CN101191838A - 确定用于感应测井井眼校正的有效地层电导率的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于针对井眼和接近该井眼的地层的电导率校正感应电导率测井测量值的方法包括根据接近感应发射器的感应接收器所产生的测量值估计接近该井眼的地层的有效地层电导率。该有效地层电导率被用于校正由仪器上的至少一个感应接收器所产生的视电导率测量值。

Description

确定用于感应测井井眼校正的有效地层电导率的方法

技术领域

本发明主要涉及井眼所穿过的地层的电磁感应测井领域。更具体地，本发明涉及用于针对井眼中的流体(或者空气)效应以及接近井眼壁的地层的电导率调整电磁感应测井仪所进行的测量的方法。描述了一种用于在考虑直接围绕井眼的地层的电导率的情况下针对井眼效应校正感应测量的迭代方法。

背景技术

电磁感应测井仪被用于确定井眼所穿过的地层的电导率。例如采用地层电导率来推断某些地层中碳氢化合物的存在。典型的感应测井仪包括通常细长的被配置为沿井眼的内部移动的圆柱形探头。仪器探头包括一个或多个通常为金属线圈形式的发射器以及多个通常也为金属线圈形式的接收器，接收器沿心轴以不同的所选择的纵向距离与发射器间隔开。仪器中的电路被用于产生电流以给发射器通电并且检测接收器所检测到的信号的各种属性。电流通过发射器以在围绕井眼的地层中感生电磁场。由于在地层中所感生的电流，在接收器中感生电压。感生电压的某些分量与围绕仪器的介质的电导率相关。

为了更准确地确定地层电导率，有用的是能够确定井眼自身中的任何材料(泥浆或者空气)对仪器中的各种接收器所进行的测量的影响。考虑这样的影响并调整仪器所进行的测量称作“井眼校正”。

当对早期的模拟版本的感应仪器、例如由本发明的受让人的附属公司以商标DIT出售的感应仪器所测量的电导率进行井眼校正时，认为感应响应的空间分布(称为“伪几何因子”)独立于各种周围介质的电导率，并且针对中感应响应(ILM)和深感应响应(ILD)分别从所产生的线性方程中获得经井眼校正的电导率。详见SchlumbergerLog Interpretation Principles/Applications Schlumberger EducationalServices(1989)。

由本发明的受让人的附属公司以商标AIT出售的另一系列的仪器的井眼校正过程基于相对于一些相关参数的真实反演。当可获得来自多个“短感应阵列”(阵列为包括主接收线圈和串联的极性相反的“补偿”线圈的感应接收器，其中主接收线圈和补偿线圈都与感应发射器紧密间隔)的测量值时，可进行这样的反演。例如，假定从其它测量(例如井径仪和泥浆电阻率传感器)已知井眼直径和井眼流体(“泥浆”)电导率，则可以根据地层电导率和下井仪间隙器(tool standoff)进行反演。对这种井眼校正过程的更详细说明例如参见发给Minerbo等人的并被转让给本发明的受让人的美国专利5,041,975。

由本发明的受让人的附属公司以商标RTSCANNER出售的三维感应仪器的井眼校正过程的原理在概念上与在‘975专利中所描述的上述过程相似，但是因为包括三维电导率张量的九个分量，所以三维过程本身要复杂得多。关于上述过程的细节，请参见公开号为2005/0256642的美国专利申请，该申请的基础申请同样被转让给本发明的受让人。

发明内容

本发明的一个方面为一种用于针对井眼效应校正感应电导率测井测量值的方法，该井眼的电导率与接近井眼的地层的电导率不同。根据本发明的该方面的方法包括根据接近感应发射器的感应接收器所产生的测量值估计接近井眼的地层的有效地层电导率。该有效地层电导率被用于校正接近接收器所产生的视电导率测量值，并且在一些实施例中校正由比接近接收器更远离发射器的其它感应接收器所产生的那些视电导率测量值。

本发明的另一方面为一种用于确定井眼所穿过的地层的电导率的方法。根据本发明的该方面的方法包括沿井眼移动感应测井仪。该仪器包括至少一个发射器和多个沿仪器位于与发射器隔开的位置处的接收器。使电流通过发射器以在地层中感生电磁场。在多个接收器中的每一个中检测电压。该电压对应于围绕测井仪的介质的电导率。根据接近发射器的接收器所产生的测量值估计接近井眼的地层的有效地层电导率。该有效地层电导率被用于校正由接近接收器所产生的视电导率测量值，并且在一些实施例中校正由比接近接收器更远离发射器的其它感应接收器所产生的视电导率测量值。

根据下面的说明以及所附的权利要求，本发明的其它方面和优点将是显而易见的。

附图说明

图1示出被设置在钻穿地层的井眼中的典型感应测井仪。

图2示出例如图1中所示的仪器的横截面，其中井眼包括具有某一电导率的流体和井眼外的具有电导率的地层。

图3示出和图2相似的横截面，其中对仪器响应的“井眼校正”导致将仪器置于均匀介质中的物理等价。

图4和图5示出和图2和3相似的设置，其中增加了一层接近井眼壁的地层，该井眼壁例如由于来自井眼的液体侵入而具有改变的电导率。

图6示出与地层电导率相关的实(R)信号和虚(X)信号分量趋肤效应校正函数的图。

图7A至7F针对各种井眼直径和仪器偏心值示出伪几何因子的计算值的图。

具体实施方式

图1示意性地示出典型地在钻穿地下地层的井眼中使用的感应测井仪。图1中的图示意图在概念上示出在根据本发明的方法中所采用的可能的测量源，并不意图限制可以与本发明一起使用的感应测井仪的类型。图1中的图示也并不意图呈现对感应测井仪可以被运送到井眼中的方式的任何限制。

大体以20和22所示，井眼18钻穿地下地层。在钻探井眼18期间以及在“测井”操作期间井眼18典型地充满通常称为“钻探泥浆”的流体24，其中一个或多个测井仪10被插入到井眼18中并且被收回。在本实施例中，测井仪10为感应测井仪。仪器10被置于通常为圆柱形的探头或者相似壳体中，该探头或者相似壳体被配置为允许仪器10沿井眼18纵向移动。仪器10包括感应发射器T，其可以是金属线绕的形式，以便其匝处于和仪器10的纵轴基本上垂直的平面内。仪器的本实施例包括沿仪器被置于与发射器T纵向隔开的位置处的三个感应接收器R1、R2、R3。接收器R1、R2、R3也可以是基本上纵向缠绕的金属线圈的形式。典型地，感应接收器将包括主接收线圈和串联的极性相反的“补偿”线圈(为了清楚起见未示出)。补偿线圈用于消除发射器T和接收器R1、R2、R3之间的直接电磁耦合效应。通常以E示出的电路可包括(以下电路均未单独示出)用于驱动发射器T的发射器电路、用于检测由于电磁感应效应而在接收器R1、R2、R3中感生的电压的接收器电路、以及用于将接收器R1、R2、R3所产生的测量值传送到地面上的记录单元16的电路。

接收器R1、R2、R3中的每一个所产生的测量值将与所有围绕仪器10的介质的电导率相关。然而，作为总原则，发射器T与接收器R1、R2、R3中的任一个之间的纵向间隔越大，来自更加横向远离井眼18的地层的信号贡献也将越大。采用例如图1中所示的包括多个纵向隔开的接收器的仪器的目的在于能够研究围绕仪器的介质在不同的径向调查深度上的电导率分布。这样的介质当然包括井眼和地层。

在本实施例中，仪器10通过装甲电缆12延伸到井眼18中并且从井眼中被收回。电缆包括一个或多个被螺旋形缠绕的钢丝围绕的绝缘电导体。电缆12通过绞盘14或者本领域中已知的相似设备延伸或者缩回。

如上所述，运送仪器10的方式仅仅是说明性的。可在不同的实施方案中采用其它众所周知的运送方法，包括钻杆、盘管、成品管，以及在钻井绳中例如“在钻探的同时测井”，而不超出本发明的范围。

地层20、22可包括通常以20示出的不能渗透的地层，并且可包括例如22的能渗透的地层。能渗透的地层可包括接近井眼18的地带，在该地带中钻探泥浆24的液相替换地层22的孔隙中存在的一些本地流体。这种地带可以被称作“侵入带”26，并且其电特性可根据被替换的流体的电导率以及钻探泥浆24的液相的电导率通过这样的流体运动来改变。

根据本发明的方法包括确定要在感应井眼校正过程中采用的有效地层电导率(“EFC”)。井眼校正过程包括从感应接收器R1、R2、R3所测量的视电导率(apparent conductivity)减去与井眼相关的贡献。有效地，上述过程等价于用具有与接近井眼18的外部的地层20或26的电导率相同的电导率的介质“替换”井眼18。

用Δ表示的、对在接收器处所测量的视电导率的与井眼相关的贡献取决于井眼半径r_b、井眼流体(“泥浆”)电导率σ_m、仪器在井眼中的位置(称作“偏心”d)、和EFC(σ_t)。还可引入伪几何因子g以便将井眼贡献定义为Δ＝(σ_m-σ_t)g。如果仪器具有多个感应接收器，例如在图1中以R1、R2、R3所示出的那些接收器，则因为每个接收器阵列有不同的横向(径向)响应特性，所以对于每个阵列来说与井眼相关的贡献将是不同，但是对每个阵列的响应的这种井眼贡献将取决于相同的参数、特别是相同的EFC。

在根据本发明的方法中，通过采用由最紧密间隔的接收器R1所测量的视电导率来确定有效地层电导率，因为接收器R1的响应指示接近井眼的地层电导率。可通过采用仪器响应的前向建模来把伪几何因子制成表格。此外，已确定的是在许多情况下可以仅仅从视电导率的实部获得可靠的测量值。接收器电压的实部也称作“同相分量”或者“R信号”。采用视电导率的实部的测量值，可以迭代地对所产生的EFC的方程求解。如果虚部(“X信号”)的测量值也是可靠的，则相似过程也可被用于R和X信号的线性组合。

在图1中的仪器10的建模响应中，发射器T和接收器R1、R2、R3之间的间隔分别被视为对应于“浅”、“中”和“深”测量。然而应当清楚理解的是，本说明书中的特定的发射器与接收器间隔仅仅意图阐明本发明的原理以及描述相对于泥浆电导率、井眼直径和仪器距井眼中心的位移的所选实例的建模结果。其它发射器与接收器间隔、仪器配置、发射器和接收器的数量以及哪些接收器信号被用于估计EFC也在本发明的范围的内。另外，在本实例中，来自与发射器最紧密间隔的接收器的信号是被用于估计EFC的信号。采用不是与发射器最紧密间隔的接收器来估计EFC、或者采用两个或更多个接收器的组合也在本发明的范围内。在随后的说明中，并且为了限定本发明的范围的目的，用于估计EFC的接收器被称为“接近”发射器。为了本发明的目的，接近可以被定义为位于与发射器充分近的距离处，以便其响应指示直接围绕井眼的地带中的地层电导率以允许确定EFC。

参考图2，为了解释有效地层电导率(“EFC”)，仪器10被示出为被置于具有用σ_t表示的电导率的电均匀的地层20中的井眼18中。井眼18充满具有用σ_m表示的电导率的泥浆24。

对于任一给定的感应接收器响应，井眼效应可用下式表示：

${\mathrm{\σ}}_a({\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t)={\mathrm{\σ}}_a^{\left(\mathrm{hom}\right)}\left({\mathrm{\σ}}_t\right)+\mathrm{\Δ}(r_b,d,{\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t)---\left(1\right)$

其中

σ_a(σ_m，σ_t)＝σ_R+iσ_X

是在每个接收器处所测量的视电导率(包括其实分量σ_R和其虚分量σ_X并被表示为有效地层电导率和泥浆电导率的函数)。σ_a ^(hom)(σ_t)为将在电导率σ_t的均匀介质中测量到的视电导率。Δ(r_b，d，σ_m，σ_t)是井眼效应贡献，r_b是井眼半径，并且d为仪器10从井眼18的中心被移位的距离。这种位移距离与仪器间隙s(表示从钻具主件至井眼壁的距离)相关。如在本领域中已知的，感应测井仪典型地与保持仪器与井眼壁的基本固定距离的称为“间隙器”的设备一起使用。因此，可直接根据井眼半径确定位移(例如可以根据例如来自测径器的外部测量值来确定，或者通过假定半径与用于钻探井眼的钻头的半径相同)。

在当前情况下，对于图2中所示出的介质来说，井眼校正过程将是从视电导率σ_a(σ_m，σ_t)中减去井眼贡献Δ(r_b，d，σ_m，σ_t)并因此获得在不存在井眼的情况下将得到的均匀地层信号σ_a ^(hom)(σ_t)，如图3中示意性所示。在图3中，井眼被示出为充满电导率与周围地层20的电导率相同的介质20A。

换而言之，有效地，泥浆电导率为σ_m的井眼18用电导率为σ_t的介质20A来替换，其中该介质的电导率σ_t与周围地层20的电导率相同。方程(1)对于仪器上的任何接收器来说都是正确的，但是应注意相应的井眼校正函数Δ对于每个接收器来说是不同的。因此有必要对每个阵列执行相同类型的井眼校正过程。

在实际的井眼环境中，并且参考图4，介质通常在电学上比图2中所示出的更加复杂。特别是，能渗透的介质、例如地层22可包括钻探泥浆的液相的渗透(称为“侵入”)，并因此引入一层、例如电导率与井眼和未受影响的地层(例如图1中的22)的电导率都不同的浸入带26。

通过本发明方法所解决的问题为在执行井眼校正过程时这种介质中的σ_t被用作EFC。换而言之，当从(每个接收器)所测量到的视电导率σ_a中减去井眼贡献Δ(r_b，d，σ_m，σ_t)时，电导率σ_t的值应被用于计算相应的Δ。理想地，井眼校正等价于用具有接近井眼壁的地带的电导率的均匀介质来替换井眼。在图5中以26A示出了这样的环境。可通过迭代过程来确定EFC。

因此，在根据本发明的方法中产生仅仅在井眼壁之外的有效地层电导率的估计。实际上，在例如图1中所示出的多接收器仪器中，最靠近发射器的接收器的响应将给出直接围绕井眼的地层电导率的最佳指示。因此，优选的是采用最近的接收器R1的测量值来估计有效地层电导率。但是，如上所述，“接近”接收器的响应可在本发明的其它实施例中被使用。

从这一点开始，本说明书将针对最近的接收器(图1中的R1)的响应。重新整理方程(1)，井眼效应“Δ”可表示为：

Δ(r_b，d，σ_m，σ_t)＝(σ_m-σ_t)g(r_b，d，σ_m，σ_t)。      (2)

因为在均匀介质中没有井眼效应，即当σ_t＝σ_m时，所以可从方程(2)中提取因子(σ_m-σ_t)。换而言之，对于经适当地井眼校正的接收器测量来说，Δ(r_b，d，σ_m，σ_t)＝0。因此，可得到表达式

${\mathrm{\σ}}_a({\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t)={\mathrm{\σ}}_a^{\left(\mathrm{hom}\right)}\left({\mathrm{\σ}}_t\right)+({\mathrm{\σ}}_m-{\mathrm{\σ}}_t)g(r_b,d,{\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t),---\left(3\right)$

其中g表示“伪几何因子”，该因子可通过针对泥浆电导率、地层电导率、井眼半径和仪器中心位移的多个不同值对仪器响应进行建模来获得。在接收器处所测量到的信号包括实(与发射器电流同相)分量和虚(正交)分量。取方程(3)的实分量σ_R和虚分量σ_X提供下列表达式：

${\mathrm{\σ}}_R({\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t)={\mathrm{\σ}}_R^{\left(\mathrm{hom}\right)}\left({\mathrm{\σ}}_t\right)+({\mathrm{\σ}}_m-{\mathrm{\σ}}_t)g_R(r_b,d,{\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t),---\left(4\right)$

${\mathrm{\σ}}_X({\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t)={\mathrm{\σ}}_X^{\left(\mathrm{hom}\right)}\left({\mathrm{\σ}}_t\right)+({\mathrm{\σ}}_m-{\mathrm{\σ}}_t)g_X(r_b,d,{\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t),---\left(5\right)$

其中

g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)＝Re[g(r_b，d，σ_m，σ_t)]，       (6)

g_X(r_b，d，σ_m，σ_t)＝Im[g(r_b，d，σ_m，σ_t)].        (7)

已回顾了井眼校正和EFC的基础，现在将解释σ_a ^(hom)和σ_t之间的关系。例如图1中所示的多接收器仪器上的最紧密间隔的接收器受趋肤效应校正的影响最小，并且大致上，实分量 ${\mathrm{\σ}}_R^{\left(\mathrm{hom}\right)}\left({\mathrm{\σ}}_t\right)\≈{\mathrm{\σ}}_t.$ 通常，实信号分量和虚信号分量的趋肤效应校正值可通过下列表达式来确定：

${\mathrm{\σ}}_R^{\left(\mathrm{hom}\right)}\left({\mathrm{\σ}}_t\right)={\mathrm{\σ}}_t[1-\mathrm{\γ}\left({\mathrm{\σ}}_t\right)],---\left(8\right)$

${\mathrm{\σ}}_X^{\left(\mathrm{hom}\right)}\left({\mathrm{\σ}}_t\right)={\mathrm{\σ}}_t\widetilde{\mathrm{\γ}}\left({\mathrm{\σ}}_t\right),---\left(9\right)$

其中，对于σ_t的小值来说，趋肤效应校正函数γ(σ_t)≈0，并且 $\widetilde{\mathrm{\γ}}\left({\text{\σ}}_t\right)\≈0.$ 此外， $\widetilde{\mathrm{\γ}}\left({\mathrm{\σ}}_t\right)\≈\mathrm{\γ}\left({\mathrm{\σ}}_t\right),$ 这反映经趋肤校正的σ_t可以用σ_R+σ_X来近似的众所周知的事实。针对轴向对称的发射器和接收器阵列配置、例如参考图1所解释的纵向缠绕的发射和接收线圈，可以分析计算趋肤效应校正函数γ(σ_t)和

在本发明的实际实施中，足以通过直接建模将这些趋肤效应校正函数制成表格。函数γ(σ_t)和的行为在图6中分别以曲线50和52示出。

因此针对实信号分量获得下列表达式：

σ_R(σ_m，σ_t)＝σ_t[1-γ(σ_t)]+(σ_m-σ_t)g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)，       (10)

以及针对虚信号分量获得下列表达式：

${\mathrm{\σ}}_X({\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t)={\mathrm{\σ}}_t\widetilde{\mathrm{\γ}}\left({\mathrm{\σ}}_t\right)+({\mathrm{\σ}}_m-{\mathrm{\σ}}_t)g_X(r_b,d,{\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t),---\left(11\right)$

应牢记，σ_R和σ_X是已知量，因为它们是由接近接收器(图1中的R1)所测量的视电导率的实部和虚部。函数γ(σ_t)和

例如通过建模或者通过确定性的计算也是已知的。可以通过直接数值建模来计算伪几何因子g_R和g_X(或将其制成表格)。

对于紧密间隔的接收器来说，虚(X)信号分量被用于计算或者估计EFC可能不是非常可靠。由于例如感应线圈(图1中的T、R1、R2、R3)的小的相对运动这样的事、由于温度变化或者由于井眼流体或地层的导磁率，X信号分量可能被破坏。因此，实际上，根据本发明的方法可以仅仅使用接收器信号的实分量来估计EFC。因此，根据本发明的方法的原理为产生方程(10)相对于σ_t的解，即在给定由接近接收器所测量的视电导率信号的实分量、井眼半径、仪器中心位移和井眼(泥浆或者空气)电导率的情况下确定EFC的唯一值。在能够可靠地测量X信号分量的情况下，这不排除采用R和X信号分量的加权组合的可能性。

如上所述采用数值或其它建模，可以针对井眼半径r_b的合理范围(通常在通常使用仪器的从正好高于仪器半径r_tool到某一最大期望井眼半径值的范围内)将函数g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)制成表格。所设想的是建模将采用有效的但不过大的尺寸增量，例如0.5英寸。可在从0至r_b-r_tool的范围内、即从居中至与井眼壁接触的范围内对仪器中心位移d建模。可采用σ_m和σ_t的物理上合理的范围和增量(例如在对数标度上每十进位4到6个点)。如图7A至7F中所示，函数g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)具有相对简单的特性；在许多实际情况下其近似地独立于σ_m和σ_t。图7A至7F用图形示出井眼流体电导率、地层电导率、井眼半径和仪器中心位移(偏心)的各种范围的伪几何因子值。

一旦(例如从独立的测径器测量值或者钻头尺寸)已知r_b，例如就可采用间隙尺寸来设置d，并且(例如由井眼中的仪器上或附近的泥浆电阻率传感器)确定σ_m，可以连同前面构造的(对于给定的r_b，d，σ_m)作为σ_t的函数的g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)值的表格一起使用多维插值。假设(i)存在σ_t的解，(ii)该解是唯一的，以及(iii)求解σ_t的过程是稳定的，则前面内容提供用于数值上求解方程(10)的足够信息。

求解方程(10)的可能方法之一是以下面的形式来表示σ_t：

${\mathrm{\σ}}_t=\frac{{\mathrm{\σ}}_R-{\mathrm{\σ}}_m{g}_R(r_b,d,{\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t)}{1-\mathrm{\γ}\left({\mathrm{\σ}}_t\right)-g_R(r_b,d,{\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t)}---\left(12\right)$

严格而言，因为方程(12)的右手侧还通过g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)和γ(σ_t)依赖于σ_t，因此方程(12)并非方程(10)的直接解。然而，可以通过数值迭代来求解方程(12)。请牢记，σ_R为工具测量值，σ_m、r_b、d是已知的或可从其它源(泥浆电阻率传感器、测径器或者间隙器)确定，可从现有的井眼校正表中提取g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)，并且γ(σ_t)可以容易地被计算(或被建模)。

可通过下面的表达式迭代地求解方程(10)：

${\mathrm{\σ}}_t^{(J+1)}=\frac{{\mathrm{\σ}}_R-{\mathrm{\σ}}_m{g}_R(r_b,d,{\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t^{\left(J\right)})}{1-\mathrm{\γ}\left({\mathrm{\σ}}_t^{\left(J\right)}\right)-g_R(r_b,d,{\mathrm{\σ}}_m,{\mathrm{\σ}}_t^{\left(J\right)})},---\left(13\right)$

其中J为迭代步骤的索引(迭代步骤编号)。已经确定EFC的初始值σ_t ⁽⁰⁾可以任意地被设置为小值，例如 ${\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(0\right)}=0.0001S/m$ (西门子/米)。另一种用于设置EFC的初始值的可能性可以是采用根据前面的接收器测量值所计算的σ_t。为了保证在任一迭代步骤中计算值将不超出表列值范围，即 ${\mathrm{\&sigma;}}_t<{\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(\max \right)}$ (这里σ_t ^(max)是σ_t的最大表列值)，迭代过程可包括“安全”条件：

如果 ${\mathrm{\&sigma;}}_t^{(J+1)}>{\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(\max \right)},$ 那么 ${\mathrm{\&sigma;}}_t^{(J+1)}={\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(\max \right)}.---\left(14\right)$

应当注意，对于在h(ξ)＝ξ情况下的任何点ξ处

${\mathrm{\&sigma;}}_t^{(J+1)}=h\left({\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)}\right),$ 对于J＝0，1，2，…                  (15)

形式的迭代来说(比较方程(12))，收敛的必要条件为|h′(ξ)|＜1。另外，以割线方法可获得更快的收敛。

${\mathrm{\&sigma;}}_t^{(J+1)}={\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)}-w\left({\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)}\right)\frac{{\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)}-{\mathrm{\&sigma;}}_t^{(J-1)}}{w\left({\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)}\right)-w\left({\mathrm{\&sigma;}}_t^{(J-1)}\right)},---\left(16\right)$

其中w(σ_t)＝h(σ_t)-σ_t。

试验已发现对于要采用如图1中所示的仪器的大多数情况来说方程(13)的迭代过程是收敛的。在下面所示的针对参考图1所解释的仪器上的最近的接收器来确定g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)的值的实例中，从σ_t ⁽¹⁾开始给出随后的近似值σ_t ^(J)，

上述实例结果表明，为获得EFC值的1％(0.1％)精度，迭代计算方法在第一实例中仅仅需要2(3)次迭代，并且在第二实例中需要4(6)次迭代。

针对井眼半径r_b、仪器中心位移d、泥浆电导率σ_m和有效地层电导率σ_t(r_tool＜r_b≤10″，0.00001S/m≤σ_t≤100S/m，0.002S/m≤σ_m≤100S/m)的宽范围加上σ_m＝0.00001S/m的个别值分析了上述迭代过程的收敛，以近似空气填充的井眼。下面列出了上述迭代方法被发现不收敛的唯一情况。

(i)大的σ_m值(接近100S/m)结合井眼和周围地层之间的大的电阻率对比，σ_m/σ_t≥1000，以及小的井眼半径r_b(r_b≤3″)。

(ii)大的σ_t值，取决于井眼半径r_b的本方法的有效收敛边界(对于r_b＝4″，σ_t＝100S/m，但对于r_b＝10″，其降至σ_t＝40-50S/m)。应当注意，上述两种情况都超出常规电磁感应测井仪的正常工作范围。

注意，上面所考虑的实例对应于g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)的井眼校正表格的节点(相对于变量r_b、d和σ_m)，并且仅相对于σ_t进行了插值。实际实施还将需要相对于其它变量(r_b、d和σ_m)进行插值。

通过分析在方程(13)的右手侧出现的所有量来总结所提出的方法：

${\mathrm{\&sigma;}}_t^{(J+1)}=\frac{{\mathrm{\&sigma;}}_R-{\mathrm{\&sigma;}}_m{g}_R(r_b,d,{\mathrm{\&sigma;}}_m,{\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)})}{1-\mathrm{\&gamma;}\left({\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)}\right)-g_R(r_b,d,{\mathrm{\&sigma;}}_m,{\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)})}$

其中σ_t为有效地层电导率(EFC)，J为迭代步骤，并且σ_t ^(J)为σ_t的第J个近似值。如上所述，σ_t ⁽⁰⁾可以以不同方式来选择。在上述实例中，选择了固定的初始值 ${\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(0\right)}=0.0001S/m.$ σ_R为根据接近接收器(图1中的R1)测量值确定的视电导率的实部，r_b为井眼半径(从测径器测量值获知)，d为距离井眼中心的仪器中心位移，并且如果仪器利用间隙器运行，则可认为d是已知的，并且σ_m为泥浆电导率，例如可由仪器上或其它地方的泥浆电阻率传感器来测量。γ(σ_t)为趋肤效应量，其也是已知的(通过分析或者表列)，而g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)为伪几何因子。如上所述，可通过针对求解上述方程(13)所需要的参数的所有相关范围对接收器建模来将这样的伪几何因子制成表格。从一个迭代步骤到下一个迭代步骤，参数r_b、d和σ_m不变，而唯一变化的参数是σ_t(在σ_t ^(J)值的迭代确定期间)。

在更复杂的情况下，当迭代过程可能失败(或者不稳定)时，使方程(10)的左手侧和右手侧之差的绝对值最小化可能是有用的。这可以结合方程(11)的相似的最小化、或许利用对虚信号分量σ_X贡献的较小加权来执行。其它迭代技术、例如Brent优化方法可以被应用以确定EFC。

一旦确定了σ_t的值，就可利用和方程(1)的计算相似的计算以及利用如上所述计算的EFC以适当的深度调整来对所有接收器测量(图1中所示的实例仪器中的R1、R2和R3)的视电导率值进行井眼校正。

本发明的另一个方面为存储在计算机可读介质中的计算机程序。该程序包括逻辑，该逻辑可操作用于使可编程计算机执行上面特别参考方程(13)所解释的方法。在实际实施中，计算机将被置于记录单元(图1中的16)中，并且可使这样的计算机程序对在测井仪(图1中的10)沿井眼移动时该测井仪所进行的测量进行操作。

虽然已参考有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于本公开内容的本领域技术人员将理解，可以设计出不偏离如在此所公开的本发明的范围的其它实施例。因此，本发明的范围应仅受所附的权利要求限制。

Claims (21)

1.一种用于针对井眼和接近该井眼的地层的电导率校正感应电导率测井测量值的方法，包括：

根据由接近感应发射器的感应接收器所产生的测量值估计接近该井眼的地层的有效地层电导率；以及

利用该有效地层电导率来校正由仪器上的至少一个感应接收器所产生的视电导率测量值。

2.如权利要求1所述的方法，其中估计有效地层电导率包括仅仅使用接近接收器测量值的实分量。

3.如权利要求1所述的方法，其中估计有效地层电导率包括选择有效地层电导率的初始值以及通过将每次迭代计算的输出用作其相继的迭代计算的输入来迭代地计算有效地层电导率的估计。

4.如权利要求3所述的方法，其中根据下面的表达式来进行迭代：

${\mathrm{\&sigma;}}_t^{(J+1)}=\frac{{\mathrm{\&sigma;}}_R-{\mathrm{\&sigma;}}_m{g}_R(r_b,d,{\mathrm{\&sigma;}}_m{,\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)})}{1-\mathrm{\&gamma;}\left({\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)}\right)-g_R(r_b,d,{\mathrm{\&sigma;}}_m,{\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)})},$ 其中

σ_t为有效地层电导率，

J为迭代步骤索引，

σ_t ^(J)为σ_t的第J个近似值，

σ_t ^(O)为有效地层电导率的初始值，

σ_R为根据接近接收器测量值所确定的视电导率的实部，

r_b为井眼半径，

d为测井仪距离井眼中心的位移量，

σ_m为井眼中的流体的电导率，

γ(σ_t)为有效地层电导率的趋肤效应量，以及

g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)为伪几何井眼校正因子。

5.如权利要求4所述的方法，进一步包括当井眼半径、位移、流体电导率和有效地层电导率的确定值为中间值时对伪几何因子的值进行插值，其中针对该中间值已经产生伪几何因子的模型计算。

6.如权利要求3所述的方法，其中有效地层电导率的初始值大约为0.0001西门子/米。

7.如权利要求3所述的方法，其中有效地层电导率的初始值为根据先验接近接收器测量值的有效地层电导率的先验估计。

8.一种用于确定井眼所穿过的地层的电导率的方法，包括：

沿井眼移动感应测井仪，该仪器包括至少一个发射器和多个沿该仪器位于与发射器隔开的位置处的接收器；

使电流通过发射器以在地层中感生电磁场；

在多个接收器中的每一个中检测电压，其中该电压对应于围绕测井仪的介质的电导率；

根据最接近发射器的接收器所产生的测量值估计接近井眼的地层的有效地层电导率；以及

利用该有效地层电导率来校正每个接收器所产生的视电导率测量值。

9.如权利要求8所述的方法，其中估计有效地层电导率包括仅仅使用接近接收器测量值的实分量。

10.如权利要求8所述的方法，其中估计有效地层电导率包括选择有效地层电导率的初始值以及通过将每次计算的输出用作其相继的迭代计算的输入来迭代地计算有效地层电导率的估计。

11.如权利要求10所述的方法，其中根据下面的表达式来进行迭代：

${\mathrm{\&sigma;}}_t^{(J+1)}=\frac{{\mathrm{\&sigma;}}_R-{\mathrm{\&sigma;}}_m{g}_R(r_b,d,{\mathrm{\&sigma;}}_m{,\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)})}{1-\mathrm{\&gamma;}\left({\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)}\right)-g_R(r_b,d,{\mathrm{\&sigma;}}_m,{\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)})},$ 其中

σ_t为有效地层电导率，

J为迭代步骤索引，

σ_t ^(J)为σ_t的第J个近似值，

σ_t ^(O)为有效地层电导率的初始值，

σ_R为根据接近接收器测量值所确定的视电导率的实部，

r_b为井眼半径，

d为测井仪距离井眼中心的位移量，

σ_m为井眼中的流体的电导率，

γ(σ_t)为有效地层电导率的趋肤效应量，以及

g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)为伪几何井眼校正因子。

12.如权利要求10所述的方法，其中有效地层电导率的初始值大约为0.0001西门子/米。

13.如权利要求10所述的方法，其中有效地层电导率的初始值为根据先验接近接收器测量值的有效地层电导率的先验估计。

14.如权利要求10所述的方法，进一步包括当井眼半径、位移、流体电导率和有效地层电导率的确定值为中间值时对伪几何因子的值进行插值，其中针对该中间值已经产生伪几何因子的模型计算。

15.一种存储在计算机可读介质中的计算机程序，所述程序包括可操作用于使可编程计算机执行以下步骤的逻辑：

根据被置于井眼中的感应测井仪上的接近感应发射器的感应接收器所产生的测量值估计接近钻穿地层的井眼的地层的有效地层电导率；以及

利用该有效地层电导率来校正由该仪器上的至少一个感应接收器所产生的视电导率测量值。

16.如权利要求15所述的计算机程序，其中估计有效地层电导率包括仅仅使用接近接收器测量值的实分量。

17.如权利要求15所述的计算机程序，其中估计有效地层电导率包括选择有效地层电导率的初始值以及通过将每次计算的输出用作其相继的迭代计算的输入来迭代地计算有效地层电导率的估计。

18.如权利要求17所述的计算机程序，其中根据下面的表达式进行迭代：

${\mathrm{\&sigma;}}_t^{(J+1)}=\frac{{\mathrm{\&sigma;}}_R-{\mathrm{\&sigma;}}_m{g}_R(r_b,d,{\mathrm{\&sigma;}}_m{,\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)})}{1-\mathrm{\&gamma;}\left({\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)}\right)-g_R(r_b,d,{\mathrm{\&sigma;}}_m,{\mathrm{\&sigma;}}_t^{\left(J\right)})},$ 其中

σ_t为有效地层电导率，

J为迭代步骤索引，

σ_t ^(J)为σ_t的第J个近似值，

σ_t ^(O)为有效地层电导率的初始值，

σ_R为根据接近接收器测量值所确定的视电导率的实部，

r_b为井眼半径，

d为测井仪距离井眼中心的位移量，

σ_m为井眼中的流体的电导率，

γ(σ_t)为有效地层电导率的趋肤效应量，以及

g_R(r_b，d，σ_m，σ_t)为伪几何井眼校正因子。

19.如权利要求18所述的计算机程序，进一步包括可操作用于使计算机在井眼半径、位移、流体电导率和有效地层电导率的确定值为中间值时对伪几何因子的值进行插值的逻辑，其中针对该中间值已经产生伪几何因子的模型计算。

20.如权利要求17所述的计算机程序，其中有效地层电导率的初始值大约为0.0001西门子/米。

21.如权利要求17所述的计算机程序，其中有效地层电导率的初始值为根据先验接近接收器测量值的有效地层电导率的先验估计。

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