CN105190362A - 用于定向电磁测井的方法和工具 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了多种天线装置，每个天线线圈围绕工具体部设置在天线路径中。天线路径穿过交替的槽和棱。在每种实施方式中，至少一个槽以相对于工具体部的纵轴线的非轴向方向被设置在工具体部中。天线线圈能为轴向线圈或斜线圈。可包括被定向在轴向方向的额外的槽。还描述了一种包括使用包括至少一个公开的天线装置的工具获取多个数据对的方法，每个数据对包含在接收器的感生信号和对应的工具面角；以及通过计算由多个数据对概略估算的感生信号函数的区域来生成包含关于地层的方向的信息的测量结果的方法。

Description

用于定向电磁测井的方法和工具
相关申请的交叉引用
本申请要求了提交于2013年4月1日的美国临时申请第61/807，236号、提交于2013年10月23日的美国非临时申请第14/061,566号和提交于2013年10月23日的美国非临时申请第14/061,572号的优先权。
背景技术
本发明总体涉及测井工具的领域，并且特别地涉及电磁测井工具。更具体地，本发明涉及多种定向天线和工具设计，以及在钻井时用于定向电磁测井的方法。
在油气勘探和生产领域中已知多种测井技术。这些技术使用配备有适用于将能量释放到被井孔穿透的地下地层中的发射器的仪器或工具。在该描述中，“仪器”和“工具”可互换地被使用于表示例如电磁仪器(或工具)、有线工具(或仪器)或随钻测井工具(或仪器)。释放的能量与周围的地层互相作用，以产生随后被一个或多个传感器检测或测量的信号。通过处理检测到的信号数据，能生成地层特性的概况。
更具体地，包括电磁感应和波传播测井工具的电磁测井工具被使用于确定包围井孔的地层的电特性。该测井工具获得关于地层的电阻率(或它的倒数，电导率)的测量结果，当解读时，该测量结果表示地层和其中的流体的岩多种石物理特性。电磁感应电阻率测井的物理原理是众所周知的。
电磁测井工具使用由天线线圈或由一圈或多圈导线形成的、用于短缠绕支撑物的线圈形成的发射和接收天线。在某些实施方式中，该天线可操作地作为发射器和/接收器。本领域的技术人员应该了解的是，天线可被使用为一时作为发射器而另一时作为接收器。还应该了解的是，这里公开的发射-接收器由于对等原则可互换，即是，“发射器”可被使用为“接收器”，反之亦然。
传统的电磁测井采用不具有方位感知性的非定向发射和接收天线。在高角度或横向井中，获得的测量结果不带方向，天线不包含关于地层的方向的信息，该信息例如允许分辨井孔是否从上面或下面接近导电层。该信息被使用于井位应用中。测井工具包含诸如美国专利第5508616、美国专利第6163155、美国专利第6476609中所述的定向天线(具有方位感知性的天线)。该测井工具能提供包含关于地层方向的信息的方向测量结果。该测井工具还进一步地提供了使用于不同地层评估应用的多种信息。
随钻测井电磁测井工具的一个难题是保护天线线圈，以经受住严苛的恶劣井下环境。在现有技术中已知的一种保护天线的设计是通过径向地减少铤部的尺寸将铤部的一部分设置为“颈缩”，以提供深而宽的槽。天线线圈缠绕领部的减少的径向尺寸区域，天线线圈被隔离层从减少区域的表面分隔开，并且开缝的套筒或护罩被提供，且被固定于天线线圈上方的位置。在美国专利第4536714号、美国专利第4949045号、美国专利第6297639号和美国专利第6566881号中描述了该类型的多种天线设计。
在现有技术中已知的另一种设计是，直接在具有穿过钻铤的厚度的槽的钻铤中的路径提供天线线圈，而没有在所述的第一方法中设立的被设置围绕天线线圈的开缝的护罩。在路径中的暴露在槽中的天线线圈通过设置在槽中的非金属材料来保护，而路径中的在槽之间的天线线圈通过路径所穿过的钻铤的材料来保护。在美国专利第5138263号、美国专利第5530358号、美国专利第6577129号、美国专利第7057392号、美国专利第7414407号和美国专利第7839149号中描述了该类型的多种天线设计。
在美国专利第7382135号、美国专利第8195400号中描述了多种处理方法，其用于从由包括定向天线的随钻测井电磁测井工具采集的数据生成测量结果。
发明内容
在至少一个方面，本发明涉及一种天线装置。该天线装置包括带有纵轴线的工具体部，工具体部具有外表面。在外表面中，减少的径向尺寸的多个槽间隔围绕工具体部。多个槽的至少一个以相对于工具体部的纵轴线的非轴向方向定向。在外表面中，提供径向尺寸近似地或大致地与工具体部的外表面齐平的多个棱，多个棱中的每个棱都将多个槽的至少两个相邻的槽隔开。天线装置还包括横穿围绕工具体部的多个槽和多个棱的天线路径。天线装置还包括设置在天线路径中的线圈。
在至少一个方面，本发明涉及一种在被形成在地层中的井孔中获得测量结果的方法。该方法包括将包含发射器和接收器的工具设置在井孔中，发射器和接收器中的至少一个包含天线装置。天线装置包括带有纵轴线的工具体部，该工具体部具有外表面。在外表面中，减少的径向尺寸的多个槽间隔围绕工具体部。多个槽的至少一个以相对于工具体部的纵轴线的非轴向方向定向。在外表面中，提供径向尺寸近似地或大致地与工具体部的外表面齐平的多个棱，多个棱中的每个棱都将多个槽的至少两个相邻的槽隔开。天线装置还包括横穿围绕工具体部的多个槽和多个棱的天线路径。天线装置还包括设置在天线路径中的线圈。该方法还包括从发生器选择性地发射电磁能量。该方法还包括在接收器获得与发射的能量相关的多个数据对。
在至少一个方面，本发明涉及一种用于在井孔中获得数据的井下测量工具。井下测量工具包括被围绕第一工具体部部署的至少一个发射器和被围绕第二工具体部部署的至少一个接收器，接收器与发射器轴向地间隔开。发射器和接收器中的至少一个是上述的天线装置。天线装置包括带有纵轴线的工具体部，该工具体部具有外表面。在外表面中，减少的径向尺寸的多个槽间隔围绕工具体部。多个槽的至少一个以相对于工具体部的纵轴线的非轴向方向定向。在外表面中，提供径向尺寸近似地或大致地与工具体部的外表面齐平的多个棱，多个棱中的每个棱都将多个槽的至少两个相邻的槽隔开。天线装置还包括横穿围绕工具体部的多个槽和多个棱的天线路径。天线装置还包括设置在天线路径中的线圈。
在至少一个方面，本发明涉及一种方法。该方法包括将工具设置在设置在地层中的井孔中，工具包括至少一个发射器和至少一个接收器。发射器和接收器中的至少一个是定向天线。发射器和接收器相对于彼此径向地间隔。该方法包括在井孔中获取多个数据对，每个数据对都包含在至少一个接收器的信号和总工具面范围中的对应的工具面角。该方法包括计算由多个数据对概略估算的感生信号函数的至少一个区域，以生成表示地层的特征的测量结果的步骤。
在至少一个方面，本发明涉及一种井下测量工具。该井下测量工具包括具有纵轴线的工具体部。该井下测量工具包括围绕工具体部部署的至少一个发射天线。该井下测量工具包括围绕工具体部部署的至少一个接收天线，接收天线与发射天线轴向地间隔开。发射天线和接收天线的中的至少一个包含定向天线。井下测量工具包括控制器，其被配置为：(i)使得工具在地下井孔中旋转时获取多个数据对，每个数据对包含感生信号测量结果和对应的工具面角；并且(ii)计算井下的由多个数据对概略估算的感生信号函数的至少一个区域，以生成表示地层特征的测量结果。
提供该概述以引入下面进一步描述的一系列概念。该概述不旨在确定权利要求的主题的关键或重要的特征，也不旨在被使用为帮助限制权利要求的主题的范围。
附图说明
将参考下列附图描述用于定向电磁测井的天线、工具和方法的实施方式。相同的附图标记在所有附图中被使用于表示相似的特征和构件。
图1是被使用于与本发明的多种实施方案相关联的钻井环境的示意图。
图2是根据本发明的实施例的电磁测井工具的示意图。
图3A至3E提供了根据本发明的实施方式的多种天线装置的侧视图，并且图3F至3G分别示出了沿槽的方向且穿过棱的多种天线装置的剖视图。
图4示出了用于使用根据本发明的天线装置获取数据的方法的流程图。
图5示出了根据本发明的实施方式通过连接离散信号数据点概略估算的感生信号函数的示图，以及感生信号函数的四个子集区域的示图。
图6示出了根据本发明的实施方式的原始模拟数据点、重计算数据点的视图，并且示出了正弦形式的确切信号。
图7示出了用于处理根据本发明的实施方式获得的数据以生成测量结果的方法的流程图。
定义
如这里所使用的，表示给出的点或构件的上面或下面的相对位置的术语“上”和“下”；“上部”和“下部”；“朝上”和“朝下”；“下面”和“上面”以及其他相似的术语可与这里描述的多种技术的某些实施方案一同被使用。然而，当被应用到偏斜或横向的井中使用的装备或方法时，或当被应用到在井中沿偏斜或横向的方向布置的装备或方法时，这些术语可指从左到右，从右到左，或其他适当的关系，其中“上”是在工具串中相对更靠近表面装备的位置，而“下”是在工具串中相对更靠近井底装置的位置。
“轴向”指大致与井下工具或壳体的纵轴线平行的延伸的方向。
“非轴向”指以特定角度与井下工具或壳体的纵轴线不平行地延伸的方向，该角度包括垂直的角度以及某些小于九十度的角度。
“感生信号函数”指作为工具面角的函数的、通过在工具的发射器释放的电磁波在工具的接收器产生的信号。在本发明的实施方式中，在离散时间测量感生信号，并且因此，感生信号函数大致由多个数据对限定，每个数据对都包含感生信号和对应的工具面角。
“工具面角”指围绕工具的圆周从给出的方向到井下工具上的参考点的径向方向的间隔的角度。
“总工具面范围”指覆盖全方位旋转的或完整方位旋转的360度的范围。
“工具体部”指适于可移动地穿过井孔的任何管状机械支撑件的一部分，该部分大致地位于被设置于其上的天线线圈的位置，例如，诸如钻铤的任意部分、钻管段、工具壳体或其他井孔管部，该部分具有被壁厚分开的外表面和内表面，并且内表面限定穿过其中的中心孔。工具的整体长度可超过位于线圈处的工具体部。
“天线路径”指，在一个或多个槽中，至少被天线线圈占据的空间；以及在一个或多个棱中，天线路径指至少天线线圈可穿过的空间。
具体实施方式
在下面的描述中，列出许多细节，以提供对本发明的理解。然而，本领域的技术人员可理解的是，不使用这些细节来实施本发明的技术以及来自所述实施方式的多种变形和改进是可能的。
本发明描述了用于天线装置的多种实施方式，每个天线线圈都被设置为在天线路径中围绕工具体部。天线路径穿过交替的棱(具有相似或大致与工具体部齐平的外直径)和槽(具有相对于工具体部减小的外直径，不完全地穿过工具体部的厚度)。在每种实施方式中，在工具体部中至少一个相对于工具体部的纵轴线槽被设置在非轴向方向上，即是，不与工具体部的纵轴线平行。在实施方式中，天线线圈是轴向线圈，其中线圈的轴线与工具体部的轴线平行，或者天线线圈是斜线圈，其中线圈的轴线与工具体部的轴线不平行。可在工具体部上以轴向角度或横向角度设置额外的槽。诸如铁氧体的导磁材料插入件可被设置在槽中。公开的每种天线装置可被使用于电磁测井工具，电磁测井工具用于在钻井的同时提供方向测量。
本发明还描述了获取多个数据对的方法，每个数据对包含在接收器的感生信号和对应的工具面角，使用包括诸如这里所说的定向天线装置的至少一个定向天线的工具。进一步公开了通过计算由多个数据对概略估算的感生信号函数的至少一个区域而生成测量结果的方法，测量结果包含关于地层的方向信息。
硬件
图1示出与本发明的多种实施方案结合使用的钻井环境100。在一个实施方案中，钻井环境100可包括位于井孔11上方的钻机10。钻井工具装置可被设置在井孔11中，钻井工具装置可包括钻柱12和与钻柱12的下端部连接的钻头15。钻柱12和钻头15可由与钻柱12的上端部连接的凯氏方钻杆17旋转。凯式方钻杆17可通过与设置在钻机10上的旋转台16接合而被旋转。凯氏方钻杆17和钻柱12可由通过可旋转的旋转体19连接到凯氏方钻杆17的钩部18被暂停。
钻井流体可被储存在凹坑27中，并且可被泥浆泵29泵过钻柱12的中心，以向下流动(箭头9所示)。在循环流过钻头15之后，钻井流体可向上(箭头32所示)循环流过在井孔11和钻柱12之间的环形空间。钻井泥浆流可润滑且冷却钻头15，并且将由钻头15造成的钻屑上升到表面，以收集和处理。
底孔装置(BHA)110可被连接到钻柱12。底孔装置110可包括稳定件140和可与局部测量装置120连接的钻铤130。底孔装置110还可包括诸如压力调节(泥浆脉冲)遥测系统的井下通信系统150。压力调节遥测包括用于选择性地调节钻井泥浆流(从而调节压力)的多种技术。钻柱12还(或可选地)包含在表面和井下工具之间支持高速遥测的有线钻管。
被设置在地表面的转换器31可被配置为探测压力变化，并且将信号引导到用于解调和解读的上行遥测子系统90。被解调的信号可被发送到用于进一步处理和/或存储的处理器85和记录器45。表面装备可选择地包括下行遥测子系统95，下行遥测子系统95可包括能调制向下循环的钻井泥浆的压力的压力调制发射器(不具体描述)，以将控制信号传送给底孔装置110。应该理解的是，上述的泥浆遥测是通信装置的一个示例。也可使用现有技术已知的其他遥测系统。
井下通信系统150还可包括用于控制设置在此处的传感器的操作的多种类型的处理器和控制器(未示出)，以将指令信号传送到局部测量装置120，并且以接收且处理从局部测量装置120发射的测量结果。底孔装置110中的传感器和/或井下通信系统150可包括磁力仪、加速度计、陀螺仪等。
被设置在底孔装置110中的多种仪器、井下通信系统150和局部测量装置120可被统称为随钻测井(LWD)工具或随钻测量(MWD)工具。底孔装置110、处理器85和/或井下通信系统150可包括能储存由任何一个或所有传感器生成的测量结果的多种形式的数据储存器或存储器，以在钻柱12从井孔11撤回之后或期间进行随后的处理，传感器包括被设置在局部测量装置120中的传感器。在一个实施方案中，LWD或MWD工具可为电阻率传送工具。如此，底孔装置110、井下通信系统150和局部测量装置120可被使用于获取从多种发射接收对(下面要进一步讨论的)获得的且多频的测井数据。当LWD或MWD工具在井下时该数据可被传送到表面，或被储存到LWD或MWD工具中用于随后读取。
图2是用作为根据本发明的实施方式的图1中的局部测量装置120的示例性的井下工具的方框图。从图2的左边开始，沿所示的局部测量装置120设置多个天线装置(根据这里所述的天线装置的一个或多个)。每个天线装置可作用为发射器和接收器。在左边，如图1所示，局部测量装置120被连接到钻铤130。第一天线装置T121作用为第一发射器。紧邻T121设置作用为第二发射器的第二天线装置T222。与T222轴向分隔处设置一个或多个天线装置。如所示，设置第三天线装置R123，并且作用为接收器，同时第四天线装置R224作用为接收器，第四天线装置R224与作用为发射器的第五天线装置T325连接。与T3轴向分隔处设置作用为发射器的第六天线装置T426和作用为接收器的第七天线装置R328。在右边，局部测量装置120与钻铤130的在钻头15上的下一个最近的部分连接。
如公知的，天线装置通常可作用为接收器、发射器或同时作用为接收器和发射器，被称为收发器，并且从而这里存在的示例仅旨在作为代表示例，并且目前可考虑多种接收器、发射器和/或收发器的其他不同组合。例如，测井工具可被实现为具有多个模块，其中在一个模块上配置一个或多个发射天线装置，其传递将被配置在不同模块上的一个或多个接收天线装置接收的电磁能量。工具的模块可移动地互相连接，或连接到中间模块或连接到模块集，其在工具串中可为其他工具。至少一个发射和接收天线装置是根据这里所述的天线装置。也可邻近图2所示的天线装置设置额外的发射器和/接收器(未示出)。
在图2的井下工具的特定实施方式中，T121包含非定向天线，而T222包含定向天线，定向天线诸如这里存在的天线装置实施例中的一个。在实施方式中，R123包含非定向天线，R224包含非定向天线，且T325包含定向天线，定向天线诸如这里存在的天线装置实施例中的一个。在实施方式中，T426包含非定向天线，且R328包含定向天线，定向天线诸如这里存在的天线装置实施例中的一个。可选地，额外的发射器和/或接收器也可被设置在局部测量装置120中，在不同的位置，并且结合所示的发射器和接收器一起被使用。
在图2的局部测量装置120的特定的实施方式中，邻近的天线装置之间的空间可从大约十五(15)cm到大约四十五(45)cm的范围。在图2的特定的实施方式中，某些邻近的天线装置(21和22、22和23、24和25、25和26以及26和28)之间的空间可为四十(40)cm，而某些邻近的天线装置23和24(诸如使用为接收器的天线装置)之间的空间可为大约二十(20)cm到大约二十五(25)cm。在其他的实施方式中，邻近的天线装置之间的空间可跨越更大或更小的距离。
图3A-3E提供了根据本发明的实施方式的多种定向天线装置的侧视图。在天线装置的每种实施方式中，提供工具体部12-1，其被限定为具有在长度方向上延伸的纵轴线341。转向图3A，工具体部12-1具有外表面12-2，诸如342的多个槽被设置在外表面12-2中。每个槽342具有相对于工具体部12-1的外表面12-2减小的径向尺寸。槽324围绕工具体部12-1间隔开。在下面所述的每种实施方式中，至少一个槽342被定向在相对于工具体部12-1的纵轴线341的非轴向方向。天线路径347(在图3E中所示的虚线)横穿围绕工具体部12-1的多个槽342和多个棱344。天线路径347穿过棱344和允许线圈340穿过的每个槽中的空间的一部分(或几部分)，天线路径347可以包含一圈或多圈，并且可以是不平的。
图3A示出了第一天线装置300A的实施方式，旨在示出槽和线圈的相对位置。工具体部12-1具有外表面12-2，并且具有纵轴线341。具体地，六个槽342和两个槽346被设置在外表面12-2中，这里示出为矩形，但可为诸如四边形或另外的细长形状的任何几何形状。每个槽342、346由两侧、顶部和底部限定，其可选择地被磨圆。每个槽342、346还具有可为工具体部12-1的厚度的一部分的深度。例如，该深度可为统一的、渐变的或圆弧的。每个槽342、346的方向指槽342、346延伸的方向。在最简单的条件下，每个槽342、346充当被与槽342、346的延伸的方向相同定向的磁偶极子。
如所示，六个槽342被定向在相对于纵轴线341的非轴向方向，而两个槽346被定向在相对于纵轴线341的轴向方向。线圈340A位于天线路径中，且穿过交替的槽342和槽346以及棱344，在槽342和346处以实曲线示出线圈，在棱344处以虚曲线示出线圈。通过机械加工掉每个棱344的一部分，并且随后在线圈340A被缠绕之前或之后将每个棱344焊接到工具体部12-1来形成天线路径。还能通过机械加工掉每个棱344的一部分，并且随后在线圈340A被缠绕之后使用覆盖部在每个棱344的线圈上覆盖天线线圈来形成天线路径，覆盖部优选地具有与工具体部12-1的材料相似的电磁特性。覆盖部的加入恢复了棱的整体径向尺寸。在一个实施方式中，还能通过机械加工掉每个棱344的一部分，并且随后在线圈340A被缠绕之后使用诸如玻璃纤维或环氧树脂的非金属保护材料来填充每个机械加工掉的部分，以恢复棱的整体径向尺寸来形成天线路径。可选地，天线路径可被钻或冲压穿过每个棱。在实施方式中，在棱344中的天线路径优选地最小化，以允许天线线圈从中穿过而没有余留在天线线圈周围的额外的空隙空间，并且可选择地，如果存在空隙空间，可使用诸如玻璃纤维和环氧树脂的非金属填料来密封该空隙空间。在实施方式中，非轴向定向的槽342被定向为与线圈340A大致垂直。
在一个实施方式中，当设置线圈340A时，诸如玻璃纤维或环氧树脂的非金属保护材料被设置在每个槽中，非金属保护材料大致地将槽的剩余的空间填充到与每个相邻的棱344的外表面齐平的水平。
在一个实施方式中，导磁材料插入件可选地被设置在每个槽中，以便当线圈340A被设置为围绕工具体部12-1时插入件在线圈340A下面。导磁材料例如可为铁氧体材料。
在一个实施方式中，能从图3A移除两个轴向槽346。换言之，移除非轴向槽342或使用来自图3A的轴向槽来代替非轴向槽342将导致非定向天线装置。
图3B示出了第二天线装置300B的实施方式，旨在示出槽和线圈的相对位置。圆柱形工具体部12-1具有外表面12-2，并且具有纵轴线341。六个槽342和两个槽346被设置在外表面12-2中，这里示出为矩形，但可为诸如四边形或另外的细长形状的任何几何形状。每个槽342、346由两侧、顶部和底部限定，其可选择地被磨圆。每个槽342、346还具有可为工具体部12-1的厚度的一部分的深度。例如，该深度可为统一的、渐变的或圆弧的。每个槽342、346的定向指槽342、346延伸的方向。在最简单的条件下，每个槽342、346充当与槽342、346相同定向的磁偶极子。如所示，槽342被定向在相对于纵轴线341的非轴向方向，而两个槽346被定向在相对于纵轴线341的轴向方向。线圈340B位于天线路径(未示出)中，且穿过交替的槽342，并且穿过棱344，在槽342和346处以实曲线示出线圈340B，在棱344处以虚曲线示出线圈。非轴向定向槽342被定向为倾斜于线圈340B。
如上述，通过机械加工掉每个棱344的一部分，并且随后在线圈340B被缠绕之前或之后将每个棱344焊接到工具体部12-1来形成天线路径。还能通过机械加工掉每个棱344的一部分，并且随后在线圈340B被缠绕之后使用覆盖部在每个棱344的线圈上方覆盖天线线圈来形成天线路径，覆盖部优选地具有与工具体部12-1的材料相似的电磁特性。覆盖部的加入恢复了棱的整体径向尺寸。在一个实施方式中，还能通过机械加工掉每个棱344的一部分，并且随后在线圈340B被缠绕之后使用诸如玻璃纤维或环氧树脂的非金属保护材料来填充每个机械加工掉的部分，以恢复棱的整体径向尺寸来形成天线路径。可选地，天线路径可被钻或冲压穿过每个棱。在实施方式中，在棱344中的天线路径优选地最小化，以允许天线线圈从中穿过而没有余留在天线线圈周围的额外的空隙空间，并且可选择地，如果存在空隙空间，可使用诸如玻璃纤维和环氧树脂的非金属填料来密封该空隙空间。
在一个实施方式中，当设置线圈340B时，诸如玻璃纤维或环氧树脂的非金属保护材料被设置在每个槽中，非金属保护材料大致地将槽的剩余的空间填充到与每个相邻的棱344的外表面齐平的水平。在一个实施方式中，导磁材料插入件可选地被设置在每个槽中，以便当线圈340B被设置为围绕工具体部12-1时插入件在线圈340B下面。导磁材例如料可为铁氧体材料。
在一个实施方式中，能从图3B移除两个轴向槽346。换言之，移除非轴向槽342或使用来自图3B的轴向槽来代替非轴向槽342将导致非定向天线装置。
图3C示出了第三天线装置300C的实施方式，旨在示出槽和线圈的相对位置。圆柱形工具体部12-1具有外表面12-2，并且具有纵轴线341。六个槽被设置在外表面12-2中，这里示出为矩形，但可为诸如四边形或另外的细长形状的任何几何形状。每个槽343、346由两侧、顶部和底部限定，其可选择地被磨圆。每个槽343、346还具有可为工具体部12-1的厚度的一部分的深度。例如，该深度可为统一的、渐变的或圆弧的。每个槽343、346的定向指槽343、346延伸的方向。在最简单的条件下，每个槽343、346充当与槽343、346相同定向的磁偶极子。如所示，槽343中的四个被定向为相对于纵轴线341垂直。槽346中的两个相对于纵轴线341轴向定向。倾斜线圈340C位于天线路径中，且穿过交替的槽342，且穿过棱344，在槽342处以实曲线示出线圈，在棱344处以虚曲线示出线圈。
如上述，通过机械加工掉每个棱344的一部分，并且随后在线圈340C被缠绕之前或之后将每个棱344焊接到工具体部12-1来形成天线路径。还能通过机械加工掉每个棱344的一部分，并且随后在线圈340C被缠绕之后使用覆盖部在每个棱344的线圈上方覆盖天线线圈来形成天线路径，覆盖部优选地具有与工具体部12-1的材料相似的电磁特性。覆盖部的加入恢复了棱的整体径向尺寸。在一个实施方式中，还能通过机械加工掉每个棱344的一部分，并且随后在线圈340C被缠绕之后使用诸如玻璃纤维或环氧树脂的非金属保护材料来填充每个机械加工掉的部分，以恢复棱的整体径向尺寸来形成天线路径。可选地，天线路径可被钻或冲压穿过每个棱。在实施方式中，在棱344中的天线路径优选地最小化，以允许天线线圈从中穿过而没有余留在天线线圈周围的额外的空隙空间，并且可选择地，如果存在空隙空间，可使用诸如玻璃纤维和环氧树脂的非金属填料来密封该空隙空间。
在一个实施方式中，当设置线圈340C时，诸如玻璃纤维或环氧树脂的非金属保护材料被设置在每个槽中，非金属保护材料大致地将槽的剩余的空间填充到与每个相邻的棱344的外表面齐平的水平。在一个实施方式中，导磁材料插入件可选地被设置在每个槽中，以便当线圈340C被设置为围绕工具体部12-1时插入件在线圈340C下面。例如，导磁材料可为铁氧体材料。
在一个实施方式中，能从图3C移除两个轴向槽346。
图3D示出了第四天线装置300D的实施方式，旨在示出槽和线圈的相对位置。圆柱形工具体部12-1具有外表面12-2，并且具有纵轴线341。六个槽被设置在外表面12-2中，这里示出为矩形，但可为诸如四边形或另外的细长形状的任何几何形状。每个槽343、346由两侧、顶部和底部限定，其可选择地被磨圆。每个槽343、346还具有可为工具体部12-1的厚度的一部分的深度。例如，该深度可为统一的、渐变的或圆弧的。每个槽342、346的定向指槽342、346延伸的方向。在最简单的条件下，每个槽343、346充当与槽343、346相同定向的磁偶极子。
如所示，槽343中的四个被定向为相对于纵轴线341垂直。槽346中的两个相对于纵轴线341轴向定向。分段线圈340D位于天线路径中，且穿过交替的槽343和346。通过机械加工掉每个棱344的一部分，并且(可选地)通过随后在线圈340A被缠绕之前或之后将每个棱344焊接到工具体部12-1或通过其他方法来形成天线路径。
如上述，还能通过机械加工掉每个棱344的一部分，并且随后在线圈340D被缠绕之后使用覆盖部在每个棱344的线圈上方覆盖天线线圈来形成天线路径，覆盖部优选地具有与工具体部12-1的材料相似的电磁特性。覆盖部的加入恢复了棱的整体径向尺寸。在一个实施方式中，还能通过机械加工掉每个棱344的一部分，并且随后在线圈340C被缠绕之后使用诸如玻璃纤维或环氧树脂的非金属保护材料来填充每个机械加工掉的部分，以恢复棱的整体径向尺寸来形成天线路径。可选地，天线路径可被钻或冲压穿过每个棱。在实施方式中，在棱344中的天线路径优选地最小化，以允许天线线圈从中穿过而没有余留在天线线圈周围的额外的空隙空间，并且可选择地，如果存在空隙空间，可使用诸如玻璃纤维和环氧树脂的非金属填料来密封该空隙空间。
在一个实施方式中，当设置线圈340D时，诸如玻璃纤维或环氧树脂的非金属保护材料被设置在每个槽中，非金属保护材料大致地将槽的剩余的空间填充到与每个相邻的棱344的外表面齐平的水平。在一个实施方式中，导磁材料插入件可选地被设置在每个槽中，以便当线圈340D被设置为围绕工具体部12-1时插入件在线圈340D下面。例如，导磁材料可为铁氧体材料。
在一个实施方式中，能从图3D移除两个轴向槽346。
图3E示出了图3B所示的根据实施方式的天线装置的侧视图。示出了工具体部12-1的外表面12-2。被定向在非轴向方向的多个槽被设置为围绕工具体部12-1的外表面12-2，其中槽由减小的径向尺寸的区域和交替的棱构件限定。在图3E中，每个槽342的侧面呈现为具有平整表面，然而，本领域的技术人员应该了解的是，根据槽结构的细节，槽的两侧可由弧形表面表示。通过机械加工掉每个棱344的一部分来形成天线路径347(图3E中由两条虚线勾勒)。轴向天线线圈340B被设置在天线路径347中，其穿过交替的槽和棱。图3E清晰地示出了槽被定向在相对于工具体部12-1的纵轴线的非轴向方向，并且清晰地区别于被定向为相对于工具体部12-1的纵轴线341平行延伸的槽。
在实施方式中，例如，不具有轴向槽，但具有两组非轴向槽，在非轴向槽组之间存在棱段，该棱段具有与在同一组中的相邻的槽之间的棱的尺寸不同的尺寸。这种情况通过图3E的实施方式被示出于单个工具体部12-1上。
图3F是沿槽342的方向穿过单个槽342的剖视图，具有穿过单个槽342的线圈340。诸如纤维玻璃和环氧树脂的非金属保护材料349被设置在每个槽中，将槽的剩余的空间填充到大致与相邻的棱的外表面齐平的水平。在图3F中，线圈340呈现为具有圆形的形状，然而，本领域的技术人员应该了解的是，根据特定的槽342的方向和/或线圈340自身的线的形状，线圈340还可由椭圆形表示。更进一步，在图3F中，线圈340呈现为具有一圈导线，然而本领域的技术人员应该了解的是，线圈340可由多于一圈的导线形成。
如图3F的实施方式所述，导磁材料插入件348可被设置在每个槽中，以便当线圈340被设置为围绕工具体部12-1时，插入件348在线圈340下面。导磁材料例如可为铁氧材料。
图3G是沿相邻的槽342的方向穿过棱344的剖视图。通过机械加工掉棱344的一部分来形成天线穿过的天线路径347。在图3G中，在棱344中的天线路径347的剖视图呈现为以一定角度倾斜，然而，本领域的技术人员应该了解的是，具有以不同的方向和形状形成的天线路径的其他实施方式是可能的。诸如纤维玻璃和环氧树脂的非金属保护材料349被设置在天线路径的任何残留空间中，将槽的剩余的空间填充到大致与相邻的棱的外表面齐平的水平。在图3G中，线圈340呈现为具有圆形的形状，然而，本领域的技术人员应该了解的是，根据特定的槽342的部分的方向和/或线圈340自身的线的形状，线圈340还可由椭圆形表示。更进一步，如图中所示，在图3G中，在线圈340具有一圈导线被设置在棱中的情况下，天线路径347被示出为通过将棱的单个部分机械加工掉被形成。然而，本领域的技术人员应该了解的是，在一圈或多圈导线被设置在天线路径的多个部分的每个中的情况下，可通过将棱的多个部分机械加工掉形成天线路径，其中相邻的部分轴向地互相间隔。
方法
现在转而讨论使用上述硬件进行的方法，图4示出了使用根据本发明的天线装置获取数据的方法的流程图。
获取形成在地层中的井孔中的数据的方法包括：460将包含至少一个发射器和至少一个接收器的工具设置在井孔中。至少一个发射器和接收器将为这里所公开的且参考附图3A至3G描述的天线装置实施例中的一个，其具有在工具体部中相对于工具体部的纵轴线被定向在非轴向方向的多个槽中的至少一个。如参考图2所述，该方法包括将发射器和接收器轴向地间隔开。例如，该方法包括在钻井时方位旋转在井孔中的工具。
该方法包括：462选择性地从发射器发射电磁能量。该方法包括：464在接收器处获取与发射的能量相关的多个数据对(多个数据对通过处理，能生成方向测量结果)。该方法可选地包括使用方向测量结果改变(或可选地，确认)钻井计划。该方法可选的包括使用方向测量结果确定到地层边界的方向、到地层边界的距离和/或在地层边界的相对侧上的相对电阻率。
现在来看数据处理方法，定向井下工具(诸如如图2所示的)包含至少两个天线，一个是非定向天线，而另一个是诸如本发明中所公开的定向天线。例如，一个天线被使用为发射100kHz和或400kHz和或2MHz的电磁场的发射器，而另一个天线被使用为接收器。在接收器的感生信号函数能根据下列形式的方程被写出：
其中是工具面角。在实际解决方案中，它是通过多个数据对概略估算的离散函数，每个数据对包含在每个离散时间的感生信号以及测量的对应的工具面角，例如，通过磁力仪、加速度计或类似的装置在测量感生信号的同时测量工具面角。期望的是，在很短的时间间隔内，被称为零次和一次谐波系数的V0、V1c和V1s将保持相对的恒定，该谐波系数是感应磁场的多个元素的通常的线性组合，多个元素是张力以及在井孔周围的地层所包含的信息。在该时间间隔期间，能测量多个感生信号和工具面角。本方法被导向为从多个数据对计算系数V0、V1c和V1s，每个数据对包含感生信号和对应的工具面角。
能基于下列数学公式计算系数：
公式2a、2b、2c表示由横跨总工具面范围的感生信号限定的区域根据诸如工具面角值被分为数个子集(例如，诸如四个子集)，例如，诸如[0，π/2]、[π/2，π]、[π，3π/2]、[3π/2，2π]的工具面角值。这些子集的标记区域在这里指区域1、区域2、区域3和区域4。能通过计算(例如，诸如通过离散积分)子集的区域获得系数V0、V1c和V1s，如下列：
图5示出了通过由连接离散信号数据点548得到的信号曲线549概略估算感生信号函数的示图500。信号数据点是使用随机噪声原始模拟的，而随机噪声被添加到如图6中的曲线656描绘的精确的感生信号函数。如果原始模拟数据点中还没有信号数据点，则可通过插补添加多达四个的信号数据点(在0、π/2、π、3π/2和2π)。基于工具面角将信号曲线549的区域分为数个子集(在示例中，四个子集550、551、552和553代表工具面角的四个子集)。下文中，为了简洁，标记区域被简单地称为“区域”，能使用诸如梯形法的积分方法计算用于每个子集的区域，以根据上述的数学方程获得系数。使用系数值，技术人员能线性地组合零次谐波系数和一次谐波系数，以生成例如用于井位或地质导向和地层评估应用的测量结果。尽管图5示出了感生信号函数的四个子集，还应该考虑到的是，更少的子集或更多的子集可给出用于相似目的的系数结果。
图6示出了具有原始模拟信号数据点、根据本发明的实施方式的重计算的信号数据点以及用于比较而示出的正弦曲线的确切信号的示图600。重计算数据点658通过使用从公式(3)计算的V0、V1c和V1s而自公式(1)生成。如图所示，重计算数据点是比原始模拟数据点更准确的确切信号的表示。这表示，从公式(3)计算的V0、V1c和V1s能提供确切信号的准确表示。
如果发射器和接收器都是诸如上述本发明所公开的定向天线，公式(1)需要被扩展到加入两个二次谐波项其中V2c和V2s被称为二次谐波系数，该二次谐波系数是感应磁场的多个元素的通常的线性组合并且包含了井孔周围的地层信息。上述方法能被推广以计算二次谐波系数。感生信号函数的区域根据下列工具面角被分为8个子集：[0，π/4]、[π/4，π/2]、[π/2，3π/4]、[3π4，π]、[π，5π/4]、[5π/4，3π/2]、[3π/2，7π/4]、[7π/4，2π]，并且每个子集的区域被称为区域1-1、区域1-2、区域2-1、区域2-2、区域3-1、区域3-2、区域4-1和区域4-2。随后，因此，能从子集的8个区域如下计算V2c和V2s：
如上述，例如，技术人员能线性地组合零次谐波系数、一次谐波系数和二次谐波系数，以生成用于井位或地质向导和地层评估应用的测量结果。
图7示出了用于处理根据本发明获得的数据以产生测量结果的方法700的流程图。用于处理数据的方法包括：770将井下工具设置到井孔中。在实施方式中，井下工具包括在设置在地层中的井孔中的至少一个发射器和至少一个接收器。发射器和接收器的至少一个是定向天线。在实施方式中，发射器和接收器的至少一个是根据本发明的天线装置。该方法接下来：772旋转在井孔中的井下工具通过多个工具面角。
该方法包括：774在井孔中获取多个数据对，以概略估算感生信号函数。在实施方式中，每个数据对包括在至少一个接收器的感生信号和总工具面范围中的相应的工具面角。可使用某些获取的数据对的通过插补添加一对或多个数据对，以便工具面角跨越整个工具面范围。该方法包括：776计算感生信号函数的至少一个区域，以生成表示地层特征的测量结果。
该方法包括将总工具面范围分为多个子集，并且对于总工具面范围的每个子集，计算感生信号函数的区域，以生成表示地层特征的测量结果。
在实施方式中，多个子集是四个子集。在实施方式中，多个子集是八个子集。在实施方式中，多个子集跨越工具面角的同等范围。
测量结果包括感生信号函数的多个子集的区域的线性组合。
测量结果包括感生信号的多个子集的区域的两个不同的线性组合之间的幅值比率或相位差。
测量结果包括感生信号的零次谐波系数、感生信号的一个或多个一次谐波系数以及感生信号的一个或多个二次谐波系数。
在实施方式中，计算包含梯形积分法。
在实施方式中，方法包括线性组合零次谐波系数、一个或多个一次谐波系数和如果确定的一个或多个二次谐波系数。
在实施方式中，方法包括零次谐波系数、一次谐波系数和二次谐波系数(如果可以确定)的两个不同的线性组合之间的幅值比率或相位差。
方法可选的包括，使用表示地层特征的测量结果，例如，用于地质导向和地层评估。
在实施方式中，定向发射器选自参考图3A至3G在上面描述的天线装置设计中的任何一种。在实施方式中，定向接收器选自参考图3A至3G在上面描述的天线装置设计中的任何一种。在另一实施方式中，发射器和接收器都选自参考图3A至3G在上面描述的天线装置设计中的任何一种。
尽管上面详细描述了几个实施例，但本领域的技术人员应容易了解的是，在实质上不偏离本发明的情况下，实施例中的许多修改是可能的。因此，该修改旨在被包括在如下面权利要求所限定的本发明的范围之内。在权利要求中，手段加功能的条款旨在覆盖这里所描述的结构，这里所描述的结构执行所述功能并且虽不是简单地结构上的等效，但也是等同的结构。从而，虽然钉子和螺钉在结构上不是等同的，钉子采用柱状表面将木质部分固定在一起，然而螺钉采用螺旋表面将木质部分固定在一起，但是在固定木质部分的情况中，钉子和螺钉是等同的结构。除了权利要求明确地与相关的功能一起使用了术语“用于”之外，申请人明确主张不援引美国法典第35卷112条对于这里的任何权利要求作任何限制。

Claims (59)

1.一种天线装置，其包含：
工具体部12-1，所述工具体部12-1具有纵轴线341和外表面12-2，所述工具体部12-1包含：
多个槽342，每个槽342都具有减小的径向尺寸，所述多个槽342围绕所述工具体部12-1间隔开，所述多个槽342中的至少一个以相对于所述工具体部的纵轴线34的非轴向方向定向；
多个棱344，所述多个棱344围绕所述工具体部12-1间隔开，所述多个棱中的每一个将所述多个槽中的至少两个相邻的槽分隔开；
天线路径347，所述天线路径347横穿围绕所述工具体部12-1间隔开的多个槽342和多个棱344；以及
线圈340，所述线圈340被置于所述天线路径347中。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述线圈340是斜线圈。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述线圈340是轴向线圈。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述线圈340是分段线圈。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其中，至少一个槽342相对于所述工具体部12-1的纵轴线341横向地定向。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其中，至少一个槽342相对于所述工具体部12-1的纵轴线341轴向地定向。
7.根据权利要求1所述的天线装置，其进一步包含导磁材料插入件，所述导磁材料插入件在线圈340和所述工具体部12-1之间被设置在多个槽342的每一个中。
8.根据权利要求7所述的天线装置，其中，所述导磁材料插入件包括铁氧材料插入件。
9.根据权利要求1所述的天线装置，其中通过将所述多个棱344中的每一个棱的至少一部分机械加工掉而形成所述天线路径347。
10.一种用于获得在井孔中的数据的井下测量工具，其包含：
至少一个发射器21；
至少一个接收器23；
其中所述发射器21和所述接收器23中的至少一个包含：
工具体部12-1，所述工具体部12-1具有纵轴线341和外表面12-2；
多个槽342，所述多个槽342具有减小的径向尺寸且围绕所述工具体部12-1间隔开，所述多个槽342中的至少一个以相对于所述工具体部的纵轴线341的非轴向方向定向；
多个棱344，所述多个棱344围绕所述工具体部12-1间隔开，所述多个棱中的每一个将所述多个槽中的至少两个相邻的槽分隔开；
天线路径347，所述天线路径347横穿围绕所述工具体部12-1的多个槽342和多个棱344；以及
线圈340，所述线圈340被设置在所述天线路径347中。
11.根据权利要求10所述的井下测量工具，其中，所述线圈340包含斜线圈、轴向线圈和分段线圈中的一个。
12.根据权利要求10所述的井下测量工具，其中，至少一个槽342相对于所述工具体部12-1的纵轴线341横向地定向。
13.根据权利要求10所述的井下测量工具，其中，至少一个槽342相对于所述工具体部12-1的纵轴线341轴向地定向。
14.根据权利要求10所述的井下测量工具，其进一步包含导磁材料插入件，所述导磁材料插入件在线圈340和所述工具体部12-1之间被设置在多个槽342的每一个中。
15.根据权利要求14所述的井下测量工具，其中，所述导磁材料插入件包括铁氧材料插入件。
16.根据权利要求10所述的井下测量工具，其中，通过将所述多个棱344中的每一个棱的至少一部分机械加工掉而形成所述天线路径347。
17.根据权利要求10所述的井下测量工具，其中，所述发射器12和接收器23被部署在单个工具模块上。
18.根据权利要求10所述的井下测量工具，其中，所述发射器21和接收器23被部署在多于一个的分开的工具模块上。
19.一种获得形成在地层中的井孔中的测量结果的方法，其包含：
将工具120设置在井孔11中的步骤，所述工具120包含发射器21和接收器23，所述发射器21和接收器23中的至少一个包含天线装置，所述天线装置包含：
工具体部12-1，所述工具体部12-1具有纵轴线341和外表面12-2；
多个槽342，所述多个槽342具有减小的径向尺寸且围绕所述工具体部12-1间隔开，所述多个槽342中的至少一个以相对于所述工具体部的纵轴线341的非轴向方向定向；
多个棱344，所述多个棱344围绕所述工具体部12-1间隔开，所述多个棱中的每一个将所述多个槽中的至少两个相邻的槽分隔开；
天线路径347，所述天线路径347横穿围绕所述工具体部12-1的多个槽342和多个棱344；以及
线圈340，所述线圈340被设置在所述天线路径347中，
选择性地从所述发射器21发射电磁能量的步骤；以及
在所述接收器23处获取与发射的能量相关的多个数据对的步骤。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述线圈340包含斜线圈、轴向线圈和分段线圈中的一个。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，至少一个槽342相对于所述工具体部12-1的纵轴线341横向地定向。
22.根据权利要求19所述的方法，其中，至少一个槽342相对于所述工具体部12-1的纵轴线341轴向地定向。
23.根据权利要求19所述的方法，其进一步包含导磁材料插入件，所述导磁材料插入件在线圈340和所述工具体部12-1之间被设置在多个槽342的每一个中。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述导磁材料插入件包括铁氧材料插入件。
25.根据权利要求19所述的方法，其中，通过将所述多个棱344中的每一个棱的至少一部分机械加工掉而形成所述天线路径347。
26.根据权利要求19所述的方法，其进一步包含使用多个数据对，以生成测量结果的步骤，所述测量结果表示以下的至少一个：1)到地层边界的方向；2)到地层边界的距离；以及3)地层的一个或多个电阻率。
27.根据权利要求26所述的方法，其进一步包含使用测量结果改变或确认钻井计划的步骤。
28.根据权利要求19所述的方法，其进一步包含方位地旋转在所述井孔11中的设备的步骤。
29.根据权利要求19所述的方法，其进一步包含将所述发射器21和接收器23部署在单个工具模块上的步骤。
30.根据权利要求19所述的方法，其进一步包含将所述发射器21和接收器23部署在多于一个的分开的工具模块上的步骤。
31.一种方法，其包含：
770将工具120设置在设置于地层中的井孔11中的步骤，所述工具120包含：
至少一个发射器21和至少一个接收器23；
其中，所述发射器21和接收器23中的至少一个是定向天线；并且
其中，所述发射器21和接收器23相对于彼此轴向地间隔开；
774获取所述井孔11中的多个数据对的步骤，每个数据对包括在至少一个接收器23处的感生信号和来自总工具面范围中的对应的工具面角；以及
776计算通过多个数据对概略估算的感生信号函数的至少一个区域，以生成表示地层特征的测量结果的步骤。
32.根据权利要求31所述的方法，其进一步包含：
将总工具面范围分成多个子集的步骤；
对于总工具面范围的每个子集，计算感生信号函数的区域，以生成表示地层特征的测量结果的步骤。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述多个子集是四个子集。
34.根据权利要求31所述的方法，其中，所述多个子集是八个子集；
35.根据权利要求31所述的方法，其中，所述多个子集跨越与工具面角的范围相等的范围。
36.根据权利要求31所述的方法，其中，测量结果包含：
·所述感生信号的零次谐波系数；
·所述感生信号的一个或多个一次谐波系数；以及
·所述感生信号的一个或多个二次谐波系数中的一个或多个。
37.根据权利要求31所述的方法，其中，776计算步骤包含离散积分法。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，离散积分法包含梯形积分法。
39.根据权利要求31所述的方法，其中，测量结果进一步包含一个或多个零次谐波系数、一次谐波系数和二次谐波系数的线性组合。
40.根据权利要求31所述的方法，其中，测量结果进一步包含一个或多个零次谐波系数、一次谐波系数和二次谐波系数的两个不同的线性组合之间的幅值比率或相位差。
41.根据权利要求31所述的方法，其中，测量结果进一步包含感生信号函数的多个子集的区域的线性组合。
42.根据权利要求31所述的方法，其中，测量结果进一步包含感生信号函数的多个子集的区域的两个不同的线性组合之间的幅值比率或相位差。
43.根据权利要求31所述的方法，其进一步包含使用测量结果表示地层的特征的步骤。
44.根据权利要求31所述的方法，其中，至少一个定向发射器21包含：
工具体部12-1，所述工具体部12-1具有纵轴线341和外表面12-2，所述工具体部12-1包含：
多个槽342，所述多个槽342具有减小的径向尺寸且围绕所述工具体部12-1间隔开，所述多个槽342中的每一个以相对于所述工具体部12-1的纵轴线341的非轴向方向定向；
多个棱344，所述多个棱344围绕所述工具体部12-1间隔开，所述多个棱中的每一个将所述多个槽中的至少两个相邻的槽分隔开；
天线路径347，所述天线路径347横穿围绕所述工具体部12-1的多个槽342和多个棱344；以及
线圈340，所述线圈340被设置在所述天线路径347中。
45.根据权利要求31所述的方法，其中，至少一个轴向间隔的定向接收器23包含：
工具体部12-1，所述工具体部12-1具有纵轴线341和外表面12-2，所述工具体部12-1包含：；
多个槽342，所述多个槽342具有减小的径向尺寸且围绕所述工具体部12-1间隔开，所述多个槽342中的每一个以相对于所述工具体部12-1的纵轴线341的非轴向方向定向；
多个棱344，所述多个棱344围绕所述工具体部12-1间隔开，所述多个棱中的每一个将所述多个槽中的至少两个相邻的槽分隔开；
天线路径347，所述天线路径347横穿围绕所述工具体部12-1的多个槽342和多个棱344；以及
线圈340，所述线圈340被设置在所述天线路径347中。
46.一种井下测量工具，其包含：
至少一个发射器21；
至少一个接收器23，
其中所述发射天线和接收天线中的至少一个包含定向天线；以及
控制器，所述控制器被配置为：(i)使得工具在地下井孔11中旋转的同时获取多个数据对，每个数据对包含感生信号测量结果和来自总工具面范围中的对应的工具面角；并且(ii)计算井下的由多个数据对概略估算的感生信号函数的至少一个区域，以生成表示地层特征的测量结果。
47.根据权利要求46所述的井下测量工具，其中，所述控制器进一步被配置为：将总工具面范围分成多个子集；并且对于总工具面范围的每个子集，计算感生信号函数的区域，以生成表示地层特征的测量结果。
48.根据权利要求47所述的井下测量工具，其中，所述多个子集是四个子集。
49.根据权利要求47所述的井下测量工具，其中，所述多个子集是八个子集。
50.根据权利要求47所述的井下测量工具，其中，所述多个子集跨越与工具面角的范围相等的范围。
51.根据权利要求46所述的井下测量工具，所述控制器进一步被配置为输出测量结果，所述测量结果包含：感生信号的一个或多个零次谐波系数、感生信号的一个或多个一次谐波系数和感生信号的一个或多个二次谐波系数中的一个或多个。
52.根据权利要求46所述的井下测量工具，所述控制器进一步被配置为采用离散积分法。
53.根据权利要求46所述的井下测量工具，所述控制器进一步被配置为输出测量结果，所述测量结果包含一个或多个零次谐波系数、一次谐波系数和二次谐波系数的线性组合。
54.根据权利要求46所述的井下测量工具，所述控制器进一步被配置为输出测量结果，所述测量结果包含一个或多个零次谐波系数、一次谐波系数和二次谐波系数的两个不同的线性组合之间的幅值比率或相位差。
55.根据权利要求46所述的井下测量工具，所述控制器进一步被配置为输出测量结果，所述测量结果包含感生信号函数的多个子集的区域的线性组合。
56.根据权利要求46所述的井下测量工具，所述控制器进一步被配置为输出测量结果，所述测量结果包含感生信号函数的多个子集的区域的两个不同的线性组合之间的幅值比率或相位差。
57.根据权利要求46所述的井下测量工具，所述控制器进一步被配置为将表示地层特征的测量结果传送到表面。
58.根据权利要求46所述的井下测量工具，其中，所述发射器21和接收器23被部署在单个工具模块上。
59.根据权利要求46所述的井下测量工具，其中，所述发射器21和接收器23被部署在多于一个的分开的工具模块上。
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