明性方法的、借以使用模型化的低頻測 量信號來校準所采集的深測量信號的現場方法的流程圖；
[0015] 圖6B示出了根據本公開的替代實施方案的部署在校準區中的說明性測井工具； 以及
[0016] 圖7是示出了圖6A所示的使用三個不同的參考低頻測量信號的方法的精確度的 曲線圖。
【具體實施方式】
[0017] 在下面描述了本公開的說明性實施方案和相關方法，因為在用于井筒電阻率測井 工具的現場校準方法中可能會用到它們。為了清晰性，本說明書中未描述實際實現方式或 方法的所有特征。當然將了解到，在任何所述實際實施方案的開發中，必須進行眾多實現方 式特定決策以實現開發者的特定目標，例如遵守系統相關和商業相關的約束，所述約束將 在實現方式間有所不同。此外，將了解，所述開發工作可能是復雜且耗時的，但對了解了本 公開的本領域的一般人員來說將是常規任務。閱讀下文描述和附圖將了解本公開的各種實 施方案和相關方法的其它方面和優點。
[0018] 圖1A示出了根據某些說明性實施方案的用在LWD應用中的電阻率測井工具，所述 電阻率測井工具執行沿著油氣地層取得的測量信號的現場校準。本文所描述的方法可以通 過位于測井工具上的系統控制中心執行或可以由位于遠程位置（例如地面）的處理單元進 行。然而，現場校準方法的說明性實施方案是基于兩個地層測量信號，一個是經校準的測量 信號而另一個是未經校準的測量信號。在第一說明性方法中，通過將淺參考測量信號轉換 成深測量信號，本發明的方法在沿著井筒的所選校準深度處對深測量信號用自身進行正規 化。在第二說明性方法中，利用深低頻測量信號來校準深測量信號。其后，在任一方法中， 對經校準的深測量信號進行反相以產生與地層的電氣或地質性質（例如，層電阻率、到層 邊界的距離或方向、任意層邊界的2D形狀或地層電阻率的3D分布）有關的鉆孔和周圍地 質地層的所要巖石物理特性（即，地層參數）。因此，可以基于地層參數（例如鉆井、井位、 著陸或地質導向操作）來進行井筒作業。
[0019] 圖1A示出了配備有井架4的鉆井平臺2,所述井架支撐用于升高和降低鉆柱8的 萌蘆6。萌蘆6懸掛適合于使鉆柱8旋轉并使之降低通過井口 12的頂部驅動裝置10。鉆 頭14連接至鉆柱8的下端。在鉆頭14旋轉時，它產生穿過地層18的各種層的井筒16。栗 20使鉆井液通過供給管22至頂部驅動裝置10、向下通過鉆柱8的內部、通過鉆頭14中的 孔、經由鉆柱8四周的環空返回至地面并進入保持坑24來進行循環。鉆井液將鉆肩從鉆孔 輸送至坑24中并且幫助維持井筒16的完整性。各種材料可用于鉆井液，包括但不限于基 于鹽水的導電泥漿。
[0020] 測井工具26被集成到鉆頭14附近的井下鉆具組件中。在此說明性實施方案中， 測井工具26是LWD工具；然而，在其它說明性實施方案中，測井工具26可以用于電纜或油 管運送測井應用。測井工具26可以是（例如）超深讀取電阻率工具。或者，非超深電阻率 測井工具也可以與深讀取測井工具一起用在同一鉆柱中。了解了本公開的本領域的一般技 術人員將認識到有多種電阻率測井工具可用在本公開內。此外，在某些說明性實施方案中， 測井工具26可適合于在開放式和套管井環境中進行測井作業。此外，在某些實施方案中， 在校準過程中使用的測量信號可能源自優選地在地球的同一區域中的不同鉆孔，其中鉆孔 之間存在密切關系。
[0021] 仍參看圖1A，在鉆頭14使井筒16延伸穿過地層18時，測井工具26收集與各種地 層性質有關的測量信號以及工具定向和各種其它鉆井條件。在某些實施方案中，測井工具 26可以采取鉆鋌的形式，即，提供重量和剛度以有助于鉆井過程的厚壁管。然而，如本文所 描述，測井工具26包括感應或傳播電阻率工具以感測地層的地質情況和電阻率。可以包括 遙測子件28以將圖像和測量數據/信號傳送至地面接收器30以及從地面接收命令。在一 些實施方案中，遙測子件28不與地面通信，而是存儲測井數據以便之后在取回測井組件時 在地面處進行檢索。
[0022] 仍參看圖1A，測井工具26包括系統控制中心（"SCC"）以及必要的處理/存儲/ 通信電路，所述電路通信地耦接至用以采集反映地層參數的地層測量信號的一個或多個傳 感器（未示出）。在某些實施方案中，在采集到測量信號后，系統控制中心校準所述測量信 號并經由遙測子件28將數據傳回井口和/或傳到其它組件部件。在替代實施方案中，系統 控制中心可以位于遠離測井工具26的遠程位置處，例如地面或在不同鉆孔中，并且相應地 進行處理。本公開內的這些和其它變型對于了解了本公開的本領域的一般技術人員來說將 是顯而易見。
[0023] 與測井工具26-起使用的測井傳感器是電阻率傳感器（例如，磁或電傳感器）并 且可以實時地通信。說明性磁傳感器可以包括利用感應現象來感測地球地層的電導率的線 圈繞組和螺線管繞組。說明性電傳感器可以包括利用歐姆定律進行測量的電極、直線導線 天線或環形天線。另外，傳感器可以是具有方位角力矩方向和方向性的偶極子的實現，例如 傾斜線圈天線。另外，測井傳感器可以適合于在向井口和向井下方向上進行測井作業。如 了解了本公開的本領域的一般技術人員將理解的，遙測子件28使用（例如）聲學、壓力脈 沖或電磁方法與遠程位置（例如地面）通信。
[0024] 如上所述，在此實例中，測井工具26是深感測感應或傳播電阻率工具。如了解了 本公開的本領域的一般技術人員將理解的，所述工具通常包括沿著井筒16軸向分離的一 個或多個發射器和接收器線圈。所述發射器線圈在地層18中產生隨電導率而變的交變位 移電流。所述交變電流在所述一個或多個接收器線圈處產生電壓。除了通過地層18的路 徑外，還存在從發射器線圈至接收器線圈的直接路徑。在感應工具中，可以通過使用相反地 纏繞并且軸向偏移的"補償"線圈來消除來自所述路徑的信號。在傳播工具中，可以在某些 工作頻率下測量復數型電壓的相位和振幅。在所述工具中，還可以測量兩個軸向間隔開的 接收器處的復數型電壓之間的相位差和振幅比。此外，可以使用脈沖激勵激勵和時域測量 信號來代替頻域測量信號。可以通過利用傅立葉變換將所述測量信號轉換成頻率測量值。 下文描述的校準方法適用于所有這些信號，并且不希望所提出的實例造成任何限制。一般 來說，可以使用較大的發射器-接收器對間距來實現更大的探測深度，但測量信號的垂直 分辨率可能會受到影響。因此，測井工具26可以在沿著井筒16的不同位置處采用多組發 射器或接收器，以實現多個探測深度而不過度犧牲垂直分辨率。
[0025] 圖1B示出了本公開的替代實