探测构造中的边界的方法技术

在地球构造（５１）中使用带有若干包括监控电极（６３）的电极（６１，６２，６３）的测井工具探测位于具有不同电阻率的第一和第二构造区域（５４，５５）之间的边界（５６），其中一井眼贯穿第一构造区域（５４），该方法包括：ａ）选择测井工具（６０）在井眼（５７）中的位置（６５）；ｂ）相对于所选位置（６５），假定边界的位置（５６），相对于所选的位置（６５）选择井眼（５７）外部的一目标点（６７），以及在所述目标点（６７）中为所选择的参数选择目标值；ｃ）假定一个模型，其中在井眼中的测井工具（６０）被一无限且均一的构造所包围，所述构造具有与第一构造区域（５４）的已知电阻率相等的电阻率，以及确定如何给电极（６１，６２，６３）中的两个必须通电的电极通电，以便在所述目标点（６７）中的所选择的参数具有目标值；ｄ）在监控电极（６３）处选择监控参数；ｅ）将测井工具（６０）放置在井眼（５７）中的选定位置处（６５）；ｆ）确定监控参数的探测值，所述监控参数按照步骤ｃ中确定的方式给两电极（６１，６２，６３）通电而产生；以及ｇ）解释监控参数的探测值以探测边界（５６）。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对在地球构造中的两个构造区域之间的边界进行探测的方法。尤其涉及对具有不同电子阻率的构造区域之间的边界的探测方法，其中使用一种存在于井眼中的电测井工具，所述井眼伸入到至少一个所述构造区域中。由于钻井以及工程技术的发展，越来越需要能够提供井眼周围的有关地球构造的详细信息的方法。具有不同特性的构造区域之间的边界的定位，对于地质学家或者钻井工程师来说是很重要的。能够探测出靠近井眼的边界的存在是特别重要的。可以使用这样的信息来相应地操纵钻孔。例如，现代钻孔技术允许水平井的钻孔深入到充分横向的含油构造层。含油构造层例如可以被夹在含水构造层之间，因此在这种情况下，非常希望操纵钻头不至于穿过含油层和含水层之间的边界。需要探测构造区域之间边界的其他例子包括最佳位置的确定，以便获得矿样，或者包括在井眼中的位置的确定，在所述位置处需要外壳。在地球构造中边界一般是隔离构造区域的，所述构造区域在至少一个特征属性上是相当不同的。为了通过测量来探测边界，所述测量必须对特征属性的变化敏感。本专利技术涉及一种所述特征属性是电子阻率的情况，电子阻率在说明书以及权利要求中将简称为电阻率。电阻率的测量在用于描述沿井眼的地球构造的特性的领域中使用，并且这种测量通常在打井眼的期间或之后由测井工具来实施。例如，含油构造层一般显出比含水构造层高的电阻率。如果井眼中某一确定的位置上，所测量的电阻率突然变化，那么这一变化典型地表明在所述位置，井眼穿过构造区域之间的边界。然而，在构造中并在一定距离内探测出边界，而无需使井眼实际穿过边界才是人们所希望的。用于测量电阻率的几种类型的测井工具在本领域中是公知的。一种特定类型的工具就是所谓的电阻率测井工具包括若干电极。这些测井工具是通过如下方式来操作的从一个或多个电极放射电流并且经由井眼而进入构造中，以及在测井工具上的确定电极处测量结果电势(或者电流)。以所谓的逆处理确定通过这些测量而得到的电阻率。专利号为No.3838335的美国专利公开了一种在竖向井眼中使用测井工具来确定一横向地下表面边界的存在以及到达所述地下表面边界的距离的方法。所述方法包括从位于测井工具上的一单个电流电极中发射电流，以及在两个电势电极处测量电势，所述电势电极安置在所述电流电极的上面和下面的相等距离上(约为大于100米)。所述电势电极具有它们到电流电极的距离的大约十分之一的长度。在测井工具之前的横向边界导致了在电势电极之间的电势差，这用来确定所述横向边界的深度。专利号为No.5038108的美国专利公开了一种用于从井眼的内部探测到达边界的距离的方法，此边界与井眼平行的延伸。在已知的方法中，使用了一种具有单个发射器电极的测井工具，并且使用若干探测器电极来实施电阻率测量，所述探测器电极被安置在逐渐远离发射器电极的距离上。测量的结果与先前获得的参考曲线进行对比，藉此提供到达边界的距离。本专利技术涉及关于井眼周围的构造区域的电阻率的先有知识是可利用的情形。所述电阻率例如可以是通过对相同或相近的井眼中的单独测量中获知，或者基于地质数据估算出来。本专利技术进一步涉及另一构造区域存在于井眼附近的情形。在相对于井眼的两个构造区域之间的边界的相对方位，经常被已知或者基于其他的可利用数据而被估算出来，例如通过地震测量。所述两个构造区域将在说明书和权利要求中被称为第一和第二构造区域，其中第一构造区域是在测井工具处，包围井眼的区域。第一构造区域由一边界与更远的第二构造区域分开，这样的边界具有相对于井眼的确定的相对方位。所述相对方位一般可以是平行的，垂直的，或者是任何其他的方位。第一构造区域具有已知的电阻率ρ1，且第二区域具有不相同的电阻率ρ2≠ρ1。需要一种有效的方法来用于探测这样的边界。因此，本专利技术的一个目的是提供一种远距离探测具有不同电阻率的构造区域之间的边界的存在的方法。为此，提供一种在地球构造中使用具有若干电极的测井工具来探测具有已知电阻率的第一构造区域和具有与第一构造区域不同的电阻率的第二构造区域之间的边界的方法，所述电极包括监控电极，其中所述第一构造区域由井眼穿过，所述井眼充满了已知电阻率的流体，这种方法包括步骤a)选择测井工具在井眼中的位置；b)相对于所选的测井工具的位置，假定边界的位置，相对于所选的位置选择井眼外部的一个或多个目标点，以及在每个目标点中为所选择的参数选择目标值；c)假定一个模型，其中在井眼中的测井工具被一无限且均一的构造所包围，所述构造具有与第一构造区域的已知电阻率相等的电阻率，以及确定怎样给至少两个电极通电，以便在每个目标点中所选择的参数具有目标值；d)在监控电极处选择监控参数；e)将测井工具放置在井眼中的选定位置处；f)在所选位置处确定监控参数的探测值，所述监控参数按照步骤c中确定的方式给至少两个电极通电而产生的；以及g)解释监控参数的探测值以探测边界。申请人已经发现，使用包围所述工具的构造中的目标点可以从远处探测边界，所述目标点的选择依赖于已知或者预期的测井工具和边界之间的相对方位。术语“目标点”将在说明书和权利要求中用以指示在构造中的预定位置，在确定的情况下，在目标点处可以提供一种电子性质的已选的目标值。如果以特殊方式对测井工具进行通电，那么可以在目标点提供电子性质的目标值。术语“通电”用在说明书和权利要求中指的是在测井工具的一个或多个电极处提供确定的电子参数，例如电流，电流密度，或者电势。如果关于所述工具的所有相关参数及其紧邻的环境是已知的，就可以确定需要如何对测井工具进行通电，以便在目标点提供电子参数的目标值。为此，需要一个模型。一种简单的模型是一种在无限大并且均一构造中的已知几何图形的测井工具，所述构造具有已知的电阻率。另一模型可以另外包括具有有限直径的井眼，并且其充满了已知电阻率的流体，例如钻探泥浆，并且还可以适当的包括井眼的长度和在井眼中测井工具的位置。如果离第二构造区域最近的边界离所述工具有足够长的距离，例如，是测井工具的长度的5倍(在任何两个电极之间的最大距离)或者更多，那么上述两种模型的后者在许多实施例中是足够的，以便确定需要如何对所述工具通电。在这种情况下，第一构造区域可被认为是无限大的构造区域。一种更完善的模型可以用来描述其中电阻率边界存在于离在井眼中的测井工具有少数几米的或者更少的距离处的情形。此外，可以选择在所述工具的监控电极处的电子参数来作为监控参数，并且如果所述测井工具根据所选的模型在一环境中被通电，那么这个附加参数所具有的值可被确定。本专利技术例如可以用来有效的确定从测井工具到相邻地球构造中的边界的距离。它也可以用以确定测井工具已经到达相距这样的边界的预定距离处，所述测井工具经由井眼前进。将通过实例并参考附图的方式来描述本专利技术，其中附图说明图1用示意图示出了在地下构造中点电极的反射原理；图2用示意图示出了在地下构造中的包括点电极的测井工具的反射原理；图3用示意图示出了在沿图2的Z轴延伸的无限均一的构造中的电势的第一实例；图4用示意图示出了在沿图2的Z轴延伸的无限均一的构造中的电势的第二实例；图5用示意图示出了在监控电极处作为到边界距离的函数的电势的一个实例；图6用示意图示出了在地下的地球构造中的测井工具的一个实施例，用于根据本专利技术的方法进行操作；图7用示意图示出了对应于(a本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用带有包括监控电极的若干电极的测井工具在地球构造中探测第一构造区域和第二构造区域之间的边界的方法，所述第一构造区域具有已知的电阻率，而第二构造区域具有不同的电阻率，其中第一构造区域被充满了具有已知电阻率的流体的井眼所穿过，所述方法包括以下步骤：　　　　ａ）选择测井工具在井眼中的位置；　　　　ｂ）取边界相对于所选的测井工具的位置的一个位置，相对于该选定的位置选择井眼外部的一个或多个目标点，以及在每个目标点中为一个选定的参数选择目标值；　　　　ｃ）假定一个模型，其中在井眼中的测井工具被一无限且均匀的构造所包围，所述构造具有与第一构造区域的已知电阻率相等的电阻率；以及，确定如何给至少两个电极通电，以便在每个目标点中所选择的参数具有目标值；　　　　ｄ）选择在监控电极处的监控参数；　　　　ｅ）将测井工具放置在井眼中的选定位置处；　　　　ｆ）在所选位置处确定监控参数的探测值，所述监控参数通过按照步骤ｃ）中确定的方式给至少两个电极通电而产生；以及　　　　ｇ）解释监控参数的探测值以探测边界。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克J本宁格尔特斯玛，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]