CN109642456B - 随钻前探测和侧向探测仪器的系统和方法 - Google Patents

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CN109642456B CN201780044851.8A CN201780044851A CN109642456B CN 109642456 B CN109642456 B CN 109642456B CN 201780044851 A CN201780044851 A CN 201780044851A CN 109642456 B CN109642456 B CN 109642456B
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Abstract

本发明提供了一种用于钻头前方和周围的地层边界检测的方法和系统。通过对称设置发射器/接收器和接收器/发射器的方向，系统可以测量由钻头前方和周围地层边界反射的信号。测量的信号可用于确定地层边界位置。

Description

随钻前探测和侧向探测仪器的系统和方法
技术领域
该发明是关于随钻电磁测井的系统和方法，该系统和方法用于测量地层参数。该发明的应用之一是测量钻井设备周围和前面的地层参数。
背景技术
随钻测量系统安装在钻井设备上面，当钻井设备把地层钻开一个孔之后，用随钻测量系统测量地层信息。随钻测量系统是典型的井下设备的一部分，该设备处于钻杆的底部，为钻头提供动力以破碎岩石。随钻测量系统提供实时测量以便更新储层模型、优化钻井过程。随钻测量系统提供的数据能够为井眼实时定位，使井眼处于储层的最佳生产位置。随钻测量系统提供的信息，使得水平井钻井和钻遇储层变得更容易，特别是在复杂储层中。
电磁随钻测量系统利用电磁波测量钻井设备周围的地层信息。随钻电磁测量系统通常包括至少一个发射天线和一个接收天线。发射天线发射一个电磁波到系统周围的地层，然后被接收天线接收。这个接收到的信号被用于评价地层参数，例如电阻率、介电常数和系统到地层界面的距离。石油工业的持续发展导致越来越多的水平井被钻探。水平井的钻井需要实时掌握钻井设备到前方和周围地层界面的位置。目前的电磁随钻测量系统具有探测地层界面的能力，但其精度和效率还不能达到工业界的期望。
发明内容
本发明描述了一个具有前探测和侧向探测的电磁随钻测量系统，该系统至少需要一个发射器和至少一个接收器。在一个实例中，本发明至少包含一个发射器和两个接收器，其中发射器处于两个接收器之间。在另一个实例中，本发明至少包含两个发射器和一个接收器，其中接收器处于两个发射器之间。在另一个实例中，本发明至少包含一个发射器和一个接收器，其中接收器和于发射器的中心位于仪器轴线的同一位置。
当系统处于具有不同电阻率的均匀介质中，接收器测量到来自发射器的信号相同或相近。在一个实例中，接收器位于一个发射器的两边。当地层界面存在时，接收器测量的信号与系统和地层界面的相对位置及地层界面两边的地层电阻率有关。
在一个实例中，该发明提出了一个电磁随钻测井系统，包括一个磁天线发射器，和电天线接收器。其中磁天线发射器包含一个或多个闭合回路，被称为一个或多个磁偶极子，电天线接收器是一个天线或传感器，可以直接电场强度。电天线接收器的中心和磁天线发射器的中心重合，或电天线接收器处于一个平面上，该平面是由磁天线发射器的法线和仪器轴线构成。在这个发明实例中，地层界面的位置和地层电阻率由测量信号
Figure BDA0001950037560000021
或
Figure BDA0001950037560000022
计算得出。其中
Figure BDA0001950037560000023
为系统旋转时测量值的平均值，
Figure BDA0001950037560000024
是仪器旋转角度。
在另一个实例中，该发明提出了一个电磁随钻测井系统，包括一个磁天线发射器，和天线接收器。其中磁天线发射器包含一个或多个闭合回路，被称为一个或多个磁偶极子，天线接收器包含两个相互连接的部分，这两部分同为磁天线或同为电天线或同为磁电天线。磁天线发射器位于两个相互连接天线部分之间。在这个发明实例中，地层界面的位置和地层电阻率由测量信号
Figure BDA0001950037560000025
或
Figure BDA0001950037560000026
计算得出。其中
Figure BDA0001950037560000027
为系统旋转时测量值的平均值。
在另一个实例中，该发明提出了一个电磁随钻测井系统，包括一个磁天线发射器，和磁-电天线接收器。其中磁天线发射器包含一个或多个闭合回路，被称为一个或多个磁偶极子；磁-电天线接收器是一个天线或传感器，当磁-电天线接收器位于磁天线发射器的上方或下方时，它可以同时测量磁场强度和电场强度。在这个发明实例中，地层界面的位置和地层电阻率由测量信号
Figure BDA0001950037560000028
或
Figure BDA0001950037560000029
计算得出。其中
Figure BDA00019500375600000210
为系统旋转时测量值的平均值
在另一个实例中，该发明提出了一个电磁随钻测井系统，包括一个磁天线发射器，和磁-电天线接收器。其中磁天线发射器包含一个或多个闭合回路，被称为一个或多个磁偶极子，磁-电天线接收器是一个天线或传感器，磁-电天线接收器同时测量磁场强度和电场强度。该磁-电天线接收器包括两部分，每一部分都是一个磁-电天线接收器，两个部分被连接起来。磁天线发射器位于磁-电天线接收器包括的两部分之间。在这个发明实例中，地层界面的位置和地层电阻率由测量信号
Figure BDA0001950037560000031
或
Figure BDA0001950037560000032
计算得出。其中
Figure BDA0001950037560000033
为系统旋转时测量值的平均值。
在一个实例中，该发明提出了一个电磁随钻测井系统，包括一个磁天线发射器，和两个天线接收器。两个天线接收器同为磁天线，或电天线，或磁-电天线。磁天线发射器位于两个天线接收器之间。在这个发明实例中，地层界面的位置和地层界面两端的电阻率由测量信号
Figure BDA0001950037560000034
计算，或由一个或多个比值
Figure BDA0001950037560000035
和
Figure BDA0001950037560000036
计算得出，包括实部、虚部、幅度和相位。其中
Figure BDA0001950037560000037
和
Figure BDA0001950037560000038
是系统旋转时两个接收器接收的信号，
Figure BDA0001950037560000039
为总的测量信号，表示为
Figure BDA00019500375600000310
或
Figure BDA00019500375600000311
为系统旋转时测量值
Figure BDA00019500375600000312
的平均值。
在一个实例中，该发明提出了一个电磁随钻测井系统，包括一个电天线发射器，和一个天线接收器或两个天线接收器。若是一个天线接收器，该接收器包括两个相互连接的天线，这两个天线同为电天线或磁天线或磁-电天线，电天线发射器位于该接收器的两个天线之间。若是两个天线接收器，他们同为电天线或磁天线或磁-电天线，电天线发射器位于两个天线接收器之间。
在一个实例中，该发明提出了一个电磁随钻测井系统，包括一个磁-电天线发射器，和一个天线接收器或两个天线接收器。若是一个天线接收器，该接收器包括两个相互连接的天线，这两个天线同为电天线或磁天线或磁-电天线，磁-电天线发射器位于该接收器两个天线之。若是两个天线接收器，它们同为电天线或磁天线或磁-电天线，磁-电天线发射器位于两个天线接收器之间。
在一个实例中，该发明提出了一个电磁随钻测井系统，包含磁-电天线，磁-电天线被用于发射器或/和接收器。在一个实例中，磁-电天线可以被认为是一个闭合磁线圈和一个直线电天线的组合。
附图说明
下面各个例子的详细说明有助于更好的理解本专利：
图1(a)-(d)显示的是不同线圈形天线的结构，一直被用于电磁随钻测井系统。
图2(a)-(c)显示的是圆形线圈天线的结构，指向水平和垂直位置。
图3(a)显示的是电极天线，能够测量电场强度。
图3(b)显示的是如3(a)所示的电天线被放置在金属芯棒刻槽的一边。
图3(c)显示的是如3(a)所示的电极天线被放置在金属芯棒刻槽的两边。
图4显示的是磁-电天线结构，能够同时测量磁场强度和电场强度。
图5(a)显示的是一个电磁随钻测量系统结构图。发射器是法方向为Y-方向的线圈，接收器为一个电偶极子。电偶极子是一个电传感器。发射器和接收器的中心位于随钻测井系统轴线上的同一点。
图5(b))显示的是一个电磁随钻测量系统结构图。发射器是法方向为Y-方向的线圈，接收器为一个电偶极子。该电偶极子位于一个平面内，该平面是由系统的轴线和线圈的法线构成，法线通过线圈的中心。
图6(a)显示的是一个电磁随钻测量系统结构图。该体系由一个发射器和一个接收器组成。发射器是一个线圈天线，接收器是一个磁-电天线。
图6(b)显示的是一个电磁随钻测量系统结构图。该体系由一个发射器和一个接收器构成。发射器是一个磁-电天线，接收器是一个磁-电天线。
图7(a)显示的是一个电磁随钻测量系统结构图。该体系由一个发射器和一个接收器构成。发射器是一个线圈天线；接收器是相互连接的两个电传感器，分别处于发射器的上、下方。
图7(b)显示的是一个电磁随钻测量系统结构图。该体系由一个发射器和两个接收器构成。发射器是一个线圈天线；两个接收器是两个电传感器，分别处于发射器的上、下方。
图7(c)显示的是一个电磁随钻测量系统结构图。该体系由一个发射器和一个接收器构成。发射器是一个线圈天线；接收器是相互连接的两个磁-电传天线，分别处于发射器的上、下方。
图7(d)显示的是一个电磁随钻测量系统结构图。该体系由一个发射器和两个接收器构成。发射器是一个线圈天线；两个接收器是两个磁-电天线，分别处于发射器的上、下方。
图8(a)显示的是一个电磁随钻测量系统结构图。该体系由一个发射器和一个接收器构成。发射器是一个线圈天线；接收器是相互连接的两个线圈天线，分别处于发射器的上、下方。
图8(b)显示的是一个电磁随钻测量系统结构图。该体系由一个发射器和两个接收器构成。发射器是一个线圈天线；两个接收器是两个线圈天线，分别处于发射器的上下方。
图9(a)显示的是一个电磁随钻测量系统结构图。该体系由一个发射器和一个接收器构成。发射器是一个倾斜线圈天线；接收器是相互连接的两个倾斜线圈天线，分别处于发射器的上下方。
图9(b)显示的是一个电磁随钻测量系统结构图。该体系由一个发射器和两个接收器构成。发射器是一个倾斜线圈天线；两个接收器是两个倾斜线圈天线，分别处于发射器的上下方。
图10(a)显示的是图5(a)所示的电磁随钻测量系统处于地层界面的上方。
图10(b)显示的是图6(a)所示的电磁随钻测量系统处于地层界面的上方。
图11(a)显示的是图7(a)所示的电磁随钻测量系统处于地层界面的上方。
图11(b)显示的是图7(b)所示的电磁随钻测量系统处于地层界面的上方。
图11(c)显示的是图7(c)所示的电磁随钻测量系统处于地层界面的上方。
图11(d)显示的是图7(d)所示的电磁随钻测量系统处于地层界面的上方。
图12(a)显示的是图8(a)所示的电磁随钻测量系统处于地层界面的上方。
图12(b)显示的是图8(b)所示的电磁随钻测量系统处于地层界面的上方。
图13(a)显示的是图9(a)所示的电磁随钻测量系统处于地层界面的上方。
图13(b)显示的是图9(b)所示的电磁随钻测量系统处于地层界面的上方。
图14(a)-(c)显示的是电磁随钻测量系统的响应和地层界面位置的关系。
图15显示的是广义电磁随钻测量系统结构示意图。
这些图件和下面的详细描述只是帮助理解本专利的例子，它们易于被修改和被替代。然而，附图和其详细描述不是在限制权利要求的范围。
具体实施方式
本专利所使用的“磁天线”指的是可以简化为磁偶极子的线圈环。
专利所使用的“磁天线发射器”指的是用作发射器的磁天线，当向其提供电源时，该磁天线可以将电磁波发射到其周围的地层中。
专利所使用的“磁天线接收器”指的是将磁天线用作接收器，以测量其周围的电磁波。
本专利所用的“电天线”是指电偶极子或等效电偶极子。
本专利所使用的“电天线发射器”指的是用作发射器的电偶极子，其可以将电磁波发射到其周围的地层中。
本专利所使用的“电天线接收器”指的是将电天线用作接收器，以测量其周围的电磁波。
本专利所用的“磁-电天线”是指开放式导线，其可被视为磁天线和电天线的组合或磁偶极子和电偶极子的等效组合。
本专利所使用的“磁-电天线发射器”是指用作发射器的磁-电天线，其可以将电磁波发射到其周围的地层中。
本专利所使用的“磁-电天线接收器”是指用作接收器的磁-电天线，其可以测量其周围的电磁波。
图1(a)-(d)示出了用于电磁随钻测井仪器和电缆测井仪器的几种不同的线圈天线。图1(a)表示圆环天线；图1(b)表示椭圆环形天线；图1(c)表示矩形环形天线；图1(d)示出了弯曲形天线，其可以是具有弯曲的圆形环，椭圆形环或矩形环形天线。在理论分析和解释中，如上所述的闭合天线被简化为磁偶极子或几个磁偶极子的组合。
在本发明中，闭合环状天线被称为磁天线。磁天线具有两个特征：它包含一个或多个闭合环状线圈天线；在数值模拟或解释分析时，它可以简化为一个或多个磁偶极子。磁天线可以充当发射器和接收器。在以下描述中，使用圆环天线作为示例，但是本发明不仅限于圆环天线。
对应于磁天线，电天线被定义为一种天线或传感器，其通过直接激励或测量电场来发送或接收信号。电天线可以用作发射器或接收器。
与磁天线和电天线相比，磁-电天线被定义为一种天线或传感器，其是开放的导线并且可以被视为磁天线和电天线的组合，并且同时具有磁天线和电天线的功能。磁-电天线可以用作发射器或接收器。
图2(a)-(d)示出了在笛卡尔坐标系中的圆环天线。图2(a)示出了X方向磁天线，其法线方向为X方向。当X方向磁天线用作发射器并将电磁波发射到地层中时，它将在周围地层中激发电磁场。当接收器是电天线时，电磁场可以简化为电场。在接收器位置，电场强度可以表示为矢量(Exx,Exy,Exz).，其中E表示电场强度，并且第一下标x表示发射器方向。它是x，表示X方向磁天线的法线方向在X方向上。第二个下标是测量方向。电场强度的测量值可以转换为电压并表示为(Vmexx,Vmexy,Vmexz)，其中V表示电压，第一个下标m表示发射器是磁天线，第二个下标e表示接收器为电天线。如果接收器是磁天线，则考虑磁场而不是电场，并且接收器位置处的电磁场可以表示为磁矢量(Hxx,Hxy,Hxz)，其中H表示磁场强度。通过X，Y和Z三个方向的磁天线接收器可以测量三个方向的磁场分量。以与电天线接收器相同的方式，磁天线的测量值可以表示为电压矢量(Vmmxx,Vmmxy,Vmmxz)，其中第一个下标m表示磁天线发射器，第二个下标m表示磁天线接收器。如果接收器是磁-电天线，则要同时考虑磁场和电场，并且接收器位置处的电磁场可以表示为磁场强度矢量(Hxx,Hxy,Hxz)和电场强度矢量(Exx,Exy,Exz).。两个矢量的六个分量可以通过磁-电接收器测量，并且测量值可以表示为电压矢量(Vmmxx+Vmexx,Vmmxy+Vmexy,Vmmxz+Vmexz)。
图2(b)表示Y方向磁天线，它的法线方向是Y方向。类似于图2(a)中描述的天线，当Y方向磁天线用作发射器时，电天线接收器位置处的电场强度可以表示为矢量(Eyx,Eyy,Eyz)。电场强度的测量值可以转换为电压并表示为(Vmeyx,Vmeyy,Vmeyz)。当接收器是磁天线接收器时，接收器位置处的磁场强度可以表示为矢量(Hyx,Hyy,Hyz)。磁场强度的测量值可以表示为电压矢量(Vmmyx,Vmmyy,Vmmyz)。当接收器是磁-电天线时，电磁场被表示为磁场强度矢量(Hyx,Hyy,Hyz)和强度矢量(Eyx,Eyy,Eyz)。测量值可以表示为电压矢量(Vmmyx+Vmeyx,Vmmyy+Vmeyy,Vmmyz+Vmeyz)。
图2(c)示出了Z向磁天线，其法线方向是Z方向。类似于图2(a)和图2(b)所示的天线，当Z方向磁天线用作发射器时，电天线接收器位置的电场强度可以表示为矢量(Ezx,Ezy,Ezz)。可以将电场强度的测量值转换为电压矢量(Vmezx,Vmezy,Vmezz)。当接收器是磁天线接收器时，接收器位置处的磁场强度可以表示为矢量(Hzx,Hzy,Hzz)。磁场强度的测量值可以表示为电压矢量(Vmmzx,Vmmzy,Vmmzz)。当接收器是磁-电天线接收器时，电磁场被表示为磁场强度矢量(Hzx,Hzy,Hzz)和电场强度矢量(Ezx,Ezy,Ezz)。测量值可以表示为电压矢量(Vmmzx+Vmezx,Vmmzy+Vmezy,Vmmzz+Vmezz)。
当前工业使用的任何类型的磁天线可以表示为上述三个磁天线的组合。定义上述磁天线的目的是帮助描述本发明，而不是作为对本发明的限制。
图3(a)显示了能够测量电场的电天线的例子。电极1 301和电极2302是天线上的两个电极。两个电极与传输线303连接，传输线303连接到电子设备。这种电子设备包括但不限于可以记录测量值的电路板。
图3(b)显示了如图3(a)所示的电天线被安装在导电芯棒305的刻环304一侧。连接两个电极的传输线被放置在芯棒内部，再连接到电子设备。
图3(c)示出了如图3(a)所示的电天线被安装在导电芯棒305的刻环304上。电天线的两个电极301,302被分开，并被放置在导电芯棒305的刻环304的对称侧面。连接两个电极301,302的传输线303被放置在芯棒，并连接到电子设备。
图4示出了能够同时测量磁场强度和电场强度的磁-电天线。左侧是半圆形天线401，其可以被视为磁-电天线的示例。半圆形天线可以被视为磁天线402(左侧的上部天线)和电天线403(左侧下部的天线)的组合。电天线403的方向405与磁天线402的底侧方向404相反。电天线403的长度与半圆形天线401的直径相同。半圆形天线只是磁-电天线的一个例子。本发明不是限制磁-电天线为半圆形天线。
图5(a)示出了一个发射器-接收器系统，其包括作为发射器的Y方向磁天线501和作为接收器的电天线502。电天线502的中心位于Y方向磁天线501的中心。在均匀介质中，该系统接收不到信号。该系统仅接收由系统前方或周围的地层边界反射的电磁波。
图5(b)示出了一个发射器-接收器系统，其包括Y方向磁天线501作为发射器和电天线502作为接收器。电天线位于由井轴和磁天线发射器501的法线形成的平面503上，该法线通过磁天线的中心。在均匀介质中，该系统接收不到信号。该系统仅接收由系统前方或周围的地层边界反射的电磁波。
图6(a)示出了一个发送器-接收器系统，包括作为发射器的Z方向磁天线601和作为接收器的磁-电天线602。磁-电天线602的磁天线部件(例如402)是Z方向磁天线，电天线部分(例如403)是Y方向电天线，这意味着电天线沿Y方向。该系统的测量值可表示为
Figure BDA0001950037560000091
其中φ是钻井工具的旋转角度。
图6(b)示出了一个发射器-接收器系统，其包括作为发射器的磁-电天线603和作为接收器的磁-电天线604。两个天线都是Z方向磁天线和Y方向电天线的组合。该系统的测量值可表示为
Figure BDA0001950037560000092
图7(a)-(d)示出了4个发射器-接收器系统，都包括一个Y方向磁天线发射器701和一个相应接收器。接收器由两部分702和703,705和706组成，发射器701位于两个部分702和703,705和706之间。每个部分702，703都可以被视为电天线，如图7(a)-(b)所示。每个部分705，706都可以被视为磁-电天线，如图7(c)-(d)所示。如果接收器的两个部分702和703,705和706对称地分布在发射器701的两边，并且系统周围的介质为均匀介质，则由接收器两个部分702和703,705和706接收的信号将相互抵消。因此，当这些发射器-接收器系统处于均匀介质时，它们将不会接收到有效信号。如果系统之前或周围存在地层界面，则系统能接收有效信号。这些有效信号可用于确定系统和地层界面的相对位置和地层电阻率。
图7(a)示出了电天线接收器的两个部分702，703，分别表示为Reup 702和Redn703。Reup702和Redn 703通过用虚线示出的电线704彼此连接。虚线表示电线对测量没有贡献，并且表示Reup702和Redn 703串联连接。Reup702和Redn703的方向相同，该方向可以是任意的。在一个实例中，该方向是笛卡尔坐标系中的X方向。当Y方向磁天线701将电磁波发射到其周围的介质中时，接收器Reup 702和Redn 703将分别接收电场强度
Figure BDA0001950037560000093
和
Figure BDA0001950037560000094
接收到的电场强度可以使用
Figure BDA0001950037560000095
和
Figure BDA0001950037560000096
转换为电压，其中L是电天线的长度。系统的测量值可表示为：V＝Vmeup-Vmedn。
如果接收器的两个部分702,703对称地定位于Y方向磁天线701的两侧，并且系统位于均匀介质中，则：
Vmeup＝Vmedn，
结果：Vme＝0。
图7(b)示出了两个电天线接收器Re1 702和Re2 703，它们是分开的并且指向相同的方向，方向可以是任意的。在一个实例中，方向是笛卡尔坐标系中的X方向。当Y方向磁天线701将电磁波发射到其周围的介质中时，Re1 702和Re2 703将分别接收电场强度
Figure BDA0001950037560000101
和
Figure BDA0001950037560000102
利用
Figure BDA0001950037560000103
Figure BDA0001950037560000104
和
Figure BDA0001950037560000105
接收的电场强度可以被转换为电压。如果该发射器-接收器系统周围的介质是均匀介质，并且Re1 702和Re2 703对称地定位在Y方向磁天线701的两侧，则：
Vme1＝-Vme2
结果：
Vme1+Vme2＝0。
图7(c)示出了磁-电天线接收器的两个部分705,706，被表示为Rmeup705和Rmedn706，它们被用虚线707所示的电线相互连接。虚线表示电线707，不参与测量，并表示Rmeup705和Rmedn 706是串联连接。Rmeup705和Rmedn706指向同一方向，该方向可以是任意的。在一个实例中，磁-电天线705,706的电天线部分的方向是X方向，并且磁-电天线705,706的磁天线部分是Z方向天线。当Y方向磁天线701将电磁波发射到其周围的介质中时，接收器Rmeup 705和Rmedn 706将分别接收磁场强度
Figure BDA0001950037560000106
和
Figure BDA0001950037560000107
和电场强度
Figure BDA0001950037560000108
和
Figure BDA0001950037560000109
接收的磁场强度和电场强度可以被转换为电压，并表示为使用
Figure BDA00019500375600001010
和
Figure BDA00019500375600001011
和
Figure BDA00019500375600001012
和
Figure BDA00019500375600001013
系统的测量值可表示为：
Figure BDA00019500375600001014
如果接收器的两个部分705,706对称地定位在Y方向磁天线701的两侧，并且系统位于均匀介质中，则：
Figure BDA00019500375600001015
Figure BDA00019500375600001016
结果:V＝0。
图7(d)示出了两个磁-电天线接收器Rme1 705和Rme2 706，它们分开并指向相同的方向，方向可以是任意的。在一个实施例中，磁-电天线705,706的电天线部分的方向是X方向，并且磁-电天线705和706的磁天线部分是Z方向的。当Y方向磁天线701将电磁波发射到其周围的介质中时，Rme1 705和Rme2 706将分别接收磁场强度信号
Figure BDA0001950037560000111
和
Figure BDA0001950037560000112
和电场强度信号
Figure BDA0001950037560000113
和
Figure BDA0001950037560000114
接收到的磁场强度和电场强度信号可以转换为电压
Figure BDA0001950037560000115
和
Figure BDA0001950037560000116
和
Figure BDA0001950037560000117
和
Figure BDA0001950037560000118
如果两个接收器705,706对称地位于Y方向磁天线701的两侧，并且系统位于均匀介质中，则有
Figure BDA0001950037560000119
Figure BDA00019500375600001110
则两个接收天线收到的信号之和为0.
图7(a)-(d)中所示的发射天线是Y方向磁天线701，但它们可以是X方向磁天线或Z方向磁天线。
图8(a)-(b)示出了发射器-接收器系统，其中发射器是Y方向磁天线801，接收器包括两个磁天线部件802,803。发射器801位于两个磁天线部件802,803之间。当发射器将电磁波发射到地层中时，如果接收器的两个部分802,803对称地定位在Y方向磁性天线801的两侧，则接收器可以测量来自系统前方和侧面地层界面反射的电磁波。并且，只有反射的电磁波能够被提取出到。测量的反射电磁波可用于确定系统前方或周围的地层边界。
图8(a)示出了具有两个磁天线Rmup 802和Rmdn 803的接收器，它们通过虚线804所示的电线彼此连接。虚线表示电线对测量信号没有贡献，和Rmup 802和Rmdn 803串联连接。Rmup 802的法线方向指向正Y方向，并且Rmdn 803的法线方向指向负Y方向。
当Y方向磁天线发射器801将电磁波发射到其周围的地层中时，Rmup 802和Rmdn803测量反射信号，例如电压。系统的测量信号可以表示为：
V＝Vmup+Vmdn
如果发射器-接收器系统周围的介质是均匀介质，并且接收器的两个部分802,803对称地定位在Y方向磁性天线发射器801的两侧，则：
Vmup＝-Vmdn
结果：V＝0。
图8(b)示出了位于Y方向磁天线发射器801两侧的两个磁天线接收器Rm1 802和Rm2 803。Rm1 802的法线方向指向正Y方向，并且Rm2的法线方向803指向负Y方向。当Y方向磁天线801将电磁波发射到其周围的地层中时，Rm1 802和Rm2 803分别测量信号，表示为电压Vm1和Vm2。如果发射器-接收器系统周围的介质是均匀介质，并且两个接收器802，803对称地定位在Y方向磁天线801的两侧，则：
VM1＝-Vm2
结果：
VM1+Vm2的＝0。
图8(a)-(b)中所示的天线是Y方向磁天线801，但它们可以是X方向天线或Z方向天线。它们也可以是倾斜天线。图9(a)-(b)表示倾斜天线的情况。
图9(a)示出了一个发射器-接收器系统，其中发射器是倾斜磁天线901，接收器是两个倾斜磁天线Rtmup 902和Rtmdn 903的组合，它们通过虚线904表示的电线相互连接。虚线904表示对测量没有贡献，并且表示Rtmup 902和Rtmdn 903为串联连接。αt，αup和αdn分别是仪器轴线与倾斜发射器901、上方倾斜接收器902和下方倾斜接收器903的法线方向之间的角度。当倾斜磁天线发射器901将电磁波发射到其周围的地层中时，Rtmup 902和Rtmdn903的测量信号用电压表示。Rtmup 902接收的信号是Vtmup，Rtmdn 903接收的信号是Vtmdn。该系统的测量值可表示为：
V＝Vtmup+Vtmdn
如果发射器-接收器系统周围的介质是均匀介质，且Rtmup 902和Rtmdn903对称地位于倾斜发射器901的两侧，并且αup＝αdn，则：
Vtmup＝-Vtmdn
结果：V＝0。
图9(b)示出了一个发射器-接收器系统，其中发射器是倾斜磁天线901，并且两个倾斜磁天线Rtm1 902和Rtm1 903位于发射器901的两侧。αt，αup和αdn分别是仪器轴线与倾斜发射器901、上方倾斜接收器902和下方倾斜接收器903的法线方向之间的角度。当倾斜磁天线发射器901将电磁波发射到其周围的地层中时，Rtm1 902和Rtm2 903测量信号用电压表示。Rtm1 902接收的信号是Vtm1，Rtm2 903接收的信号是Vtm2。该系统的测量信号可表示为：
V＝Vtm1+Vtm2。
如果发射器-接收器系统周围的介质是均匀介质，并且Rtm1 902和Rtm2903对称地位于倾斜磁天线发射器901的两侧，并且αup＝αdn，则：
Vtm1＝-Vtm2
结果：V＝0。
图10(a)示出了在图5(a)中描述的发射器-接收器系统之前存在地层界面1001的模型。地层1 1002位于边界1001上方，地层2 1003位于边界1001下方。井眼轴线与地层界面法线方向之间的角度为θ1004。地层11002和地层2 1003具有不同的电参数，例如电阻率。当发射器501将电磁波发射到其周围的地层中时，一些电磁波将被边界1001反射回来，并且反射的电磁波将被电接收器502接收。该系统的测量信号可表示为：
Figure BDA0001950037560000131
其中
Figure BDA0001950037560000132
是该系统的旋转角度。
在直井情况下，θ＝0，Vmeyx＝Vmexy，则有：
Figure BDA0001950037560000133
通过反演，下面的公式可用于确定地层界面的位置和每层的电阻率：
Figure BDA0001950037560000134
Δ(Ve)＝Ve(0)-Ve(90)＝-(Vmeyx-Vmexy)
Figure BDA0001950037560000135
其中average(Ve)是系统旋转一周测量值的平均值。上述公式的幅度和相位与地层界面1001位置和地层电阻率有关。它们可用于确定地层界面的位置和每层的电阻率。
图10(b)示出了在图6(a)中描述的发射器-接收器系统之前存在地层界面1001的模型。地层1 1002位于地层界面1001上方，地层2 1003位于地层界面1001下方。井眼轴线与地层界面法线方向之间的角度为θ1004。地层1 1002和地层2 1003具有不同的电参数，例如电阻率。当发射器601将电磁波发射到其周围的地层中时，一些电磁波将被边界1001反射回来，并且反射的电磁波将被电接收器602接收。
在水平井情况下，θ＝90度，V_mezx＝0。系统的测量值可表示为：
Figure BDA0001950037560000136
Figure BDA0001950037560000137
通过反演，下面的公式可以用来确定地层界面1001的位置，和每层的电阻率。
Figure BDA0001950037560000141
Figure BDA0001950037560000142
和
Figure BDA0001950037560000143
图11(a)示出了在图7(a)中描述的发射器-接收器系统之前存在地层界面1001的模型。地层1 1002位于地层界面1001上方，地层2 1003位于地层界面1001下方。井眼轴线与地层界面法线方向之间的角度为θ1004。地层1 1002和地层2 1003具有不同的电参数，例如电阻率。当发射器701将电磁波发射到介质中时，一些电磁波被地层界面1001反射回来，并且反射的电磁波将被接收器的两个部分702，703接收。该系统的电压测量值可表示为：
Figure BDA0001950037560000144
Figure BDA0001950037560000145
其中
Figure BDA0001950037560000146
和
Figure BDA0001950037560000147
分别是系统旋转时由Reup 702和Redn 703测量的电压，
Figure BDA0001950037560000148
和
Figure BDA0001950037560000149
是Reup 702测量的电压，
Figure BDA00019500375600001410
和
Figure BDA00019500375600001411
是由Redn703测量的电压。
Figure BDA00019500375600001412
是系统旋转的角度。
该系统的测量值是：
Figure BDA00019500375600001413
如果Reup 702和Redn 703对称地位于发射器701的两侧，则
Figure BDA00019500375600001414
仅反映地层界面1001的位置。以下公式可用于确定地层界面1001位置和每层的电阻率：
Figure BDA00019500375600001415
Figure BDA00019500375600001416
Figure BDA0001950037560000151
其中average(Ve)是系统旋转一周的平均值。上述公式的振幅和相位与地层界面位置及地层电阻率有关。它们可用于确定地层界面的位置和每层的电阻率。
图11(b)示出了在图7(b)所示的发射器-接收器系统之前存在地层界面1001的模型。地层1 1002位于地层界面1001上方，地层2 1003位于地层界面1001下方。井眼轴线与地层界面法线方向之间的角度1004为θ。地层1 1002和地层2 1003具有不同的电参数，例如电阻率。当发射器701将电磁波发射到介质中时，一些电磁波将被边界1001反射回来，并且反射的电磁波将被接收器的两个电天线702，703接收。测量的电压可分别表示为：
Figure BDA0001950037560000152
Figure BDA0001950037560000153
其中
Figure BDA0001950037560000154
和
Figure BDA0001950037560000155
是系统旋转时由Re1 702和Re2 703测量的电压，
Figure BDA0001950037560000156
和
Figure BDA0001950037560000157
是由Re1 702测量的电压，
Figure BDA0001950037560000158
和
Figure BDA0001950037560000159
是由Re2 703测量的电压。
Figure BDA00019500375600001510
和
Figure BDA00019500375600001511
的和是：
Figure BDA00019500375600001512
如果Re1 702和Re2 703对称地位于发射器701的两侧，则
Figure BDA00019500375600001513
仅反映地层界面1001的位置。以下公式可用于确定地层界面1001位置和每层的电阻率：
Figure BDA00019500375600001514
Figure BDA00019500375600001515
Figure BDA00019500375600001516
Figure BDA0001950037560000161
Figure BDA0001950037560000162
Figure BDA0001950037560000163
Figure BDA0001950037560000164
Figure BDA0001950037560000165
上述公式的幅度和相位与地层界面1001位置有关，可用于确定地层界面1001位置和每层的电阻率。
图11(c)示出了在图7(c)中描述的发射器-接收器系统之前存在地层界面1001的模型。地层1 1002位于地层界面1001上方，地层2 1003位于地层界面1001下方。井眼轴线与地层界面法线方向之间的角度为θ1004。地层1 1002和地层2 1003具有不同的电参数，例如电阻率。当发射器701将电磁波发射到介质中时，一些电磁波被地层界面1001反射回来，并且反射的电磁波将由接收器的两个部分705,706接收。该系统接收器两部分的电压测量值可表示为：
Figure BDA0001950037560000166
Figure BDA0001950037560000167
该系统的测量值为：
Figure BDA0001950037560000168
如果Rup 705和Rdn706对称地位于发射器701的两侧，则
Figure BDA0001950037560000169
仅反射地层界面1001的位置。以下公式可用于确定地层界面1001位置和每层的电阻率：
Figure BDA0001950037560000171
Figure BDA0001950037560000172
Figure BDA0001950037560000173
其中
Figure BDA0001950037560000174
是系统旋转一周的平均值。上述公式的振幅和相位与地层界面1001位置和地层电阻率有关。它们可用于确定地层界面1001位置和每层的电阻率。
图11(d)示出了在图7(d)中描述的发射器-接收器系统之前存在地层界面1001的模型。地层1 1002位于地层界面1001上方，地层2 1003位于地层界面1001下方。井眼轴线与地层界面法线方向之间的角度为θ1004。地层1 1002和地层2 1003具有不同的电参数，例如电阻率。当发射器701将电磁波发射到介质中时，一些电磁波被地层界面1001反射回来，并且反射的电磁波将由两个接收器705，606接收。该系统两个接收器的电压测量可表示为：
Figure BDA0001950037560000175
Figure BDA0001950037560000176
该系统的测量值为：The sum measurement of the system is:
Figure BDA0001950037560000177
如果R1 705和R2 706对称地位于发射器701的两侧，则
Figure BDA0001950037560000178
仅反射地层界面1001的位置。以下公式可用于确定地层界面1001的位置和每层的电阻率
Figure BDA0001950037560000181
Figure BDA0001950037560000182
Figure BDA0001950037560000183
Figure BDA0001950037560000184
Figure BDA0001950037560000185
Figure BDA0001950037560000186
Figure BDA0001950037560000187
Figure BDA0001950037560000188
其中
Figure BDA0001950037560000189
是系统旋转一周的平均值。上述公式的振幅和相位与地层界面1001的位置和地层电阻率有关。它们可用于确定地层界面1001的位置和每层的电阻率。
图12(a)示出了在图8(a)中描述的发射器-接收器系统之前存在地层界面1001的模型。地层1 1002位于地层界面1001上方，地层2 1003位于地层界面1001下方。井眼轴线与边界法线方向之间的角度为θ1004。地层1 1002和地层2 1003具有不同的电参数，例如电阻率。当发射器801将电磁波发射到介质中时，一些电磁波将被地层界面1001反射回来，并且反射的电磁波将被接收器的两个部分Rmup 802和Rmdn 803接收。接收器两部分的测量值可表示为：
Figure BDA00019500375600001810
Figure BDA00019500375600001811
其中
Figure BDA00019500375600001812
和
Figure BDA00019500375600001813
是Rmup 802测得的yy，xx，yx和xy分量，并且
Figure BDA00019500375600001814
和
Figure BDA00019500375600001815
是Rmdn 803测得的yy，xx，yx和xy分量。
该系统的测量值为：
Figure BDA0001950037560000191
如果Rmup 802和Rmdn 803对称地位于发射器801的两侧，则
Figure BDA0001950037560000192
仅反映地层界面1001的位置。以下公式可用于确定地层界面1001的位置和每层的电阻率：
Figure BDA0001950037560000193
Figure BDA0001950037560000194
Figure BDA0001950037560000195
其中average(Vm)是系统旋转一周所测量的平均值。上述公式的幅度和相位与地层界面1001的位置和地层电阻率有关，可用反演确定地层界面1001的位置和每层的电阻率。
图12(b)示出了在图8(b)中描述的发射器-接收器系统下面存在层边界1001的模型。地层1 1002是发送器-接收器系统所在的地层。地层2 1003是另一地层。如果地层11001和地层2 1002具有不同的电参数，例如电阻率，那么当发射器801将地层波发射到介质中时，一些电磁波将被地层界面1001反射回来，并且反射的电磁波将由Rm1 802和Rm2 803测量。电压测量值
Figure BDA0001950037560000196
和
Figure BDA0001950037560000197
可表示为：
Figure BDA0001950037560000198
Figure BDA0001950037560000199
其中
Figure BDA00019500375600001910
和
Figure BDA00019500375600001911
是Rm1 802测量的yy,xx,yx,和xy分量，
Figure BDA00019500375600001912
和
Figure BDA00019500375600001913
是Rm2测量的yy,xx,yx,和xy分量。
测量值的和为
Figure BDA00019500375600001914
如果Rm1 802和Rm2 803对称地位于发射器801的两侧，则
Figure BDA00019500375600001915
仅反映地层界面1001的位置。以下公式可用于确定地层界面1001的位置和每层的电阻率：
Figure BDA0001950037560000201
Figure BDA0001950037560000202
Figure BDA0001950037560000203
Figure BDA0001950037560000204
Figure BDA0001950037560000205
Figure BDA0001950037560000206
Figure BDA0001950037560000207
Figure BDA0001950037560000208
其中average(Vm)是系统旋转一周所测量的平均值。上面公式的幅度和相位与地层界面1001的位置和地层电阻率有关，并且可用于确定地层界面1001的位置和每层的电阻率。
作为示例，上述讨论基于Y方向磁天线作为发射器和接收器。倾斜磁天线也可用作发射器和接收器。图13(a)-(b)示出了倾斜磁天线作为发射器和接收器的情况。
图13(a)示出了在图9(a)中描述的发射器-接收器系统之前存在层边界1001的模型。地层1 1002位于地层界面1001上方，地层2 1003位于地层界面1001下方。井眼轴线与地层界面法线方向之间的角度为θ1004。地层1 1002和地层2 1003具有不同的电参数，例如电阻率。当发射器901将电磁波发射到介质中时，一些电磁波将被地层界面1001反射回来，并且反射的电磁波将被Rtmup 902和Rtmdn 903接收。Rtmup 902和Rtmdn 903的测量可以表示为：
Figure BDA0001950037560000211
Figure BDA0001950037560000212
其中
Figure BDA0001950037560000213
和
Figure BDA0001950037560000214
是Rtmup 902测量的分量，
Figure BDA0001950037560000215
和
Figure BDA0001950037560000216
是Rtmup 903测量的分量。
该系统的测量值为：
Figure BDA0001950037560000217
如果Rmup902和Rmdn903对称地位于发射器器901的两侧，并且αup＝αdn，则
Figure BDA0001950037560000218
仅反映地层界面1001的位置。以下公式可用于确定地层界面1001的位置和每层的电阻率：
Figure BDA0001950037560000219
Figure BDA00019500375600002110
Figure BDA00019500375600002111
其中average(Vm)是系统旋转一周所测量的平均值。上述公式的幅度和相位与地层界面1001的位置和地层电阻率有关，并且可用于确定地层界面1001的位置和每层的电阻率。
图13(b)示出了在图9(b)中描述的发射器-接收器系统之前存在地层界面1001的模型。地层1 1002位于地层界面1001上方，地层2 1003位于地层界面1001下方。井眼轴线与边界法线方向之间的角度为θ1004。地层1 1002和地层2 1003具有不同的电参数，例如电阻率。当发射器901将电磁波发射到介质中时，一些电磁波将被地层界面1001反射回来，并且反射的电磁波将由Rm1 902和Rm2 903接收。接收的电压信号可表示为：
Figure BDA0001950037560000221
Figure BDA0001950037560000222
其中
Figure BDA0001950037560000223
和
Figure BDA0001950037560000224
是Rtm1 902测量到的分量，
Figure BDA0001950037560000225
和
Figure BDA0001950037560000226
是Rm2测量到的分量。
Rm1 902和Rm2 903测量信号的和为:
Figure BDA0001950037560000227
如果Rtm1 902和Rtm2 903对称地位于发射器901的两侧，并且α1＝α2,则
Figure BDA0001950037560000228
仅反映边界1001的位置。
以下公式可用于确定地层界面1001位置和每层的电阻率：
Figure BDA0001950037560000231
Figure BDA0001950037560000232
Figure BDA0001950037560000233
Figure BDA0001950037560000234
Figure BDA0001950037560000235
Figure BDA0001950037560000236
Figure BDA0001950037560000237
其中average(Vm)是系统旋转一周所测量的平均值。上述公式的幅度和相位与地层界面1001的位置有关，并且可用于确定地层界面1001的位置和每层的电阻率。
图14(a)-(b)示出了
Figure BDA0001950037560000238
和
Figure BDA0001950037560000239
与地层模型之间的关系。其中接收器R1 705和R2 706到发射器701的距离为12(英寸)，接收器R1802和R2 803到发射器801的距离为12(英寸)，地层1 1002和地层2 1003中的地层电阻率分别为100(欧姆-米)和1(ohm-m)，频率为500,000(Hz)，θ＝0。
图14(a)示出了
Figure BDA00019500375600002310
和
Figure BDA00019500375600002311
的幅度与系统到地层界面距离之间的关系。AMPM90和AMPM0分别表示当αtm1＝αtm2＝αt＝90(度)和αtm1＝αtm2＝αt＝0(度)时
Figure BDA00019500375600002312
的幅度值。AMPE表示of
Figure BDA00019500375600002313
的幅度。
图14(b)分别表示当αtm1＝αtm2＝αt＝90(度)和αtm1＝αtm2＝αt＝0(度)时
Figure BDA00019500375600002314
的相位值和相同到地层界面距离的关系。PHAE代表
Figure BDA00019500375600002315
的相位。
图14(c)表示图6(a)所示的发射器-接收器系统的测量幅度与系统旋转角度之间的关系，倾角θ为90度，地层1 102和地层2 103中地层电阻率分别为100(ohm-m)和1ohm-m，系统到地层界面的距离是10(英寸)。图14(c)显示了正弦曲线，其中最大值和最小值之间的差值是2Vmezy，它是系统到地层界面的距离和地层电阻率的函数。系统到地层界面的距离可以通过图6中所示的发射器-接收器系统的测量来计算。
图14(a)-(b)示出了
Figure BDA0001950037560000244
和
Figure BDA0001950037560000241
的值与系统到地层界面的距离有很强的关系。因此，
Figure BDA0001950037560000242
和
Figure BDA0001950037560000243
可用于确定钻头前方地层界面的位置。上述讨论基于一个发射器-接收器系统，该系统可用于确定钻头前方的地层界面位置。
图15示出了前探测和侧向探测系统的结构，其中有N个天线安装在系统主体上，系统主体可以是导电芯棒。每个天线可以是电天线或磁天线或磁-电天线，并且每个天线可以是发射器或接收器，并且每个天线可以是倾斜的。所有天线都将连接到电子设备。这种电子设备包括但不限于可以记录测量值的电子板。该结构包括至少一个如上所述的发射器-接收器系统。
在一个实例中，本发明提供一种电磁随钻测井设备，包括(a)一个或多个发射器，用于发射电磁波，每个发射器是磁天线发射器或电天线发射器或磁-电天线发射器，(b)一个或多个接收器，用于测量一个或多个电场和磁场参数，每个接收器是磁天线接收器或电天线接收器或磁-电天线接收器。接收器测量的单一测量信号或组合测量信号具有如下特征：(1)在均匀介质中的测量信号微弱或为零，(2)反映随钻测井系统前方或周围的地层界面。例如，由多个接收器接收的信号相互抵消以使总测量值变小，从而使得系统接收的信号能够反映地层边界。发射器和接收器安装在导电芯棒的刻环上。该系统测量一个或多个地层参数，例如电阻率、电导率和系统到地层界面的距离。在一个实施例中，该系统可以接收由其前方或周围的地层界面反射的电磁波。本领域普通技术人员将容易地识别和设计用于特定用途的合适数量的发射器和接收器
在一个实例中，磁-电天线发射器或磁-电天线接收器包括开放式导线天线，其可以等效为闭合环状磁天线和直线式电天线的组合。
在另一个实例中，该系统包括一个发射器和两个接收器，发射器位于两个接收器之间。在一个实施例中，两个接收器位于发射器的两侧，以使它们测量值的和在均匀介质中非常弱或为零，并且它们测量值的和反映系统前方和周围存在地层界面。在另一个实施例中，该系统包括两个发射器和一个接收器，接收器位于两个发射器之间。在一个实施例中，两个发射器位于接收器的两侧，以使它们的测量值的和在均匀介质中非常弱或为零，并且它们测量值的和反映系统前方和周围存在地层界面。
在另一实例中，系统包括一个磁天线发射器和一个电天线接收器，其中电天线接收器的中心与磁天线发射器的中心重合，并且磁天线发射器包括一个或多个闭合环。
在另一个实例中，系统包括一个磁天线发射器和一个电天线接收器，其中电天线接收器位于由磁天线的法线和系统轴线形成的平面上，并且法线穿过磁天线中心，磁天线发射器包括一个或多个闭合环。
在另一个实例中，系统包括一个磁天线发射器和一个磁-电天线接收器。电压测量值可表示为：V＝Vmm+Vme.
在另一个实例中，系统包括一个电天线发射器和一个磁-电天线接收器。电压测量值可表示为：V＝Vem+Vee.
在另一个实例中，系统包括一个磁-电天线发射器和一个磁-电天线接收器。电压测量值可表示为：V＝Vmm+Vme+Vem+Vee.
在另一个实例中，系统包括一个磁天线发射器和一个电天线接收器，并且电天线接收器包括位于磁天线发射器两侧的两个相连的电天线。
在另一实例中，系统包括一个磁天线发射器和一个磁天线接收器，该磁天线接收器包括两个相连接的磁天线部分，且这两部分位于磁发射器的两侧。
在另一实例中，系统包括一个磁天线发射器和一个磁-电天线接收器，并且该磁-电天线接收器包括两个相连接的磁-电天线部分，且这两部分位于磁发射器的两侧。
在另一个实例中，系统包括一个磁天线发射器和两个电天线接收器，且两个电天线接收器位于磁天线发射器的两侧。
在另一个实例中，系统包括一个磁天线发射器和两个磁天线接收器，且两个接收器位于磁天线发射器的两侧。
在另一个实例中，系统包括一个磁天线发射器和两个磁-电天线接收器，且两个磁-电天线接收器位于磁天线发射器的两侧。
在另一个实例中，系统包括一个电天线发射器和一个电天线接收器，并且电天线接收器包括两个相连接的电天线部分，它们位于电天线发射器的两侧。
在另一个实例中，系统包括一个电天线发射器和一个磁天线接收器，并且磁天线接收器包括两个相连接的磁天线部分，它们位于电天线发射器的两侧。
在另一实例中，系统包括一个电天线发射器和两个电天线接收器，且两个电天线接收器位于电天线发射器的两侧。
在另一个实例中，系统包括一个电天线发射器和两个磁天线接收器，且两个磁天线接收器位于电天线发射器的两侧。
在另一个实例中，系统包括一个接收器，该系统使用测量值
Figure BDA00019500375600002618
或比值
Figure BDA0001950037560000261
或
Figure BDA0001950037560000262
和
Figure BDA0001950037560000263
来计算地层界面的位置和地层电阻率。
Figure BDA0001950037560000264
是系统旋转时的测量值，
Figure BDA0001950037560000265
为旋转角度，而
Figure BDA0001950037560000266
是系统旋转一周测量值的平均值。
在另一个实例中，系统包括两个接收器，该系统使用
Figure BDA0001950037560000267
或比率
Figure BDA0001950037560000268
和
Figure BDA0001950037560000269
或两者都有用来计算地层信息。该地层信息包括地层界面的位置，界面走向和地层电阻率。
Figure BDA00019500375600002610
是系统的旋转角度，
Figure BDA00019500375600002611
和
Figure BDA00019500375600002612
是两个接收器相对于角度
Figure BDA00019500375600002613
的测量值，
Figure BDA00019500375600002614
是接收器的总响应，
Figure BDA00019500375600002615
或
Figure BDA00019500375600002616
是
Figure BDA00019500375600002617
的平均值。
在另一个实例中，本发明提供了一种钻井工具，其包括本专利所述的随钻测井系统。

Claims (18)

1.一种电磁随钻测井设备，包括：
一个或多个发射器用于发射电磁波，每个发射器是磁天线发射器或电天线发射器或磁-电天线发射器;
一个或多个接收器用于测量一个或多个电磁场参数，每个接收器是磁天线接收器或电天线接收器或磁-电天线接收器；
其中所述发射器和接收器安装在导电芯棒上，所述接收器具有一个测量信号或组合测量信号，具有特性：（1）在均匀介质中，这些信号微弱或为零，（2）这些信号反映随钻测井设备前方和/或周围地层界面的存在，并且所述随钻测井设备测量一个或多个地层参数，其中包括：电阻率，电导率和设备到地层界面的距离，
其中，所述设备包括一个磁天线发射器和一个磁-电天线接收器，并且具有测量值
Figure 855157DEST_PATH_IMAGE001
，其中
Figure 115237DEST_PATH_IMAGE002
表示磁天线发射、磁天线接收产生的感应电动势，
Figure 711828DEST_PATH_IMAGE003
表示磁 天线发射、电天线接收产生的感应电动势。
2.根据权利要求1所述的设备，包括一个发射器和两个接收器，其中所述发射器位于所述两个接收器之间。
3.根据权利要求1所述的设备，包括两个发射器和一个接收器，其中接收器位于两个发射器之间。
4.根据权利要求1所述的设备，包括一个磁天线发射器和一个电天线接收器，其中所述电天线接收器的中心与所述磁天线发射器的中心相同，所述磁天线发射器包括一个或多个闭合环。
5.根据权利要求1所述的设备，包括一个磁天线发射器和一个电天线接收器，所述电天线接收器包括两个相连接的电天线部分，它们位于磁天线发射器的两侧。
6.根据权利要求1所述的设备，包括一个磁天线发射器和一个磁天线接收器，所述磁天线接收器包括两个相连接的磁天线部分，它们位于磁天线发射器的两侧。
7.根据权利要求1所述的设备，包括一个磁天线发射器和两个电天线接收器，所述两个电天线接收器位于磁天线发射器的两侧。
8.根据权利要求1所述的设备，包括一个磁天线发射器和两个磁天线接收器，所述两个磁天线接收器位于所述磁天线发射器的两侧。
9.根据权利要求1所述的设备，包括一个电天线发射器和一个电天线接收器，所述电天线接收器包括两个相连接的电天线部分，它们位于所述电天线发射器的两侧。
10.根据权利要求1所述的设备，包括一个电天线发射器和一个磁天线接收器，所述磁天线接收器包括两个连接的磁天线部分，它们位于所述电天线发射器的两侧。
11.根据权利要求1所述的设备，包括一个电天线发射器和两个电天线接收器，所述电天线接收器位于所述电天线发射器的两侧。
12.根据权利要求1所述的设备，包括一个电天线发射器和两个磁天线接收器，所述磁天线接收器位于所述电天线发射器的两侧。
13.根据权利要求1所述的设备，所述磁-电天线发射器或磁-电天线接收器包括开放式导线天线，所述开放式导线天线是闭合环磁天线和直线电天线的组合。
14.根据权利要求1所述的设备，包括一个电天线发射器和一个磁-电天线接收器，并具 有测量值
Figure 740963DEST_PATH_IMAGE004
，其中
Figure 840506DEST_PATH_IMAGE005
表示电天线发射、磁天线接收产生的感应电动势，
Figure 807457DEST_PATH_IMAGE006
表示电天线发射、电天线接收产生的感应电动势。
15.根据权利要求1所述的设备，包括一个磁-电天线发射器和一个磁-电天线接收器， 并且具有测量值V
Figure 221120DEST_PATH_IMAGE007
，其中
Figure 104763DEST_PATH_IMAGE002
表示磁天线发射、磁天线接收产 生的感应电动势，
Figure 578469DEST_PATH_IMAGE003
表示磁天线发射、电天线接收产生的感应电动势，
Figure 796830DEST_PATH_IMAGE005
表示电天线发 射、磁天线接收产生的感应电动势，
Figure 748605DEST_PATH_IMAGE006
表示电天线发射、电天线接收产生的感应电动势。
16.根据权利要求1所述的设备，当设备存在一个接收器时，所述设备利用响应
Figure 549071DEST_PATH_IMAGE008
或比率
Figure 944412DEST_PATH_IMAGE009
或两者来计算地层界面的位置和地层电阻率，其中
Figure 135222DEST_PATH_IMAGE008
是设备相对 于旋转角度φ的测量值，而
Figure 890688DEST_PATH_IMAGE010
是设备旋转测量值的平均值。
17.根据权利要求1所述的设备，当设备存在两个接收器时，所述设备利用
Figure 483343DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 816629DEST_PATH_IMAGE012
,
Figure 760314DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 319472DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure 766633DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 238197DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 465916DEST_PATH_IMAGE017
来计算地层界面信息，包括一个或多个地层界面的位置，地层走向和地层电阻 率，其中φ是设备的旋转角度，
Figure 563185DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 645280DEST_PATH_IMAGE019
是两个接收器相对于旋转角度φ的测量 值，
Figure 537012DEST_PATH_IMAGE020
是接收器的总响应，
Figure 455290DEST_PATH_IMAGE021
, 或
Figure 559512DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure 528736DEST_PATH_IMAGE011
是V（φ）的平均值。
18.一种钻井工具包括权利要求1所述的设备。
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