一种过钻头电阻率随钻测量方法以及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种过钻头电阻率随钻测量方法以及装置。方法包括：安装一个或多个天线和/或一个或多个纽扣电极，其中，所述纽扣电极安装在钻头侧面和/或钻头箱上，所述天线安装在钻头箱和/或与钻头箱连接的柱状导电金属体上；启用对应的一个或多个天线为发射端口，启用对应的一个或多个天线和/或纽扣电极为接收端口；利用作为所述发射端口的天线在所述钻头箱和/或所述柱状导电金属体上激发电流并发射到周边地层中，与地层形成电流回路；测量和记录所述接收端口接收到的回路电流信号，刻度转换得到过钻头电阻率信息。根据本发明专利技术的方法以及装置，可以针对不同应用场景配置发射端口以及接收端口，从而更为准确的获取过钻头电阻率。

A method and device for measuring resistivity while drilling through bit

【技术实现步骤摘要】
一种过钻头电阻率随钻测量方法以及装置
本专利技术涉及地质勘探领域，具体涉及一种过钻头电阻率随钻测量方法以及装置。
技术介绍
在油田勘探和开发过程中，需要测量地层地质信息和工程参数。随着勘探开发技术的不断进步，对测量参数的准确性和多样性要求越来越高。所需要的参数往往包含地层环境参数、井下钻具位置、方位以及钻井环境参数等。目前已经有多种常规电缆测井仪器以及随钻测井仪器可以提供以上参数。在随钻仪器中随钻电磁波电阻率仪器作为评价地层性质的重要仪器可以提供地层电阻率信息，来对地层含油性进行评价。但目前随钻电磁波仪器距离钻头往往还有一段距离(>15ft)，因此当仪器响应显示离开或进入储层而需要调整钻头方向时，钻头往往已经穿过地层界面，造成钻头调整不及时。此外，由于目前随钻电磁波或随钻感应类仪器往往具备较大的探测深度，受地层环境影响较大，响应复杂，而且仪器响应受钻铤径向上地层因素影响，基本反映不了钻头前方地层环境因素的变化，因此仪器对层状地层介质界面有较好反应，而对仪器轴向地层介质变化响应不明显。基于以上认识，有必要发展一种能实时测量钻头前方电阻率的方法和装置。
技术实现思路
本专利技术提供了一种过钻头电阻率随钻测量方法，所述方法包括：安装一个或多个天线和/或一个或多个纽扣电极，其中，所述纽扣电极安装在钻头侧面和/或钻头箱上，所述天线安装在钻头箱和/或与钻头箱连接的柱状导电金属体上；根据当前的应用场景，启用对应的一个或多个天线为发射端口，启用对应的一个或多个天线和/或纽扣电极为接收端口；利用作为所述发射端口的天线在所述钻头箱和/或所述柱状导电金属体上激发电流并发射到周边地层中，与地层形成电流回路；测量和记录所述接收端口接收到的回路电流信号，刻度转换得到过钻头电阻率信息。在一实施例中：在所述钻头箱上安装第三天线，在所述柱状导电金属体上安装第一天线以及第二天线，所述第二天线位于所述第三天线与所述第一天线之间并靠近所述第三天线；以所述第二天线为发射端口；针对电阻性泥浆环境，以所述第三天线为接收端口，测量和记录所述第三天线接收到的回路电流信号；针对电导性泥浆环境，以所述第一天线为接收端口，测量和记录所述第一天线接收到的回路电流信号。在一实施例中，启用一个或多个天线为发射端口，启用一个或多个天线和/或纽扣电极为接收端口，其中，通过不同的发射端口和接收端口组合对应不同的探测深度。在一实施例中，启用多个天线为发射端口，其中，所有作为发射端口的天线同时激发电流并发射到周边地层中，通过作为所述发射端口的不同的天线组合配置对应不同的探测深度。在一实施例中，刻度转换得到过钻头电阻率信息，其中，根据具体仪器模型精确数值模拟得到刻度系数或利用对确定电阻率的盐水溶液测量得到不同测量模式下的刻度系数，并存储于该装置配置文件中。在一实施例中，所述方法还包括：以所述纽扣电极为接收端口，根据流经钮扣电极的电流信号结合钻具姿态传感器测量得到的信号，经刻度转化后形成地层方位电阻率。本专利技术还提出了一种过钻头电阻率随钻测量装置，所述装置包括：一个或多个天线和/或一个或多个纽扣电极，其中，所述纽扣电极安装在钻头侧面和/或钻头箱上，所述天线安装在钻头箱和/或与钻头箱连接的柱状导电金属体上；测量模块，其配置为：确定一个或多个天线为发射端口，确定一个或多个天线和/或纽扣电极为接收端口，利用所述发射端口激发电流并发射到周边地层中，令所述发射端口、所述接收端口与地层形成电流回路；测量和记录所述接收端口接收到的回路电流信号，刻度转换得到过钻头电阻率信息。在一实施例中：所述钮扣电极表面上与所述钻头和所述钻头箱绝缘，内部通过导线与所述钻头或所述钻头箱连接，使所述钮扣电极与所述钻头箱或所述钻头形成等势面。在一实施例中：所述天线为带有磁芯的环形天线，所述天线与所述柱状金属体和所述钻头箱绝缘；和/或，所述天线中的一个或多个配置为既可以作为发射端口也可以作为接收端口。在一实施例中，所述装置包括：安装在所述钻头上的第一纽扣电极；安装在所述钻头箱上的第二纽扣电极；安装在所述钻头箱上的第三天线，其中所述第二纽扣电极位于所述第三天线与所述第一纽扣电极之间；安装在所述柱状导电金属体上的第二天线以及第一天线，其中，所述第二天线位于所述第三天线与所述第一天线之间；其中，所述第三天线配置为既可以作为发射端口也可以作为接收端口，所述第二天线配置为发射端口，所述第三天线配置为接收端口。根据本专利技术的方法以及装置，可以针对不同应用场景配置发射端口以及接收端口，从而更为准确的获取过钻头电阻率；相较现有技术，本专利技术的装置结构简单，操作简便，具有很高的推广价值以及实用价值。本专利技术的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本专利技术的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本专利技术而被了解。本专利技术的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术一实施例的天线以及纽扣电极安装配置示意图；图2是根据本专利技术一实施例的过钻头电阻率天线测量原理示意图；图3是根据本专利技术一实施例的过钻头电阻率钮扣电极测量原理示意图；图4是根据本专利技术一实施例的纽扣电极测量所得方位电阻率成像模拟图；图5是根据本专利技术一实施例的装置结构示意图；图6是根据本专利技术一实施例的水基钻井液条件下，电流分布示意图；图7是根据本专利技术一实施例的油基钻井液条件下，电流分布示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此本专利技术的实施人员可以充分理解本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本专利技术。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。为了测量到钻头前方地层电阻率信息，考虑到用钻头作为发射电极，将电流发射到地层当中，然后再回流到仪器当中。利用欧姆定律，通过测量回流到仪器中的电流来计算流经地层的电阻率信息。在实际应用场景中，发射电极的电动势以及接收电极的位置均会对探测深度产生影响，为了适应不同的探测深度以及具体的应用场景需求，在本专利技术的方法中，采用了多个发射端口以及多个接收端口组合的方式。在近钻头位置安装多个发射端口以及多个接收端口，在实际应用时，根据具体的应用需求，启用不同的发射端口以及接收端口。具体的，发射端口和接收端口采用天线结构，天线安装在钻头箱和/或与钻头箱连接的柱状导电金属体上，通过作为发射端口的天线在钻头箱和/或柱状导电金属体上激发电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过钻头电阻率随钻测量方法，其特征在于，所述方法包括：/n安装一个或多个天线和/或一个或多个纽扣电极，其中，所述纽扣电极安装在钻头侧面和/或钻头箱上，所述天线安装在钻头箱和/或与钻头箱连接的柱状导电金属体上；/n根据当前的应用场景，启用对应的一个或多个天线为发射端口，启用对应的一个或多个天线和/或纽扣电极为接收端口；/n利用作为所述发射端口的天线在所述钻头箱和/或所述柱状导电金属体上激发电流并发射到周边地层中，与地层形成电流回路；/n测量和记录所述接收端口接收到的回路电流信号，刻度转换得到过钻头电阻率信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种过钻头电阻率随钻测量方法，其特征在于，所述方法包括：
安装一个或多个天线和/或一个或多个纽扣电极，其中，所述纽扣电极安装在钻头侧面和/或钻头箱上，所述天线安装在钻头箱和/或与钻头箱连接的柱状导电金属体上；
根据当前的应用场景，启用对应的一个或多个天线为发射端口，启用对应的一个或多个天线和/或纽扣电极为接收端口；
利用作为所述发射端口的天线在所述钻头箱和/或所述柱状导电金属体上激发电流并发射到周边地层中，与地层形成电流回路；
测量和记录所述接收端口接收到的回路电流信号，刻度转换得到过钻头电阻率信息。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
在所述钻头箱上安装第三天线，在所述柱状导电金属体上安装第一天线以及第二天线，所述第二天线位于所述第三天线与所述第一天线之间并靠近所述第三天线；
以所述第二天线为发射端口；
针对电阻性泥浆环境，以所述第三天线为接收端口，测量和记录所述第三天线接收到的回路电流信号；
针对电导性泥浆环境，以所述第一天线为接收端口，测量和记录所述第一天线接收到的回路电流信号。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，启用一个或多个天线为发射端口，启用一个或多个天线和/或纽扣电极为接收端口，其中，通过不同的发射端口和接收端口组合对应不同的探测深度。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，启用多个天线为发射端口，其中，所有作为发射端口的天线同时激发电流并发射到周边地层中，通过作为所述发射端口的不同的天线组合配置对应不同的探测深度。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，刻度转换得到过钻头电阻率信息，其中，根据具体仪器模型精确数值模拟得到刻度系数或利用对确定电阻率的盐水溶液测量得到不同测量模式下的刻度系数，并存储于该装置配置文件中。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨震，马清明，黄明泉，李琳涛，肖红兵，杨宁宁，李运升，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化胜利石油工程有限公司，中石化胜利石油工程有限公司随钻测控技术中心，
类型：发明
国别省市：北京;11