Obm電阻率成像中的雙模式平衡的制作方法
【專利摘要】用于評(píng)估地層的方法、系統(tǒng)和裝置。方法可包括：將載體傳送到地層鉆孔中；以及在一種測(cè)量模式中，在進(jìn)行第一電流測(cè)量時(shí)，通過將電壓施加到第一組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極，進(jìn)行電流測(cè)量；以及在進(jìn)行第二電流測(cè)量時(shí)，將另一高頻電壓施加到第二組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極?？蛇x地，方法包括在另一種測(cè)量模式中，在進(jìn)行第三電流測(cè)量時(shí)，通過將電壓施加到兩組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極，使用測(cè)量電極進(jìn)行進(jìn)一步電阻率測(cè)量。方法包括組合第一電流測(cè)量、第二電流測(cè)量和第三電流測(cè)量以模擬每個(gè)測(cè)量電極的虛擬阻抗?？蛇x地，在工具主體的圓周周圍的任何兩個(gè)連續(xù)傳感器陣列處于不同的組中。
【專利說明】
OBM電阻率成像中的雙模式平衡
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明大體上設(shè)及碳氨化合物的勘探，包括穿透地層的鉆孔的電子勘測(cè)。更具體 地說，本發(fā)明設(shè)及一種由電阻率工具在充滿油基泥漿的鉆孔中產(chǎn)生圖像的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)地層鉆孔測(cè)井是眾所周知的，且各種裝置和技術(shù)已經(jīng)用于該目的。廣義來(lái)說， 有兩類裝置用于電動(dòng)鉆孔測(cè)井裝置。在第一類中，使用電流電極將電流注入地層，然后通過 感應(yīng)電極來(lái)測(cè)定電流或電壓降W測(cè)定對(duì)地層電特性敏感的信號(hào)。在第二類中，使用線圈的 感應(yīng)激勵(lì)來(lái)感應(yīng)地層中的電流，然后同樣使用感應(yīng)接收天線來(lái)探測(cè)所感應(yīng)電流的幅度和相 位。本發(fā)明屬于第一類。電阻率成像工具已經(jīng)被廣泛使用了數(shù)年用于獲得在地層中鉆開的 鉆孔的壁的電阻率圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在一些方面，本發(fā)明設(shè)及評(píng)估地層。方法實(shí)施例可包括使用與多個(gè)傳感器陣列上 的測(cè)量電極相關(guān)的載體來(lái)評(píng)估由鉆孔貫穿的地層。多個(gè)傳感器陣列可包括第一組傳感器陣 列和第二組傳感器陣列。多個(gè)傳感器陣列中的每個(gè)傳感器陣列可W包括測(cè)量電極中的至少 一個(gè)測(cè)量電極。實(shí)施例可包括將載體傳送到鉆孔中；W及在第一測(cè)量模式中，使用測(cè)量電極 進(jìn)行指示地層的電阻率參數(shù)的第一電流測(cè)量，其中在進(jìn)行第一電流測(cè)量時(shí)，通過將第一電 壓施加到多個(gè)傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極，進(jìn)行第一電流測(cè)量；W及在第二測(cè)量模式中， 使用測(cè)量電極進(jìn)行指示地層的電阻率參數(shù)的進(jìn)一步電流測(cè)量，包括:在進(jìn)行第二電流測(cè)量 時(shí)，將第二電壓施加到第一組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極；W及在進(jìn)行第Ξ電流測(cè)量時(shí)， 將與第二電壓的極性相反的第Ξ電壓施加到第二組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極；W及組 合第一電流測(cè)量、第二電流測(cè)量和第Ξ電流測(cè)量W模擬每個(gè)測(cè)量電極的虛擬阻抗。
[0004] 對(duì)于一些實(shí)施例，對(duì)于載體的圓周周圍的任何兩個(gè)連續(xù)傳感器陣列，所述連續(xù)傳 感器陣列中的一個(gè)處于與連續(xù)傳感器陣列中的另一個(gè)所不同的組中。方法可包括使用每個(gè) 測(cè)量電極的虛擬阻抗W估計(jì)電阻率參數(shù)，或使用每個(gè)測(cè)量電極的虛擬阻抗W生成電阻率參 數(shù)的圖像。第一電壓、第二電壓和第Ξ電壓可各自W至少IMHz的頻率施加。施加第二電壓和 施加第Ξ電壓可同時(shí)進(jìn)行。第一電壓可與第二電壓相同。
[0005] 設(shè)備實(shí)施例可包括測(cè)井工具，其配置成傳送在鉆孔中；多個(gè)傳感器陣列，其包括第 一組傳感器陣列和第二組傳感器陣列，其中每個(gè)傳感器陣列包括至少一個(gè)測(cè)量電極;位于 測(cè)井工具上的多個(gè)襯墊，其中每個(gè)襯墊包括襯墊體和多個(gè)傳感器陣列中的至少一個(gè)傳感器 陣列；W及至少一個(gè)處理器，其配置成實(shí)施本文所描述的方法。例如，處理器可配置成在第 一測(cè)量模式中，使用多個(gè)傳感器陣列上的測(cè)量電極進(jìn)行指示地層的電阻率參數(shù)的第一電流 測(cè)量，其中在進(jìn)行第一電流測(cè)量時(shí)，通過將第一電壓施加到多個(gè)傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量 電極，進(jìn)行第一電流測(cè)量;在第二測(cè)量模式中，使用多個(gè)傳感器陣列上的測(cè)量電極進(jìn)行指示 地層的電阻率參數(shù)的進(jìn)一步的電流測(cè)量，包括:在進(jìn)行第二電流測(cè)量時(shí)，將第二電壓施加到 第一組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極；W及在進(jìn)行第Ξ電流測(cè)量時(shí)，將與第二電壓極性相 反的第Ξ電壓施加到第二組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極；W及組合第一電流測(cè)量、第二 電流測(cè)量和第Ξ電流測(cè)量W模擬每個(gè)測(cè)量電極的虛擬阻抗。
[0006] 在一些實(shí)施例中，對(duì)于載體的圓周周圍的任何兩個(gè)連續(xù)傳感器陣列，其中一個(gè)陣 列處于與另一個(gè)陣列所不同的組中。至少一個(gè)處理器可進(jìn)一步配置成使用每個(gè)測(cè)量電極的 虛擬阻抗W提供電阻率參數(shù)的圖像。至少一個(gè)處理器可配置成W至少IMHz的頻率施加第一 電壓、第二電壓和第Ξ電壓中的每一個(gè)。至少一個(gè)處理器可配置成同時(shí)施加第二電壓和第 Ξ電壓。第一電壓可與第二電壓相同。
[0007] 設(shè)備實(shí)施例可包括:鉆頭，其被傳送至底部鉆具組件(BHA)上用于鉆鑿鉆孔；工具 主體，其與底部鉆具組件相關(guān)聯(lián);位于工具主體上的多個(gè)傳感器陣列，其包括第一組傳感器 陣列和第二組傳感器陣列，其中每個(gè)傳感器陣列包括至少一個(gè)測(cè)量電極；W及至少一個(gè)處 理器，其配置成實(shí)施本文所描述的方法。例如，處理器可配置成在第一測(cè)量模式中，使用多 個(gè)傳感器陣列上的測(cè)量電極進(jìn)行指示地層的電阻率參數(shù)的第一電流測(cè)量，其中在進(jìn)行第一 電流測(cè)量時(shí)，通過將第一電壓施加到多個(gè)傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極，進(jìn)行第一電流測(cè) 量;在第二測(cè)量模式中，使用多個(gè)傳感器陣列上的測(cè)量電極進(jìn)行指示地層的電阻率參數(shù)的 進(jìn)一步的電流測(cè)量，包括:在進(jìn)行第二電流測(cè)量時(shí)，將第二電壓施加到第一組傳感器陣列中 的每個(gè)測(cè)量電極；W及在進(jìn)行第Ξ電流測(cè)量時(shí)，將與第二電壓極性相反的第Ξ電壓施加到 第二組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極；W及組合第一電流測(cè)量、第二電流測(cè)量和第Ξ電流 測(cè)量W模擬每個(gè)測(cè)量電極的虛擬阻抗。
[000引在一些實(shí)施例中，對(duì)于載體的圓周周圍的任何兩個(gè)連續(xù)傳感器陣列，其中一個(gè)陣 列處于與另一個(gè)陣列所不同的組中。至少一個(gè)處理器可進(jìn)一步配置成使用每個(gè)測(cè)量電極的 虛擬阻抗W提供電阻率參數(shù)的圖像。至少一個(gè)處理器可配置成W至少IMHz的頻率施加第一 電壓、第二電壓和第Ξ電壓中的每一個(gè)。至少一個(gè)處理器可配置成同時(shí)施加第二電壓和第 Ξ電壓。第一電壓可與第二電壓相同。
[0009] 替換方法實(shí)施例可包括將載體傳送到鉆孔中；W及使用測(cè)量電極進(jìn)行指示地層的 電阻率參數(shù)的電流測(cè)量，其包括:在進(jìn)行第一電流測(cè)量時(shí)，將第一電壓施加到第一組傳感器 陣列中的每個(gè)測(cè)量電極；W及在進(jìn)行第二電流測(cè)量時(shí)，將與第一電壓極性相反的第二電壓 施加到第二組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極。
[0010] 在一些實(shí)施例中，對(duì)于載體的圓周周圍的任何兩個(gè)連續(xù)傳感器陣列，所述連續(xù)傳 感器陣列中的一個(gè)處于與陣列中的另一個(gè)所不同的組中。方法可包括使用每個(gè)測(cè)量電極的 虛擬阻抗W估計(jì)電阻率參數(shù)，或使用每個(gè)測(cè)量電極的虛擬阻抗W生成電阻率參數(shù)的圖像。 第一電壓和第二電壓中的每一個(gè)可W至少IMHz的頻率施加。施加第一電壓和施加第二電壓 可同時(shí)進(jìn)行。第一電壓可與第二電壓相同。一些實(shí)施例可包括使用第一測(cè)量和第二測(cè)量W 生成電阻率參數(shù)的圖像。
[0011] 運(yùn)里相當(dāng)寬泛地概述了本發(fā)明一些特征的示例，目的在于可W更好地理解下面的 詳細(xì)描述并正確評(píng)價(jià)其對(duì)于本領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。
【附圖說明】
[0012] 為了詳細(xì)理解本發(fā)明，應(yīng)結(jié)合附圖參考下面對(duì)于實(shí)施例的詳細(xì)描述，其中相同的 元件采用相同的附圖標(biāo)記，其中：
[001引圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的懸吊在鉆孔中的示例性成像工具；
[0014] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鉆孔成像器系統(tǒng)的示意性外部視圖；
[0015] 圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于電流成像器的高頻雙端傳感器陣列，其用于 獲得鉆孔中的地層的多個(gè)電阻測(cè)量值；
[0016] 圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳感器陣列的示意圖；
[0017]圖4示出了工具、泥漿和地層的測(cè)量電路的等效電路；
[0018] 圖5A和圖5B示出了水平分層模型的測(cè)量阻抗的數(shù)值模擬；
[0019] 圖6A和圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的井下工具的示意性截面圖；
[0020] 圖7示出了用于交替模式的工具、泥漿和地層的測(cè)量電路的等效電路；
[0021] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工具在運(yùn)行時(shí)的電流流動(dòng)；
[0022] 圖9A和圖9B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示出方位分辨率的測(cè)量阻抗的數(shù)值模擬；
[0023] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一傳感器陣列的示意圖；
[0024] 圖11示出了使用與用于單電極實(shí)施例的對(duì)齊模式相對(duì)的交替模式的測(cè)量阻抗的 差異的數(shù)值模擬；
[0025] 圖12W流程圖形式示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于評(píng)估地層的一種方法。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 在一些方面，本發(fā)明設(shè)及鉆孔周圍地層的電流電阻率成像。在其他方面，本發(fā)明設(shè) 及估計(jì)所關(guān)注的參數(shù)，諸如，例如地層的電阻率。用于估計(jì)電阻率的說明性方法可包括獲取 并利用表征地層電阻率的信息。該信息可通過布置到鉆孔中的工具來(lái)獲取。為進(jìn)行上下文 說明，下面描述了用于布置并使用運(yùn)種工具來(lái)獲取該信息的示例性系統(tǒng)。
[0027] 當(dāng)在高溫和高壓鉆孔環(huán)境下測(cè)井的同時(shí)，獲得具有足W成像的分辨率的足夠精確 的信息，是一種技術(shù)挑戰(zhàn)。從W往看來(lái)，電流成像工具包括至少一個(gè)電流發(fā)送器，其將電流 引入到地層，W及至少一個(gè)返回電極，在此處電流穿過屯、軸返回到工具。電阻(或復(fù)阻抗)可 在兩個(gè)電極之間測(cè)量。理想地，電流直接從電流發(fā)送器流經(jīng)地層并通過返回電極返回。然 而，在一些井下情形中，電阻率工具由填充有油基鉆探流體Γ泥漿"）的間隙與地層分隔開。 間隙可沿著鉆孔長(zhǎng)度呈一致性，或可由于鉆孔不規(guī)則度而經(jīng)歷變化。
[0028] 油具有高電阻率，因而對(duì)于電流型裝置是有問題的。對(duì)于電流測(cè)量最好的情況將 會(huì)是，如果所有電流線在襯墊Γ墊上"）內(nèi)關(guān)閉。但是，在低電阻地層(~1歐姆-米)和大間隙 (〉1毫米）的情況下，大量的電流穿過地層泄漏到屯、軸。運(yùn)由于大屯、軸面積（與襯墊相比）和 低地層電阻率而成為"有利的路徑"。運(yùn)種泄漏是一種不希望出現(xiàn)的減少測(cè)量的電流W及向 測(cè)量阻抗增加附屬項(xiàng)的現(xiàn)象。因此，測(cè)量阻抗的值受到泥漿、鉆孔不規(guī)則度和屯、軸的影響。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一般實(shí)施例可包括一種通過使用與多個(gè)傳感器陣列相關(guān)聯(lián)的載體 用于評(píng)估由鉆孔貫穿的地層的方法。所述方法可包括:在第一測(cè)量模式中，在多個(gè)傳感器陣 列中使用測(cè)量電極，W通過將相同極性的第一高頻電壓施加到第一組傳感器陣列中的每個(gè) 測(cè)量電極W及將相反極性的第二高頻電壓施加到第二組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極，進(jìn) 行電阻率測(cè)量。第一組陣列和第二組陣列可W交替圍繞載體的圓周，W使同一組中不會(huì)出 現(xiàn)兩個(gè)連續(xù)的陣列。在第二模式中，可W使用所有測(cè)量電極在相同的高頻電壓下進(jìn)行測(cè)量。 在一些方面，新穎的處理可w結(jié)合來(lái)自第一模式和第二模式的測(cè)量來(lái)模擬測(cè)量的虛擬"平 衡'模式。
[0030] 圖1示意性地示出了具有井下工具10的電阻率成像系統(tǒng)100,其配置為獲取信息用 于產(chǎn)生地層80的電阻率圖像或地層80的其他所關(guān)注的參數(shù)。系統(tǒng)100可包括豎立在鉆臺(tái)70 上的常規(guī)井架60?？蒞是剛性或非剛性的傳送裝置(載體15)，可配置為將井下工具10傳送 入鄰近地層80的鉆孔50。載體15可W是鉆柱、連續(xù)油管、鋼絲繩、電子線纜、鋼纜等。井下工 具10可W與另外的工具相聯(lián)接或結(jié)合，例如一些或所有的信息處理系統(tǒng)(嵌入）。因此，根據(jù) 該結(jié)構(gòu)，工具10可在鉆井期間和/或鉆孔50形成之后使用。雖然示出了 ±地系統(tǒng)，本發(fā)明的 教導(dǎo)也適用于海上或海底應(yīng)用中。載體15可W包括用于電力和/或數(shù)據(jù)的嵌入導(dǎo)體，W在地 面和井下設(shè)備(例如屯導(dǎo)體電纜)之間提供信號(hào)和/或電力通信。載體15可W包括底部鉆具 組件，其可W包括用于旋轉(zhuǎn)鉆頭的鉆井馬達(dá)。鉆井液Γ泥漿"）90可W存在于地層80和井下 工具10之間，W使得鉆井液90影響從地層獲得的電阻率測(cè)量的值。
[0031] 表面控制單元或控制器65接收來(lái)自井下傳感器40和用于系統(tǒng)100中的其他傳感器 的信號(hào)，并且根據(jù)提供給表面控制單元65的編程指令來(lái)處理運(yùn)些信號(hào)。表面控制單元65可 W在顯示器/監(jiān)視器上顯示所需的參數(shù)和其他信息，運(yùn)些信息和參數(shù)被操作者利用。表面控 制單元65可W是基于計(jì)算機(jī)的單元，其可包括信息處理裝置75。表面控制單元65還可W在 井下工具10上的合適位置處與井下控制單元20進(jìn)行通信。表面控制單元65可W處理與操作 有關(guān)的數(shù)據(jù)和來(lái)自傳感器40的數(shù)據(jù)，并且可W控制由系統(tǒng)100執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)井下操作。
[0032] 在一個(gè)實(shí)施例中，與傳感器40相關(guān)聯(lián)的電子裝置30可W配置為記錄和/或處理所 獲得的信息。為了在單個(gè)行程期間執(zhí)行處理，該工具可W使用"高帶寬"傳輸來(lái)將傳感器40 獲取的信息傳輸?shù)奖砻嬗糜诜治?。例如，用于傳輸所獲取的信息的通信線可W是光纖、金屬 導(dǎo)體或任何其他合適的信號(hào)傳導(dǎo)介質(zhì)。應(yīng)當(dāng)理解的是，使用"高帶寬"通信線路可允許表面 人員"近乎實(shí)時(shí)"監(jiān)視和控制操作。
[0033] 在圖1中示出的系統(tǒng)的新穎點(diǎn)為:表面控制單元65和/或井下控制單元20配置為執(zhí) 行不屬于現(xiàn)有技術(shù)的某些方法(下面將討論）。表面控制單元或井下控制單元可W配置成根 據(jù)本文描述的方法來(lái)控制上述傳感器和評(píng)估所關(guān)注的參數(shù)。通過使用W下描述的方法，使 用一個(gè)或多個(gè)模型來(lái)控制運(yùn)些構(gòu)件。
[0034] 圖2是鉆孔成像器系統(tǒng)的示意性外觀圖。包含成像系統(tǒng)的工具10包括傳感器40,該 傳感器40包含電阻率陣列26?？蛇x地，成像器系統(tǒng)可W包括其他傳感器，諸如泥漿單元30或 周向聲波井下電視32。電子模塊28和38可W位于系統(tǒng)中的合適位置，而不一定位于所示的 位置。運(yùn)些構(gòu)件可常規(guī)已知的方式安裝在屯、軸34上。上述組件的外徑可W為約5英寸， 并且長(zhǎng)為約15英尺。包括磁強(qiáng)計(jì)和加速度計(jì)或慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的定向模塊36可W安裝在成像 組件26和32的上方。儀器10的上部分38可W含有遙測(cè)模塊，用于W常規(guī)方式從井上各個(gè)部 件到表面控制單元65進(jìn)行數(shù)據(jù)樣本的采樣、數(shù)字化和傳輸。如果獲得聲學(xué)數(shù)據(jù)，運(yùn)些數(shù)據(jù)可 模擬形式被保留，W便傳輸?shù)奖砻?，然后由表面控制單?5數(shù)字化。
[0035] 圖3A示出了用于電流成像器的高頻雙端傳感器陣列350,該電流成像器用于獲得 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鉆孔中的地層的多個(gè)電阻率測(cè)量。陣列350包括測(cè)量電極305曰、 30加……305η。在圖3所示的情形中，方位地放置測(cè)量電極。運(yùn)并不意味著對(duì)于本發(fā)明的限 審IJ。在另一個(gè)方面，多個(gè)垂直隔開的測(cè)量電極可W對(duì)應(yīng)于垂直隔開的電流電極。在又一個(gè)方 面，多個(gè)測(cè)量電極可w包括垂直地和方位地隔開的測(cè)量電極的組合。采用圓盤狀紐扣電極 的其他電極結(jié)構(gòu)可W被使用。所有運(yùn)樣的實(shí)施例在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0036] 在正常操作中，高頻電壓V施加在測(cè)量電極和襯墊體307之間。每個(gè)測(cè)量電極305a、 30化……305η(即"紐扣"）可操作地禪合有測(cè)量復(fù)值電流Ji的相敏分析器。表觀阻抗V/Ji的 實(shí)部可歸因于測(cè)量電極前的地層電阻率。
[0037] 當(dāng)襯墊與鉆孔壁之間6的明顯間隙（例如大于1毫米)和低電阻率地層(例如大約1 歐姆-米)組合時(shí)，大量電流"離墊"泄露至屯、軸。運(yùn)種泄漏是一種不期望出現(xiàn)的減少測(cè)量的 電流W及向估計(jì)阻抗增加附屬項(xiàng)的現(xiàn)象。后者偶然性導(dǎo)致信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍的劣化。
[0038] 圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳感器陣列350的示意圖。傳感器陣列禪合至屯、 軸％并由各自的支撐構(gòu)件（臂)42支撐自屯、軸％。高頻電壓V施加在測(cè)量電極305和襯墊體 307之間，從而激勵(lì)電流。電流一旦離開電極305便穿過可變的襯墊地層隔開間隙，然后穿過 地層的鄰近紐扣部分W返回到地面(例如其他金屬構(gòu)件）。電流可W由兩條并行路徑行進(jìn)。 第一路徑是穿過"近"地層區(qū)到襯墊體307。第二路徑是穿過"遠(yuǎn)"區(qū)到屯、軸34Γ離墊"）。
[0039] 圖4示出了工具、泥漿和地層的測(cè)量電路的等效電路。圖4表示單個(gè)襯墊和單個(gè)測(cè) 量電極(也稱為"紐扣"），如在傳統(tǒng)的對(duì)齊模式中一樣，其中所施加的電壓V對(duì)于所有襯墊來(lái) 說是相同的。估計(jì)的所關(guān)注的第一參數(shù)Re運(yùn)加是阻抗的實(shí)際部分，運(yùn)是使甩估計(jì)的，其 用于正?；蛘Ｊ娇蒞被計(jì)算為：
[0040]
[0041] 運(yùn)表明所需值附加地受到附屬項(xiàng)(上式中的第二項(xiàng)）的影響。要估計(jì)的值和附屬項(xiàng) 之間的比率取決于襯墊與地層的間隙、地層電阻率和屯、軸長(zhǎng)度。如果下列任何為真,?釉的 模量可能明顯高于馬蠟的模量:i)間隙非常小(例如小于0.1毫米），? )地層電阻率高(例如 大于10歐姆-米），或iii)屯、軸短(例如小于5米）。在運(yùn)種情況下，向屯、軸的泄露自然是小的， 因此得到：
[0042]
[0043] 相關(guān)的污染與電極的前部區(qū)域和襯墊的前部區(qū)域之間的比率成比例。在運(yùn)種情況 下，比率為約0.2,并且因此污染是可W容忍的。然而，通常上述條件均未能滿足。例如，如果 襯墊-地層間隙超過了闊值，那么由于屯、軸區(qū)域與襯墊相比具有更大的尺寸，對(duì)應(yīng)電容禪合 變得比屯、軸-地層禪合更為脆弱。同時(shí)，如果地層為低電阻，那么也有可能
[0044] I Ζ?Λ I < < I寫禮I而ReZi#> >Re寫禮(由于趨膚效應(yīng)）。
[0045] 由于電流的主要部分通過屯、軸，而不是通過感測(cè)紐扣返回，發(fā)生在正模式中的情 況對(duì)于測(cè)量來(lái)說是不期望的。在運(yùn)種情況下，阻抗的實(shí)部被屯、軸的阻抗污染：
[0047] 且附屬第二項(xiàng)較大。
[0046] Λ
[0048] 圖5A和圖5B示出了Re Z繼η,1使用（"正"）模式502用于水平分層模型的測(cè)量阻抗的 數(shù)值模擬。圖5Α處于對(duì)數(shù)標(biāo)度；圖5Β處于線性標(biāo)度。可容易看出，附屬項(xiàng)是相當(dāng)大的，導(dǎo)致信 號(hào)動(dòng)態(tài)范圍的顯著降低。
[0049] 通過消除附屬項(xiàng)，信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍可顯著增加 W允許地層電阻率的絕對(duì)測(cè)量。運(yùn)可 W通過使用系統(tǒng)中的第二襯墊和新型"交替"測(cè)量模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖7描繪了對(duì)應(yīng)的等效電路 (其中下標(biāo)是指紐扣標(biāo)識(shí)符）。在交替測(cè)量模式中，裝置配置成使得兩個(gè)電壓符號(hào)相反:襯墊 1為V而襯墊2為-V，而非施加相同電壓到兩個(gè)襯墊上（如在"正"模式中）。顯而易見，如果 運(yùn)加,1 =運(yùn)加,2到屯、軸m及到襯墊）的泄漏為零，那么電路中點(diǎn)的電勢(shì)(對(duì)應(yīng)于圖3Β中鄰近紐 扣區(qū)域的邊界)為零，且測(cè)量提供無(wú)附屬項(xiàng)的精確值。當(dāng)運(yùn)兩個(gè)阻抗并非剛好相等時(shí)，泄漏 不為零;但是，如果怒肋i，Z繼η,2它們彼此接近，其比正模式中少得多，因而減輕了由附屬項(xiàng) 產(chǎn)生的測(cè)量污染。
[0050] 在任意何能非常不同）運(yùn)加,1，Ζ繼的一般情況下，交替模式"本身"可能無(wú)法提供 它們的精確值。該問題通過如下方法(稱為"雙模式平衡"）解決:對(duì)W下兩者進(jìn)行測(cè)量，正模 式 #10:
[0化1 ]
[0化2] 和交替模式#2:
[0化3]
[0054]其中上標(biāo)是模式號(hào)。然后定義虛擬"平衡"模式#3,其為正模式和交替模式的線性 組合：
[0055]模式#3 =模式#2+a.模式#1，(2.1)
[0化6] 且滿足條件：
[0057]
( 2.2 )
[0058] 因而，從(2.1)-(2.2)，我們有如下公式用于復(fù)值系數(shù)a:
[0059]
( 2.3 )
[0060] 條件(2.2)意指沒有電流從圖7中的中點(diǎn)通過襯墊或屯、軸到達(dá)地面。即，運(yùn)個(gè)點(diǎn)的 電勢(shì)剛好為零，因此值磁扣,12剛好為：
[0061] (2.4)
[0062] 注意到，運(yùn)里的分母恰好彼此相反(參見(2.2))，因而運(yùn)加 ，謝Zift,2之間的差別巧 于分子"。現(xiàn)在讓我們將上面所展示的方法運(yùn)用到具有多個(gè)襯墊的工具中。襯墊被分為兩 組:奇數(shù)編號(hào)和偶數(shù)編號(hào)（參見圖6A和圖6B)。即，任何襯墊的兩個(gè)相鄰襯墊屬于另一組。當(dāng) 所有襯墊上的所有紐扣具有相同電勢(shì)V時(shí)，乂在正模式#1上進(jìn)行輸出電流測(cè)量，且 然后當(dāng)"奇數(shù)"襯墊上的所有紐扣再次具有電勢(shì)V而"偶數(shù)"襯墊上的所有紐扣具有相反電 勢(shì)-V時(shí)，在交替模式#2上進(jìn)行輸出電流測(cè)量。平衡模式#3由相同關(guān)系（1)和W下條件限定
[0063]
(2.5)
[0064] 其中N是紐扣的總數(shù)(在當(dāng)前EI-2設(shè)計(jì)中N = 60)。因而，復(fù)值系數(shù)a的公式(2.3)變 為：
[00 化] (2.6)
[0066] 且鄰近紐扣阻抗的公式(4)采用W下形式：
[0067] (2.7)
[0068] 其中在"奇數(shù)"襯墊處sigm=l，且在"偶數(shù)"襯墊處sigm = -l。通過分析平衡模式 上的電流圖案，我們注意到，除非到襯墊主體和到屯、軸的泄漏小到可W忽略不計(jì)，電流從 "奇數(shù)"襯墊的電極"徑向且方位地"流至"偶數(shù)"襯墊的電極(參見圖8)。因而，在該模式中， 工具既不是在"墊上"也不是"離墊"一它"跨墊"。
[0069] 圖6A和6B說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的井下工具的示意性截面。井下工具600包含具 有6個(gè)高頻成像器傳感器陣列(601至606)的屯、軸610,所述成像器傳感器陣列(601至606)通 過相應(yīng)的支撐部件(臂)612從屯、軸610支撐。參考圖6A，在第一方法實(shí)施例中，交替測(cè)量 模式"產(chǎn)生測(cè)量，其中施加于任何兩個(gè)連續(xù)傳感器陣列的相應(yīng)電壓是不同的，但是施加于交 替?zhèn)鞲衅麝嚵械南鄳?yīng)電壓是相同的。即，陣列被劃分為兩組:奇數(shù)編號(hào)陣列在第一組中且偶 數(shù)編號(hào)陣列在第二組中。任何陣列的兩個(gè)相鄰陣列均屬于另一組。
[0070] 在一些實(shí)施方案中，施加于連續(xù)傳感器陣列的相應(yīng)電壓是相反的。相反電壓意指 一個(gè)電壓為負(fù)并且一個(gè)電壓為正，但是每個(gè)電壓的絕對(duì)值基本上是相同的。所有奇數(shù)編號(hào) 襯墊均W施加電壓V操作，而所有偶數(shù)編號(hào)襯墊均W相反符號(hào)的電壓-V操作。例如，傳感器 陣列601、603和605具有電壓值￥，但是傳感器陣列602、604和606均具有電壓值-￥。因此，至 屯、軸的殘余泄漏與運(yùn)兩組襯墊之間的電容式禪合中的不平衡成比例。因此，泄漏遠(yuǎn)小于所 有襯墊均具有相同電勢(shì)八"對(duì)齊測(cè)量模式"，圖6B)的情況。
[0071] 在第二種技術(shù)中，可W交替測(cè)量模式和對(duì)齊測(cè)量模式中的每一個(gè)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。接 著可W使用運(yùn)兩種測(cè)量通過實(shí)際上結(jié)合模擬"平衡模式"的測(cè)量來(lái)估計(jì)電阻值，其中通過所 有紐扣的總輸出電流為零，即，泄漏剛好為零。除消除電流泄漏之外，平衡模式的模擬測(cè)量 還修正了由于不平衡襯墊-地層間隙引起的方位圖像假影。
[0072] 條件(X)意指沒有電流通過襯墊或屯、軸從圖8B中的終點(diǎn)到達(dá)地面。即，運(yùn)個(gè)點(diǎn)的電 勢(shì)剛好為零，因此運(yùn)加,1、Z繼日,2的值剛好為：
[0073]
[0074] 輸出電流Ji的測(cè)量在所有襯墊上的所有電極具有相同電勢(shì)V時(shí)是W對(duì)齊模式進(jìn) 行，且接著再次W交替模式進(jìn)行。平衡模式是由相同關(guān)系（1)和條件定義
[0075]
[0076] 其中N是紐扣的總數(shù)(在當(dāng)前EI-2設(shè)計(jì)中）。因此，復(fù)值系數(shù)a的公式(3)變?yōu)椋?br>[0077]
[0078] 且鄰近紐扣阻抗的公式(X)呈現(xiàn)W下形式：
[0079]
[0080] 其中在"奇數(shù)"襯墊處si即i=l，且在"偶數(shù)"襯墊處si即i = -l。
[0081] 電流從"奇數(shù)"襯墊的電極徑向地且方位地流至"偶數(shù)"襯墊的電極(參照?qǐng)D8)。
[0082] 代替反號(hào)交替的是，可使用任何其他等效基準(zhǔn)來(lái)構(gòu)造平衡模式。例如，可對(duì)"奇數(shù)" 襯墊上的電勢(shì)V和"偶數(shù)"襯墊上的零電勢(shì)進(jìn)行第一組測(cè)量，且可W將第二組測(cè)量顛倒。然 而，使用反號(hào)交替測(cè)量結(jié)合對(duì)齊測(cè)量可W是有利的，因?yàn)槊糠N測(cè)量均足W單獨(dú)提供圖像。
[0083] 模擬的虛擬工具包括各自具有方位角大小為39.375°的8個(gè)襯墊。使用8個(gè)襯墊工 具避免了模擬中的數(shù)值假影。首先，對(duì)W下基準(zhǔn)進(jìn)行模擬，其包含1歐姆-米地層，其具有厚 度從0.5英寸增加至4英寸的10歐姆-米層。
[0084] 模擬使用W下參數(shù)： 嵌入地層 1歐姆-米； 地層的水平層 IQ歐姆-米； 水平層厚度 QJ英寸塞4英寸;；
[0085] 巧隙 1/8芙寸； 成'抽長(zhǎng)農(nóng) 20米； 泥漿導(dǎo)電率 0, 頻率 10 MHz。
[0086] 返回到Re Z繼日,1使用圖5A和5B中所示的交替模式504進(jìn)行的測(cè)量阻抗的模擬，容易 明白的是，本發(fā)明的交替模式大幅改進(jìn)了關(guān)于相同電勢(shì)測(cè)量的工具的垂直分辨率:動(dòng)態(tài)范 圍（最大值/最小值比)從1.6增加至9。我們還看出，附屬項(xiàng)幾乎是整個(gè)對(duì)數(shù)中的常量。
[0087] 參考圖9A和9B，另一模擬比較方位角分辨率。應(yīng)當(dāng)注意的是，需要適當(dāng)?shù)男?zhǔn)；出 于運(yùn)個(gè)目的，對(duì)交替模式的響應(yīng)相對(duì)于方位角已針對(duì)均勻介質(zhì)1歐姆-米進(jìn)行了計(jì)算并且接 著用于所述校準(zhǔn)。結(jié)果已由運(yùn)個(gè)曲線校準(zhǔn)。
[0088] 對(duì)于圖9A的模擬，地層由厚度(在鉆孔壁上)從0.6250"至3.75"的交替的1歐姆-米 和10歐姆-米的部分組成，不存在垂直依賴關(guān)系。間隙還是恒定的1/8英寸。此外，很顯然交 替模式提供了比對(duì)齊模式更好的解決方案:動(dòng)態(tài)范圍從對(duì)齊模式測(cè)量902的2.5增加到交替 模式結(jié)果904的10,運(yùn)是理論上的極限。平衡模式結(jié)果906明顯不同于交替模式一一系數(shù)a的 模量只有0.000120-一并且因此幾乎沒有區(qū)別。
[0089] 對(duì)于圖9B的模擬，模擬的間隙是不均衡的。對(duì)于從0度至50度的方位角的間隙等于 1/8英寸，否則為1/24英寸。因此，第一襯墊的間隙是所有其他襯墊的Ξ倍，運(yùn)導(dǎo)致了系統(tǒng)不 平衡。我們可W看到，交替模式具有偽像一一在315度的方位角處的測(cè)量電阻率的顯著跳 躍。由此可W得出結(jié)論，該偽像是由不均衡的間隙引起的。平衡結(jié)果916現(xiàn)在明顯不同于交 替結(jié)果914(|a| =0.06)，而我們看到矯正成功去除315度的偽像。
[0090] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一傳感器陣列的示意圖。傳感器陣列1002可W 與隨鉆測(cè)量(歷D)應(yīng)用結(jié)合使用。例如，工具1000可W包括6.75英寸鉆柱1004,其在屯、軸 1020的相對(duì)側(cè)上具有兩個(gè)傳感器。每個(gè)傳感器包括1平方英寸的測(cè)量電極1010,其伸出屯、軸 1020距離3/8英寸。因此，8.5英寸鉆孔中的間隙為0.5英寸。測(cè)量電極1010可W由電絕緣 1012圍繞。傳感器具有如上的相反的極性。
[0091] 圖11示出了使用與用于單電極實(shí)施例的對(duì)齊模式相對(duì)的交替模式的測(cè)量阻抗Re 運(yùn)加,1的差異的數(shù)值模擬。地球模型與圖5A和5B相同。很顯然對(duì)齊模式具有比在有線的情況 下更好的解決方案一一現(xiàn)在它的動(dòng)態(tài)范圍為6,而不是圖5A獲得的值1.6-一由于較小的間 隙(0.875英寸而不是2.25英寸）。因而，相應(yīng)的電容禪合按比例更強(qiáng)。因此，泄漏路徑較短。 同樣，交替模式結(jié)果1104展示比對(duì)齊模式1102更好的解決方案。動(dòng)態(tài)范圍從6增加至9。
[0092] 圖12W流程圖形式示出根據(jù)本發(fā)明的用于評(píng)估由鉆孔50(圖1)貫穿的地層80的方 法1200。步驟1210包括將載體輸送到鉆孔中。步驟1220包括在第一測(cè)量模式中，在多個(gè)傳感 器陣列中使用測(cè)量電極，W使電阻率測(cè)量指示地層的電阻率參數(shù)。在第一模式中，在進(jìn)行第 一電阻率測(cè)量時(shí)，通過將第一高頻電壓施加到第一組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極來(lái)進(jìn)行 測(cè)量；W及在進(jìn)行第二電阻率測(cè)量時(shí)，通過將不同于第一高頻電壓的第二高頻電壓施加到 第二組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極來(lái)進(jìn)行測(cè)量。運(yùn)些測(cè)量可W同時(shí)進(jìn)行。
[0093] 可選步驟1230可W包括在第二測(cè)量模式中，在多個(gè)傳感器陣列中使用測(cè)量電極， W在進(jìn)行第Ξ電阻率測(cè)量時(shí)通過將第Ξ高頻電壓施加到第一組傳感器陣列和第二組傳感 器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極，進(jìn)一步得到指示地層電阻率參數(shù)的電阻率測(cè)量。第Ξ電壓可W 與第一電壓或第二電壓相同。
[0094] 可選步驟1240包括使用第一電阻率測(cè)量、第二電阻率測(cè)量和第Ξ電阻率測(cè)量來(lái)評(píng) 估電阻率參數(shù)。例如，運(yùn)可W通過在特定測(cè)量電極處評(píng)估電阻率來(lái)進(jìn)行，運(yùn)取決于第一模式 中的特定測(cè)量電極中的第一感應(yīng)電流和第二模式中的特定測(cè)量電極中的第二感應(yīng)電流的 線性組合。此外，運(yùn)可W包括通過在特定測(cè)量電極處評(píng)估電阻率，運(yùn)取決于在第一模式中施 加到特定測(cè)量電極的第一電壓和在第二模式中施加到特定測(cè)量電極的第二電壓的線性組 合?？蛇x步驟1250包括使用電阻率測(cè)量來(lái)提供電阻率參數(shù)的圖像。
[00M]在本文中，術(shù)語(yǔ)"信息"可W包括但不限于W下一項(xiàng)或多項(xiàng)：（i)原始數(shù)據(jù)、（ii)處 理后數(shù)據(jù)和（iii)信號(hào)。如上文中所使用的術(shù)語(yǔ)"傳送裝置"或"載體"意指可W用來(lái)傳送、容 置、支撐或W其他方式有利于另一裝置、裝置構(gòu)件、裝置組合、介質(zhì)和/或部件使用的任何裝 置、裝置構(gòu)件、裝置組合、介質(zhì)和/或部件。示例性非限制性傳送裝置包括盤管類型、接合管 類型和其任何組合或部分的鉆柱。其他傳送裝置實(shí)例包括套管、電纜、電纜探頭、滑線式探 頭、滴灌、井底接頭、BHA、鉆柱插入物、模塊、內(nèi)部殼體和其基底部分、自推式牽引器。如上文 使用，術(shù)語(yǔ)"接頭"是指配置成部分封閉、完全封閉、容置或支撐裝置的任何結(jié)構(gòu)。如上文所 使用的術(shù)語(yǔ)"信息"包括任何形式的信息(模擬、數(shù)字、EM、打印等）。本文的術(shù)語(yǔ)"信息處理裝 置"包括但不限于傳輸、接收、操控、轉(zhuǎn)換、計(jì)算、調(diào)制、調(diào)換、攜帶、存儲(chǔ)或w其他方式利用信 息的任何裝置。信息處理裝置可W包括用于執(zhí)行編程指令的微處理器、常駐存儲(chǔ)器和外圍 設(shè)備。"高頻"意指至少IMHz的頻率，但是在一些實(shí)施例中，可W預(yù)期高于IMHz、高于5MHz或 高于lOMHz的頻率。諸如"第一"、"第二"、"第三'等術(shù)語(yǔ)用作指示符，且不代表某個(gè)順序。
[0096] 再次參考圖1，本發(fā)明的某些實(shí)施例可W利用包括信息處理器11、信息存儲(chǔ)介質(zhì) 13、輸入裝置17、處理器存儲(chǔ)器19的硬件環(huán)境實(shí)施，并且可W包括外圍信息存儲(chǔ)介質(zhì)9。硬件 環(huán)境可W在井中、鉆機(jī)處或遠(yuǎn)距離位置處。此外，硬件環(huán)境的若干構(gòu)件可W分布在那些位置 中。輸入裝置17可W是任何數(shù)據(jù)讀取器或用戶輸入裝置，諸如數(shù)據(jù)讀卡器、鍵盤、USB端口 等。信息存儲(chǔ)介質(zhì)13存儲(chǔ)由檢測(cè)器提供的信息。信息存儲(chǔ)介質(zhì)13可W包括用于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī) 信息存儲(chǔ)的任何非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，諸如USB驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器棒、硬盤、可移除式RAM、 EPR0M、EAR0M、快閃存儲(chǔ)器和光盤或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的包括基于互聯(lián)網(wǎng)的存儲(chǔ)裝 置的其他常用存儲(chǔ)器存儲(chǔ)系統(tǒng)。信息存儲(chǔ)介質(zhì)13存儲(chǔ)當(dāng)執(zhí)行時(shí)使信息處理器11執(zhí)行所公開 方法的程序。信息存儲(chǔ)裝置13還可W存儲(chǔ)由用戶提供的地層信息，或地層信息可W被存儲(chǔ) 在外圍信息存儲(chǔ)介質(zhì)9中，外圍信息存儲(chǔ)介質(zhì)9可W是任何標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)信息存儲(chǔ)裝置(諸如 USB驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器棒、硬盤、可移除式RAM)或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的包括基于互聯(lián)網(wǎng) 的存儲(chǔ)裝置的其他常用存儲(chǔ)器存儲(chǔ)系統(tǒng)。信息處理器11可W是任何形式的計(jì)算機(jī)或數(shù)學(xué)處 理硬件，包括基于互聯(lián)網(wǎng)的硬件。當(dāng)程序從信息存儲(chǔ)介質(zhì)13加載到處理器存儲(chǔ)器19(例如計(jì) 算機(jī)RAM)中時(shí)，程序在執(zhí)行時(shí)使信息處理器11檢索來(lái)自信息存儲(chǔ)介質(zhì)13或外圍信息存儲(chǔ)介 質(zhì)9的檢測(cè)器信息并處理信息W估計(jì)所關(guān)注的參數(shù)。信息處理器11可W位于地表上或井底。
[0097] 本發(fā)明易于具有不同形式的實(shí)施例。雖然已在碳氨化合物生產(chǎn)井的背景下討論了 本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明可W在任何鉆孔環(huán)境(例如地?zé)峋┲惺褂?。?duì)于在附圖 中示出的和在本文中詳細(xì)描述的本發(fā)明的具體實(shí)施例的理解是，本發(fā)明被認(rèn)為是本發(fā)明原 理的例證且并不旨在將本發(fā)明限制本文中所說明和描述的內(nèi)容。雖然前述公開設(shè)及本發(fā)明 的一個(gè)模式實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白各種修改。前述公開意圖涵蓋所有變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于評(píng)估由鉆孔貫穿的地層的方法，其使用與多個(gè)傳感器陣列上的測(cè)量電極相 關(guān)聯(lián)的載體，所述傳感器陣列包括第一組傳感器陣列和第二組傳感器陣列，其中所述多個(gè) 傳感器陣列中的每個(gè)傳感器陣列包括所述測(cè)量電極中的至少一個(gè)測(cè)量電極，所述方法包 括： 將所述載體傳送到所述鉆孔中；以及 在第一測(cè)量模式中，使用所述測(cè)量電極進(jìn)行指示所述地層的電阻率參數(shù)的第一電流測(cè) 量，其中在進(jìn)行所述第一電流測(cè)量時(shí)，通過將第一電壓施加到所述多個(gè)傳感器陣列中的每 個(gè)測(cè)量電極，進(jìn)行所述第一電流測(cè)量;以及 在第二測(cè)量模式中，使用所述測(cè)量電極進(jìn)行指示所述地層的所述電阻率參數(shù)的進(jìn)一步 電流測(cè)量，包括： 在進(jìn)行第二電流測(cè)量時(shí)，將第二電壓施加到所述第一組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電 極；以及 在進(jìn)行第三電流測(cè)量時(shí)，將與所述第二電壓的極性相反的第三電壓施加到所述第二組 傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極；以及 組合所述第一電流測(cè)量、所述第二電流測(cè)量和所述第三電流測(cè)量以模擬每個(gè)測(cè)量電極 的虛擬阻抗。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)于所述載體的圓周周圍的任何兩個(gè)連續(xù)傳感器 陣列，所述連續(xù)傳感器陣列中的一個(gè)處于與所述連續(xù)傳感器陣列的另一個(gè)所不同的組中。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括使用每個(gè)測(cè)量電極的所述虛擬阻抗以估 計(jì)所述電阻率參數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括使用每個(gè)測(cè)量電極的所述虛擬阻抗以生 成所述電阻率參數(shù)的圖像。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一電壓、所述第二電壓和所述第三電壓各自 以至少1MHz的頻率施加。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中施加所述第二電壓和施加所述第三電壓同時(shí)發(fā)生。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一電壓與所述第二電壓相同。8. -種用于評(píng)估由鉆孔貫穿的地層的設(shè)備，所述設(shè)備包括： 測(cè)井工具，其配置成傳送在鉆孔中； 多個(gè)傳感器陣列，其包括第一組傳感器陣列和第二組傳感器陣列，其中每個(gè)傳感器陣 列包括至少一個(gè)測(cè)量電極； 位于所述測(cè)井工具上的多個(gè)襯墊，其中每個(gè)襯墊包括襯墊體和所述多個(gè)傳感器陣列中 的至少一個(gè)傳感器陣列；以及 至少一個(gè)處理器，其配置成： 在第一測(cè)量模式中，使用所述多個(gè)傳感器陣列上的所述測(cè)量電極進(jìn)行指示所述地層的 電阻率參數(shù)的第一電流測(cè)量，其中在進(jìn)行所述第一電流測(cè)量時(shí)，通過將第一電壓施加到所 述多個(gè)傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極，進(jìn)行所述第一電流測(cè)量； 在第二測(cè)量模式中，使用所述多個(gè)傳感器陣列上的所述測(cè)量電極進(jìn)行指示所述地層的 所述電阻率參數(shù)的進(jìn)一步電流測(cè)量，包括： 在進(jìn)行第二電流測(cè)量時(shí)，將第二電壓施加到所述第一組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電 極；以及 在進(jìn)行第三電流測(cè)量時(shí)，將與所述第二電壓的極性相反的第三電壓施加到所述第二組 傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極；以及 組合所述第一電流測(cè)量、所述第二電流測(cè)量和所述第三電流測(cè)量以模擬每個(gè)測(cè)量電極 的虛擬阻抗。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中對(duì)于所述載體的圓周周圍的任何兩個(gè)連續(xù)傳感器 陣列，一個(gè)陣列處于與另一個(gè)陣列所不同的組中。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)處理器進(jìn)一步配置成使用每個(gè)測(cè)量 電極的所述虛擬阻抗以提供所述電阻率參數(shù)的圖像。11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)處理器進(jìn)一步配置成以至少1MHz的 頻率施加所述第一電壓、所述第二電壓和所述第三電壓中的每一個(gè)。12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)處理器進(jìn)一步配置成同時(shí)施加所述 第二電壓和所述第三電壓。13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述第一電壓與所述第二電壓相同。14. 一種用于在地層中的鉆孔的鉆鑿期間進(jìn)行所述地層的所關(guān)注參數(shù)的測(cè)量的設(shè)備， 所述設(shè)備包括： 鉆頭，其被傳送至底部鉆具組件上用于鉆鑿所述鉆孔； 工具主體，其與所述底部鉆具組件相關(guān)聯(lián)； 位于所述工具主體上的多個(gè)傳感器陣列，其包括第一組傳感器陣列和第二組傳感器陣 列，其中每個(gè)傳感器包括至少一個(gè)測(cè)量電極；以及 至少一個(gè)處理器，其配置成： 在第一測(cè)量模式中，使用所述多個(gè)傳感器陣列上的所述測(cè)量電極進(jìn)行指示所述地層的 電阻率參數(shù)的第一電流測(cè)量，其中在進(jìn)行所述第一電流測(cè)量時(shí)，通過將第一電壓施加到所 述多個(gè)傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極，進(jìn)行所述第一電流測(cè)量； 在第二測(cè)量模式中，使用所述多個(gè)傳感器陣列上的所述測(cè)量電極進(jìn)行指示所述地層的 所述電阻率參數(shù)的進(jìn)一步電流測(cè)量，包括： 在進(jìn)行第二電流測(cè)量時(shí)，將第二電壓施加到所述第一組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電 極；以及 在進(jìn)行第三電流測(cè)量時(shí)，將與所述第二電壓的極性相反的第三電壓施加到所述第二組 傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極；以及 組合所述第一電流測(cè)量、所述第二電流測(cè)量和所述第三電流測(cè)量以模擬每個(gè)測(cè)量電極 的虛擬阻抗。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中對(duì)于所述工具主體的圓周周圍的任何兩個(gè)連續(xù) 傳感器陣列，一個(gè)陣列處于與另一個(gè)陣列所不同的組中。16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)處理器進(jìn)一步配置成使用每個(gè)測(cè) 量電極的所述虛擬阻抗以提供所述電阻率參數(shù)的圖像。17. -種用于評(píng)估由鉆孔貫穿的地層的方法，其使用與多個(gè)傳感器陣列上的測(cè)量電極 相關(guān)聯(lián)的載體，所述傳感器陣列包括第一組傳感器陣列和第二組傳感器陣列，其中所述多 個(gè)傳感器陣列中的每個(gè)傳感器陣列包括所述測(cè)量電極中的至少一個(gè)測(cè)量電極，所述方法包 括： 將所述載體傳送到所述鉆孔中；以及 使用所述測(cè)量電極進(jìn)行指示所述地層的所述電阻率參數(shù)的電流測(cè)量，包括： 在進(jìn)行第一電流測(cè)量時(shí)，將第一電壓施加到所述第一組傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電 極；以及 在進(jìn)行第二電流測(cè)量時(shí)，將與所述第一電壓的極性相反的第二電壓施加到所述第二組 傳感器陣列中的每個(gè)測(cè)量電極。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中對(duì)于所述載體的圓周周圍的任何兩個(gè)連續(xù)傳感 器陣列，所述連續(xù)傳感器陣列中的一個(gè)處于與所述連續(xù)傳感器陣列中的另一個(gè)所不同的組 中。19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述第一測(cè)量和所述第二測(cè)量以估 計(jì)所述電阻率參數(shù)。20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述第一測(cè)量和所述第二測(cè)量以生 成所述電阻率參數(shù)的圖像。
【文檔編號(hào)】G01V3/24GK106068465SQ201480072148
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2014年11月20日 公開號(hào)201480072148.4, CN 106068465 A, CN 106068465A, CN 201480072148, CN-A-106068465, CN106068465 A, CN106068465A, CN201480072148, CN201480072148.4, PCT/2014/66646, PCT/US/14/066646, PCT/US/14/66646, PCT/US/2014/066646, PCT/US/2014/66646, PCT/US14/066646, PCT/US14/66646, PCT/US14066646, PCT/US1466646, PCT/US2014/066646, PCT/US2014/66646, PCT/US2014066646, PCT/US201466646
【發(fā)明人】A·N·別斯帕洛夫, G·B·伊茨科維奇
【申請(qǐng)人】貝克休斯公司