Способ и устройство для оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления с использованием многокомпонентных антенн



Способ и устройство для оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления с использованием многокомпонентных антенн
Способ и устройство для оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления с использованием многокомпонентных антенн
Способ и устройство для оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления с использованием многокомпонентных антенн
Способ и устройство для оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления с использованием многокомпонентных антенн
Способ и устройство для оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления с использованием многокомпонентных антенн
Способ и устройство для оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления с использованием многокомпонентных антенн
Способ и устройство для оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления с использованием многокомпонентных антенн

 


Владельцы патента RU 2617877:

ХЭЛЛИБЕРТОН ЭНЕРДЖИ СЕРВИСИЗ, ИНК. (US)

Изобретения относятся к измерениям удельного сопротивления с использованием многокомпонентных антенн при бурении скважин. Сущность: способ может включать в себя получение одного или нескольких первых многокомпонентных измерений со скважинного прибора, расположенного в буровой скважине. Скважинный прибор может содержать многокомпонентные антенны. Относительный конструктивный угол наклонения скважинного прибора по отношению к пластам может быть определен, например, путем использования дополнительного скважинного прибора или путем вычислений при использовании одного или нескольких первых многокомпонентных измерений. Угол наклона по меньшей мере одной многокомпонентной антенны может корректироваться, при этом скорректированный угол наклона основан на угле наклонения. Способ может также включать в себя получение одного или нескольких вторых многокомпонентных измерений, связанных со скорректированным углом наклона, и определение характеристики пласта на основании, по меньшей мере частично, одного или нескольких вторых многокомпонентных измерений без включения или учета эффектов анизотропии пласта. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Уровень техники

В общем, настоящее раскрытие относится к работам по бурению скважины, а более конкретно, к способу и устройству для оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления с использованием многокомпонентных антенн.

При выполнении работ по бурению скважин обычно необходимы исследования и измерения для определения граничных условия пласта. Эти исследования и измерения могут быть существенными для выявления конкретных слоев пласта. В некоторых случаях при исследованиях и измерениях можно использовать датчики вблизи долота для опережающего просмотра перед долотом, чтобы определять удельное сопротивление пласта, которое можно использовать для определения границ пласта с применением методов инверсии. Точность измерений удельного сопротивления и следовательно, точность определения границ сильно зависит от анизотропии пласта. Анизотропия пласта может быть связана с пластинчатыми осадочными породами, которые создают горизонтальное удельное сопротивление (Rh) в направлении, параллельном плоскости пласта, которое отличается от и обычно ниже вертикального удельного сопротивления (Rv) в направлении, перпендикулярном к плоскости пласта. При наличии анизотропии пласта сигналы опережающего просмотра могут изменяться, что может приводить к неправильной интерпретации геологии пласта, если не использовать требующие большого объема вычислений и затратные методы инверсии и модели для учета эффектов анизотропии.

ЧЕРТЕЖИ

Некоторые конкретные примеры вариантов осуществления раскрытия можно отчасти понять при обращении нижеследующему описанию и сопровождающим чертежам, на которых:

Фиг. 1 показывает примерную антенную компоновку для прибора многокомпонентного электромагнитного каротажа согласно аспектам настоящего раскрытия;

Фиг. 2 показывает примерную буровую систему согласно аспектам настоящего раскрытия;

Фиг. 3 показывает примерную систему обработки информации согласно аспектам настоящего раскрытия;

Фиг. 4 показывает примерное измерительное устройство согласно аспектам настоящего раскрытия;

Фиг. 5 показывает примерное измерительное устройство согласно аспектам настоящего раскрытия;

Фиг. 6 показывает примерный способ оптимизации согласно аспектам настоящего раскрытия;

Фиг. 7 показывает примерный способ оптимизации согласно аспектам настоящего раскрытия; и

Фиг. 8 показывает примерную модель изотропного пласта согласно аспектам настоящего раскрытия.

Хотя варианты осуществления этого раскрытия будут показаны, и описаны, и определены путем обращения к примерам вариантов осуществления этого раскрытия, такие обращения не влекут за собой ограничения раскрытия и такое ограничение не должно подразумеваться. Как должно быть понятно специалистам в соответствующей области техники, имеющим выгоду от этого раскрытия, раскрытый предмет изобретения допускает значительную модификацию, изменение и наличие эквивалентов по форме и функции. Показанные и описанные варианты осуществления этого раскрытия являются только примерами и не исчерпывают объем раскрытия.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В общем, настоящее раскрытие относится к работам по бурению скважины, а более конкретно, к способу и устройству для оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления с использованием многокомпонентных антенн.

В этой заявке будут подробно описаны иллюстративные варианты осуществления настоящего раскрытия. Ради ясности не все признаки реальной реализации будут описаны в этой заявке. Конечно, должно быть понятно, что при разработке любого такого реального варианта осуществления многочисленные специфические для реализации решения необходимо принимать для достижения конкретных конечных результатов, которые изменяются от одной реализации к другой. Кроме того, должно быть понятно, что такая разработка может быть сложной и требующей много времени, но несмотря на это должна быть обычным делом для специалистов в соответствующей области техники, имеющих выгоду от настоящего раскрытия.

Для содействия лучшему пониманию настоящего раскрытия даются нижеследующие примеры некоторых вариантов осуществления. Нижеследующие примеры ни в коей мере не следует считать ограничивающими или определяющими объем раскрытия. Варианты осуществления настоящего раскрытия можно применять в горизонтальных, вертикальных, искривленных, многоствольных, соединенных U-трубами, пересекающихся, обходных (пробуренных вокруг прихваченного на средней глубине в скважине инструмента и обратно вниз) или иных нелинейных стволах скважин в подземном пласте любого вида. Варианты осуществления можно применять в нагнетательных скважинах и продуктивных скважинах, в том числе в скважинах по добыче естественных ресурсов, таких как сероводородные, углеводородные или геотермальные скважины; а также при сооружении ствола для прокладки туннеля под рекой и других таких стволов для прокладки туннелей вблизи поверхности или трубопроводов с U-образными трубами, используемых для транспортировки флюидов, таких как углеводороды. Варианты осуществления, описанные ниже относительно одной реализации, не предполагаются ограничивающими.

Согласно аспектам настоящего раскрытия в этой заявке описываются системы и способы оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления. Способ может включать в себя получение первых многокомпонентных индуктивных измерений со скважинного прибора, расположенного в буровой скважине. Скважинный прибор может содержать многокомпонентные антенны, которые будут описаны ниже. Как показано на фиг. 1, в одном варианте осуществления многокомпонентный прибор может содержать сочетание трех взаимно ортогональных передатчиков (Tx, Ty и Tz) и трех взаимно ортогональных приемников (Rx, Ry и Rz), благодаря которым можно выполнять девять независимых измерений. Как будет описано подробно ниже, в других вариантах осуществления можно использовать прибор с минимум двумя из этих компонентов. Например, как будет рассмотрено в отношении фиг. 5, наклоняемую антенну, которая поворачивается в забое скважины, можно использовать для регистрации многокомпонентных измерений на основании азимутальных сигналов прибора при каждом повороте, при этом азимутальные сигналы разделяют, чтобы вычислить индивидуальные связанные составляющие. Соответственно, в объеме этого раскрытия наклоняемый передатчик или наклоняемый приемник может быть многокомпонентной антенной.

Кроме того, способ может включать в себя определение относительного конструктивного угла φ наклонения скважинного прибора. Как будет описано более подробно ниже, угол наклонения можно определять, например, путем использования дополнительного скважинного прибора или вычислением с использованием первых многокомпонентных измерений. Относительный конструктивный угол наклонения может быть определен по координатам прибора и может быть привязан к оси прибора, при этом конструктивное наклонение поставлено в соответствие с углом оси вертикального удельного сопротивления, а не с углом падения границы пласта. В пластах, которые не имеют косой слоистости, относительный конструктивный угол наклонения может быть равен относительному углу падения границы пласта. Согласно некоторым вариантам осуществления измерения относительного конструктивного угла наклонения могут быть преобразованы в абсолютные измерения, которые связывают с фиксированной координатой, такой как ось силы тяжести или магнитная ось, используя геометрические преобразования, которые с учетом этого раскрытия должны быть понятными для специалиста в соответствующей области техники.

Способ может также включать в себя коррекцию угла наклона по меньшей мере одной многокомпонентной антенны, при этом скорректированный угол наклона основан на относительном конструктивном угле наклонения. Кроме того, способ может включать в себя получение вторых многокомпонентных индуктивных измерений, связанных со скорректированным углом наклона. Как будет описано ниже, получение вторых многокомпонентных индуктивных измерений, связанных со скорректированным углом наклона, может содержать изменение посредством вычислений первых многокомпонентных измерений для учета скорректированного угла наклона. Затем характеристика пласта может быть определена на основании, по меньшей мере частично, вторых многокомпонентных индуктивных измерений. Например, характеристика пласта может содержать глубинные измерения удельного сопротивления или расстояние до границы пласта, которое определяют, используя многокомпонентные измерения, с помощью любых схем инверсии и/или преобразования удельного сопротивления. Как будет описано ниже, предпочтительно определять характеристику пласта без включения или учета эффектов анизотропии, и этим можно снижать вычислительную интенсивность задачи определения.

На фиг. 2 показана для примера буровая система 200 согласно аспектам настоящего раскрытия. Буровая система 200 включает в себя буровую вышку 202, установленную на поверхности 216 и расположенную над буровой скважиной 204 в подземном пласте 206. Буровая вышка 202 может быть соединена с бурильной колонной 214, расположенной в буровой скважине 204. Бурильная колонна 214 может содержать множество сегментов бурильной колонны и компоновку 208 низа бурильной колонны (КНБК). Компоновка 208 низа бурильной колонны может содержать, например, буровое долото 210 и измерительную и/или каротажную секцию 212, содержащую множество измерительных или каротажных приборов. Измерительные или каротажные приборы могут содержать некоторое количество антенн и датчиков для измерения или каротажа пласта 206 во время выполнения операций бурения. Согласно некоторым вариантам осуществления измерительная или каротажная секция может включать в себя многокомпонентные антенны для регистрации многокомпонентных измерений.

Согласно некоторым вариантам осуществления скважинное электронное оборудование, в том числе измерительная или каротажная секция 212, может поддерживать связь с управляющей системой 224 на поверхности. Управляющая система 225 может содержать систему обработки информации, содержащую по меньшей мере один процессор для приема и обработки измерений, собираемых в забое скважины. Согласно некоторым вариантам осуществления измерительная или каротажная секция 212 может также обладать некоторыми возможностями обработки данных. На фиг.3 показана для примера структурная схема системы 300 обработки информации. Процессор или центральный процессор (ЦП) 301 системы 300 обработки информации соединен с возможностью передачи данных с контроллером-концентратором памяти (ККП) или северным мостом 302. Контроллер-концентратор 302 памяти может быть соединен с оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 303 и графическим процессором (ГП) 304. Контроллер-концентратор 302 памяти (ККП) также может быть соединен с контроллером-концентратором ввода-вывода (ККВВ) или южным мостом 305. Концентратор 305 ввода-вывода может быть соединен с запоминающими элементами компьютерной системы, в том числе с запоминающим элементом 306, который может содержать постоянную флэш-память, которая включает в себя базовую систему ввода-вывода (BIOS) компьютерной системы. Концентратор 305 ввода-вывода также соединен с жестким диском 307 компьютерной системы. Жесткий диск 307 можно определить как материальный машиночитаемый носитель, который содержит набор команд, который при исполнении процессором 301 побуждает процессор 301 к выполнению заданного набора операций. Например, как будет рассмотрено ниже, согласно некоторым вариантам осуществлении настоящего раскрытия жесткий диск 307 может содержать команды, которые при исполнении побуждают центральный процессор 301 получать многокомпонентные измерения со скважинных многокомпонентных антенн и выполнять сложные вычисления на основе многокомпонентных измерений, в том числе по результатам вычислений изменять измерения, связанные с ориентациями отдельных антенн. Кроме того, команды могут побуждать центральный процессор 301 к определению характеристики пласта на основании измененных измерений.

Согласно некоторым вариантам осуществления концентратор 305 ввода-вывода может быть также соединен с суперкристаллом ввода-вывода (СКВВ) 308, который сам соединен с несколькими портами ввода-вывода компьютерной системы, в том числе с клавиатурой 309, мышью 310 и одним или несколькими параллельными портами. Кроме того, суперкристалл 308 ввода-вывода может быть соединен с сетевой интерфейсной платой (СИП) 311. Система 300 обработки информации может принимать измерения или каротажные диаграммы с каротажного прибора 212 через сетевую интерфейсную плату 311 для обработки или сохранения в локальном устройстве хранения данных, таком как жесткий диск 307. Согласно некоторым вариантам осуществления данные измерений и каротажные данные с каротажного прибора сначала могут передаваться к специализированному массовому запоминающему устройству (непоказанному) и сохраняться в нем. Этим можно повысить скорость, с которой можно сохранять данные, получаемые в каротажном приборе 212. В таком случае система обработки информации может извлекать данные измерений из специализированного запоминающего устройства и выполнять вычисления на основе данных с использованием алгоритмов, хранимых локально на жестком диске 307.

Вернемся к фиг. 2, на котором видно, что буровая скважина 204 может проходить сквозь пласт 206, который может содержать слои 250, 252 и 254. Слои 250, 252 и 254 могут иметь различные значения удельного сопротивления, которые зависят от состава пласта. Благодаря расслоенности слоев между слоями могут создаваться границы, такие как граница 256. Идентификация границ может быть важной для ряда операций бурения, в том числе для помещения бурового долота в слои, пригодные для добычи углеводородов. Согласно некоторым вариантам осуществления измерительная или каротажная секция 212 может содержать датчики вблизи долота, которые выполняют просмотр перед долотом для идентификации удельного сопротивления пласта, которое затем может обрабатываться для идентификации границ.

В анизотропных пластах, которые часто ассоциируются с пластинчатыми осадочными породами, эффективные глубины опережающих измерений уменьшаются, если не использовать затратные и сложные вычисления. Анизотропный пласт можно определить как пласт, в котором удельное сопротивление в направлении, параллельном плоскости пласта, горизонтальное удельное сопротивление (Rh), ниже, чем удельное сопротивление в направлении, перпендикулярном к плоскости пласта, вертикальное удельное сопротивление (Rv). Наличие анизотропии пласта или вертикального удельного сопротивления может изменять опережающие измерения, и это может приводить к неправильной интерпретации геологии пласта, если не использовать сложные модели пласта и методы инверсии для коррекции на анизотропию. Как будет рассмотрено ниже, в настоящем раскрытии описываются система и способ оптимизации опережающих измерений путем выравнивания скважинных антенн так, чтобы они были параллельны Rv, для исключения эффекта анизотропии.

На фиг. 4 показан для примера каротажный прибор 412 в однородной модели 400 анизотропного пласта согласно аспектам настоящего раскрытия. Каротажный прибор 412 включает в себя передатчик 404 и приемник 406. Согласно настоящему варианту осуществления передатчик 404 и приемник 406 содержат рамочную антенну, но возможны другие конфигурации. Пласт 400 может иметь горизонтальное удельное сопротивление Rh и вертикальное удельное сопротивление Rv, которое, как показано линией 410, перпендикулярно к плоскости Rh. Ось каротажного прибора 412 может располагаться в пласте 400 по линии 408. Угол φ между плоскостью Rv модели пласта и линией 408 может быть относительным конструктивным углом наклонения каротажного прибора 412. Передатчик 404 может быть расположен под углом Θt наклона относительно оси каротажного прибора 412, а приемник 406 может быть расположен под углом Θr наклона относительно оси каротажного прибора 412.

Согласно аспектам настоящего раскрытия анизотропия пласта может быть исключена из модели 400 пласта коррекцией ориентации передатчика 404 или приемника 406, чтобы она была параллельна плоскости Rv. Например, что касается модели, показанной на фиг. 4, то для достижения параллельности с плоскостью Rv передатчик 404 можно ориентировать под углом Θr наклона, составляющим -φ или 180°-φ. Аналогичным образом приемник 406 можно ориентировать параллельно плоскости Rv путем задания угла Θr наклона, составляющего -φ или 180°-φ. Заметим, что для исключения вертикальной анизотропии необходимо ориентировать только передатчик или приемник относительно плоскости Rv.

Однако при развертывании в забое скважины положение и ориентация приемника и передатчика могут быть произвольными. Согласно аспектам настоящего раскрытия, а также описанному выше вместо физического изменения положения или ориентации передатчика или приемника ориентации можно изменять посредством вычислений путем суммирования с весовыми коэффициентами многочисленных измерений и/или составляющих. Как должно быть понятно с учетом этого раскрытия специалисту в соответствующей области техники, для получения желаемой ориентации эти веса (весовые коэффициенты) можно выбирать на основании векторной теории и линейной алгебры. Например, направленное по оси x измерение и направленное по оси z измерение можно суммировать с равными весами для получения измерения, относящегося к гипотетической антенне, находящейся под углом наклона 45° относительно оси z. Согласно некоторым вариантам осуществления прибор с многокомпонентной антенной, такой как приборы 500 и 520 из фиг. 5, можно использовать для облегчения переориентации передатчика или приемника посредством вычислений. Приборами могут быть, например, приборы каротажа во время бурения, которые соединены с бурильной колонной или компоновкой низа бурильной колонны во время выполнения операций бурения. Кроме того, приборы могут быть спускаемыми на кабеле приборами, которые развертывают в забое скважины независимо от бурильной колонны.

Прибор 500 включает в себя многокомпонентную антенну, наклоняемые приемники R1 и R2 и наклоняемый передатчик Tx. Приемники и передатчики содержат антенну, расположенную на внешней поверхности прибора. Как можно видеть, два наклоняемых приемника R1 и R2 расположены на одинаковом расстоянии d от наклоняемого передатчика Tx. Наклоняемый приемник R1 имеет угол Θr1 наклона от оси z прибора 500. Наклоняемый приемник R2 имеет угол Θr2 наклона от оси z прибора 500. Наклоняемый передатчик Tx имеет угол Θt наклона от оси z прибора 500. Аналогичным образом прибор 520 включает в себя многокомпонентную антенну, наклоняемые передатчики Т1 и Т2 и наклоняемый приемник Rx. Как можно видеть, два наклоняемых передатчика Т1 и Т2 расположены на одинаковом расстоянии d от наклоняемого приемника Rx. Наклоняемый передатчик Т1 имеет угол Θt1 наклона от оси z прибора 520. Наклоняемый передатчик Т2 имеет угол Θt2 наклона от оси z прибора 520.

Как должно быть понятно с учетом этого раскрытия специалисту в соответствующей области техники, с приборов с многокомпонентной антенной, таких, как описанные выше относительно фиг. 1 и 5, можно получить измерения, на основании которых можно составить и решить девять уравнений магнитной связи, что с учетом этого раскрытия должно быть понятно специалисту в соответствующей области техники. После решения этих уравнений численную коррекцию эффективного угла наклона по меньшей мере одного из передатчиков или приемников можно выполнить на основании относительного структурного угла наклонения скважинного прибора, чтобы, как показано на фиг. 4, выровнять направление диполя антенны относительно Rv. Как упоминалось выше, угол наклонения можно получать с помощью других каротажных приборов, таких как прибор построения изображения найденных девяти составляющих связи, исходя из конкретной конфигурации антенн прибора 500 или прибора 520.

Заметим, что приборы, используемые в объеме этого раскрытия, для упрощения переориентации датчиков посредством вычислений, не ограничены вариантами осуществления, показанными на фиг. 1 и 5. Согласно некоторым аспектам настоящего раскрытия многокомпонентные приборы можно использовать для идентификации относительного конструктивного угла наклонения прибора и для упрощения переориентации датчиков посредством вычислений. Эти приборы могут включать в себя по меньшей мере один наклоняемый передатчик и два наклоняемых приемника или по меньшей мере один наклоняемый приемник и два наклоняемых передатчика, при этом два наклоняемых приемника или два наклоняемых передатчика расположены на одинаковом расстоянии от соответствующего по меньшей мере одного передатчика или по меньшей мере одного приемника. Например, в приборе 500 не требуется, чтобы наклоняемые приемники находились на одном месте; вместо этого один из наклоняемых приемников можно переместить на противоположную сторону наклоняемого передатчика на расстояние d. В дополнение к этому согласно некоторым вариантам осуществления угол наклона по меньшей мере одного передатчика Tx или по меньшей мере одного приемника Rx может быть произвольным, в числе которых может быть один из двух приемников R1 и R2 или один из двух передатчиков Т1 и Т2 при условии, что, как можно видеть на диаграмме 500, другой один из двух приемников R1 и R2 или один из двух передатчиков Т1 и Т2 отклонен в соседнем квадранте от другого одного из двух приемников R1 и R2 или одного из двух передатчиков Т1 и Т2. Что касается, например, прибора 500, то при угле наклона приемника R1, составляющем Θr1, приемник R1 располагается в первом квадранте, и это означает, что при угле наклона приемника R2, составляющем Θr2, приемник R2 может располагаться во втором квадранте или четвертом квадранте.

Хотя приборы 500 и 520 можно использовать для идентификации относительного конструктивного угла наклонения прибора и для упрощения переориентации датчиков посредством вычислений, но если угол наклонения получают с помощью другого средства, такого как дополнительный прибор, многокомпонентный прибор может иметь более простую конфигурацию. Например, прибор 540 состоит из одной многокомпонентной антенны Rx и одной не наклоняемой антенны Tx и не имеет дополнительного приемника или передатчика. Прибор 540 и аналогичным образом сконфигурированные приборы можно использовать для коррекции угла наклона многокомпонентной антенны прибора посредством вычислений, но не для определения относительного конструктивного угла наклонения. Хотя прибор 540 показан с не наклоняемым передатчиком Tx и наклоняемым приемником Rx, возможны другие конфигурации, такие как с наклоняемым передатчиком и не наклоняемым приемником.

На фиг. 6 показан пример способа оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления путем исключения эффектов анизотропии. Этап 600 включает в себя получение многокомпонентных измерений со скважинного прибора, который может включать в себя приборы с многокомпонентными антеннами, подобными антеннам, описанным выше относительно фиг.5. Многокомпонентные измерения можно получать в забое скважины и передавать к блоку управления на поверхности по проводной линии или с помощью телеметрической системы. На этапе 602 может быть определен относительный конструктивный угол φ наклонения прибора. Как должно быть понятно с учетом этого раскрытия специалисту в соответствующей области техники, согласно некоторым вариантам осуществления относительный конструктивный угол φ наклонения может быть получен с помощью дополнительных скважинных приборов, которые работают на более высокой частоте, чем основной скважинный прибор. На этапе 604 можно выполнить коррекцию угла наклона по меньшей мере одной многокомпонентной антенны до -φ или 180°-φ, чтобы, как показано на фиг. 4, выровнять ее с плоскостью вертикального удельного сопротивления Rv. Коррекцию углов наклона многокомпонентных антенн можно выполнять посредством вычислений, в том числе, например, путем коррекции угла наклона антенны в модели измерений, выполняемой в системе обработки информации на поверхности. На этапе 606 новые измерения, связанные со скорректированной ориентацией антенны, могут быть получены на основании скорректированного угла наклона в модели измерений. Новые измерения можно получать, например, путем пересчета начальных измерений из модели в предположении, что угол наклона по меньшей мере одной из антенн представляет собой скорректированный угол наклона. Заметим, что, как описывалось выше, можно предположить, что в новых измерениях эффекты анизотропии пласта исключены и поэтому измерения можно использовать на этапе 608 для определения характеристик пласта, в том числе удельного сопротивления пласта и расстояния до границы пласта, без дополнительной вычислительной сложности коррекции за влияние эффектов анизотропии.

Как описывалось выше, скважинные приборы каротажа во время бурения можно использовать для определения относительного конструктивного угла наклонения буровой скважины. Эти приборы включают в себя азимутальный глубинный датчик удельного сопротивления (АГДУС) от Halliburton, азимутальный глубинный датчик удельного сопротивления с наклоняемым передатчиком (АГДУС-НП) от Halliburton, наклономеры и скважинные приборы построения изображения. Такие измерения являются чувствительными к анизотропии пласта и относительному углу наклонения, особенно при горизонтальном бурении. Для определения удельного сопротивления на больших глубинах диапазон измерений, выполняемых азимутальным глубинным датчиком удельного сопротивления или азимутальным глубинным датчиком удельного сопротивления с наклоняемым передатчиком, является ограниченным и поэтому результаты измерений могут быть использованы в анизотропной безразмерной (0-мерной) инверсии для вычисления анизотропии окружающего пласта и относительного угла наклонения прибора. Однако, если коэффициент анизотропии пласта небольшой или прибор находится очень близко к границе пласта, инвертированный угол наклонения, определяемый при использовании азимутального глубинного датчика удельного сопротивления или азимутального глубинного датчика удельного сопротивления с наклоняемым передатчиком, может быть неточным.

На фиг. 7 показана приведенная для примера схема инверсии согласно аспектам настоящего раскрытия, предназначенная для определения относительного угла наклонения скважинного прибора с исключением эффекта анизотропии пласта и получением определения удельного сопротивления на большой глубине. На этапе 700 многокомпонентные измерения из анизотропного пласта могут быть получены прибором, аналогичным приборам, описанным выше относительно фиг. 4 и фиг. 5. На этапе 702 многокомпонентные измерения могут использоваться при инверсии опережающего просмотра с библиотечными характеристиками из моделей изотропного пласта для вычисления исходного инвертированного относительного конструктивного угла Dipinv(i) наклонения и инвертированного расстояния до слоя. Одним примером модели изотропного пласта является двухслойная модель изотропного пласта, показанная на фиг. 8. Как можно видеть, в модели предполагается прибор, расположенный в верхнем слое с удельным сопротивлением Rt пласта над нижним слоем с удельным сопротивлением Rs пласта. Согласно некоторым вариантам осуществления значения Rt и Rs могут быть известны при инверсии из обычного каротажа удельного сопротивления в соседней скважине. В соответствии с этим модель изотропного пласта можно использовать при операции инверсии для вычисления двух неизвестных параметров, относительного угла наклонения и расстояния до слоя.

Как описывалось выше, этап 704 содержит пересчет входных измерений путем коррекции ориентации по меньшей мере одной антенны на основе исходного инвертированного относительного конструктивного наклонения Dipinv(i) и затем инвертирование второго инвертированного угла Dipinv(i+1) наклонения и соответствующего второго инвертированного расстояния до слоя на основании пересчитанных измерений. На этапе 706 второй инвертированный угол Dipinv(i+1) наклонения можно сравнить с исходным инвертированным углом Dipinv(i) наклонения. Этот цикл пересчета входных измерений в зависимости от последующих инвертированных углов наклонения и затем инвертирования новых углов наклонения можно продолжить до соответствия критериям остановки. Примеры критериев остановки показаны на фиг. 7: цикл продолжается до тех пор, пока абсолютная разность между предшествующим инвертированным углом наклонения и текущим углом наклонения не станет меньше заданного порога погрешности, и это будет показывать, что получено конечное истинное инвертированное наклонение. Согласно некоторым вариантам осуществления другие критерии остановки можно использовать для определения конечного истинного инвертированного наклонения. После определения истинного относительного угла наклонения на соответствующее инвертированное расстояние до слоя породы не будет влиять анизотропия пласта и оно будет истинным расстоянием до слоя породы. Затем это значение можно использовать при безразмерной инверсии анизотропии для точного определения анизотропии пласта.

Таким образом, настоящее раскрытие хорошо приспособлено для получения упомянутых результатов и преимуществ, а также тех, которые являются неотъемлемыми. Конкретные варианты осуществления, раскрытые выше, являются только иллюстративными, поскольку настоящее раскрытие может быть модифицировано и применено на практике иным, но эквивалентным способом, очевидным для специалистов в соответствующей области техники, имеющим выгоду от идей, изложенных в этой заявке. Кроме того, не предполагается наложение ограничений на детали конструкции или исполнения, показанные в этой заявке, за исключением описанных в формуле изобретения, приведенной ниже. Поэтому очевидно, что конкретные иллюстративные варианты осуществления, раскрытые выше, можно изменять или модифицировать и все такие изменения должны рассматриваться как находящиеся в объеме и пределах сущности настоящего раскрытия. Кроме того, термины в формуле изобретения имеют понятное обычное значение, если иное точно и ясно не определено заявителем. Единственное число, используемое в формуле изобретения, определяются в этой заявке как означающие один или несколько вводимых элементов.

1. Способ оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления, содержащий этапы, на которых:

получают одно или несколько первых многокомпонентных измерений со скважинного прибора, расположенного в буровой скважине, при этом скважинный прибор содержит по меньшей мере две антенны;

определяют относительный конструктивный угол φ наклонения скважинного прибора;

корректируют угол наклона по меньшей мере одной из по меньшей мере двух антенн относительно оси прибора, при этом скорректированный угол наклона основывают на относительном конструктивном угле наклонения скважинного прибора;

получают одно или несколько вторых многокомпонентных измерений со скважинного прибора, связанных со скорректированным углом наклона по меньшей мере одной из по меньшей мере двух антенн; и

определяют характеристику пласта на основании, по меньшей мере частично, одного или нескольких вторых многокомпонентных измерений без включения эффектов анизотропии.

2. Способ по п. 1, в котором характеристика пласта содержит расстояние до границы пласта.

3. Способ по п. 1, в котором определение относительного конструктивного угла наклонения скважинного прибора содержит получение одного или нескольких измерений со второго скважинного прибора.

4. Способ по п. 1, в котором определение относительного конструктивного угла наклонения скважинного прибора содержит итеративное вычисление относительного конструктивного угла наклонения с использованием одного или нескольких первых многокомпонентных измерений и модели изотропного пласта.

5. Способ по п. 1, в котором получение одного или нескольких вторых многокомпонентных измерений, связанных со скорректированным относительным углом наклона, содержит изменение посредством вычислений одного или нескольких первых многокомпонентных измерений на основании скорректированного угла наклона по меньшей мере одной из антенн.

6. Способ по п. 1, в котором скорректированный угол наклона представляет собой 180°-φ или -φ.

7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором по меньшей мере две антенны содержат по меньшей мере один передатчик и по меньшей мере один наклоняемый или радиальный приемник, или по меньшей мере один наклоняемый приемник и по меньшей мере один наклоняемый или радиальный передатчик.

8. Система для оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления, содержащая:

процессор; и

запоминающее устройство, соединенное с процессором;

в которой запоминающее устройство содержит набор команд, которые при исполнении процессором побуждают процессор к:

приему одного или нескольких первых многокомпонентных измерений с первого скважинного прибора, расположенного в буровой скважине, при этом первый скважинный прибор содержит по меньшей мере две антенны;

определению относительного конструктивного угла φ наклонения первого скважинного прибора;

коррекции угла наклона по меньшей мере одной из по меньшей мере двух антенн относительно оси скважинного прибора, при этом скорректированный угол наклона основан на относительном конструктивном угле наклонения;

получению одного или нескольких вторых многокомпонентных измерений от первого скважинного прибора, связанных со скорректированным углом наклона по меньшей мере одной из по меньшей мере двух антенн; и

определению характеристики пласта на основании, по меньшей мере частично, одного или нескольких вторых многокомпонентных измерений без включения эффектов анизотропии.

9. Система по п. 8, в которой характеристика пласта содержит расстояние до границы пласта.

10. Система по п. 8, в которой набор команд также побуждает процессор к приему одного или нескольких измерений со второго скважинного прибора и определению относительного конструктивного угла φ наклонения первого скважинного прибора на основании одного или нескольких измерений со второго скважинного прибора.

11. Система по п. 8, в которой набор команд также побуждает процессор к определению относительного конструктивного угла наклонения первого скважинного прибора путем итеративного вычисления относительного конструктивного угла наклонения с использованием одного или нескольких первых многокомпонентных измерений.

12. Система по п. 8, в которой набор команд также побуждает процессор к получению одного или нескольких вторых многокомпонентных измерений, связанных со скорректированным углом наклона, путем изменения посредством вычислений одного или нескольких первых многокомпонентных измерений на основании скорректированного угла наклона.

13. Система по любому из пп. 8-12, в которой по меньшей мере две антенны содержат по меньшей мере один передатчик и по меньшей мере один приемник, при этом по меньшей мере одна из по меньшей мере двух антенн содержит многокомпонентную антенну.

14. Система по любому из пп. 8-12, в которой угол наклона корректируется физически или путем вычислений.

15. Способ оптимизации глубинных измерений удельного сопротивления, содержащий этапы, на которых:

получают одно или несколько первых многокомпонентных измерений со скважинного прибора, расположенного в буровой скважине, при этом скважинный прибор содержит по меньшей мере две антенны;

определяют первый относительный конструктивный угол φ1 наклонения скважинного прибора на основании одного или нескольких первых многокомпонентных измерений;

регулируют по меньшей мере одну из по меньшей мере двух антенн до первого угла наклона относительно оси прибора, при этом первый угол наклона основывают на первом относительном конструктивном угле наклонения скважинного прибора;получают одно или несколько вторых многокомпонентных измерений скважинного прибора, связанных с первым углом наклона по меньшей мере одной из по меньшей мере двух антенн;

определяют второй относительный конструктивный угол φ2 наклонения скважинного прибора на основании одного или нескольких вторых многокомпонентных измерений;

если разность между первым относительным конструктивным углом наклонения и вторым относительным конструктивным углом наклонения меньше заданного порога, определяют расстояние до границы пласта, используя одно или несколько вторых многокомпонентных измерений; и

если разность между первым относительным конструктивным углом наклонения и вторым относительным конструктивным углом наклонения больше заданного порога, корректируют первый угол наклона до второго угла наклона, при этом второй угол наклона основывают на втором относительном конструктивном угле наклонения.

16. Способ по п. 15, дополнительно содержащий:

если разность между первым относительным конструктивным углом наклонения и вторым относительным конструктивным углом наклонения больше заданного порога при N-й итерации,

коррекцию (N-1)-го угла наклона до N-го угла наклона, при этом N-й угол наклона основан на N-м относительном конструктивном угле наклонения,

получение одного или нескольких (N+1)-х многокомпонентных измерений, связанных с N-м углом наклона, и

определение (N+1)-го относительного конструктивного угла наклонения скважинного прибора на основании одного или нескольких (N+1)-х многокомпонентных измерений, и,

если разность между первым относительным конструктивным углом наклонения и вторым относительным конструктивным углом наклонения меньше заданного порога, определение расстояния до границы пласта с использованием (N+1)-х многокомпонентных измерений.

17. Способ по п. 15, в котором первый угол наклона представляет собой 180°-φ1 или -φ1.

18. Способ по п. 16, в котором N-й угол наклона представляет собой 180°-φN или -φN.

19. Способ по п. 15 или 16, в котором расстояние до границы пласта определяют без включения эффектов анизотропии.

20. Способ по п. 15, в котором по меньшей мере две антенны содержат по меньшей мере один передатчик и по меньшей мере один наклоняемый или радиальный приемник, или по меньшей мере один наклоняемый приемник и по меньшей мере один наклоняемый или радиальный передатчик.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к каротажу промысловых геологоразведочных обсаженных скважин на переменном токе, возбуждаемом в земле индуктивным способом, и может быть использовано для определения сопротивления вмещающих пород в заколонном пространстве скважин.

Изобретения относятся к геофизике и предназначены для быстрой оценки угла падения формации. Сущность: каротажное устройство содержит по меньшей мере одну передающую антенну, по меньшей мере одну приемную антенну и управляющее устройство.

Изобретение относится к автономной аппаратуре волнового акустического каротажа и играет существенную роль при проведении геофизических исследований в сильнонаклонных и горизонтальных скважинах с доставкой на бурильных трубах.

Изобретение относится к области геофизических исследований в открытом стволе скважин, бурящихся на нефть и газ, а именно к устройствам для изучения электрических свойств горных пород, окружающих скважину.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для обнаружения геологических формаций. Система (10) обнаружения геологических формаций включает электромагнитное передающее устройство (11), расположенное на поверхности геологической формации (12) вблизи первой скважины (13), имеющей вертикальное направление бурения.

Изобретение относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах, а именно к устройствам для изучения электрических свойств горных пород (коллекторов), окружающих скважину, методом электромагнитного каротажа.

Изобретение относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах, а именно к устройствам для изучения электрических свойств горных пород (коллекторов), окружающих скважину, методом электромагнитного каротажа.

Изобретение относится к приборам для скважинных измерений, используемым для измерения электромагнитных свойств подземной скважины. Прибор (100) каротажа в процессе бурения включает в себя направленную антенну удельного сопротивления и экран (150, 250, 350, 450, 550) антенны.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при разведке нефти и природного газа. Электромагнитная расстановка содержит множество размещенных по оси электромагнитов, расположенных в немагнитном корпусе.

Изобретение относится к скважинным измерительным устройствам, используемым для измерения электромагнитных свойств ствола скважины. Техническим результатом является обеспечение направленного действия антенны с возможностью принимать сигналы с разных сторон.
Наверх