CN104169524B

CN104169524B - 井下电磁工具的基于反演的校正

Info

Publication number: CN104169524B
Application number: CN201380014777.7A
Authority: CN
Inventors: A·I·达维迪奇夫; M·蒂尔; D·奥梅拉吉奇; S·F·克拉里
Original assignee: Prad Research and Development Ltd
Current assignee: Prad Research and Development Ltd
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2017-10-31
Anticipated expiration: 2033-02-15
Also published as: EP2815070A1; EP2815070A4; US10073189B2; US20150301222A1; BR112014020272A8; CA2864807A1; CN104169524A; EP2815070B1; BR112014020272A2; WO2013123293A1

Abstract

本发明描述了一种用于井下电磁工具的基于反演的校正方法。所述方法包括利用获取的电磁测量数据来处理地层模型的反演，以获得地层参数和用于至少一个测量阵列的校正参数。

Description

井下电磁工具的基于反演的校正

技术领域

公开的实施例总体涉及用于井下电磁测量工具的校正方法，并且更具体地涉及用于校正井下电磁测量工具的基于反演的方法。

背景技术

在诸如随钻测井(LWD)和电缆测井设备之类的现有的井下设备中，电磁测量的使用是公知的。可以利用这种技术来确定地层电阻率，地层电阻率以及地层孔隙度测量通常用于指示地层中的油气的存在。此外，方位敏感定向电阻率测量通常用于例如油层转向设备中，用于提供可以据此做出转向决定的信息。定向电阻率工具通常使用倾斜天线或横向天线(具有相对于工具轴倾斜或横向的磁偶极子的天线)。

工具校正是电磁测井作业中的重要和必要的工作。诸如工具结构中的缺陷以及由于工具电子器件而发生的变化之类的因素可能引起重大的测量错误。工具校正的目的是消除和/或补偿这些因素对测量数据产生的影响。各种工具补偿方法都是已知的。例如，通常采用空气校正方法。在这种方法中，电磁电阻率工具可以被悬挂(例如，经由吊车)在远离任何导电介质的空气中。电阻率测量应该产生接近无穷大的电阻率(即，零导电率)。去掉任何偏差并且假设这些偏差与系统测量误差相关(例如，与电子器件，硬件，或处理方法相关)。美国专利US4,800,496和US7,027,923公开了用于确定感应或传播测井工具中的探测误差的方法，所述感应或传播测井工具需要在土地表面上方的两种或更多种高度处进行测量。

尽管前述的校正方法可以为传统的电磁测井工具提供满意的校正，但是它们难以应用于深层探测、定向电磁电阻率工具(环视工具)或者电磁前视工具。如以下所更详细地描述的，这种深层探测工具中的发射器和接收器接头为模块化的，使得接头之间的轴向间隔与方位调整角均不被固定。因此，针对一种工具结构所执行的校正对于任何其它工具结构来说不一定有效。此外，如果由于发射器与接收器接头之间的间隔长(例如，长达100英尺或以上)并且需要将整个BHA悬挂起来而几乎不可能在钻探现场执行校正，那么传统的空气校正就变得很困难。因此，在本领域中存在着对用于校正定向电阻率测井工具的改进的系统的需求。

发明内容

公开了一种用于井下电磁工具的基于反演的校正方法。使用至少一个测量阵列(例如，至少一个发射器接收器对)来获取地下钻孔中的电磁数据。对地层模型的反演(在本领域中也被称为正演模型)进行处理，以获得地层参数和用于测量阵列的至少一个校正参数。然后可以固定用于测量阵列的校正参数并且再次对反演进行处理，以获得地层参数和用于第二测量阵列的至少一个校正参数。对于基本上任何数量的测量阵列都可以以递归的方式重复这个过程。

公开的实施例可以提供各种技术优点。例如，公开的实施例提供了用于模块化深层探测和/或前视电磁测量工具的可行的校正方法。公开的方法还可以有利地应用于基本上任何电磁测量系统。此外，在电磁测井作业期间，在不从地下环境中移出工具的情况下，基本上可以在任何时间对测量工具进行重新校正。举例来说，如果例如在工具进入使较高频测量变得更加灵敏的高电阻区时，电阻率的平均水平发生变化，那么这种重新校正可能是有用的。

提供本发明内容来引入以下在具体实施方式中进一步描述的选择的概念。本发明内容并不是要确定所要求保护的主题的关键或基本特征，也不是要用于帮助限定所要求保护的主题的范围。

附图说明

为了更完整地理解公开的主题以及其优点，现在结合附图来参考下文的说明，附图中：

图1描绘了可以使用公开的工具和方法实施例的钻机的一个示例。

图2A还描绘了图1上所示的深层探测电阻率工具结构。

图2B描绘了前视电阻率工具结构。

图3描绘了一个公开的方法实施例的流程图。

图4描绘了另一个公开的方法实施例的流程图。

图5A、5B和5C描绘了实验性测试的电阻率示意图，其中深层探测前视电阻率工具垂直悬挂在土地表面上方。图5A描绘了第一对照实验，其中在反演中没有使用校正偏移量，图5B描绘了第二对照实验，其中上方点的值用于计算近似的空气校正偏移量，并且图5C描绘了对比，其中利用图3和4上所描绘的校正反演方法计算出校正偏移量。

图6描绘了用于示例性地层的电阻率数据。

图7A、7B、7C以及7D描绘了实验性测试的电阻率示意图，其中在地下钻孔中采用了深层探测前视电阻率工具。利用不需要校正的合成数据来生成图7A和7C上所描绘的示意图。利用本文中关于图3和4所描述的反演校正方法以及图6所示的记录数据的第一部分来生成图7B和7D上所描绘的示意图。

图8A、8B、8C以及8D描绘了实验性测试的电阻率示意图，其中在地下钻孔中采用了深层探测前视电阻率工具。利用不需要校正的合成数据来生成图8A和8C上所描绘的示意图。利用本文中关于图3和4所描述的反演校正方法以及图6所示的记录数据的第二部分来生成图8B和8D上所描绘的示意图。

具体实施方式

图1描绘了适合于采用本文中所公开的各种方法实施例的示例性钻机10。半潜式钻探平台12设置在位于海床16下方的油层或气层(未示出)之上。海底管道18从平台12的台面20延伸到井口装置22。平台可以包括用于提升和降低钻柱30的井架和起重设备，如图所示，所述钻柱30延伸到钻孔40中并且包括设置在底部钻具组件(BHA)的下端的钻头32，所述底部钻具组件还包括适合于进行深层探测电阻率测量的模块化电磁测量工具50。在所描绘的实施例中，模块化电磁测量工具50包括传统的电磁测井工具60(例如，感应/传播测井工具)和设置在BHA中的若干个电磁测量模块(接头)52、54和56。以下关于图2A和2B更详细地描述示例性的工具结构。

应该理解的是，图1上所示的配置仅仅是示例。钻柱30可以包括基本上任何适合的井下工具部件，例如包括诸如旋转导向工具之类的转向工具、井下遥测系统、以及一个或多个包括用于感应钻孔和周围地层的井下特性的各种传感器的随钻测量(MWD)或随钻测井(LWD)工具。此外，如下面更详细地描述的，测量模块52、54和56可以散置在这些井下工具的每一个井下工具之间(例如，导向工具与MWD工具之间)。公开的实施例绝不限于这些方面。

还应该理解的是，公开的实施例并不限于用于如图1上所示的半潜式平台12。公开的实施例同样适合用于陆上或海上的地下作业。此外，应该领会的是，术语“钻孔”和“井眼”在本文中是可以交换使用的。

图2描绘了深层探测电磁测量工具50的一个示例。如美国专利公告US2011/0133740(通过引用将其全部并入到本文中)所描述的，可以使用模块化工具结构来获得深层探测电阻率数据。这种模块化设计允许将发射器和接收器天线放置在BHA内的各个位置，或者放置在BHA上方的钻柱中的位置。例如，在图2所示的工具结构中，BHA可以包括配置在其它井下工具60、62、64和66之间的钻柱中的四个接收器模块52、54、56和58和一个发射器模块51。在描绘的实施例中，井下工具60包括用于估计地层电阻率、电阻率各向异性以及倾斜的电磁随钻测井工具。工具62、64和66可以包括其它LWD工具、MWD工具等。如图2中所示，通过将发射器和/或接收器模块插入到标准BHA或者钻柱上的不同位置处，可以对特定的深度进行研究，以改善用于处理这些深层电阻率测量值的地层模型反演过程。例如，在一个实施例中，发射器模块56可以与发射器模块51相隔大约100英尺。

应该理解的是，模块51、52、54、56和58可以包括一个或多个发射天线、接收天线、或者收发器天线。在这种收发器实施例中，天线没有被设计成单独的发射器或接收器。相反，同一个天线既可以用作发射器也可以用作接收器。这种改进，除了在经济性上有利之外，还能够采用相同数量的收发器模块进行更多深度的研究。

定向电磁测井工具通常使用轴向、横向、和/或倾斜天线。轴向天线是其偶极矩基本上与工具的纵轴平行的天线。轴向天线通常缠绕在测井工具的周围，以使得天线平面与工具轴正交。轴向天线产生相当于沿着工具轴(按惯例为z方向)的偶极子的辐射图案。横向天线是其偶极矩基本上与工具的纵轴垂直的天线。横向天线可以包括鞍形线圈(例如，如美国专利公告2011/0074427和2011/0238312中所公开的)并且产生相当于垂直于工具轴(按惯例为x或y方向)的偶极子的辐射图案。倾斜天线是其偶极矩既不平行也不垂直于工具纵轴的天线。倾斜天线是本领域中所公知的，并且通常产生混合模式的辐射图案(即，偶极矩既不平行也不垂直于工具轴的辐射图案)。

三轴天线传感器布置也是通常所使用的。三轴天线布置(也被称为三轴发射器、接收器或收发器)是其中两个或三个天线(即，多达三个不同的天线线圈)被布置成相互独立的天线布置。相互独立意味着天线中的任何一个天线的偶极矩不会位于由其它天线的偶极矩形成的平面内。三倾斜天线是三轴天线传感器的一个常用示例。具有一个轴向天线和其它两个横向天线的三并置正交天线是三轴天线传感器的另一个常用示例。尽管本文中已经描述了特定的天线结构，但是应该理解的是，公开的实施例并不限于任何具体的天线结构。

图2B是用于进行前视定向电阻率测量的替代的电磁测量工具实施例。描绘的实施例与图2A所示的实施例的相似之处在于，其包括电磁测量模块51、52、54和56。尽管公开的实施例绝不限于这方面，但是描绘的实施例可以包括BHA，所述BHA可以包括设置在BHA中的第一、第二和第三接收器模块52、54和56以及发射器模块51。本领域技术人员可以容易地领会到，邻近钻头设置发射器往往有助于前视电磁测量。

由于以上关于图2A和2B所描述的深层探测电阻率工具的模块化特性，因此每一次测井作业的各个天线模块之间的轴向间隔和方位调整角都不是固定的。因此，任何工具校正通常仅对于特定的工具/BHA结构是有效的。换言之，用于任何特定的工具结构(例如图2A和2B所示的结构)的校正仅仅对于该特定的工具结构来说是有效的，并且对于任何其它结构来说通常是无效的。作为结果，模块化的深层探测电阻率工具通常在每次测井作业之前均需要校正(即，在BHA由各个天线模块组成之后，由此固定了该作业的天线间隔)。利用现有的校正技术，这种校正需求往往是相当繁重的。

图3描绘了一个公开的方法实施例100的流程图。包括电磁测量工具(例如，包括如图2A和2B所描绘的模块化深层探测电阻率工具或前视电阻率工具)的钻柱设置在地下井眼中。在102处，至少在井眼的校正区间(例如，在井眼的预先选择的区域中)中获得电阻率数据(例如深层探测或前视电阻率数据)。可以根据任意数量的因素预先选择校正区间，这些因素例如包括作业者的便利性和/或前面表征的地层的电气特性。可能有利的是选择具有接近恒定的电阻率的校正区间(即，基本上没有不同的边界)，以便简化地层模型并且减少模型中所使用的反演参数。此外，为了减少由于工具弯曲以及发射器和接收器接头倾角的改变而引起的不确定性，可能更有利的是在直线轨迹区间上执行校正。与随后的反演中的校正参数相比，高电阻率的区域也可能是有利的，以便使地层响应最小化。此外，对于钻探作业者的便利性而言，可能期望的是在井定位或测井工作开始时在到达获取电阻率数据的感兴趣的区域之前选择校正区间。

如以下所更详细地描述的，获取的数据包括至少来自第一测量阵列(即，与具有至少一个接收天线的接收器间隔开的具有至少一个发射天线的发射器)的传感器数据。获取的数据可以包括电压张量中的基本上任何耦合。例如，当使用定向发射器和接收器布置时，获取的数据可以包括从如下电压张量中选择的耦合：

其中第一指数(x、y或z)指的是发射器偶极子并且第二指数指的是接收器偶极子。按照惯例，x和y指数指的是横向力矩，而z指数指的是轴向力矩。当然，公开的实施例并不限于任何特定的惯例。它们也不限于使用纯轴向或纯横向发射器和/或接收器天线。

获取的数据还可以包括从天线耦合中导出的各种测量结果。这些测量结果可以包括例如对称的定向振幅和相位(USDA和USDP)、不对称的定向振幅和相位(UADA和UADP)、谐波电阻率振幅和相位(UHRA和UHRP)以及谐波各向异性振幅和相位(UHAA和UHAP)。这些参数对本领域技术人员来说是已知的，并且可以从天线耦合中导出这些参数，例如如下所示：

注意，以上列表绝不是穷举的并且可以在步骤102处获取其它导出的参数。还要注意，除了UHRA和UHRP，测量结果包括交叉耦合分量(例如，V_xz和V_zx)。由于在同质介质中存在最小交叉耦合，因此在不存在边界层或其它异质性的情况下，USDA、USDP、UHAA、UHAP、UADA、以及UADP减小为零(或接近于零)。

继续参考图3，在104处，对从单个测量阵列中收集的数据进行数学反演，并且该数学反演用于获得用于测量阵列的校正参数以及各种地层参数(取决于地层模型的结构的特定地层参数)。在106处，可以在地层模型中固定所获得的校正参数，并且在108处使用用于第一测量阵列的固定的校正参数再次进行反演，以获得各种地层参数。在108处，可以对在整个测井区间上获取的测井数据进行反演以获得地层参数(如同在106处已经固定了校正参数一样)。

图4描绘了另一个公开的方法实施例150的流程图。与方法100一样，在102处，在校正区间中获取深层探测电阻率数据。可以在基本上任何适合数量的测量阵列处收集到深层探测电阻率数据(例如，使用多个图2上所描绘的工具实施例中的发射器/接收器模块对——每个发射器/接收器模块均包括至少一个天线)。此外，还可以获取浅层探测电阻率数据(例如，使用图2所示的电磁测井工具60)。在154处对由第一测量阵列获取的数据进行反演，以获得用于第一测量阵列和各种地层参数的校正参数。在156处可以固定获得的校正参数，并且在158处再次对由第一和第二测量阵列获取的数据进行反演(例如，通过具有沿着BHA的相应的第一和第二轴向间隔的第一和第二模块对)，以获得用于第二测量阵列的校正参数和各种地层参数。在示出的实施例中，相对于第二测量阵列的轴向间隔，第一测量阵列可以具有较短的轴向间隔(例如，第一测量阵列可以具有“短间隔”并且第二测量阵列可以具有“长间隔”)。然后在160处可以固定获得的用于第二测量阵列的校正参数，并且在162处使用用于第一和第二测量阵列的固定的校正参数再次进行反演，以获得各种地层参数。在162处，可以对在整个测井区间上获取的测井数据进行反演以获得地层参数(如同在160处已经固定了校正参数一样)。

在使用包括三个或更多测量阵列的工具结构的实施例中，可以以递归方式重复以上过程。例如，当使用第三测量阵列时，可以对在第一、第二、和第三测量阵列处获取的数据再次进行反演，以获得用于第三测量阵列的校正参数和各种地层参数。然后可以固定获得的用于第三测量阵列的校正参数。可以以相同的方式递归地校正第四、第五、以及任何随后的测量阵列(沿着BHA的轴被相应地间隔开)。在包括多个校正的这种操作中，可能有利的是从短间隔的测量阵列开始并且向上进行到较长间隔的阵列。

本领域技术人员应该很容易领会到，反演是一种数学过程，其中数据(在这种特定的情况下为电磁测井数据)用于产生地层模型或者用于获得与数据一致的模型参数。在传统的反演过程中，提供包括例如以下地层参数的各种地层参数的地层模型：工具穿过的地层的电阻率分布、到一个或多个边界层的距离、一个或多个遥远地层的电阻率、各种地层的垂直和水平电阻率、各向异性比、边界层倾角等。相对简单的地层模型可以包括例如附近地层电阻率、遥远地层电阻率、以及到近地层与远地层之间的边界的距离。较复杂的地层模型可以包括三个或更多地层、地层中的每个地层的垂直和水平电阻率值、以及地层边界与测井工具的轴之间的倾角。此外，地层可以位于钻头前方(例如，在前视测井作业中)或者与测井工具相邻(在环视测井作业中)。处理反演是计算机化的过程，通过该过程获得校正参数值(或者偏移量)以及地层参数值，以便使测量的数据(例如，电压张量或者以上所述的USDA、USDP、UHAA、UHAP、UHRA、UHRP、UHRA和UHRP值)符在数学上合最小误差(或者预定容限内的误差)。

在公开的方法实施例100和150中，地层模型被配置为还包括用于所选择的测量阵列的校正参数。校正参数可以包括例如用于UHRA和UHRP的校正参数(或者偏移量)。校正参数可以替代地/另外地包括谐波电阻率(或其它电阻率参数)的实部和虚部分量。此外，校正参数可以包括用于前述的电压测量结果中的某一个电压测量结果(例如V_xx、V_yy和/或V_zz)的校正参数(或者偏移量)。公开的实施例并不限于这方面。在以多个频率进行电磁测量的实施例中，校正参数可以包括用于每个频率的一个或多个参数(例如，UHRA和UHRP偏移量)。因此，在给定的发射器接收器对采用六个频率的一个非限制性示例中，在反演中可能存在总计十二个未知的校正参数(六个UHRA和六个UHRP偏移量)。同样，公开的实施例不限于任何特定数量的频率。

应该理解的是，公开的实施例并不限于任何特定的地层模型。公开的实施例也不限于用于处理反演的任何特定的数学方法。相反，可以使用基本上任何适合的运算方法来获得校正参数值和地层参数值，并且使测量的工具响应与地层模型响应之间的误差最小化。本领域技术人员将能够容易地实施各种数学反演方法，例如包括确定性的高斯-牛顿反演和随机性的蒙特-卡罗反演方法。

尽管公开的实施例并不限于任何特定的地层模型，但是可能有利的是选择地层具有基本上同质的电学性质的校正区间(不存在边界的校正区间)。不存在边界和其它异质性能够显著地减少地层模型中的地层参数的数量，并且因此能够简化并且改进由反演确定的校正参数。此外，可能更有利的是选择高电阻率的区域，以使得工具响应与空气校正的工具响应相似。然而，公开的实施例并不限于这些方面。

现在针对以下非限制性示例更详细地描述公开的实施例。图5A、5B和5C描绘了实验性测试的电阻率示意图，其中深层探测前视电阻率工具被垂直悬挂(例如，使用吊车)在土地表面上方。序列号为13/312,205的美国专利申请中更详细地描述了这种电阻率示意图。在与图2B所描绘的测量工具类似的测量工具朝向土地表面降下时，获得了多个测量结果。图5A、5B和5C描绘的电阻率示意图包括：第一对照实验(5A)，其中在反演中没有使用校正偏移量；第二对照实验(5B)，其中上方点的值用于计算近似的“空气”校正偏移量；以及对比(5C)，其中使用以上关于图3和4所描述的基于反演的校正方法来计算校正偏移量。

在最上方的点(当吊车向上完全伸展以使得发射器位于地面上方大约60英尺时)处，可以认为测量的UHRA和UHRP值近似等于同质的空气值。例如可以采用如下的数学表达：

UHRA_上方≈UHRA_空气

UHRP_上方≈UHRP_空气

工具校正包括修正工具的测量结果，例如如下：

UHRA_校正＝UHRA_测量+ΔUHRA

UHRP_校正＝UHRP_测量+ΔUHRP

其中，可以对校正偏移量ΔUHRA和ΔUHRP进行如下的限定：

ΔUHRA＝-UHRA_{测量_空气}+UHRA_{模型_空气}

ΔUHRP＝-UHRP_{测量_空气}+UHRP_{模型_空气}

从这个意义上讲，校正偏移量ΔUHRA和ΔUHRP可以被看作对应于真正的工具与模型之间的差(其可能没有将包括模型的某些机械或电气偏差在内的工具的全部特征都考虑在内)。在该示例中，可以经由传统的空气悬挂测试(如在第二控制中)或者经由本文中所公开的反演过程来获得ΔUHRA和ΔUHRP。

图5A、5B和5C采用灰度等级的方式绘出了作为以英尺为单位的真实的垂直深度(TVD)(零英尺表示土地表面，负的TVD是地表面上方，并且正的TVD是地表面下方)的函数的水平电阻率(以ohm·m为单位)。每个灰度等级列对应于发射器的给定位置的反演结果，在这些图中由“*”符号指示。最右边的列表示实际地层电阻率。“*”符号下方的电阻率值表示前视电阻率值，而“*”符号上方的电阻率值表示环视电阻率值。

在图5A所描绘的第一对照实验(其中没有校正)中，反演结果明显是不正确的，其指示了在202处的发射器前方几英尺的高导电性地层。随着该导电区朝向地面下降，其边界保持在工具的前方。在图5B所描绘的第二对照实验(其中最上方的测量结果用作空气校正)中改进了反演。当工具位于204处的地面上方大约20-25英尺时，第一次观察到地表面。然而，计算出地表面位置是位于真实的地平面下方大约10英尺。此外，与土地的真实的电阻率相比，初始的电阻率值被低估了。随着工具下降到更接近地表面(例如，如206处所指示的大约10-15英尺)，地表面的反演的位置接近于真实的地平面，并且反演的电阻率值更接近于正确的值。

在图5C所描绘的对比(其中，经由以上关于图3和4所描述的反演来获得校正参数)中显著地改进了反演。在212处的地面上方大约35英尺处更早地(更高地)检测到地表面。此外，反演的电阻率值接近于真实值并且还指示了在214处的土地地层的顶部处的稍高电阻层。该电阻层可能是由于干的表面层所造成的。

图6描绘了示例性地层的电阻率数据，其用作以下更详细地描述的表1以及图7A-7D和图8A-8D中的进一步的示例。在图6描绘的电阻率数据中，绘出了作为真实垂直深度(从大约900英尺到大约1700英尺)的函数的垂直电阻率222和水平电阻率224。利用以上关于图4所描述的方法处理反演，以求解总计18个校正参数和各种地层参数。反演校正参数包括用于第一测量阵列(R1)的处于第一、第二、第三、第四、第五以及第六频率下的UHRA和UHRP校正参数以及用于第二测量阵列(R2)的处于第一、第二以及第三频率下的UHRA和UHRP校正参数。表1的第一行和第四行中示出了反演校正参数。

然后，反演中使用的地层模型用于生成合成电阻率数据，以测试反演校正参数。然后，合成的数据(包括实际的噪声)被反演参数偏移，以生成合成预校正电阻率数据。然后，使用以上关于图4所描述的方法来反演该合成预校正电阻率数据，以求解相同的18个校正参数和地层参数。表1的第二行和第五行中示出了这些重新计算的校正参数。该第二反演将所有的UHRA校正参数修复到小于0.1dB的精度并且将所有的UHRP偏移量修复到小于0.5度的精度。表1的第三行和第六行中示出了应用的偏移量与重新计算的校正参数之间的差。这种修复表明本文中所公开的基于反演的校正方法是鲁棒的并且准确的。

表1

图7A、7B、7C以及7D采用灰度等级的方式绘出了作为以英尺为单位的真实的垂直深度(TVD)(零英尺表示储层232的上表面)的函数的水平电阻率(以ohm·m为单位)。每个灰度等级列对应于发射器的给定位置的反演结果，在这些图中由“*”符号指示。在每个曲线图中，最右边的列(灰度等级的旁边)中示出了真实的地层电阻率。图6的电阻率记录中(箭头之间)还指示了232处所示的高电阻率储层。“*”符号上方的电阻率数据表示“环视”电阻率值，而“*”符号下方的数据表示“前视”电阻率值。

使用用于测试表1中的反演校正参数的合成数据生成图7A和7C所描绘的曲线图。使用第一测量阵列(R1——具有大约35英尺的间隔)生成图7A所示的电阻率值，而使用第一和第二测量阵列(R1和R2——分别具有大约35和70英尺的间隔)生成图7C所生成的数据。图7A和7C所描绘的曲线图表示不需要工具校正的最好情况。使用以上关于图3和4所描绘的反演校正方法以及图6所示的记录数据生成图7B和7D所描绘的曲线图。图7B和7D所示的前视电阻率值表明当发射器在储层232上方大约30到50英尺时，本文中所公开的基于校正的反演方法使储层232能够容易地被检测到。反演校正方法还能够获得准确的储层电阻率值。

图8A、8B、8C以及8D与图7A-7D的相似之处在于，它们采用灰度等级的方式绘出了作为以英尺为单位的真实的垂直深度(TVD)(从50到450英尺——其中零英尺表示图6和7A-7D所示的储层232的上表面)的函数的水平电阻率(以ohm·m为单位)。每个灰度等级列对应于工具的给定位置的反演结果，在图中由“*”符号指示。在每个曲线图中，在最右列(灰色等级的旁边)中示出了真实的地层电阻率。图6还描绘了(下面的单个箭头下方)储层236下方的低电阻率地层234。如图7A-7D中所示，“*”符号上方的电阻率数据指示“环视”电阻率值，而“*”符号下方的数据指示“前视”电阻率值。

使用用于测试表1中的反演校正参数的合成数据生成图8A和8C所描绘的绘制图。使用第一测量阵列(R1——具有大约35英尺的间隔)生成图8A所示的电阻率值，而使用第一和第二测量阵列(R1和R2——分别具有大约35和70英尺的间隔)生成图8C所生成的数据。图8A和8C所描绘的曲线图表示不需要工具校正的最好情况。使用以上关于图3和4所描绘的反演校正方法以及图6所示的记录数据生成图8B和8D所描绘的曲线图。图8B和8D所示的前视电阻率值当发射器在储层236的底部的上方50英尺时，本文中所公开的基于校正的反演方法使储层236下侧的低电阻率底层234能够容易地被检测到。反演校正方法还能够获得储层236下方的地层的准确的电阻率值。

以上示例表明本文中所公开的反演校正方法为LWD电磁工具的校正提供了可用的校正选择。这些方法可以有利地应用于基本上任何电磁测量系统。此外，在电磁测井作业期间可以有利地在基本上任何时间重新校正测量工具，并且如上所述，可以在不从地下环境中移出工具的情况下重新校正测量工具。例如，如果例如当工具进入使得高频测量变得更灵敏的高电阻区域时电阻率的平均水平发生变化，则这种重新校正是有用的。

应该理解的是，通常在计算机系统上实现本文中所公开的反演校正方法。具体地，在描述根据公开的实施例能够执行的功能、方法、和/或步骤时，可以使用自动化或计算机化的过程实现这些功能中的任何功能和/或全部功能。如本领域技术人员将领会到的，可以在可编程计算机、计算机可执行软件、或者数字电路中包含本文中所描述的系统、方法和程序。可以在诸如非暂时性的计算机可读介质之类的计算机可读介质中存储软件。例如，计算机可读介质可以包括软盘、RAM、ROM、硬盘、可移动介质、固态(例如，闪速)存储器、存储器磁盘、光学介质、磁光介质、CD-ROM等。数字电路可以包括集成电路、门阵列、结构单元逻辑、现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器、ASIC、SOC等。公开的实施例绝不限于任何特定的计算机硬件和/或软件配置。

尽管已经详细地描述了用于井下电磁工具的基于反演的校正方法及其优点，但是应该理解的是，在不脱离由所附权利要求限定的本公开内容的精神和范围的情况下，可以对本文做出各种改变、替换和修改。

Claims

1.一种用于校正井下电磁测量工具的方法，所述方法包括：

(a)从第一测量阵列和第二测量阵列获取地下钻孔中的电磁测量数据；

(b)使处理器使用地层模型的反演对在(a)中从所述第一测量阵列获取的所述电磁测量数据进行处理，以获得地层参数和用于所述第一测量阵列的校正参数；

(c)固定用于所述第一测量阵列的所述地层模型中的所述校正参数；以及

(d)使所述处理器使用所述地层模型的反演对在(a)中从所述第一测量阵列和所述第二测量阵列获取的所述电磁测量数据以及在(c)中固定的用于所述第一测量阵列的所述校正参数进行处理，以获得地层参数和用于所述第二测量阵列的校正参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在(a)中，在具有基本上同质的电磁性质的所述地下钻孔的区域中获取所述电磁测量数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在(a)中获取的所述电磁测量数据包括深层探测电阻率数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在(a)中获取的所述电磁测量数据还包括浅层探测电阻率数据。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，在多个频率下收集所述深层探测电阻率数据，并且在(b)中获得用于所述多个频率中的每一个频率的至少一个校正参数。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述校正参数包括相对于谐波电阻率振幅的至少一个校正偏移量以及相对于谐波电阻率相位的至少一个校正偏移量。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在多个频率下收集所述电磁测量数据，并且所述校正参数包括处于所述多个频率中的每一个频率下的相对于谐波电阻率振幅的校正偏移量以及处于所述多个频率中的每一个频率下的相对于谐波电阻率相位的校正偏移量。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在(b)和(d)中获得的所述地层参数包括附近地层电阻率、到一个或多个边界层的距离、一个或多个层的垂直电阻率和水平电阻率、各向异性比、以及一个或多个边界层的倾角的至少其中之一。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括：

(e)固定用于所述第二测量阵列的所述地层模型中的所述校正参数；以及

(f)使所述处理器使用所述地层模型的反演对在(a)中从所述第一测量阵列和所述第二测量阵列获取的所述电磁测量数据以及在(c)和(e)中固定的所述校正参数进行处理，以获得所述地层参数。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，(a)还包括从第一测量阵列、第二测量阵列、以及第三测量阵列获取地下钻孔中的电磁测量数据，并且所述方法还包括：

(f)使所述处理器使用所述地层模型的反演对在(a)中从所述第一测量阵列、所述第二测量阵列、以及所述第三测量阵列获取的所述电磁测量数据和在(c)和(e)中固定的所述校正参数进行处理，以获得地层参数和用于所述第三测量阵列的校正参数。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一测量阵列包括具有第一轴向间隔的至少一个发射器-接收器天线对，并且其中所述第二测量阵列包括具有第二轴向间隔的至少一个发射器-接收器天线对，其中所述第一轴向间隔比所述第二轴向间隔短。