Способ и устройство получения компенсированных сигналов для определения характеристик пласта

Настоящее изобретение относится, в целом, к устройствам и способам выполнения измерений, связанных с нефтегазопоисковой разведкой. Способ получения сигналов для определения характеристик пласта, включающий следующие этапы: сбор измерений сигналов, полученных измерительным зондом; генерирование компонентов ZZ, XZ, ZX и XX взаимозависимости между сигналами, передаваемыми на пласт, и сигналами, принимаемыми от него, на основе измерений сигналов; генерирование набора сигналов из указанных компонентов и выполнение операции инверсии с применением указанного набора сигналов для определения одной или более характеристик пласта. Технический результат заключается в повышении точности измерения характеристик пласта. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится, в целом, к устройствам и способам выполнения измерений, связанных с нефтегазопоисковой разведкой.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При бурении скважин для целей нефтегазопоисковой разведки знание структуры и свойств соответствующей геологической формации способствует получению данных для проведения такой разведки. Как правило, замеры в буровых скважинах производят для получения таких знаний. Приборы индукционного каротажа могут производить точные замеры значений удельного сопротивления пластов внутри скважины и представляют собой важную часть каротажных работ. Показания этих приборов основаны на принципе индукции, в соответствии с которым передатчик производит магнитный поток, воспринимаемый приемником.

Сигналы электромагнитных (ЭМ) приборов каротажа удельного сопротивления, состоящие из множества связывающих компонентов, широко применяют для исследования таких характеристик пласта, как анизотропия пласта, относительный угол падения пласта, контуры и т.д. Обработка данных инверсии для определения характеристик пласта может быть выполнена согласно подходу с моделированием пласта. Операции инверсии могут включать сопоставление измерений с предварительными оценками модели, благодаря чему можно определить величину или пространственную вариацию физических свойств. В инверсии измеряемые данные могут быть применены для построения модели, согласующейся с этими данными. Для целей исследования операция инверсии может включать определение изменения удельной проводимости пласта из замеров индуцированного электрического и магнитного полей. Другие методы, такие как опережающее моделирование, связаны с расчетом ожидаемых замеренных величин применительно к заданной модели. В нульмерной (0D) инверсии изменчивости пласта не имеется, как, например, в однородном пласте. В одномерном (1D) моделировании имеет место изменчивость в одном направлении, например, такая, как пласт из параллельных слоев. В двухмерном (2D) моделировании имеет место изменчивость в двух направлениях, а в трехмерном (3D) моделировании имеет место изменчивость в трех направлениях. Система координат, в которой задаются вышеупомянутые измерения, как правило, может быть прямоугольной или цилиндрической. Применительно к буровым скважинам зачастую применяют цилиндрическую систему координат.

В целом, нульмерная (0D) инверсия, в которой принимаются эти связывающие компоненты, привлекательна благодаря своей простоте и быстроте вычислений. На основе 0D-инверсии для расчета характеристик пласта предложено несколько схем обработки данных с применением различных связывающих компонентов. На основании четко выраженной чувствительности этих связывающих компонентов при помощи 0D-инверсии можно получить точную инвертированную модель пласта с произвольно выбранными значениями наклона ствола скважины, особенно в случае, когда электромагнитный прибор находится в мощном слое. Благодаря схемам обработки данных успешно определяют характеристики анизотропии, которые могут включать горизонтальное удельное сопротивление, вертикальное удельное сопротивление, относительный угол падения пласта и угол относительного простирания, представленные искусственными каротажными сигналами и эксплуатационными данными. Искусственный каротажный сигнал - это смоделированный сигнал прибора относительно известных характеристик пласта, к которому применяют прибор. Искусственный каротажный сигнал может быть произведен численным моделированием взаимодействия прибора с пластом. При этом, как правило, задействовано имитационное моделирование. В искусственном каротаже имитационное моделирование можно проводить для каждого значения глубины каротажа на основании поточечных измерений.

В многокомпонентном приборе индукционного каротажа, содержащем три перпендикулярные рамочные антенны передатчиков (T_X, T_Y, и T_Z) и три перпендикулярные рамочные антенны приемников (R_X, R_Y, и R_Z), магнитное поле Н в рамочных антеннах приемников может быть представлено в единицах магнитных моментов М передатчиков и матрицы связи С как:

Уравнение (1) может быть выражено в виде:

где M_X, M_Y и M_Z представляют собой магнитные моменты передаваемого сигнала, испускаемого соответственно передатчиками T_X, T_Y и T_Z. H_X, H_Y и H_Z представляют собой магнитные поля, пропорциональные сигналу, получаемому соответственно антеннами приемников R_X, R_Y, и R_Z. Может быть получено девять абсолютных или дифференциальных измерений, когда каждая антенна испускает излучение и на каждом из трех приемников соответственно замеряется сигнал. Здесь дифференциал обозначает комплексное соотношение (или, аналогично, соотношение амплитуд или сдвиг фаз) между сигналами от двух разделенных пространством приемников, применяемыми вместо одного сигнала от одного приемника. Благодаря этим девяти измерениям можно задавать полную матрицу связи C. Определение компонентов C_IJ может быть представлено как , где I является индексом приемника R_X, R_Y, и R_Z, J является индексом приемника T_X, T_Y и T_Z, a_IJ и является постоянным коэффициентом, определяемым конструкцией прибора, а является комплексной величиной, представляющей амплитуду сигнала и сдвиг фаз, замеряемые приемником I в виде реакции на излучение передатчика J. Для определения свойств пласта может быть применена матрица связи, например, с помощью процесса инверсии. Было приведено описание преобразования измеренных сигналов в перекрестные связывающие компоненты для определения полной матрицы связи C.

В документе WO 2011/129828 A1 приведено обсуждение различных вариантов реализации изобретения, включая устройства и способы обработки данных и забойной системы контроля и управления параметрами бурения в отношении каротажных работ. Способы и соответствующие устройства могут включать восприятие сигналов, генерируемых работающим прибором, который вращается в испытательной скважине, при этом прибор содержит антенну приемника, наклоненную относительно продольной оси прибора, и две антенны передатчика. Воспринятые сигналы могут обрабатываться применительно к направлению вращения прибора для определения свойств пласта и/или для определения геосигнала для геонавигации во время буровых работ. Документ WO 2011/129828 А1 включает обсуждение преобразования воспринятых сигналов в связывающие компоненты.

В документе WO 2012/030327 приведено обсуждение различных вариантов реализации изобретения, включая устройства и способы эксплуатации применительно к каротажным работам. Устройства и способы включают прибор со схемой расположения передатчиков и приемников, эксплуатируемых в различных положениях внутри скважины, и блок обработки данных для целей обработки полученных сигналов, вследствие чего данная схема расположения передатчиков и приемников производит измерения, имитирующие эксплуатацию с другой схемой расположения передатчиков и приемников.

В документе WO 2012/030327 приведено обсуждение различных вариантов реализации изобретения, включая устройства и способы эксплуатации применительно к каротажным работам. Устройства и способы включают прибор со схемой расположения передатчиков и приемников, эксплуатируемых в различных положениях внутри скважины, и блок обработки данных для целей обработки полученных сигналов, вследствие чего данная схема расположения передатчиков и приемников производит измерения, имитирующие эксплуатацию с другой схемой расположения передатчиков и приемников.

В документе WO 2008/076130 приведено обсуждение каротажных систем по методу электромагнитного удельного сопротивления и способы, в которых задействована конфигурация антенны, имеющая не более двух настроек ориентации антенн приемников или передатчиков, при этом антенны вращаются относительно буровой скважины. Измерения, произведенные при помощи такой упрощенной конфигурации антенны, обеспечивают возможность определения по меньшей мере семи компонентов матрицы связи, которые могут быть определены с применением системы линейных уравнений, выражающих зависимость измерений от азимута. Для большей точности может быть выполнено вычисление средней величины находящихся с интервалом по азимуту друг от друга и сгруппированных измерений. Затем компоненты матрицы связи могут быть применены в качестве основания для определения каротажных диаграмм различных характеристик пласта, в том числе горизонтального удельного сопротивления, вертикального удельного сопротивления и отношения вертикального удельного сопротивления к горизонтальному удельному сопротивлению. Отношение вертикального удельного сопротивления к горизонтальному удельному сопротивлению представляет собой количественный показатель анизотропии. Для простоты последующего обсуждения его можно заменять словом «анизотропия».

В модели пласта, состоящей из множественных маломощных слоев, имеют место явления влияния прилегающих слоев; их влияние на различные связывающие компоненты различно. Применительно к замерам индукции, влияние прилегающих слоев (или влияние границы вмещающей породы) представляет собой воздействие на замеры индукции исследуемого слоя со стороны верхнего или нижнего слоя, смежного с тем, который подвергается замерам. Такие воздействующие связывающие компоненты вызывают неточность результатов 0D-инверсии. Например, при более высоком наклоне пробуренной скважины связывающий компонент ZZ испытывает большее влияние прилегающих слоев, чем один из связывающих компонентов XX или YY, и, напротив, при более глубоком бурении такие влияния прилегающих слоев преобладают в связывающих компонентах XX и YY. Таким образом, 0D-инверсия, в которой применяют эти связывающие компоненты, становится проблематичной в среде маломощных слоев.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фигуре 1 проиллюстрирована блок-диаграмма варианта реализации устройства 100 с конструкцией 105 прибора, выполненной с возможностью работы в буровой скважине для определения свойств пласта в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигурах 2А-В проиллюстрированы конфигурации антенн с конструкцией наклонной антенны в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигуре 3А проиллюстрировано представление модели пласта с маломощными слоями в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигурах 3B-3F проиллюстрированы некомпенсированные искусственные сигналы от прибора с конфигурацией, как на Фигурах 2А-В, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигуре 4А проиллюстрирована модель пласта с Фигуры 3А для иллюстрации результатов инверсии в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигурах 4В-Е проиллюстрированы результаты нульмерной инверсии с некомпенсированными входными сигналами, как на Фигурах 3B-F, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигурах 5A-D проиллюстрированы конфигурации симметричных антенн, выполненных с возможностью восприятия компенсированных сигналов, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигуре 6А проиллюстрирована модель пласта с Фигуры 3А в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигурах 6B-F проиллюстрированы компенсированные искусственные сигналы от прибора с конфигурацией, как на Фигурах 4A-D, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигуре 7А проиллюстрирована модель пласта с Фигуры 3А для иллюстрации результатов инверсии в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигурах 7В-Е проиллюстрированы результаты нульмерной инверсии с компенсированными входными сигналами, как на Фигурах 6B-F, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигуре 8 проиллюстрирован пример конфигурации асимметричной антенны, выполненной с возможностью получения компенсированных сигналов, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигуре 9 проиллюстрировано представление схемы отклонения по глубине симметричной антенны с конфигурацией, как на Фигуре 8, для получения конструкции симметричной антенны в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигуре 10 проиллюстрированы особенности описанного в примере способа определения характеристик пласта с помощью компенсированных сигналов в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигуре 11 проиллюстрированы особенности описанного в примере способа определения характеристик пласта с помощью компенсированных сигналов в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигуре 12 проиллюстрирована блок-диаграмма с особенностями системы, описанной в примере, в которой прибор спроектирован таким образом, чтобы была предусмотрена конструкционная компенсация при определении характеристик пласта, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фигуре 13 проиллюстрирован вариант реализации изобретения системы на буровой площадке, в котором система содержит прибор, спроектированный с возможностью обеспечения конструкционной компенсации при определении характеристик пласта, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

ПОДРОБНОЕ РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нижеследующее подробное описание относится к прилагаемым графическим материалам, где методом иллюстрирования, а не ограничений, показаны различные варианты реализации изобретения, в которых оно может быть применено на практике. Эти варианты реализации изобретения описаны достаточно детально, чтобы позволить специалистам в данной области техники применять на практике эти и другие варианты реализации изобретения. Могут быть применены другие варианты реализации изобретения, и в данные варианты реализации изобретения могут быть внесены изменения в конструкцию, логическую и электрическую часть. Различные варианты реализации изобретения не обязательно являются взаимоисключающими, поскольку некоторые варианты реализации можно комбинировать с одним или более других вариантов реализации изобретения для получения новых вариантов реализации изобретения. Поэтому нижеследующее подробное описание не следует понимать в ограничивающем смысле.

На Фигуре 1 проиллюстрирована блок-диаграмма варианта реализации изобретения устройства 100 с конструкцией 105 прибора, выполненного с возможностью работы в буровой скважине для определения свойств пласта. Конструкция 105 прибора содержит схему расположения сенсорных датчиков 110-1, 110-2…110-(N-1), 110-N вдоль продольной оси 107 прибора 105. Каждый датчик 110-1, 110-2…110-(N-1), 110-N может быть наклонен относительно продольной оси 107. Наклонный датчик - это датчик, расположенный на конструкции 105 прибора под выбранным углом, имеющим большее значение, чем углы допусков, в связи с тем, что навешенный датчик помещен параллельно или перпендикулярно к продольной оси 107. Как правило, угол наклона варьируется по абсолютной величине в пределах 5°-85°. Схема расположения датчиков может включать одну или более комбинаций передающих и приемных датчиков с такими углами наклона, что они образуют симметричный измерительный зонд. Эксплуатация симметричного измерительного зонда обеспечивает генерирование конструкционной компенсацией сигналов компенсации, которые могут обрабатываться для определения характеристик пласта. Сенсорные датчики 110-1, 110-2…110-(N-1), 110-N могут включать одну или более комбинаций передающих и приемных датчиков с такими углами наклона, что они образуют асимметричный измерительный зонд. Асимметричный измерительный зонд может функционировать в режиме имитации симметричного прибора для генерации компенсированных сигналов, которые можно обрабатывать для определения характеристик пласта. Обработка генерируемых компенсированных сигналов может обеспечивать точные показания для анизотропных измерений и точную оценку продуктивности пластов как в областях применения с каротажной проволокой, так и в областях применения с телеметрией во время бурения (ТВБ), например, каротажа во время бурения (КВБ).

В различных вариантах реализации изобретения схемы расположения датчиков, предлагаемые в данном описании, могут включать применение большого разнообразия сенсорных датчиков. Например, и передающие, и приемные датчики могут быть антеннами. Датчики могут быть реализованы в виде катушки, соленоида, магнитометра или другого аналогичного датчика. В случае с датчиком-катушкой угол наклона можно получить путем намотки витков под углом. В случае с соленоидом угол подъема сердечника может быть отрегулирован на нужное значение. В случае с магнитометром его можно устанавливать на прибор или внутрь него с нужным углом наклона.

Устройство 100 может содержать блок управления 120, осуществляющий управление генерацией передаваемых сигналов и сбором принимаемых сигналов, соответствующих передаваемым сигналам. Блок управления 120 выполнен с возможностью выбора тех или иных датчиков 10-1, 110-2…110-(N-1), 110-N в качестве передающих датчиков и приемных датчиков, с тем чтобы образовывать симметричный измерительный зонд. Блок управления 120 может контролировать излучение выбранных передающих датчиков и прием сигналов от выбранных приемных датчиков, благодаря чему измеренные сигналы могут быть применены для генерирования компенсированных сигналов, относящихся к связывающим компонентам, предлагаемым в данном описании. Блок управления 105 может выбирать те или иные датчики 10-1, 110-2…110-(N-1), 110-N в качестве передающих датчиков и приемных датчиков, образующих асимметричный измерительный зонд, с тем чтобы имитировать симметричный измерительный зонд. Блок управления 105 может управлять таким асимметричным измерительным зондом, благодаря чему измеренные сигналы могут быть применены для генерирования компенсированных сигналов, относящихся к связывающим компонентам, предлагаемым в данном описании. Генерация передаваемых сигналов может проводиться для подачи сигналов с разными частотами. Каждая из таких разных частот может быть связана с другим передающим датчиком. Собранные принимаемые сигналы могут быть переданы на блок обработки данных 126 в соответствующем формате для выполнения численного обращения данных, генерируемых сигналами, воспринятыми приемными датчиками в схеме расположения датчиков 110-1, 110-2…110-(N-1), 110-N.

Блок обработки данных 126 может быть сконструирован так, чтобы обрабатывать измеренные сигналы от симметричного измерительного зонда или чтобы имитированный симметричный измерительный зонд генерировал сигналы компенсации. Схема генерирования сигналов компенсации может быть выполнена в соответствии с различными вариантами реализации изобретения, обсуждаемыми в данном документе. Блок обработки данных 126 может применять процесс инверсии к компенсированным сигналам для генерирования характеристик пласта. Выполнение одной или более операций инверсии может включать применение опережающего моделирования и/или библиотеки. Опережающее моделирование обеспечивает набор математических зависимостей для отклика датчиков; эти зависимости могут быть применены для определения того, какой из выбранных датчиков будет производить измерения в той или иной среде, которая может содержать тот или иной пласт. Библиотека может содержать информацию о различных свойствах пласта, которые можно соотносить с измеренными откликами на сигналы от выбранного щупа. Выполнение одной или более операций инверсии может включать выполнение повторяющегося процесса или выполнение процесса сопоставления с шаблоном. Блок обработки данных 126 может быть устроен в виде блока, отдельного от блока управления 120 или встроенного в блок управления 120. Как оба блока - блок обработки данных 126 и блок управления 120, - так и каждый их них по отдельности могут представлять собой сконструированные распределенные компоненты.

На Фигурах 2А-В проиллюстрированы конфигурации антенн с конструкцией наклонной антенны. Такая конструкция наклонной антенны может быть применена в приборах каротажа сопротивления КВБ. Такие конфигурации антенн могут быть применены для получения связывающих компонентов, где девять связывающих компонентов могут быть впоследствии рассоединены. Вследствие индивидуальной чувствительности каждого связывающего компонента, с помощью 0D-инверсии, в которой задействованы такие компоненты, можно получать горизонтальное удельное сопротивление, вертикальное удельное сопротивление, отношение вертикального удельного сопротивления к горизонтальному удельному сопротивлению, а также относительный угол падения пласта с произвольно выбранными значениями наклона ствола скважины. Однако такие связывающие компоненты, как правило, представляют собой некомпенсированные сигналы. В среде однородного пласта такие некомпенсированные связывающие компоненты все же могут быть успешно применены для исследования характеристик пласта.

Однако в пластах либо в смоделированных с множественными маломощными слоями пластах могут иметь место более сильные влияния прилегающих слоев, вызывающие значительные искажения связывающих компонентов. Без конструкционной компенсации влияния прилегающих слоев может оказывать большее воздействие на некоторые связывающие компоненты, чем на другие. Кроме того, при таких способах применения некомпенсированных сигналов может быть получен асимметричный отклик относительно центра прибора для измерений, который может произвести динамическую регулировку фокуса измерений в зависимости от контраста слоев пласта. Таким образом, в случае высокой контрастности влияния прилегающих слоев 0D-инверсия, основанная на всех некомпенсированных связывающих компонентах, может быть нестабильной.

В различных вариантах реализации изобретения процессы могут выполняться для восприятия компенсированных связывающих сигналов для целей расчета точных характеристик пласта в среде маломощных слоев. В таких процессах могут быть применены наклонные антенны, устанавливаемые на верхней и нижней частях измерительного прибора, для выдачи компенсированного сигнала, наименее подверженного воздействию прилегающих слоев. Инвертированные характеристики пласта можно сравнивать при помощи 0D-инверсии на основании некомпенсированных и компенсированных сигналов. Применяя компенсированные связывающие компоненты, с помощью 0D-инверсии можно получить более стабильные и точные инвертированные характеристики анизотропии пласта и относительных углов падения пласта. Кроме того, стабильные результаты, полученные с помощью 0D-инверсии, могут быть применены в качестве оптимальной исходной модели пласта для более сложной одномерной (1D) инверсии. Схемы и устройства, обсуждаемые в данном документе, могут быть применены к процессам двухмерной (2D) и трехмерной (3D) инверсий.

С помощью сигналов от измерительных приборов, могут быть смоделированы пять сигналов, которые могут быть очень чувствительны к анизотропии пласта и относительному углу падения пласта. Сигнал 1 может генерироваться в отношении связывающего компонента XX, например, в виде коэффициента связывающего компонента XX. Сигнал 2 может генерироваться в отношении связывающего компонента YY, например, в виде коэффициента связывающего компонента YY. Сигнал 3 может генерироваться в связи с соотношением связывающих компонентов XX и YY. Сигнал 4 может генерироваться в связи с суммой связывающих компонентов XZ и ZX, а сигнал 5 может генерироваться в связи с измерением удельного сопротивления. Для оценки продуктивности пластов с чувствительностью к анизотропии пласта и относительному углу падения пласта могут генерироваться другие совокупности сигналов, которые могут содержать пять сигналов, более пяти сигналов или менее пяти сигналов. На Фигурах 1А и 1В проиллюстрированы конфигурации антенн, которые могут быть применены для получения измеренных сигналов для генерирования пяти сигналов. Такие конфигурации с конструкцией наклонной антенны выполнены с возможностью применения в каротажных приборах сопротивления для процесса каротажа во время бурения (КВБ).

На Фигуре 3А проиллюстрировано представление модели пласта с маломощными слоями с учетом горизонтального удельного сопротивления, R_h, 341 и вертикального удельного сопротивления, R_v, 342, на глубине. На Фигурах 3B-2F проиллюстрирована часть фазы пяти некомпенсированных искусственных сигналов от прибора с конфигурацией как на Фигурах 2А-В, соответствующих модели пласта с Фигуры 3А, с настройкой относительно угла падения пласта 0°. В целом, сигналы 1-2 имеют одинаковую чувствительность к влиянию прилегающих слоев, а сигналы 3-5 разную чувствительности к влиянию прилегающих слоев.

На Фигурах 4 В-4Е проиллюстрированы результаты 0D-инверсии с некомпенсированными входными сигналами, соответствующими сигналам с Фигур 3B-2F, при этом на Фигуре 4А повторно проиллюстрирована модель пласта с Фигуры 3А для иллюстрации результатов инверсии в отношении пласта. На Фигуре 4В проиллюстрирована инвертированная модель для горизонтального удельного сопротивления, R_h, 441, и вертикального удельного сопротивления, R_v, 442, от сигналов, а на Фигуре 4С и на Фигуре 4D проиллюстрированы инвертированные результаты 447 и 449 в отношении моделей 446 и 448 соответственно для угла падения и анизотропии. Как проиллюстрировано на Фигуре 4В, инвертированное вертикальное удельное сопротивление 442, по-видимому, имеет тенденцию к отклонению по глубине, если сравнивать его с инвертированным горизонтальным удельным сопротивлением 441. На определенных глубинах с более сильными влияниями прилегающих слоев, т.е. с высоким скачком удельного сопротивления между слоями, такими как интервал глубин от 9400 до 9420, инвертированный относительный угол падения пласта становится очень нестабильным. То же относится к инвертированным характеристикам анизотропии пласта.

На Фигурах 5A-D проиллюстрированы конфигурации симметричных антенн, выполненных с возможностью получения компенсированных сигналов. Такие конфигурации могут обеспечивать конструкционную компенсацию. На Фигуре 6А проиллюстрирована модель пласта с Фигуры 3А. На Фигурах 6B-F проиллюстрированы компенсированные сигналы, соответствующие модели пласта с Фигуры 6А с применением прибора с Фигур 5A-D, имеющего такую же рабочую частоту и шаг, как прибор с Фигур 2А-В для пяти сигналов с Фигур 3B-F. Проиллюстрированные пять сигналов были сгенерированы согласно уравнению (8а-е). Максимальные отклики пяти компенсированных сигналов с Фигур 6B-F реагируют аналогично на влияние прилегающих слоев. На Фигурах 7 В-7Е проиллюстрированы результаты 0D-инверсии с компенсированными входными сигналами, соответствующими сигналам с Фигур 6B-6F, а на Фигуре 7А повторно проиллюстрирована модель пласта с Фигуры 6А (Фигуры 3А) для иллюстрации результатов инверсии в отношении пласта. На Фигуре 7В проиллюстрирована инвертированная модель для горизонтального удельного сопротивления, R_h, 741, и вертикального удельного сопротивления, R_v, 742, от сигналов, а на Фигуре 7С и Фигуре 7D проиллюстрированы инвертированные результаты 747 и 749 в отношении моделей 746 и 748 соответственно для угла падения и анизотропии. 0D-инверсия, применяющая компенсированные сигналы Фигур 6B-F, имеет более стабильные и точные результаты, проиллюстрированные на Фигурах 7В-Е, чем результаты на Фигурах 4В-Е, особенно для инвертированного относительного угла падения пласта. Применение 0D-инверсии с применением компенсированных сигналов способствует получению более согласующихся данных (меньшее значение среднеквадратической погрешности, СКП), чем применение некомпенсированных сигналов, как иллюстрируется сопоставление Фигуры 7Е с Фигурой 7Е. Кроме того, такие стабильные результаты 0D-инверсии от компенсированных входных сигналов могут быть применены в качестве оптимальной исходной модели пласта для более сложной одномерной (1D) инверсии.

В различных вариантах реализации изобретения устройство и связанные с ним схемы обработки данных для получения компенсированных сигналов могут быть реализованы с конструкциями симметричных датчиков. На Фигуре 5А проиллюстрирован пример конструкции прибора, содержащего верхний передатчик 512-1А (Т1) и нижний передатчик 512-2А (Т2), находящиеся возле центрального приемника 514-1А (R) и отделенные от центрального приемника 514-1А одинаковым расстоянием (d). Верхний передатчик 512-1А и нижний передатчик 512-2А могут быть повернуты относительно продольной оси 517А конструкции прибора, на которой они расположены так, что образуют симметричную конструкцию, например, при . Верхний передатчик 512-1А и нижний передатчик 512-2А, как проиллюстрировано на Фигуре 5А, параллельны друг другу.

На Фигуре 5В проиллюстрирован пример конструкции прибора, содержащего верхний передатчик 512-1 В (Т1), нижний передатчик 512-2 В (Т2), верхний приемник 514-1В (R1) и нижний приемник 514-2В (R2). Верхний передатчик 512-1В отделен от верхнего приемника 514-1В на расстояние d_1, равное расстоянию разделения нижнего передатчика 512-2В от нижнего приемника 514-2 В. Верхний передатчик 512-1В отделен от нижнего передатчика 512-2 В на расстояние 2d₂. Верхний приемник 514-1 В отделен от средней точки между верхним передатчиком 512-1В и нижним передатчиком 512-2 В на такое же расстояние, на которое нижний приемник 514-2 В отделен от этой же средней точки, а именно d₂-d₁. Верхний передатчик 512-1В и нижний передатчик 512-2В могут быть повернуты относительно продольной оси 517 В конструкции прибора, на котором они расположены так, что образуют симметричную конструкцию, например, при. При, верхний передатчик 512-1 В и нижний передатчик 512-2В, как проиллюстрировано на Фигуре 5 В, параллельны друг другу. Симметричная конструкция может также содержать верхний приемник 514-1В и нижний приемник 514-2В, повернутые относительно продольной оси конструкции прибора при . При верхний приемник 514-1В и нижний приемник 514-2В, как проиллюстрировано на Фигуре 4В, параллельны друг другу.

На Фигуре 5С проиллюстрирован пример конструкции прибора, содержащего два верхних передатчика 512-1С (T1) и 512-2С (Т2), два нижних передатчика 512-3С (Т3) и 512-4С (Т4), верхний приемник 514-1С (R1) и нижний приемник 514-2С (R2). Два верхних передатчика 512-1С и 512-2С совмещены вдоль продольной оси 517С, благодаря чему эти передатчики расположены так, что образуют верхнюю перекрестную конструкцию антенны. Два нижних передатчика 512-3С и 512-4С совмещены вдоль продольной оси 517С, благодаря чему эти передатчики расположены так, что образуют нижнюю перекрестную конструкцию антенны. Верхняя перекрестная конструкция антенны отделена от верхнего приемника 514-1С на расстояние равное расстоянию разделения нижней перекрестной конструкции антенны от нижнего приемника 514-2С. Верхняя перекрестная конструкция антенны отделена от нижней перекрестной конструкции антенны на расстояние 2d₂. Верхний приемник 514-1С отделен от средней точки между верхней перекрестной конструкцией антенны и нижней перекрестной конструкцией антенны на такое же расстояние, на которое нижний приемник 514-2С отделен от этой же средней точки, а именно d₂-d₁. Два верхних передатчика 512-1С и 512-2С могут быть повернуты относительно продольной оси 517С конструкции прибора, так что . Нижний передатчик 512-3С может быть отклонен от продольной оси 517С под тем же углом, под которым верхний передатчик 512-1С отклонен от продольной оси 517С, а нижний передатчик 512-4С может быть отклонен от продольной оси 517С под тем же углом, под которым верхний передатчик 512-2С отклонен от продольной оси 517С. Симметричная конструкция может также содержать верхний приемник 514-1С и нижний приемник 514-2С, направленные под одинаковым углом, θ_r, относительно продольной оси 517С конструкции прибора. Верхний приемник 514-1С и нижний приемник 514-2С, как проиллюстрировано на Фигуре 5С, параллельны друг другу.

На Фигуре 5D проиллюстрирован пример конструкции прибора, содержащего верхний передатчик 512-1D (Т1), нижний передатчик 512-2D (Т2), два верхних приемника 514-1D (R1) и 514-2D (R2) и два нижних приемника 514-3D (R3) и 514-4D (R4). Два верхних приемника 514-1D и 514-2D совмещены вдоль продольной оси 517D, благодаря чему эти приемники расположены так, что образуют верхнюю перекрестную конструкцию антенны приемника. Два нижних приемника 512-3D и 512-4D совмещены вдоль продольной оси 417D, благодаря чему эти приемники расположены так, что образуют нижнюю перекрестную конструкцию антенны приемника. Верхний передатчик 512-1D отделен от верхней перекрестной конструкции антенны приемника на расстояние d₁, равное расстоянию отделения нижней перекрестной конструкции антенны приемника от нижнего передатчика 512-2D. Верхний передатчик 512-1D отделен от нижнего передатчика 512-2D на расстояние 2d₂. Верхняя перекрестная конструкция антенны приемника отделена от средней точки между верхним передатчиком 512-1D и нижним передатчиком 512-2D на такое же расстояние, на которое нижняя перекрестная конструкция антенны приемника отделена от этой же средней точки, а именно d₂-d₁. Нижний приемник 514-3D может быть отклонен от продольной оси 517С под тем же углом, под которым верхний приемник 514-1D отклонен от продольной оси 517С, а нижний приемник 514-4D может быть отклонен от продольной оси 517С под тем же углом, под которым верхний приемник 514-2D отклонен от продольной оси 517С. Симметричная конструкция может также содержать верхний передатчик 512-1D и нижний передатчик 512-2D, которые могут быть повернуты относительно продольной оси 517D конструкции прибора под одним и тем же углом. Верхний передатчик 512-1D и нижний передатчик 512-2D, как проиллюстрировано на Фигуре 5D, параллельны друг другу.

В случае с конструкциями симметричных антенн, проиллюстрированных на Фигурах 5A-D, может быть получена непосредственная компенсация. Например, рассмотрим Фигуру 5А. Верхний передатчик 512-1А и нижний передатчик 512-2А находятся на одинаковом расстоянии (d) от центрального приемника 514-1А. В этом случае измерение или сигнал от измерительного прибора, полученный приемником вследствие генерирования сигнала передатчиком (излучение передатчика) может быть обозначено как V_T-R. Измерение (помеченное V_T1-R), полученное приемником 514-1А в связи с излучением передатчика 512-1А, может быть компенсировано измерением (помеченным V_T2-R) приемника 514-1А в связи с излучением передатчика 512-2А. Компенсация может генерироваться следующим образом:

Серии измерений могут быть выполнены при помощи прибора, вращаемого таким образом, что измерения производят в нескольких местах по ходу вращения прибора, при этом вращение подразделяют на некоторое количество или группы. В одном варианте реализации изобретения присутствуют только два измерения, выполненные в каждой группе для получения азимутального компенсированного сигнала согласно уравнению (1) в такой группе. Кроме того, все азимутальные компенсированные сигналы могут быть получены благодаря операции вращения прибора. В альтернативном варианте может быть произведено четное, но более двух, количество измерений для каждой группы, в которой может быть применено среднее количество сигналов от измерительных приборов, или может генерироваться среднее количество компенсированных сигналов. Такие операции с группами могут быть выполнены в отношении каждой схемы расположения датчиков, обсуждаемой в данном документе.

На Фигуре 5В вводят представление о дополнительном приемнике к конструкции с Фигуры 5А. Такой дополнительный приемник устанавливают на конструкцию прибора, благодаря чему она остается симметричной. Уравнение компенсации может быть выражено в виде

где SQRT () представляет собой квадратный корень из количества, указанного в скобках (). Для компенсированного измерения удельного сопротивления уравнение компенсации может быть выражено в виде

Однако конфигурации прибора с Фигур 5А и 5В не рассоединяют все связывающие компоненты. Исходя из этого, для расчета всех связывающих компонентов может быть применена конструкция антенны из передатчиков перекрестного монтажа и конструкция антенны из приемников перекрестного монтажа соответственно на Фигурах 5С и 5D. Для выполнения более точного определения характеристик пласта с любым относительным углом падения пласта может быть применен полный набор связывающих компонентов.

Например, рассмотрим прибор с Фигуры 5D. Как проиллюстрировано на Фигуре 5D, прибор содержит верхний передатчик 512-1D, который может испускать сигналы для генерирования двух наборов всех связывающих компонентов, которые можно рассоединить. Эти два набора могут относиться к интервалу d₁ и d₂. Сигналы принимаются на приемники 514-1D и 514-2D от излучающего верхнего передатчика 512-1D, связанного с d₁. Сигналы принимаются на приемники 514-3D и 514-4D от излучения верхнего передатчика 512-1D, связанного с расстоянием 2d₂-d₁. Для выведения связывающих компонентов из принимаемых измерений сигналов могут быть применены известные методики. Две совокупности сигналов могут быть сведены к среднему значению в виде одного набора связывающих компонентов, где i и j обозначают разные связывающие компоненты. Нижний передатчик 512-2D может испускать сигналы для генерирования двух наборов всех связывающих компонентов, которые могут быть рассоединены, связанных с интервалом d₁ и d₂, благодаря симметричной схеме расположения антенн передатчиков и антенн приемников прибора. Сигналы принимаются на приемники 514-3D и 514-4D от излучающего нижнего передатчика 512-2D, связанного с d₁. Сигналы принимаются на приемники 514-1D и 514-2D от излучающего нижнего передатчика 512-2D, связанного с расстоянием 2d₂ -d₁. Для выведения связывающих компонентов из принимаемых измерений сигналов могут быть применены известные методики. Аналогично, другой набор связывающих компонентов, , связанных с излучением нижнего передатчика 512-2D, может быть рассоединен измерениями, полученными на всех приемниках, соответствующих излучению передатчика Т2. Для каждого из компонентов ij компенсация, связанная с ним, может генерироваться в виде:

где i и j обозначают разные связывающие компоненты, которые могут находиться в направлении .

Помимо этого, также могут быть компенсированы сигналы, имеющие отношение к связывающим компонентам, чувствительным к анизотропии и относительному углу падения пласта, такие как пять сигналов, описанных выше. Например, конструкция прибора на Фигуре 5D воспринимает сигналы от измерительных приборов с которого моделируются пять сигналов, , i=1,2,3,4, или 5, связанных с излучением верхнего передатчика 512-1D. Аналогично, другие пять сигналов, , i=1, 2, 3,4, или 5, связанных с нижним передатчиком T2, могут быть рассчитаны от сигналов от измерительных приборов, излучаемых нижним передатчиком 512-2D. Тогда компенсация для каждого i может генерироваться в виде:

Для каждого компонента i, и могут генерироваться согласно одной и той же взаимозависимости, где данные для генерируются от излучения верхнего передатчика 512-1D, а данные для генерируются от излучения нижнего передатчика 512-2D:

Для каждого передатчика T₁ и T₂, могут генерироваться другие сигналы, такие как сумма V^XZ+V^ZX и сумма V^YZ+V^ZY Для этих сумм относительно передатчиков T₁ и T₂ может генерироваться компенсированный сигнал. Согласно принципу взаимности, на Фигуре 5С описана другая конфигурация прибора, имеющего такие же функциональные возможности, как прибор на Фигуре 5D, и соответствующими уравнениями компенсации являются те, которые описаны выше в связи с Фигурой 5D, однако с заменой индекса T₁ и T₂ соответственно на R₁ и R₂.

Компенсированные сигналы могут генерироваться с применением симметричных данных, для которых применяют конструкцию из асимметричных датчиков. Симметричные данные могут генерироваться методом управления асимметричным датчиком. На Фигуре 8 проиллюстрирован пример конфигурации асимметричной антенны, выполненной с возможностью получения компенсированных сигналов. Перед моделированием всех вышеописанных компенсаций может быть применена схема обработки данных отклонения по глубине, примененная с прибором 805. Вначале воспринимаются измерения, полученные центральным приемником 814 (R), связанные с излучением передатчика 812-1 (Т1) и передатчика 812-2 (Т2) на интервале глубин 2d. Далее к измерениям применяется функция вычерчивания кривой по точкам для интерполяции любых измерений с заданной глубиной. Может быть применена интерполяция любого типа, например, линейная. Затем для снятия необходимых измерений к прибору 805 может быть применен способ отклонения по глубине, таким образом, чтобы получить симметричную конструкцию, как проиллюстрировано на Фигуре 9. В способе отклонения применяют взаимосвязь между приемной и передающей антеннами с целью управления каждой антенной для излучения и получения сигналов в положениях, соответствующих симметричной конфигурации, такой, как результирующая конфигурация, проиллюстрированная на Фигуре 9. Далее к измерениям прибора 805, имеющего конфигурацию симметричной антенны, может быть применена конструкционная псевдокомпенсация, основанная на эквивалентной конструкции симметричной антенны, образованной способом сдвига. Могут быть применены соответствующие схемы компенсации обработки, описанные выше, основанные на данных эквивалентной симметричной конфигурации, образованной во время процесса отклонения.

При выполнении измерений функции передатчика могут меняться на приемник и наоборот во всех конфигурациях, обсуждаемых в данном документе. Обсуждаемые приборы могут быть реализованы как в приборах КВБ, так и в приборах с каротажной проволокой. Компенсированные сигналы, генерируемые в процессе применения симметричных приборов, асимметричных приборов, функционирующих в режиме имитации симметричных приборов, или их комбинаций, могут передаваться на блок обработки данных, выполняющий процессы инверсии. Инверсии, основанные на компенсированных сигналах, могут проводиться с применением известных методик инверсии. Результаты инверсий могут предоставлять информацию о характеристиках пласта, кроме прочего, такую как горизонтальное удельное сопротивление, вертикальное удельное сопротивление, отношение вертикального удельного сопротивления к горизонтальному удельному сопротивлению, относительный угол падения пласта и угол относительного простирания.

В традиционных приборах каротажа, применяемых для измерения анизотропии удельных сопротивлений, для определения характеристик пласта применяют некомпенсированные связывающие компоненты. В итоге отмечена нестабильность результатов 0D-инверсии, к которым в основном производилось обращение в связи с применением 1D-инверсии. Однако 1D-инверсия может быть довольно сложной, может приводить к снижению вертикального разрешения, требовать больших затрат времени и в некоторых случаях быть ненадежной. Конструкции симметричных датчиков и процессы, связанные с этими конструкциями, предлагаемые в данном описании, могут значительно снизить влияния прилегающих слоев и производить более стабильные результаты, на которые в меньшей степени воздействуют прилегающие слои, чем могли бы быть получены с применением традиционных приборов каротажа. Как предлагается в данном описании, для достижения компенсации конструкции симметричных датчиков могут содержать сверенные датчики. Однако предлагаемые в данном описании приборы с упрощенными электрической и механической частями могут быть применены для достижения компенсации без наличия совмещенных антенн путем задействования методик сдвига, таким образом, что данные от приборов с упрощенными электрической и механической частями в значительной степени эквивалентны совмещенным антеннам. В различных вариантах реализации изобретения благодаря конструкциям прибора и методикам управления конструкциями прибора могут быть получены характеристики анизотропии в условиях негоризонтального бурения, которые в настоящее время нет возможности получить при помощи традиционных приборов КВБ каротажа сопротивления. Кроме того, благодаря таким конструкциям прибора и методикам управления такими конструкциями, предлагаемыми в данном описании, могут быть получены измерения анизотропии удельных сопротивлений высокого качества с наименьшим количеством компонентов антенны.

На Фигуре 10 проиллюстрированы характеристики примера варианта реализации изобретения с методом определения характеристик пласта с помощью компенсированных сигналов. На 1010 принимаются измерения сигналов, полученных симметричным измерительным зондом. Такие сигналы от измерительных приборов могут обеспечивать рассоединение связывающих компонентов ZZ, XZ, ZX и XX взаимозависимости между сигналами, передаваемыми на пласт, и сигналами, принимаемыми от него. Симметричный измерительный зонд может содержать конструкцию прибора, на котором конструкция из верхних датчиков перекрестного монтажа, конструкция из нижних датчиков перекрестного монтажа, верхний наклонный датчик и нижний наклонный датчик размещены согласно симметричной схеме расположения относительно продольной оси конструкции прибора, таким образом, что конструкция из верхних датчиков перекрестного монтажа и верхний наклонный датчик разделены расстоянием, на которое разделены конструкция из нижних датчиков перекрестного монтажа и нижний наклонный датчик, при этом конструкция из верхних датчиков перекрестного монтажа образована двумя совмещенными наклонными датчиками, а конструкция из нижних датчиков перекрестного монтажа образована двумя совмещенными наклонными датчиками. Верхний наклонный датчик и нижний наклонный датчик могут быть реализованы в виде передатчиков с наклонной антенной, а также конструкцию из верхних датчиков перекрестного монтажа и конструкцию из нижних датчиков перекрестного монтажа могут быть реализованы в виде приемной наклонной антенны, при этом конструкция из верхних датчиков перекрестного монтажа и конструкция из нижних датчиков перекрестного монтажа расположены между верхним и нижним наклонными датчиками. Сбор измерений сигналов может включать излучение от верхнего наклонного датчика и получение сигналов каждым приемником с наклонной антенной в конструкции из верхних датчиков перекрестного монтажа в качестве отклика на излучение от конструкции из верхнего наклонного датчика и нижнего датчика перекрестного монтажа, а также излучение от нижнего наклонного датчика и получение сигналов каждым приемником с наклонной антенной в конструкции из верхних датчиков перекрестного монтажа и в конструкции из нижних датчиков перекрестного монтажа в качестве отклика на излучение от конструкции из верхнего наклонного датчика и нижнего датчика перекрестного монтажа. Симметричная конструкция прибора может содержать верхний наклонный датчик и нижний наклонный датчик, реализованные в виде приемников с наклонной антенной, а также конструкцию из верхних датчиков перекрестного монтажа и конструкцию из нижних датчиков перекрестного монтажа, реализованные в виде передающих наклонных антенн, где верхний наклонный датчик и нижний наклонный датчик расположены между конструкцией из верхних датчиков перекрестного монтажа и конструкцией из нижних датчиков перекрестного монтажа.

На 1020 связывающие компоненты генерируются из измерений сигналов. На 1030 совокупность компенсированных сигналов генерируется из связывающих компонентов. В случае с конструкцией из верхних датчиков перекрестного монтажа и конструкцией из нижних датчиков перекрестного монтажа, расположенных между верхним и нижним наклонными датчиками, генерирование совокупности компенсированных сигналов может включать генерирование сигнала

где i и j обозначают разные связывающие компоненты, представляет собой связывающий компонент, выведенный из приема сигнала каждым антенным приемником R₁, R₂, R₃, R₄ в качестве отклика на излучение антенного передатчика T₁, а представляет собой связывающий компонент, выведенный из приема сигнала каждым антенным приемником R₁, R₂, R₃, R4 в качестве отклика на излучение антенного передатчика Т₂, при этом антенный передатчик представляет собой верхний наклонный датчик, передатчик с антенной Т₂ представляет собой нижний наклонный датчик, R₁ и R₂ образуют конструкцию из верхних датчиков перекрестного монтажа, a R₃ и R₄ образуют конструкцию из нижних датчиков перекрестного монтажа.

Генерирование совокупности компенсированных сигналов из связывающих компонентов может включать генерирование компенсированных сигналов в виде

где Т_up представляет собой верхний наклонный датчик и основан на связывающих компонентах, генерируемых относительно излучения от верхнего наклонного датчика, a T_dn представляет собой нижний наклонный датчик и основан на связывающих компонентах, генерируемых относительно излучения от нижнего наклонного датчика. Генерирование и может включать генерирование для Т_up и T_dn, одного или более сигналов

где V^ZZ, V^XX, V^ZZ, V^XZ и V^ZX представляют собой связывающие компоненты, a d₁ и d₂ представляют собой разделительные расстояния симметричного измерительного зонда.

На 1040 операцию инверсии выполняют с применением совокупности компенсированных сигналов для определения одной или более характеристик пласта. Выполнение операции инверсии может включать выполнение 0D-инверсии. Результаты 0D-инверсии могут быть применены для построения исходной модели пласта в инверсии измерений более высокого порядка. Применение совокупности компенсированных сигналов для определения одной или более характеристик пласта может включать, кроме прочего, определение вертикального удельного сопротивления пласта или отношения вертикального удельного сопротивления к горизонтальному удельному сопротивлению пласта. Применение совокупности компенсированных сигналов для определения одной или более характеристик пласта может включать определение характеристик пласта, имеющего множественные слои.

На Фигуре 11 проиллюстрированы характеристики описанного в примере варианта реализации метода определения характеристик пласта с помощью компенсированных сигналов. На 1110 прибор работает в буровой скважине, при этом он имеет конструкцию из асимметричных датчиков. На 1120 измерения, соответствующие симметричному измерительному зонду, представляют собой полученный сигнал, при этом измерения сигналов получены путем смещения конструкции асимметричного датчика и снятия измерений в местах смещений, вследствие чего конструкция из асимметричных датчиков имитирует симметричный измерительный зонд. Такие измерения сигналов могут обеспечивать рассоединение связывающих компонентов ZZ, XZ, ZX и XX взаимозависимости между сигналами, передаваемыми на пласт, и сигналами, принимаемыми от него. На 1130 связывающие компоненты генерируются из измерений сигналов.

На 1140 совокупность компенсированных сигналов генерируют из связывающих компонентов. Генерирование совокупности компенсированных сигналов может включать генерирование сигнала

где i и j обозначают разные связывающие компоненты, R₁, R₂, R₃ и R₄ соответствуют имитированным приемникам при смещении конструкции из асимметричных датчиков, представляет собой связывающий компонент, выведенный из приема сигнала на каждый имитированный антенный приемник R₁, R_2, R₃ и R₄ в качестве отклика на излучение антенного передатчика T₁, а представляет собой связывающий компонент, выведенный из приема сигнала на каждый имитированный антенный приемник R₁, R₂, R₃ и R₄ в качестве отклика на излучение антенны переда Т₂.

Генерирование совокупности компенсированных сигналов из связывающих компонентов может включать генерирование компенсированных сигналов в виде

где T_up представляет собой верхний наклонный датчик асимметричной антенны и основан на связывающих компонентах, генерируемых относительно излучения от верхнего наклонного датчика, a T_dn представляет собой нижний наклонный датчик асимметричной антенны и основан на связывающих компонентах, генерируемых относительно излучения от нижнего наклонного датчика. Генерирование и может включать генерирование для T_up и T_dn, одного или более сигналов

где V^ZZ, V^XX, V^ZZ, V^XZ и V^ZX представляют собой связывающие компоненты, a d₁ и d₂ представляют собой разделительные расстояния имитируемого симметричного измерительного зонда.

На 1150 операцию инверсии выполняют с применением совокупности компенсированных сигналов для определения одной или более характеристик пласта. Выполнение операции инверсии может включать выполнение 0D-инверсии. Применение совокупности компенсированных сигналов для определения одной или более характеристик пласта может включать, кроме прочего, определение вертикального удельного сопротивления пласта или отношения вертикального удельного сопротивления к горизонтальному удельному сопротивлению пласта.

Различные компоненты системы измерений, в том числе прибор, в котором большинство датчиков наклонено относительно продольной оси прибора так, чтобы функционировать в виде конструкции симметричного прибора, и содержащем блок обработки данных, который может генерировать компенсированные сигналы для определения характеристик пласта относительно буровой скважины, в которой работает прибор, по сигналам, полученным от измерительных приборов, в соответствии с описанием в данном документе или аналогичным способом, могут быть реализованы в вариантах реализации изобретения, основанных на комбинациях аппаратного и программного обеспечения. Такие варианты реализации изобретения могут включать считываемое машиной устройство, содержащее исполнимые машиной команды, такие как носитель данных, считываемый машиной, который содержит исполнимые машиной команды для того, чтобы система управляла приведением в действие датчиков прибора, находящегося в буровой скважине, генерировала сигналы компенсации от связывающих компонентов, а также выполняла анализ инверсии для определения характеристик пласта в соответствии с любым способом, предлагаемым в данном описании. В различных вариантах реализации изобретения устройство хранения данных для машинного считывания может содержать сохраняемые на нем команды, которые, будучи исполненными одним или несколькими процессорами компьютера, вызывают выполнение компьютером операций, включающих любую характеристику способов представления информации о пласте, а также проведение операций, основанных на этих сведениях, методом, идентичным или аналогичным описанным в данном документе способам и схемам. Команды могут включать генерирование совокупностей компенсированных сигналов, по которым могут быть определены характеристики пласта. В дополнение к этому, устройство хранения данных для машинного считывания в данном случае представляет собой физическое устройство, где сохраняются данные, представленные структурой аппаратной части данного устройства. Примеры устройств, считываемых машиной, кроме прочего, включают постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), запоминающее устройство на магнитных дисках, оптическое запоминающее устройство, флэш-память и другие электронные и магнитные устройства и/или устройства оптической памяти.

В различных вариантах реализации изобретения устройство для измерений характеристик пласта может состоять из конструкции прибора с симметричной схемой расположения передатчиков и приемников вдоль продольной оси прибора; блок управления для активации передатчиков конструкции прибора и блок обработки данных для обработки сигналов, полученных от приемников в конструкции прибора в соответствии с процессами, аналогичными или идентичными способам, описанным в данном документе. В различных вариантах реализации изобретения устройство для измерений характеристик пласта может содержать конструкцию прибора с асимметричной схемой расположения передатчиков и приемников вдоль продольной оси прибора; блок управления для активации передатчиков конструкции прибора, с тем чтобы они имитировали симметричную схему расположения передатчиков и приемников, и блок обработки данных для обработки сигналов, полученных от приемников и передатчиков в конструкции прибора в соответствии с процессами, аналогичными или идентичными способам, описанным в данном документе.

На Фигуре 12 проиллюстрирована блок-диаграмма характеристик варианта реализации описанной в примере системы 1200, пригодной для выполнения схем, связанных с генерированием сигналов компенсации, основанных на измерениях, произведенных прибором с симметричной антенной или имитированным прибором с симметричной антенной. Система 1200 может содержать один или более процессоров 1230 и блок обработки данных 1226, где один или более процессоров 1230 и блок обработки данных 1226 имеют конструкцию, предназначенную для работы согласно любой схеме, аналогичной или идентичной схемам, связанным со сбором данных в виде измерений, соответствующих конструкции симметричной антенны, генерированием компенсированных сигналов на основе данных и применением сигналов компенсации для определения характеристик пласта, предлагаемых в данном описании. В одном варианте реализации изобретения процессор (процессоры) 1230 может (могут) быть реализованы в виде одного процессора или группы процессоров, которые могут функционировать независимо, в зависимости от назначенной функции. Система 1200 может быть предназначена для выполнения различных операций с данными, полученными от прибора 1270, работающего внутри скважины для выполнения измерений пластов аналогично или идентично любой обсуждаемой в данном документе методике проведения.

Система 1200 может быть скомпонована в виде распределенной системы и содержать компоненты помимо одного или более процессоров 1230 и блока обработки данных 1226. Система 1200 может содержать прибор 1270, содержащий передающие датчики и приемные датчики, расположенные в виде прибора с симметричной антенной. Прибор 1270 может также содержать прибор с асимметричной антенной, выполненной с возможностью имитации прибора с симметричной антенной.

Система 1200 может содержать блок памяти 1235, электронную аппаратуру 1250 и модуль связи 1240. Процессор (процессоры) 1230, блок памяти 1235 и модуль связи 1240 могут быть расположены так, чтобы функционировать в виде блока обработки данных для контроля за управлением прибора 1270, а также выполнять операции с сигналами передачи данных, полученных прибором 1270. Блок памяти 1235 может содержать базу данных, содержащую информацию и другие данные, вследствие чего система 1200 может управлять данными с прибора 1270 в режиме последующей обработки, в дополнение к управлению такими данными в режиме реального времени. В одном варианте реализации изобретения блок обработки данных 1226 может быть распределен среди компонентов системы 1200, в том числе электронной аппаратуры 1250.

Модуль связи 1240 может содержать внутрискважинные средства связи для передачи в устье скважины данных с прибора 1270. Такие внутрискважинные средства связи могут содержать телеметрическую систему. В модуле связи 1240 могут применять комбинации технологий проводной связи и проводных технологий с частотами, не представляющими помех текущим измерениям. С модулем связи 1240 возможно проведение анализа части или всех данных внутри скважины с выдачей результатов в пользовательский интерфейс 1262 для представления на один или более дисплеев 1260 в устье скважины. Тем не менее, модуль связи 1240 может обеспечивать выдачу данных наверх скважины, благодаря чему в основном весь анализ выполняется в устье скважины. С модулем связи 1240 возможна передача команд на прибор 1270 или контроль за процессом бурения внутри скважины в качестве отклика на сигналы, подаваемые пользователем через пользовательский интерфейс 1262, благодаря чему возможно осуществление интерактивного управления буровыми работами. Например, система 1200 может быть реализована с функциональными возможностями геонавигации.

Система 1200 может также содержать шину 1237, при этом шина 1237 обеспечивает удельную проводимость среди компонентов системы 1200. Шина 1237 может состоять из адресной шины, шины данных и шины управления, каждая из которых имеет независимую конфигурацию. Шина 1237 может быть реализована с применением ряда разных сред передачи данных, что дает возможность распределения компонентов системы 1200. Применение шины 1237 может управляться процессором (процессорами) 1230. Шина 1237 может содержать сеть для передачи и приема сигналов, в том числе сигналов передачи данных, а также сигналов команд и обратной связи.

В различных вариантах реализации изобретения периферийные устройства 1255 могут включать дополнительное запоминающее устройство и/или другие устройства управления, которые могут функционировать совместно с процессором (процессорами) 1230 и/или блоком памяти 1235. Дисплейное устройство (дисплейные устройства) 1260 может (могут) быть оборудовано (оборудованы) экранными дисплеями в качестве распределенного компонента в устье скважины, которое можно применять с командами, сохраняемыми в блоке памяти 1235, для применения пользовательского интерфейса 1262, с тем чтобы управлять работой прибора 1270 и/или компонентами, распределенными внутри системы 1200. Такой пользовательский интерфейс может быть управляем совместно с модулем связи 1240 и шиной 1237. Дисплейное устройство (дисплейные устройства) 1260 может включать видеоэкран, принтер или другую конструкцию для визуального отображения информации. Система 1200 может содержать ряд устройств переключения 1264, выполненных с возможностью работы с пользовательским интерфейсом 1262 для обеспечения ввода данных пользователем в целях управления блоком обработки данных 1226 или его аналогом. Устройство (устройства) переключения 1264 может (могут) содержать один или более сенсорных экранов или компьютерных мышей, выполненных с возможностью работы с пользовательским интерфейсом 1262 для обеспечения ввода данных пользователем в целях управления блоком обработки данных.

Система 1200 может быть совместима с операцией каротажа во время буровых работ. Система 1200 может быть также совместима с работой с каротажной проволокой. Система 1200 может быть скомпонована в виде распределенной системы для наземных буровых работ, буровых работ в шельфах или буровых работ с применением наземного оборудования и оборудования на шельфах.

На Фигуре 13 проиллюстрирован пример варианта реализации изобретения системы 1300 на буровой площадке, где система выполнена с возможностью генерирования сигналов компенсации, основанных на измерениях, произведенных прибором с симметричной антенной или имитированным прибором с симметричной антенной, и управления компенсированными сигналами для определения характеристик пласта. Система 1300 может содержать прибор 1305-1, 1305-2 или оба прибора 1305-1 и 1305-2 для выполнения компенсации генерирования сигналов и определения характеристик пласта, как предложено в данном описании. Приборы 1305-1 и 1305-2 могут быть реализованы в виде, аналогичном или идентичном схемам расположения, предложенным в данном описании для выполнения обработки сигналов компенсации.

Система 1300 может содержать буровую установку 1302, расположенную в устье 1304 скважины 1306, и колонну бурового инструмента, то есть колонну бурильных труб 1329, соединенных друг с другом таким образом, чтобы образовывать колонну бурового инструмента, опущенную через стол 1307 ротора в ствол скважины или в скважину 1312-1. Буровая установка 1302 может служить опорой для колонны бурильных труб 1329. Колонна бурильных труб 1329 может работать таким образом, чтобы проходить через стол 1307 ротора для бурения скважины 1312-1 сквозь толщу породы 1314. Колонна бурильных труб 1329 может содержать бурильную трубу 1318 и комплект нижней бурильной колонны 1320, расположенный в нижней части бурильной трубы 1318.

Комплект нижней бурильной колонны 1320 может содержать муфту утяжеленной бурильной трубы 1316 и буровое долото 1326. Буровое долото 1326 может работать так, чтобы создавать буровую скважину 1312-1 путем прохождения через устье 1304 и толщу пород 1314. Комплект нижней бурильной колонны 1320 может содержать прибор 1305-1, навешенный на муфту утяжеленной бурильной трубы 1316 для выполнения измерений с применением прибора с симметричной антенной или имитированного прибора с симметричной антенной для обработки сигналов компенсации в целях определения характеристик пласта. Прибор 1305-1 может быть скомпонован для применения в системе измерений во время бурения, например, в системе КВБ. Корпус, содержащий прибор 1305-1, может содержать электронное оборудование для активации конструкции симметричной антенны или конструкции для имитации конструкции симметричной антенны прибора 1305-1 для получения сигналов от измерительных приборов. Такое электронное оборудование может содержать блок обработки данных для генерирования компенсированных сигналов от связывающих компонентов и обеспечения анализа характеристик пласта через стандартное устройство связи для работы в скважине. В альтернативном варианте электронное оборудование может содержать интерфейс связи для передачи сигналов от измерительных приборов, полученных прибором 1305-1 в устье скважины, через стандартное устройство связи для работы в скважине, где такие сигналы от измерительных приборов могут подвергаться анализу на блоке обработки данных в устье скважины для целей генерирования компенсированных сигналов от связывающих компонентов и проведения анализа характеристик пласта.

Во время буровых работ колонну бурильных труб 1329 может вращать стол 1307 ротора. В дополнение к этому или в качестве альтернативного варианта комплект нижней бурильной колонны 1320 может также вращаться электродвигателем (например, забойным двигателем), установленным внутри скважины. Для придания дополнительного веса буровому долоту 1326 могут быть применены муфты утяжеленных бурильных труб 1316. Муфты утяжеленных бурильных труб 1316 также могут придавать жесткость комплекту нижней бурильной колонны 1320 так, чтобы комплект нижней бурильной колонны 1320 передавал дополнительный вес на буровое долото 1326 и, в свою очередь, способствовал прохождению бурового долота 1326 через устье 1304 и толщу породы 1314.

Во время буровых работ насос для бурового раствора 1332 может перекачивать буровой раствор (также известный специалистам в данной области техники как "буровой шлам") из резервуара для бурового раствора 1334 через рукав 1336 в бурильную трубу 1318 и далее к буровому долоту 1326. Буровой раствор может вытекать из бурового долота 1326 и возвращаться к устью 1304 через затрубное пространство 1340 между бурильной трубой 1318 и стенками буровой скважины 1312-1. Буровой раствор затем может быть возвращен в резервуар для бурового раствора 1334, где этот раствор подвергается фильтрации. В некоторых вариантах реализации изобретения буровой раствор может быть применен для охлаждения бурового долота 1326, а также для обеспечения смазки бурового долота 1326 во время буровых работ. Кроме того, буровой раствор может быть применен для удаления осколков породы, получившихся при бурении подповерхностного пласта 1314 буровым долотом 1326.

В различных вариантах реализации изобретения прибор 1305-2 может быть включен в корпус прибора 1370, соединенного с каротажным кабелем 1374, как, например, для видов применения с каротажной проволокой. Для получения сигналов от измерительных приборов корпус прибора 1370, содержащий прибор 1305-2, может содержать электронное оборудование для активации конструкции симметричной антенны или конструкции для имитации конструкции симметричной антенны прибора 1305-2. Такое электронное оборудование может содержать блок обработки данных для генерирования компенсированных сигналов от связывающих компонентов и обеспечения анализа характеристик пласта через стандартное устройство связи для работы в скважине. В альтернативном варианте электронное оборудование может содержать интерфейс связи для передачи сигналов от измерительных приборов, полученных прибором 1305-1 в устье скважины, через стандартное устройство связи для работы в скважине, где такие сигналы от измерительных приборов могут подвергаться анализу на блоке обработки данных в устье скважины для целей генерирования компенсированных сигналов от связывающих компонентов и проведения анализа характеристик пласта. Каротажный кабель 1374 может быть реализован в виде каротажной проволоки (многоцепные линии электропитания и связи), одножильного каротажного кабеля (одиночный проводник) и/или тросового каната (не являющегося проводником питания или связи), или другой соответствующей конструкции для применения в буровой скважине 1312.

Хотя в данном документе проиллюстрированы и описаны конкретные варианты реализации изобретения, специалистам в данной области техники следует принимать во внимание, что любая схема расположения, рассчитанная для достижения одной цели, может быть заменена тем или иным проиллюстрированным вариантом реализации изобретения. В различных вариантах реализации изобретения применены сочетания и/или комбинации вариантов реализации изобретения, описанных в данном документе. Следует понимать, что вышеизложенное описание предназначено для иллюстративных целей, а не для ограничений, а также, что примененная в нем фразеология или терминология использованы для целей описания. Комбинации вышеописанных вариантов реализации изобретения и другие варианты реализации изобретения станут понятны специалистам в данной области техники после изучения вышеизложенного описания.

1. Способ получения сигналов для определения характеристик пласта, включающий следующие этапы:

сбор измерений сигналов, полученных измерительным зондом;

генерирование компонентов ZZ, XZ, ZX и XX взаимозависимости между сигналами, передаваемыми на пласт, и сигналами, принимаемыми от него, на основе измерений сигналов;

генерирование набора сигналов из указанных компонентов; и

выполнение операции инверсии с применением указанного набора сигналов для определения одной или более характеристик пласта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерительный зонд содержит конструкцию прибора, на котором конструкция из верхних датчиков перекрестного монтажа, конструкция из нижних датчиков перекрестного монтажа, верхний наклонный датчик и нижний наклонный датчик размещены согласно симметричной схеме расположения относительно продольной оси конструкции прибора таким образом, что конструкция из верхних датчиков перекрестного монтажа и верхний наклонный датчик разделены расстоянием, на которое разделены конструкция из нижних датчиков перекрестного монтажа и нижний наклонный датчик, при этом конструкция из верхних датчиков перекрестного монтажа образована двумя совмещенными наклонными датчиками, и конструкция из нижних датчиков перекрестного монтажа образована двумя совмещенными наклонными датчиками.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что верхний наклонный датчик и нижний наклонный датчик представляют собой передатчики с наклонной антенной, а конструкция из верхних датчиков перекрестного монтажа и конструкция из нижних датчиков перекрестного монтажа представляют собой наклонные приемные антенны, при этом конструкция из верхних датчиков перекрестного монтажа и конструкция из нижних датчиков перекрестного монтажа расположены между верхним наклонным датчиком и нижним наклонным датчиком.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что сбор измерений сигналов включает излучение от верхнего наклонного датчика и получение сигналов каждым приемником с наклонной антенной в конструкции из верхних датчиков перекрестного монтажа в качестве отклика на излучение от конструкции из верхнего наклонного датчика и нижнего датчика перекрестного монтажа, а также на излучение от нижнего наклонного датчика и получение сигналов каждым приемником с наклонной антенной в конструкции из верхних датчиков перекрестного монтажа и в конструкции из нижних датчиков перекрестного монтажа в качестве отклика на излучение от конструкции из нижнего наклонного датчика и верхнего датчика перекрестного монтажа.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что генерирование набора компенсированных сигналов включает генерирование сигнала

где i и j обозначают разные связывающие компоненты, представляет собой связывающий компонент, выведенный из приема сигнала каждой приемной антенной R₁, R₂, R₃, R₄ в качестве отклика на излучение передающей антенны Т₁, а представляет собой связывающий компонент, выведенный из приема сигнала в каждом из антенных приемников R₁ R₂, R₃, R₄ в качестве отклика на излучение передающей антенны Т₂, при этом антенный передатчик с антенной Т₁ представляет собой верхний наклонный датчик, антенный передатчик с антенной Т₂ - нижний наклонный датчик, антенные приемники R₁ и R₂ образуют конструкцию из верхних датчиков перекрестного монтажа, а антенные приемники R₃ и R₄ образуют конструкцию из нижних датчиков перекрестного монтажа.

6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что генерирование набора компенсированных сигналов из связывающих компонентов включает генерирование компенсированных сигналов в виде

; i=1, 2, 3, 4 или 5,

где T_up представляет собой верхний наклонный датчик и основан на связывающих компонентах, генерируемых относительно излучения от верхнего наклонного датчика, а T_dn представляет собой нижний наклонный датчик и основан на связывающих компонентах, генерируемых относительно излучения от нижнего наклонного датчика.

7. Способ по п. 2, отличающийся тем, что верхний наклонный датчик и нижний наклонный датчик представляют собой приемники с наклонной антенной, а конструкция из верхних датчиков перекрестного монтажа и конструкция из нижних датчиков перекрестного монтажа представляют собой передающие наклонные антенны, при этом верхний наклонный датчик и нижний наклонный датчик расположены между конструкцией из верхних датчиков перекрестного монтажа и конструкцией из нижних датчиков перекрестного монтажа.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выполнение операции инверсии включает выполнение инверсии нулевой размерности.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что способ включает применение результатов инверсии нулевой размерности для построения исходной модели пласта в инверсии размерности более высокого порядка.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ включает определение вертикального удельного сопротивления пласта или отношения вертикального удельного сопротивления пласта к горизонтальному удельному сопротивлению пласта.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ включает определение характеристик пласта, содержащего множественные слои.

12. Устройство для измерения характеристик пласта, содержащее:

конструкцию прибора со схемой расположения передатчиков и приемников вдоль продольной оси прибора;

блок управления для контроля активации передатчиков конструкции прибора; и

блок обработки данных для обработки сигналов, полученных от приемников в конструкции прибора в соответствии со способом по любому из пп. 1-11.