CN101889217B - 用于对地层进行电磁测井的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于有测量的天线响应的组合合成期望的天线响应的方法和设备，以及公开了尤其适于提供所述测量值的天线阵列。这些天线阵列可以包括交叉偶极子天线和双交叉偶极子天线。

Description

用于对地层进行电磁测井的方法和设备

技术领域

本公开总体涉及用于测井的电磁方法和工具，并且更具体地涉及用于合成天线响应的改进的天线和方法。 

背景技术

包围井眼的地层的介电常数(或电容率)的测量值被公知为用于提供关于地层的非常有用的信息。地球地层的不同物质的介电常数广泛地变化(例如，油的介电常数为2.2，石灰岩的介电常数为7.5，而水的介电常数为80)，因此，介电特性的测量值是地层评价的有用手段。例如，具体地层的岩性和水饱和是已知的，如果可以获得地层的介电常数，则可以确定孔隙度。类似地，如果岩性和孔隙度是已知的，则可以通过测量地层的介电常数获得关于含水饱和度的信息。 

一种改进测量地层介电常数的技术的测井设备是诸如授予Rau并转让给本受让人的英国专利No.3,944,910(“′910专利”)所公开的电磁波传播测井仪。此专利公开了一种测井装置，所述测井装置包括安装在极板(pad)内的间隔开的接收器和发射器，所述极板推靠在井壁上。微波电磁能发射到地层内，并且已经传播通过地层的能量在接收天线处被接收。根据所接收到的信号确定在地层中传播的能量的相位移和衰减。然后可以根据相位移和衰减测量值能够得到地层的介电常数，如果需要，还能够得到地层的电导率。 

天线的结构是电磁波传播测井仪的成功操作的重要方面。在相对较高的操作频率(例如，1100MHz)下，信号衰减十分迅速。因此，重要的是具有可以将能量有效地发射到地层内的发射天线，和具有可以有效地接收已经传播通过地层的能量的接收天线。因为介电常数和电导率测量值的精度取决于接收到的信号的衰减和相位移的精确测量值，因此必须使天线随时间以稳定方式工作，并且天线必须处于并保持大致平衡状态。 

在′910专利中，电磁波传播测井装置中的天线是背腔天线或槽形天线， 所述天线填充有介电材料并且包括探头，该探头是同轴电缆的中心导体的延伸部。还公知的是作为“探头”的同轴电缆的中心导体横跨槽延伸，并且连接到槽的相对侧的壁。如′910专利中所公开的，天线的探头沿平行于井眼的纵向方向的方向延伸。这种结构还被公知为“垂射”天线阵列。授予Clark并转让给本受让人的美国专利No.4,704,581(“′581专利”)公开了一种类似的测井装置，但是在所述测井装置中，天线具有沿垂直于井眼的纵向方向的方向延伸的探头。这种结构被公知为“端射”天线阵列。与垂射天线阵列相比，端射天线阵列具有较深的探测深度，并且受测井仪的间隙(例如，与泥饼的间隙)的影响较小。另一方面，与端射天线阵列相比，垂射天线阵列具有更强的信号，并且可以优选地位于相对高损(低电阻)的测井环境中。 

基于′910和′581专利的教导的测井装置的示例是由斯伦贝谢技术公司(休斯顿，得克萨斯州)所售的商品名为EPT^TM的电磁波传播测井仪。被称作为可适应的EPT^TM(ADEPT^TM)的类似测井仪在给定运行期间可以根据天线选择提供垂射操作或端射操作。ADEPT^TM测井仪具有两组可变天线，一组是垂射天线阵列，而另一组是端射天线阵列。EPT^TM或ADEPT^TM测井仪使用背腔天线(或槽形天线)阵列。基于类似阵列的其它有关测井仪包括授予Clark的美国专利No.4,698,572(“′572专利”)。′572专利公开了结合槽形天线的电磁波测井仪，与传统的背腔天线相比，所述槽形天线具有提高的特性。此专利中公开的槽形天线包括用于提高其操作的调谐元件。 

此外，授予Beren等人的美国专利No.5,434,507(“′507专利”)公开了具有二维天线阵列的电磁波测井仪。天线阵列可以包括具有以交叉结构布置的两个导体。这种天线被公知为交叉偶极子天线。这种二维天线阵列使得可以对包围井眼的地层成象。 

近年来，在Tabanou的并转让给本受让人的美国专利申请出版物No.2006/0145700(“′700申请”)中已经公开了印刷电路天线。这些天线可以包括形成在绝缘层上的印刷电路环形天线。这些环形天线可以被构造成模拟上述传统的槽形天线的电流通路。这种天线具有减小的轮廓和更加柔性的结构，这使得所述天线在应力下不容易被破坏，因此在相对恶劣的随钻测井(LWD)应用中尤其有用。 

虽然上述天线对于获得电磁测井信息来说已经非常可靠，但是所述信息的精度却受限于由传统的天线产生的混合模式响应。不同天线设计具有不同的辐射特征，所述辐射特征对特定地层测量可能有益或不利。在介电测井和电阻率测井中，例如，理想的是对存在于天线阵列与地层之间的间隙层(即，泥饼)具有高垂向分辨率和低灵敏度。具有纯横向电场(TE)辐射模式的天线对于间隙抗扰性是理想的，而具有纯横向磁场(TM)辐射模式的天线对于提高垂向分辨率是理想的。然而，当前，对于实现纯TE模式或纯TM模式的井下应用来说没有实际的天线设计。端射天线阵列主要但不是完全具有TE响应，而垂射天线阵主要但不是完全具有TM响应。总之，任意天线响应可以被分解成TE响应和TM响应的混合。 

因此，期望的是具有一种由现有天线的非理想的混合响应合成纯TE响应和纯TM响应的方法，和具有尤其适于提供在这种合成中所使用的响应的天线阵。 

发明内容

本发明涉及一种使用期望的天线阵列的合成响应确定地层特性的方法，包括以下步骤：提供第一天线阵列和第二天线阵列；从第一天线阵列发射器发射第一信号；在两个或更多个第一天线阵列接收器处接收第一信号；组合第一天线阵列接收器的接收信号以产生期望点处的第一天线阵列直接响应和在所述期望点处的第一天线阵列导数响应；从第二天线阵列发射器发射第二信号；在两个或更多个第二天线阵列接收器处接收第二信号；组合第二天线阵列接收器的接收信号以产生在期望点处的第二天线阵列直接响应和在所述期望点处的第二天线阵列导数响应；使用第一天线阵列和第二天线阵列的直接响应和导数响应合成期望点处期望的天线阵列的响应；以及使用合成的响应确定地层特性。 

本发明还涉及一种确定地层特性的测井仪，包括：测井仪主体；第一天线阵列和第二天线阵列，所述第一天线阵列和第二天线阵列携载在测井仪主体上，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列中的每一个都具有至少一个发射器和用于提供接收信号的两个或更多个接收器；和处理器，所述处理器用于：组合在第一天线阵列接收器处接收从第一天线阵列发射器发射的第一信号以产生期望点处的第一天线阵列直接响应和在所述期 望点处的第一天线阵列导数响应；组合在第二天线阵列接收器处接收从第二天线阵列发射器发射的第二信号以产生期望点处的第二天线阵列直接响应和在所述期望点处的第二天线阵列导数响应；以及使用所述第一天线阵列和所述第二天线阵列的直接响应和导数响合成期望的天线阵列响应，所述期望的天线阵列响应用于确定所述地层特性。 

本发明还涉及一种用于在测井仪中使用的天线，包括：导体，所述导体中具有腔；第一导电探头，所述第一导电探头沿第一轴线横跨腔延伸；第二导电探头和第三导电探头，所述第二导电探头和所述第三导电探头沿垂直于第一轴线的平行轴线横跨腔延伸，其中，导电探头中没有一个与其它导电探头中的任一个直接电接触。为了避免这种电接触，第一导电探头或第二和第三导电探头或所有导电探头可以被切槽。 

附图说明

为了更加全面地理解本公开的方法和设备，以下参照附图更加详细地说明实施例，其中： 

图1示意性地显示设置在形成在地层内的井眼中的测井仪； 

图2示意性地显示端射天线阵列和由所述端射天线阵列产生的垂直磁偶极子； 

图3示意性地显示垂射天线阵列和由所述垂射天线阵列产生的水平磁偶极子； 

图4A是示意性地显示由测量的天线响应的组合合成期望的天线响应的流程图，其中，发射器增益和接收器增益不是已知的； 

图4B是示意性地显示由测量的天线响应的组合合成期望的天线响应的流程图，其中，发射器增益和接收器增益是已知的； 

图5示意性地显示适于获得用于合成期望的天线响应的测量值的交叉偶极子天线阵列； 

图6是画出了TE阵列、TM阵列、EMD阵列、和BMD阵列的远接收器信号与频率的图表； 

图7示意性地显示了适于获得用于合成期望的天线响应的交叉偶极子和双交叉天线阵列； 

图8是显示双交叉(double cross)天线的一个实施例的立体图； 

图9是沿图8的线9-9截得的双交叉天线的横截面图； 

图10是画出了在200MHz的频率下TE阵列、TM阵列、EMD阵列、和BMD阵列的介电常数的倒数与间隙厚度的图表； 

图11是画出了在1000MHz的频率下TE阵列、TM阵列、EMD阵列、和BMD阵列的介电常数的倒数与间隙厚度的图表； 

图12是画出了在1000MHz的频率下TE阵列、TM阵列、EMD阵列、和BMD阵列的电导率的倒数与间隙厚度的图表； 

图13是画出了在1000MHz频率下TE阵列、TM阵列、EMD阵列、和BMD阵列的损耗角正切的倒数与间隙厚度的图表； 

图14是画出了在200MHz频率下TE阵列、TM阵列、EMD阵列、和BMD阵列的损耗角正切的倒数与间隙厚度的图表； 

图15示意性地显示适于获得用于合成期望的天线响应的测量值的交叉偶极子和四个交叉天线阵列； 

图16是显示四个交叉天线的一个实施例的立体图。 

应该理解的是附图没有必要按照比例画出，并且所公开的实施例有时以图表的方式和在局部视图中示出。在一些情况下，可以省略对于理解所公开的方法和设备不需要的细节或使其它细节难以理解的细节。然而，应该理解的是本公开不局限于这里所述的具体实施例。 

具体实施方式

本公开涉及一种由实际天线响应的组合合成期望的天线响应以在地层的电磁测井期间提供更加精确和有用的信息的方法。本公开还公开了尤其适于提供实际天线响应的组合的天线阵列，该实际天线响应的组合用于合成期望的天线响应。这里公开的所述方法和设备可以与井下工具一起使用，所述井下工具包括随钻应用和电缆应用。可以对各种类型的期望天线响应进行合成以提供关于地下地层的更加精确和有用的信息，从而确定介电常数、电导率、或其它地层特征。 

图1示意性地显示在地下地层12内形成的典型井眼10。井眼10包括在钻井操作期间形成的泥饼的间隙层14。泥浆滤液可以渗透地层12以形成地层的邻接间隙层14的侵入层带。测井仪18的尺寸被形成为插入到井眼10 内，并且被构造成实施测井操作。因此，测井仪18可以包括一对发射天线20、22和一对接收天线24、26。在操作中，发射器20、22将电磁能发射到间隙层14和地层12内，而接收天线24、26接收已经传播通过间隙层14和地层12的电磁能并且产生响应信号。响应信号可以用于确定相位移、衰减、或其它测量值。这些测量值则可以获得地层的介电常数、电导率、或其它特征。 

如上所述，电磁能的一些分量提供改进的响应特性。例如，横向电场(TE)波具有改进的间隙抗扰性，而横向磁场(TM)波具有较高的垂向分辨率。间隙14和地层12结构形成层状介质，且边界在不同的层之间延伸。传播到地层内的纯TE波的电场分量平行于边界面，因此没有一个TE波在边界处反射。然而，纯TM波至少具有垂直于边界面的一个电场分量，因此TM波的一部分将在边界处反射。反射量与两个层的介电常数之间的差成比例。从边界反射的电磁能的一部分传播通过间隙层，因此TM波具有对间隙层增加的敏感度。 

纯TE天线的示例是以距离d安装在地平面上方的电流环形天线(current loop)。在地平面上方的电流环形天线产生具有由以下公式给出的间隙响应的垂向磁四极： 

$S_{\mathrm{TE}}\left(\mathrm{\ρ}\right)={-d}^2\frac{\mathrm{iIA}}{\mathrm{\π}}\left[\frac{k_1^3}{{2\mathrm{\ρ}}^2}\right\{1+\frac{i4}{k_1\mathrm{\ρ}}-\frac{9}{{\left(k_1\mathrm{\ρ}\right)}^2}-\frac{i9}{{\left(k_1\mathrm{\ρ}\right)}^3}\}{e}^{{\mathrm{ik}}_1\mathrm{\ρ}}---\left(1\right)$

$+\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}d{k}_{\mathrm{\ρ}}{k}_{\mathrm{\ρ}}^3{k}_{1z}{J}_0\left(k_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρ}\right)\frac{R_{U1}^{\mathrm{TE}}{e}^{i2k_{1z}h}}{1+R_{U1}^{\mathrm{TE}}{e}^{i2k_{1z}h}}]$

其中S是与天线距离ρ处的测量电压，I是在环形天线内循环的电流，A是环形天线面积，J₀是零阶贝塞耳函数，h是间隙层的厚度，而 

$k_1=\frac{\mathrm{\ω}}{C}\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_{1r}{\mathrm{\μ}}_{1r}}---\left(2\right)$

是表征介质1(即，间隙层)的波传播常数，在公式(2)中，ω是角频率，C是光在真空中的速度，ε_r是相对介电常数，而μ_r是介质的相对磁导率。对于大多数地质构造来说，相对磁导率是1并且可以忽略不计。传播常数是矢量，所述矢量在圆柱坐标系中由以下公式给出： 

${\stackrel{\→}{k}}_1=\widehat{\mathrm{\ρ}}{k}_{1\mathrm{\ρ}}+\hat{z}{k}_{1Z}---\left(3\right)$

此外，k_ρ是索未菲尔德恒等式的变量，而反射系数被定义为： 

$R_{U1}^{\mathrm{TE}}=\frac{{\mathrm{\μ}}_2{k}_{1z}-{\mathrm{\μ}}_1{k}_{2z}}{{\mathrm{\μ}}_2{k}_{1z}+{\mathrm{\μ}}_1{k}_{2z}}---\left(4\right)$

公式(1)中的响应由两项组成：第一项是均匀介质中的响应，而第二(或整数)项包括TE反射系数并且是TE天线的分层介质响应。 

作为纯TE天线，电流环形天线对间隙层具有非常好的抗扰性。然而，实际上，建造适于井下应用的电流环形天线是非常困难的。 

另一方面，开放式同轴电缆产生垂直电偶极子，所述垂直电偶极子是纯TM天线。这种阵列的间隙响应由以下公式给出： 

$S_{\mathrm{TM}}=\left(\mathrm{\ρ}\right)=\mathrm{i\ω\μ}\frac{\mathrm{Il}}{\mathrm{\π}}\left[\frac{1}{2\mathrm{\ρ}}\right\{1+\frac{i}{k_1\mathrm{\ρ}}-\frac{1}{{\left(k_1\mathrm{\ρ}\right)}^2}\}{e}^{i{k}_1\mathrm{\ρ}}+\frac{i}{k_1^2}\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}d{k}_{\mathrm{\ρ}}\frac{k_{\mathrm{\ρ}}^3}{k_{1z}}{J}_0\left(k_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρ}\right)\frac{R_{U1}^{\mathrm{TE}}{e}^{i2k_{1z}h}}{1-R_{U1}^{\mathrm{TE}}{e}^{i2k_{1z}h}}]---\left(5\right)$

且 

$R_{U1}^{\mathrm{TM}}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_2{k}_{1z}-{\mathrm{\ϵ}}_1{k}_{2z}}{{\mathrm{\ϵ}}_2{k}_{1z}+{\mathrm{\ϵ}}_1{k}_{2z}}$

再次，所述响应是均匀介质项和分层项之和。所述分层项仅包括指示不存在TE模式的TM反射系数。 

在介电测井仪中使用的实际天线是槽形天线。图2中示意性地显示了使用槽形天线的天线阵列的一个示例。阵列50包括第一发射天线52和第二发射天线54和第一接收天线56和第二接收天线58。与槽形天线设计一致，这些天线中的每一个都分别具有探头60a-d，所述探头分别横跨腔62a-d延伸，如图2中所示。当被激励时，每一个这种槽形天线产生电磁场图，所述电磁场图等同于垂直于探头的磁偶极子的电磁场图。因此，槽形天线可以被认为是等同于磁偶极子。如图2中所示，如果探头60a-d垂直于阵列轴线(因此偶极子平行于阵列轴线)，天线被认为是“端射”结构(EMD)。EMD阵列的间隙响应由以下公式给出： 

$S_e\left(\mathrm{\ρ}\right)=\frac{\mathrm{iM}}{\mathrm{\π}}[-\frac{k_1}{{\mathrm{\ρ}}^2}\{1+\frac{i}{k_1\mathrm{\ρ}}\}{e}^{i{k}_1\mathrm{\ρ}}+\frac{k_1^2}{\mathrm{\ρ}}\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}d{k}_{\mathrm{\ρ}}\frac{1}{k_{1z}}{J}_1\left(k_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρ}\right)\frac{R_{U1}^{\mathrm{TM}}{e}^{i2k_{1z}h}}{1-R_{U1}^{\mathrm{TM}}{e}^{i2k_{1z}h}}---\left(6\right)$

$-\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}d{k}_{\mathrm{\ρ}}{k}_{\mathrm{\ρ}}{k}_{1z}{J}_1^{\′}\left(k_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρ}\right)\frac{R_{U1}^{\mathrm{TE}}{e}^{i2k_{1z}h}}{1+R_{U1}^{\mathrm{TE}}{e}^{i2k_{1z}h}}]$

其中M是天线的磁偶极矩。公式(6)中所示的间隙响应包括均匀介质项、TM 项、和TE项。因此，槽形天线的响应不是纯TE或纯TM，而是两个模式的组合。公式(6)中两个整数项的相对大小确定TE或TM在EMD阵列的响应中的贡献程度。因为这些项是k₁和k₂的函数，因此贡献的百分比不是常数，而是可以随井眼内的深度的函数而变化。 

图3中示意性地显示了使用槽形天线的类似的天线阵列。阵列70包括发射天线72、74和接收天线76、78。探头80a-d分别横跨腔82a-d延伸。如图所示，探头80a-d平行于阵列轴线，这被称作为“垂射”结构(BMD)。在这种阵列70中，磁偶极子垂直于阵列轴线。BMD阵列的间隙响应由以下公式给出： 

$S_b\left(\mathrm{\ρ}\right)=\frac{\mathrm{iM}}{\mathrm{\π}}[-\frac{i{k}_1^2}{2\mathrm{\ρ}}\{1+\frac{i}{k_1\mathrm{\ρ}}-\frac{1}{{\left(k_1\mathrm{\ρ}\right)}^2}\}{e}^{i{k}_1\mathrm{\ρ}}+k_1^2\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}d{k}_{\mathrm{\ρ}}\frac{k_{\mathrm{\ρ}}}{k_{1z}}{J}_1^{\′}\left(k_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρ}\right)\frac{R_{U1}^{\mathrm{TM}}{e}^{i2k_{1z}h}}{1-R_{U1}^{\mathrm{TM}}{e}^{i2k_{1z}h}}---\left(7\right)$

$-\frac{1}{\mathrm{\ρ}}\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}d{k}_{\mathrm{\ρ}}{k}_{1z}{J}_1\left(k_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρ}\right)\frac{R_{U1}^{\mathrm{TE}}{e}^{i2k_{1z}h}}{1+R_{U1}^{\mathrm{TE}}{e}^{i2k_{1z}h}}]$

与EMD响应类似，对于TE和TM模式，公式(7)是均匀介质响应和分层介质响应的组合。 

可选地，对于其中阵列包括互相垂直的两个天线的情况可以推导类似的公式。例如，阵列可以具有发射器和接收器，所述发射器具有平行于测井仪轴线的磁偶极矩，所述接收器具有垂直于测井仪轴线的磁偶极矩。这种阵列在这里被称作为“串扰(crossfire)阵列″。例如可以使用图5中所示的交叉偶极天线阵列得到使用串扰阵列的测量值。这可适用于感应和传播电阻率仪，所述感应和传播电阻率仪通常使用分别沿平行、倾斜、或横向于测井仪轴线的轴线布置的环形天线或线圈型天线。如这里所使用的，“倾斜阵列”表示至少一个天线相对于测井仪轴线是倾斜的阵列。 

从数学观点来说，可以利用公式(1)、(5)、(6)、和(7)中的相似性以根据BMD响应和EMD响应的组合合成纯TE响应或纯TM响应。可以通过组合端射响应和垂射响应的导数来获得纯TM响应(“TMD”)，如以下示例性公式所示： 

$S_{\mathrm{TMD}}\left(\mathrm{\ρ}\right)=S_e\left(\mathrm{\ρ}\right)-\frac{\∂}{\∂\mathrm{\ρ}}\left(\mathrm{\ρ}{S}_b\left(\mathrm{\ρ}\right)\right)---\left(8\right)$

其中当做减法时得到： 

$S_{\mathrm{TMD}}\left(\mathrm{\ρ}\right)=i{k}_1^2\frac{M}{\mathrm{\π}}[-\frac{1}{2}{k}_1\{1+\frac{i}{k_1\mathrm{\ρ}}\}{e}^{i{k}_1\mathrm{\ρ}}+\mathrm{\ρ}\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}d{k}_{\mathrm{\ρ}}\frac{k_{\mathrm{\ρ}}^2}{k_{1z}}{J}_1\left(k_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρ}\right)\frac{R_{U1}^{\mathrm{TM}}{e}^{i2k_{1z}h}}{1-R_{U1}^{\mathrm{TM}}{e}^{i2k_{1z}h}}]---\left(9\right)$

公式(9)中表示的TMD响应类似于公式(5)的纯TM天线响应，即，公式(9)中表示的TMD响应不包括具有TE反射系数的项。因此，TMD响应是纯TM。启发性地注意公式(9)与公式(5)的不同在于公式(9)不能用于合成垂直电偶极子的响应。而是，公式(9)是不同天线的TM响应，在上述示例中，所述TM响应是沿45度角度定向的水平磁偶极子的响应。 

纯TE响应可以以类似的方式根据公式(6)和(7)通过组合垂射响应和端射响应的导数合成，如下面的公式所示： 

$S_{\mathrm{TED}}\left(\mathrm{\ρ}\right)=S_b\left(\mathrm{\ρ}\right)-\frac{\∂}{\∂\mathrm{\ρ}}\left(\mathrm{\ρ}{S}_e\left(\mathrm{\ρ}\right)\right)---\left(10\right)$

这产生： 

$S_{\mathrm{TED}}\left(\mathrm{\ρ}\right)=-\frac{M}{\mathrm{\π\ρ}}\left[\frac{1}{2}{k}_1^2\right\{1+\frac{i3}{k_1\mathrm{\ρ}}-\frac{3}{{\left(k_1\mathrm{\ρ}\right)}^2}\}{e}^{i{k}_1\mathrm{\ρ}}+i{\mathrm{\ρ}}^2\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}d{k}_{\mathrm{\ρ}}{k}_{\mathrm{\ρ}}^2{k}_{1z}{J}_1\left(k_{\mathrm{\ρ}}\mathrm{\ρ}\right)\frac{R_{U1}^{\mathrm{TE}}{e}^{i2k_{1z}h}}{1+R_{U1}^{\mathrm{TE}}{e}^{i2k_{1z}h}}]---\left(11\right)$

与公式(1)的纯TE天线响应类似，公式(11)中所表示的TED响应包括均匀介质项、和仅包括TE反射系数的分层介质项。公式(1)和公式(11)都不包括含有TM反射系数的项。 

以上提供了由其中发射器和接收器增益不是已知的测量天线响应的组合合成期望的天线响应的方法。所述方法可以用于确定包围被测井装置穿过的井眼的地层的特性。图4A中示意性地显示了所述方法的实施例，并且所述实施例被如下执行。由第一阵列将第一电磁能发射到地层内(100)，其中，第一阵列是端射阵列、垂射阵列、倾斜阵列、或串扰阵列。在关于点对称分布的第一阵列中的四个或更多个接收器处接收第一电磁能(102)。组合接收到的信号以提供关于所述点的第一阵列直接响应和第一阵列导数响应(104)。单个阵列的上述组合允许计算所述阵列的直接响应和导数响应。在一些情况(106-是)下，上述组合可以是合成期望响应的充分信息(108)。因为发射器增益和接收器增益不是已知的，因此合成响应被优选地进行井眼补偿(118)。以下更详细地说明井眼补偿。 

其它情况(106-否)可能需要来自不同阵列的直接响应和导数响应。在这种情况下，需要如下进一步的步骤。从第二阵列将第二电磁能发射到地 层内(110)，其中，第二阵列与第一阵列不同。在关于点对称分布的第二阵列中的四个或更多个接收器处接收第二电磁能(112)。组合接收到的信号以提供关于所述点的第二阵列直接响应和第二阵列导数响应(114)。使用来自两个阵列的组合信号合成所述点处期望的响应(116)。再次，因为发射器增益和接收器增益不是已知的，因此合成响应被优选地进行井眼补偿(118)。最后，确定地层特性(120)。 

所述方法还包括在发射器增益和接收器增益是已知的情况下由测量的天线响应的组合合成期望的天线响应。图4B中示意性地显示了所述方法的实施例，并且所述实施例被执行如下。从第一阵列将第一电磁能发射到地层内(100a)，其中，第一阵列是端射阵列、垂射阵列、或串扰阵列。在关于点对称分布的第一阵列中的四个或更多个接收器处接收第一电磁能(102a)。组合接收到的信号和已知增益以提供关于所述点的第一阵列直接响应和第一阵列导数响应(104a)。单个阵列的上述组合允许计算所述阵列的直接响应和导数响应。在一些情况(106a-是)下。上述组合可以是合成期望响应的充分信息(108a)。 

其它情况(106-否)可能需要来自不同阵列的直接响应和导数响应。在这种情况下，需要如下进一步的步骤。从第二阵列将第二电磁能发射到地层内(110a)，其中，第二阵列与第一阵列不同。在关于点对称分布的第二阵列中的四个或更多个接收器处接收第二电磁能(112a)。组合接收到的信号和已知增益以提供关于所述点的第二阵列直接响应和第二阵列导数响应(114a)。使用来自两个阵列的组合信号合成所述点处期望的响应(116a)。因为增益是已知的，因此不需要进行井眼补偿，并且可以确定地层特性(120a)。 

基于上述数学分析，天线阵列可以被发展成提供用于合成纯TE响应和纯TM响应的测量值。具体地，如公式(8)和公式(10)中所示，可以由标准EMD和BMD测量值以及这些测量值的一些导数获得纯TE响应和纯TM响应。实际上，可以通过计算两个天线之间的响应的差商近似EMD和BMD测量值的导数。例如，可以通过组合BMD响应和EMD响应的导数来合成TED响应。除了提供垂射天线以获得标准BMD响应之外，两个端射天线可以放置在不同的位置处以测量端射响应的差，藉此提供近似于EMD响应的 导数的数据。相反，对于TMD响应来说，端射天线可以被设置成获得标准EMD响应，并且两个垂射天线可以放置在不同的位置以测量垂射响应的差，藉此提供近似于BMD响应的导数的数据。标准响应和差分响应应该从同一点获得，因此“差分”天线应该关于“标准”天线对称放置。更具体地，对于TED合成，端射天线应该关于垂射天线对称放置，而对于TMD合成，垂射天线应该关于端射天线对称放置。 

图5中示出了能够提供用于TED和TMD合成的测量值的天线阵列的一个实施例。天线阵列150设置在测井仪的主体152上，所述测井仪具有垂直纵向轴线，如图5中所示。阵列150包括六个交叉偶极子天线，所述六个交叉偶极子天线可以用于在同一位置处生成端射响应和垂射响应。两个发射器天线154a-b定位在测井仪主体152的阵列150的相对端部处。此外，四个接收器天线156a-d设置在阵列150的中心内，并且沿测井仪主体彼此等距离间隔开，并在附图中被称作为NN、N、F和FF。因此，NN与F处的信号之间的差在N处定中心，而FF与N处的信号之间的差在F处定中心。发射器154a与接收器156a之间的纵向间隔与发射器154b和接收器156d之间的间隔基本上相同。虽然处理器153还可以在井口位于地面上，但是处理器153还设置在测井仪主体152上或所述测井仪主体152内，以执行一些诸如计算导数响应的计算。 

利用此阵列150，用于计算TED的公式(10)可以被近似为： 

$S\left({\mathrm{\ρ}}_N\right)\≈S_b\left({\mathrm{\ρ}}_N\right)-\frac{{\mathrm{\ρ}}_F{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_F\right)-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{NN}}{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{NN}}\right)}{2({\mathrm{\ρ}}_F-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{NN}})}---\left(11\right)$

在N处，并且： 

$S\left({\mathrm{\ρ}}_F\right)\≈S_b\left({\mathrm{\ρ}}_F\right)-\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{FF}}{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{FF}}\right)-{\mathrm{\ρ}}_N{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_N\right)}{2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{FF}}-{\mathrm{\ρ}}_N)}---\left(12\right)$

在F处，当发射器天线154a被激励时。这些信号之间的相对响应由以下公式给出： 

$S_{\mathrm{TED}}\≈\{S_b\left({\mathrm{\ρ}}_F\right)-S_b\left({\mathrm{\ρ}}_N\right)\}-\{\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{FF}}{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{FF}}\right)-{\mathrm{\ρ}}_N{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_N\right)}{2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{FF}}-{\mathrm{\ρ}}_N)}-\frac{{\mathrm{\ρ}}_F{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_F\right)-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{NN}}{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{NN}}\right)}{2({\mathrm{\ρ}}_F-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{NN}})}\}---\left(13\right)$

分析公式(13)，受到的启发是要注意第一组大括弧(“第一项”)是有规律的BMD阵列的响应，因此具有表征BMD阵列响应的相同的高强度。第二组 大括弧(“第二项”)的差是接近EMD的导数的校正值，藉此将所述响应转换成纯TE天线的响应。因为第二项是两个EMD响应之间的差，因此第二项的数值小于第一项。因此，公式(13)的响应由BMD阵列的高信号强度和TE阵列的期望的间隙响应表征。 

虽然图5的示例性实施例示出了使用交叉偶极子天线的天线阵列，但是将要认识的是可以使用仍然允许合成期望的天线响应的其它类型的天线。例如，虽然响应精度降低了，但是每一个交叉偶极子天线可以被分成单独的端射天线和垂射天线的组合。此外，这里使用单词“天线”以包括能够发射电磁能或接收电磁能的诸如探头的单一天线结构。因此，上述每一个交叉偶极子天线可以被认为包括两个天线。 

图6中所示的模拟结果确认公式(13)的响应具有类似于BMD阵列的强度的预期高强度。图6示出了定位在与发射器相距最远处的接收器接收到的信号，其被图示为EMD信号、BMD信号、TED信号和TMD信号中的每一个的频率的函数。BMD和TED信号水平近似完全相同，这验证了公式(13)中的校正项小于均匀介质项。 

类似于公式(11)、(12)、和(13)的公式可以被发展成用于获得当发射天线154b被激励时的响应。利用来自发射天线154a的响应，平均这些结果，以便进行井眼补偿。井眼补偿用于例如补偿天线增益或电子漂移。为了执行井眼补偿，使用发射天线154b重复图4A的步骤100-116，然后计算来自发射天线154a和154b的合成响应的平均值。 

图7中示出了能够提供用于TED合成的测量值的可选天线阵列。如图7中所示，天线阵列200设置在测井仪的主体202上，所述测井仪具有垂直的纵向轴线。阵列200包括总共四个天线：位于阵列的相对端部处的两个交叉偶极子发射器天线204a-b和位于阵列200的中心的两个双交叉接收器天线206a-b。本实施例允许使用两个接收器，而不是图4A的步骤102、112中的四个接收器。 

如图8和图9中最清楚地所示，每一个双交叉接收器天线206具有在金属主体216内形成的大致方形孔或槽214。金属探头元件218沿第一轴线横跨槽214延伸，而金属探头元件220a-b沿垂直于第一轴线的轴线横跨槽214延伸。探头元件218、220被开槽以避免在探头元件218、220交叉时相互接 触。介电材料填充槽214的其余部分。图9的横截面显示探头218中的一个，所述探头的一端与槽214的壁短路。探头218的另一端部接到导线222，所述导线与通过主体的通道绝缘，并且与发射器和/或接收器电路连接，这取决于天线的旨在用途。其它探头220以类似的方式构造而成。基于双交叉天线的方位，可以获得一个端射响应和两个垂射响应，或一个垂射响应和两个端射响应。 

返回到图7，双交叉接收器天线可以被定向成使得探头220a-b具有端射结构。利用这种结构，接收器天线206a包括在位置E1处的第一端射探头220a和在位置E2处的第二端射探头220b。类似地，接收器天线206b具有在位置E3处的第一端射探头220a和在位置E4处的第二端射探头220b。当发射器天线204a被激励以产生垂射响应和端射响应(即，发射发射器探头230a用于端射，而发射发射器探头230b用于垂射)，对于接收器206a来说，TED可以由以下公式近似为： 

$S\left({\mathrm{\ρ}}_1\right)\≈S_b\left({\mathrm{\ρ}}_1\right)-\frac{{\mathrm{\ρ}}_{E2}{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_{E2}\right)-{\mathrm{\ρ}}_{E1}{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_{E1}\right)}{2({\mathrm{\ρ}}_{E2}-{\mathrm{\ρ}}_{E1})}---\left(14\right)$

对于接收器206b来说，TED可以由以下公式近似为： 

$S\left({\mathrm{\ρ}}_2\right)\≈S_b\left({\mathrm{\ρ}}_2\right)-\frac{{\mathrm{\ρ}}_{E4}{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_{E4}\right)-{\mathrm{\ρ}}_{E3}{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_{E3}\right)}{2({\mathrm{\ρ}}_{E4}-{\mathrm{\ρ}}_{E3})}---\left(15\right)$

其中ρ₁是从T1处的发射器到位于E1和E2处的接收器探头之间的中点的距离，而ρ₂是从T1处的发射器到位于E3和E4处的接收器探头之间的中点的距离。当公式(14)和公式(15)的结果相减时可获得相对信号，从而获得TED响应： 

$S_{\mathrm{TED}}\≈\{S_b\left({\mathrm{\ρ}}_2\right)-S_b\left({\mathrm{\ρ}}_1\right)\}-\{\frac{{\mathrm{\ρ}}_{E4}{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_{E4}\right)-{\mathrm{\ρ}}_{E3}{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_{E3}\right)}{2({\mathrm{\ρ}}_{E4}-{\mathrm{\ρ}}_{E3})}-\frac{{\mathrm{\ρ}}_{E2}{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_{E2}\right)-{\mathrm{\ρ}}_{E1}{S}_e\left({\mathrm{\ρ}}_{E1}\right)}{2({\mathrm{\ρ}}_{E2}-{\mathrm{\ρ}}_{E1})}\}---\left(16\right)$

通过激励位置T2处的发射器204b可获得类似项，当利用公式(16)做平均时，所述类似项提供井眼补偿。 

图15中示出了能够提供用于TED和TMD分析的测量值的另一个可选天线阵列。如图15中所示，天线阵列300设置在测井仪的主体302上，所述测井仪具有垂直的纵向轴线。阵列300包括总共四个天线：位于阵列的相对端部处的两个交叉偶极子发射器天线304a-b和位于阵列300的中心的两 个四交叉接收器天线306a-b。本实施例允许使用两个接收器，而不是图4A的步骤102、112中的四个接收器。 

如图16中最清楚地所示，每一个四交叉接收器天线306具有在金属主体316内形成的大致方形孔或槽314。金属探头元件318a-b平行于第一轴线横跨槽314延伸，而金属探头元件320a-b沿垂直于第一轴线的轴线横跨槽314延伸。探头元件318、320被开槽以避免在探头元件318、320交叉时相互接触。介电材料填充槽314的其余部分。利用四交叉天线，可以获得两个端射响应和两个垂射响应。 

返回到图15，四交叉接收器天线可以被定向成使得探头320a-b具有端射结构，而探头340a-b具有垂射结构。当发射器天线304a被激励时(即，发射发射器探头330a用于端射，而发射发射器探头330b用于垂射)时，TED响应可以由类似于(14)和(15)的公式近似，但是对于每一个接收器306a-b来说，垂射信号S_b是探头340a和340b的信号的比值。还可以使用类似的公式近似TMD，但是端射作用和垂射作用可互换。通过激励位置T2处的发射器304b可获得类似项，并且这些项可以用于提供井眼补偿。 

虽然已经相对于合成纯TE响应说明了上述示例，但是还有一些其中理想的是合成纯TM天线响应的应用。在这种情况下，可以使用图5中所示的交叉偶极子天线。为了合成公式(8)中所示的TM响应，垂射天线用于进行微分，从而产生： 

$S\left({\mathrm{\ρ}}_N\right)\≈S_e\left({\mathrm{\ρ}}_N\right)-\frac{{\mathrm{\ρ}}_F{S}_b\left({\mathrm{\ρ}}_F\right)-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{NN}}{S}_b\left({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{NN}}\right)}{2({\mathrm{\ρ}}_F-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{NN}})}---\left(17\right)$

$S\left({\mathrm{\ρ}}_F\right)\≈S_e\left({\mathrm{\ρ}}_F\right)-\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{FF}}{S}_b\left({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{FF}}\right)-{\mathrm{\ρ}}_N{S}_b\left({\mathrm{\ρ}}_N\right)}{2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{FF}}-{\mathrm{\ρ}}_N)}---\left(18\right)$

这些是TED公式(11)和(12)的对偶。公式(17)与(18)之间的差产生： 

$S_{\mathrm{TMD}}\≈\{S_e\left({\mathrm{\ρ}}_F\right)-S_e\left({\mathrm{\ρ}}_N\right)\}-\{\frac{{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{FF}}{S}_b\left({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{FF}}\right)-{\mathrm{\ρ}}_N{S}_b\left({\mathrm{\ρ}}_N\right)}{2({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{FF}}-{\mathrm{\ρ}}_N)}-\frac{{\mathrm{\ρ}}_F{S}_b\left({\mathrm{\ρ}}_F\right)-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{NN}}{S}_b\left({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{NN}}\right)}{2({\mathrm{\ρ}}_F-{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{NN}})}\}---\left(19\right)$

与公式(13)一样，公式(19)的结果提出了表征EMD阵列的均匀介质响应(第一项)和是BMD阵列的导数的校正项(第二项)。图6中还示出了对TMD阵列模拟信号强度的结果，并且所述信号强度比平面BMD响应更加强烈。返回到图6中所提供的模拟结果，因为EMD和TMD信号处于相对的极端， 且EMD是最弱的信号，而TMD是最强的信号，因此，在公式(19)中第二项占优势。 

在间隙层较小并且TM模式的存在不会产生明显误差的情况下，更高强度的TMD模式可以用于增加信号强度。这些结果提出了对于TMD响应和TED响应来说上述合成过程产生使得振幅增加的额外特征，这可归因于在其相减之前乘以测量值的额外的ρ项，如公式(16)和(19)中所示。 

图10-14是表示模拟EMD阵列、BMD阵列、TED阵列、和TMD阵列的间隙响应的结果。在每一种情况下，正演模拟已经用于计算接收器天线处的接收到的信号。然后，远处的接收器的信号和近处的接收器的信号做减法，以获得振幅比和相位移，并且使用均匀介质反演程序将这些值反演成介电常数和电导率值。因为实际几何结构不是均质的并且预计破坏反演结果，因此均匀介质反演程序的使用是一种近似值。然而，这种反演的使用在本领域中是公认的作法，并且仍然提供天线对间隙层的抗扰性的良好测试。 

图10和图11分别图示了在200MHz和1000MHz频率下介电常数响应的倒数与间隙厚度。在两种情况下，TE阵列相对于EMD阵列被改善和提高了，藉此确认合成的TE响应增加了可以允许的间隙厚度的范围。相反，对于两种频率来说，合成的TM阵列与BMD阵列相比具有更差的间隙响应。如所期望的，图10和图11中所示的两个图表的对比显示随着频率越低对间隙的抗扰性增加。 

图12示出了画出在1000MHz频率下每一个阵列的电导率的倒数与间隙厚度的图表。再次，合成的TE阵列相对于EMD阵列被改善和提高了，且相对的改善甚至高于对介电常数的改善。再次，合成的TM阵列的响应比BMD阵列的响应差。图12的图表证实相对于传统的EMD阵列合成的TE阵列使得对间隙的抗扰性提高了。 

图13和图14分别示出了对于每一个阵列在1000Hz和200Hz频率下求倒数后得到的损耗角正切的图表。损耗角正切是一种表示通过将电导率和介电常数组合成单个变量的求倒数后得到的数据的可选的方式。损耗角正切被定义为： 

$\tan \mathrm{\δ}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}^{\′\′}}{{\mathrm{\ϵ}}^{\′}}=\frac{\mathrm{\σ}}{\mathrm{\ω}{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_r}---\left(20\right)$

如从图13和图14所示，每一个阵列的响应对间隙层的灵敏度小的多。然而，如前所述，天线响应显示更大的间隙抗扰性，且具体地间隙层厚度近似为1英寸(2.54cm)或更小。损耗角正切图再次确认通过合成的TE阵列可实现间隙响应的提高。 

上述说明显示公开的实施例可以在与EPT^TM或ADEPT^TM装置类似的测井仪中使用。公开的实施例可以与电缆测井仪或随钻测井(LWD)仪、随钻测量(MWD)仪、或随起下钻测井(LWT)仪一起使用。包括如这里所公开的测井仪可以在适当的频率下操作以实现不同类型的测量值，即，感应测量值和传播测量值。因此，根据本公开的测井仪可以在所有类型的泥浆(包括水基泥浆和油基泥浆)中使用。测井仪还可以在利用所有类型的泥浆所钻的井中提供井眼图像。 

当在LWD仪或MWD仪上使用时，本发明的天线阵列可以设置在铰接式极板内。这种铰接式极板在本领域是公知的，例如，可从斯伦贝谢技术公司(休斯顿，德克萨斯州)买到PowerDrive^TM上的铰接式极板。可选地，这些阵列可以设置在钻铤、从钻铤伸出的极板、或LWD仪或MWD仪的稳定器上。 

本领域的普通技术人员将要认识的是本发明可以与诸如磁偶极子天线(例如，环形天线或线圈天线)和电偶极子天线(例如，螺旋管或电极)的各种天线类型一起使用。“磁偶极子天线”表示产生与由理论上的电偶极子产生的电磁场近似相同的电磁场的天线。类似地，“电偶极子天线”表示产生与由理论上的电偶极子产生的电磁场近似相同的电磁场的天线。 

虽然已经仅说明了一些实施例，但是对本领域的技术人员来说，上说明替换和修改是显然的。这些及其它替换被认为是等同物并且在本公开和所附权利要求的保护范围内。 

Claims (21)

1.一种使用期望的天线阵列的合成响应确定地层特性的方法，包括以下步骤：

提供第一天线阵列和第二天线阵列；

从第一天线阵列发射器发射第一信号；

在两个或更多个第一天线阵列接收器处接收所述第一信号；

组合所述第一天线阵列接收器的接收信号以产生期望点处的第一天线阵列直接响应和在所述期望点处的第一天线阵列导数响应；

从第二天线阵列发射器发射第二信号；

在两个或更多个第二天线阵列接收器处接收所述第二信号；

组合所述第二天线阵列接收器的接收信号以产生在所述期望点处的第二天线阵列直接响应和在所述期望点处的第二天线阵列导数响应；

使用所述第一天线阵列和所述第二天线阵列的直接响应和导数响应合成所述期望点处期望的天线阵列响应；以及

使用合成的所述响应确定所述地层特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述天线阵列中的一个或多个是端射阵列、垂射阵列、倾斜阵列、或串扰阵列。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个所述天线阵列中的至少一个天线是电偶极子天线或磁偶极子天线。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述使用所述第一天线阵列和所述第二天线阵列的直接响应和导数响应合成所述期望点处期望的天线阵列的响应的步骤使用所述第一和第二天线阵列中的一个天线阵列的直接响应和另一个天线阵列的导数响应。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，使用加权差商计算所述导数响应。

6.根据权利要求1的所述方法，其中，所述期望的天线阵列响应是横向电场(TE)模式响应、横向磁场(TM)模式响应、或所述横向电场模式响应和所述横向磁场模式响应的组合。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述期望的天线阵列与所述第一天线阵列和所述第二天线阵列不同。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述地层特性包括电阻率、介电常数、磁导率、井壁的图像、孔隙度、流体饱和度、流体渗透率中的一个或多个。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述提供第一天线阵列和第二天线阵列的步骤还包括：

提供另外的天线阵列。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

执行井眼补偿。

11.一种确定地层特性的测井仪，包括：

测井仪主体；

第一天线阵列和第二天线阵列，所述第一天线阵列和第二天线阵列携载在所述测井仪主体上，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列中的每一个都具有至少一个发射器和用于提供接收信号的两个或更多个接收器；和

处理器，所述处理器用于：

组合在第一天线阵列接收器处接收从第一天线阵列发射器发射的第一信号以产生期望点处的第一天线阵列直接响应和在所述期望点处的第一天线阵列导数响应；

组合在第二天线阵列接收器处接收从第二天线阵列发射器发射的第二信号以产生期望点处的第二天线阵列直接响应和在所述期望点处的第二天线阵列导数响应；以及

使用所述第一天线阵列和所述第二天线阵列的直接响应和导数响合成期望的天线阵列响应，所述期望的天线阵列响应用于确定所述地层特性。

12.根据权利要求11所述的测井仪，其中，所述天线阵列中的一个或多个是端射阵列、垂射阵列、倾斜阵列、或串扰阵列。

13.根据权利要求11所述的测井仪，其中，所述天线阵列中的天线是电偶极子天线或磁偶极子天线。

14.根据权利要求11所述的测井仪，其中，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别包括总共五个交叉偶极子天线，其中具有一个交叉偶极子发射器天线和四个交叉偶极子接收器天线。

15.根据权利要求11所述的测井仪，其中，所述天线阵列中的天线中的一个或多个是交叉偶极子天线。

16.根据权利要求11所述的测井仪，其中，所述天线阵列中的天线中的一个或多个是双交叉偶极子天线。

17.根据权利要求11所述的测井仪，其中所述测井仪连接到电缆或钻柱。

18.根据权利要求11所述的测井仪，还包括另外的天线阵列，所述另外的天线阵列被构造成执行井眼补偿。

19.根据权利要求11所述的测井仪，其中，使用加权差商计算所述导数响应。

20.一种使用期望的天线阵列的合成响应确定地层特性的方法，包括以下步骤：

提供天线阵列；

从天线阵列发射器发射信号；

在两个或更多个天线阵列接收器处接收所述信号；

组合所述天线阵列接收器的接收信号，以产生期望点处的天线阵列直接响应和所述期望点处的天线阵列导数响应；

使用所述天线阵列的直接响应和导数响应合成在所述期望点处的期望天线阵列的响应；以及

使用合成的所述响应确定所述地层特性。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：

执行井眼补偿。

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