CN110005398A - 随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法及装置 - Google Patents

随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法及装置，该方法包括：分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同仪器参数下的测井响应，获得不同仪器参数下的测井响应分析结果；分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，获得不同仪器结构的测井响应分析结果；根据不同仪器参数下的测井响应分析结果，和不同仪器结构的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，所述设计参数包括仪器参数的范围和采用的仪器结构。本发明可以确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，以提高随钻电磁波电阻率测井仪器的前视探测能力。

Description

随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法及装置
技术领域
本发明涉及石油开发领域中近钻头电阻率及随钻电磁波电阻率测井技术，尤其涉及一种随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法及装置。
背景技术
目前国内随钻测井系统主要还是满足常规水平井测井需要，缺乏前视测井功能，水平井的储层钻遇率偏低，开发效果达不到预期目标。
由于近钻头电阻率测井技术探测深度较浅，因此，目前将随钻方位电磁波测井技术作为前视电阻率测井主要方向进行研究。常规的随钻电磁波电阻率测井仪不能进行方位地层电阻率的测量，无法精确的实现地质导向功能。在随钻测井过程中，测井仪器会随着钻头的转动而绕井轴转动。随钻方位电磁波电阻率测井仪器由于含有倾斜线圈，仪器转动时，线圈的磁矩方向会发生变化，这对响应信号会产生影响，此时接收线圈处的磁场大小分量与仪器的方位角有关，由此能根据电动势的方位特性，定义定向的幅度衰减和相位移，并使仪器具备井周方位分辨能力。综上所述，对于需要实现地质导向功能的随钻方位电磁波测井仪器而言，前视预测功能在大斜度井及水平井中具有重要意义，而目前的随钻方位电磁波仪器的前视探测能力不足。
发明内容
本发明实施例提出一种随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法，用以确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，以提高随钻电磁波电阻率测井仪器的前视探测能力，该方法包括：
分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同仪器参数下的测井响应，获得不同仪器参数下的测井响应分析结果；
分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，获得不同仪器结构的测井响应分析结果；
根据不同仪器参数下的测井响应分析结果，和不同仪器结构的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，所述设计参数包括仪器参数的范围和采用的仪器结构。
本发明实施例提出一种随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定装置，用以确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，以提高随钻电磁波电阻率测井仪器的前视探测能力，该装置包括：
仪器参数分析模块，用于分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同仪器参数下的测井响应，获得不同仪器参数下的测井响应分析结果；
仪器结构分析模块，用于分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，获得不同仪器结构的测井响应分析结果；
设计参数确定模块，用于根据不同仪器参数下的测井响应分析结果，和不同仪器结构的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，所述设计参数包括仪器参数的范围和采用的仪器结构。
本发明实施例还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法。
本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法的计算机程序。
在本发明实施例中，通过分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的不同仪器参数下的测井响应，以及分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，最后确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，因此，最后确定的设计参数充分考虑了随钻电磁波电阻率测井仪器的较大的随钻电磁波电阻率测井仪器，采用所述设计参数的随钻电磁波电阻率测井仪器的前视效果好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法的流程图；
图2A-图2D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、前视探测距离(Depth)在不同发射频率下的响应情况；
图3A-图3D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同发射频率下的响应情况；
图4A-图4D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同发射频率下的响应情况；
图5A-图5F分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同方位角下的响应情况；
图6A-图6D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同电流强度下的响应情况；
图7A-图7D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同线圈匝数下的响应情况；
图8A-图8D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同钻铤电导率下的响应情况；
图9A-图9D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同钻铤磁导率下的响应情况；
图10为基础单发单收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器；
图11A-图11B为基础单发单收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向同性的七层地层模型中的方位幅度比信号和方位相位差信号的响应结果；
图12A-图12B为基础单发单收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向异性的七层地层模型中的方位幅度比信号和方位相位差信号的响应结果；
图13为正对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器；
图14A-图14B为正对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向同性的七层地层模型中的方位幅度比信号和方位相位差信号的响应结果；
图15A-图15B为正对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向异性的七层地层模型中的方位幅度比信号和方位相位差信号的响应结果；
图16A-图16B为反对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向同性的七层地层模型中的方位幅度比信号和方位相位差信号的响应结果；
图17A-图17B为反对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向同性的七层地层模型中的方位幅度比信号和方位相位差信号的响应结果；
图18A-图18D为常用方位补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向同性的七层地层模型中的响应结果；
图19A-图19D为常用方位补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向同性的七层地层模型中的响应结果；
图20为本发明实施例提出的随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1为本发明实施例中随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤101，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同仪器参数下的测井响应，获得不同仪器参数下的测井响应分析结果；
步骤102，分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，获得不同仪器结构的测井响应分析结果；
步骤103，根据不同仪器参数下的测井响应分析结果，和不同仪器结构的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，所述设计参数包括仪器参数的范围和采用的仪器结构。
在本发明实施例中，通过分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的不同仪器参数下的测井响应，分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，最后确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，因此，最后确定的设计参数充分考虑了随钻电磁波电阻率测井仪器的较大的随钻电磁波电阻率测井仪器，采用所述设计参数的随钻电磁波电阻率测井仪器的前视效果好。
在一实施例中，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同仪器参数下的测井响应，获得不同仪器参数下的测井响应分析结果，包括：
分析随钻电磁波电阻率测井仪器在远离地层界面时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同仪器参数变化的响应；
分析随钻电磁波电阻率测井仪器在地层界面附近时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同仪器参数变化的响应。
在一实施例中，仪器参数包括发射频率、源距、线圈倾角、方位角、电流强度、线圈匝数、钻铤电导率和钻铤磁导率中的其中一种或任意组合。
具体实施时，当仪器参数为发射频率时，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同发射频率下的测井响应，获得不同发射频率下的测井响应分析结果，包括：
以单发单收线圈系结构的随钻电磁波电阻率测井仪器为例，选择线圈距为96in.，发射线圈磁矩方向与仪器轴向同向，接收线圈倾斜，(即θT＝0°、θR＝45°)，电流强度为2A，发射及接收线圈匝数都为100匝，方位角为0°，仪器发射频率分别为100kHz、400kHz、1MHz、2MHz。图2A-图2D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、前视探测距离(Depth)在不同发射频率下的响应情况。
首先，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在远离地层界面时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同发射频率变化的响应：从图2A-图2D可以看出，远离地层界面时，方位幅度比信号和方位相位差信号的值都为零，电压信号和前视探测距离稳定不变化。
然后，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在地层界面附近时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同发射频率变化的响应：从图2A-图2D可以看出，在地层界面附近，随着频率的增大，方位幅度比信号和方位相位差信号的绝对值都增大，在地层界面处达到最大。当频率为1MHz-2MHz时，方位幅度比信号和相位差值比信号增大不明显，尤其在频率为2MHz时，方位相位差信号在界面附近有震荡现象。电压信号随着频率的增大而增大，但在频率为2MHz时，由于趋肤效应影响，远离地层界面处的电压信号出现低值，低于200kHz的电压幅值。在大部分频段内，方位幅度比信号比方位相位差信号的环视及前视探测范围更大，频率越低，探测能力越强，在大斜度井中前视范围甚至高达29.47m。因此，为保证方位信号强度及实测电压信号强度，频率不宜过低；同时，为了获取更广的方位探测范围，频率也不宜过高，应小于1MHz。
当仪器参数为源距时，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同源距下的测井响应，获得不同源距下的测井响应分析结果，包括：
让发射线圈磁矩方向与仪器轴向同向，接收线圈倾斜，(即θT＝0°、θR＝45°)，电流强度为2A，发射及接收线圈匝数都为100匝，仪器发射频率分别为400kHz，方位角为0°，源距，即发射线圈和接收线圈的距离分别为28in.、36in.、54in.、72in.、84in.、96in.、120in.。图3A-图3D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同源距下的响应情况。
首先，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在远离地层界面时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同源距变化的响应：如图3A-图3D所示，远离地层界面时，方位幅度比信号和方位相位差信号的值都为零，电压信号和前视探测距离稳定不变化。
然后，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在地层界面附近时,方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同源距变化的响应：从图3A-图3D可以看出，在地层界面附近，随着源距的增大，方位幅度比信号和方位相位差信号的绝对值都增大，在地层界面处达到最大，但是增大的幅度逐渐减小，因此推断源距增大到一定的范围后，增大源距不能使方位幅度比信号和相位差值比信号的强度增强。在源距为120in.时，方位相位差信号在地层界面附近有轻微震荡现象。电压幅值随着源距的增大而减小，但方位幅度比信号和相位差值比信号的强度都在工程可探测范围内。源距越大，探测能力越强，在大斜度井中前视范围甚至高达32.68m。当源距小于32in.时，方位相位差信号无法反映钻头前方的地质体信息。因此，为保证方位幅度比信号和相位差值比信号的强度和更广阔的方位探测范围，源距不能过短，应大于32in.，而由于实际工程技术的限制，源距也不能过长。
当仪器参数为线圈倾角时，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同线圈倾角下的测井响应，获得不同线圈倾角下的测井响应分析结果，包括：
设定源距为96in.，仪器发射频率为400kHz，电流强度为2A，发射及接收线圈匝数都为100匝，方位角为0°，发射线圈磁矩方向与仪器轴同向(即θT＝0°)，接收线圈倾斜角度从0°变化到90°。图4A-图4D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同发射频率下的响应情况。
首先，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在远离地层界面时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同线圈倾角变化的响应：如图4A-图4D所示，远离地层界面时，方位幅度比信号和方位相位差信号的值都为零，电压信号和前视探测距离稳定不变化。
然后，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在地层界面附近时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同线圈倾角变化的响应：如图4A-图4D所示，在地层界面附近，接收线圈的倾角越大，方位幅度比信号和方位相位差信号在地层界面处的值越大，地层界面的识别能力越强，但接收线圈倾角越大，使得接收线圈处感应电动势的越小。随着接收线圈的倾角的增大，环视距离及前视探测深度增大；在接收线圈倾角小于15°或大于40°时，方位幅度比信号比方位相位差信号环视及前视探测范围更大；在接收线圈倾角为90°时，方位幅度比的前视探测范围高达32.68m。
当仪器参数为方位角时，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同方位角下的测井响应，获得不同方位角下的测井响应分析结果，包括：
线圈距为96in.，发射线圈与仪器轴垂直，接收线圈倾斜45°，(即θT＝0°θR＝45°)，发射频率为400kHz，电流强度为2A，发射及接收线圈匝数为100匝，方位角从0°变化到360°。图5A-图5F分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同方位角下的响应情况。
首先，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在远离地层界面时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同方位角变化的响应：如图5A-图5F所示，远离地层界面时，方位幅度比信号和方位相位差信号的值都为零，电压信号和前视探测距离稳定不变化。
然后，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在地层界面附近时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同方位角变化的响应：如图5A-图5F所示，在地层界面附近，方位幅度比信号和方位相位差信号关于方位角呈余弦周期性变化，在仪器方位角为0°(360°)和180°时分别取得极大和极小值，仪器在实际钻进过程中会360°转动，可以得到所有方位角的方位幅度比信号和方位相位差信号曲线，因此根据这一规律可以确定某一时刻的仪器方位角。不论方位角如何变化，电压幅值都不变。前视探测范围也随方位角变化呈余弦周期性变化，在方位信号最强处，方位幅度比信号的前视探测范围优于方位相位差信号。
当仪器参数为电流强度时，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同电流强度下的测井响应，获得不同电流强度下的测井响应分析结果，包括：
设置线圈距为96in.，发射线圈与仪器轴垂直，接收线圈倾斜，(即θT＝0°、θR＝45°)，仪器发射频率采用400kHz，发射及接收线圈匝数都为100匝，方位角为0°，电流强度从1A变化到8A。图6A-图6D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同电流强度下的响应情况。
首先，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在远离地层界面时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同电流强度变化的响应：如图6A-图6D所示，远离地层界面时，方位幅度比信号和方位相位差信号的值都为零，电压信号和前视探测距离稳定不变化。
然后，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在地层界面附近时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同电流强度变化的响应：如图6A-图6D所示，在地层界面附近，随着电流强度的增大，电压信号随之增大，方位幅度比信号、相位差值比信号无变化，环视及前视探测距离稳定。因此，在实际工程可探测范围内，暂不考虑电流大小的影响。
当仪器参数为线圈匝数时，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同线圈匝数下的测井响应，获得不同线圈匝数下的测井响应分析结果，包括：
设置线圈距为96in.，发射线圈与仪器轴垂直，接收线圈倾斜，(即θT＝0°、θR＝45°)，仪器发射频率采用400kHz，方位角为0°，电流强度为2A，接收线圈匝数为1匝，发射线圈匝数从1变换到100匝。图7A-图7D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同线圈匝数下的响应情况。
首先，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在远离地层界面时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同线圈匝数变化的响应：如图7A-图7D所示，远离地层界面时，方位幅度比信号和方位相位差信号的值都为零，电压信号和前视探测距离稳定不变化。
然后，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在地层界面附近时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同线圈匝数变化的响应：如图7A-图7D所示，在地层界面附近，随着线圈匝数的增多，电压信号随之增大，方位幅度比信号、相位差值比信号无变化，前视探测距离稳定。因此，在实际工程可探测范围内，暂不考虑线圈匝数的影响。
当仪器参数为钻铤电导率时，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同钻铤电导率下的测井响应，获得不同钻铤电导率下的测井响应分析结果，包括：
设计三层地层模型，中间目标层电阻率为20Ω·m，厚度6m，上下围岩电阻率为2Ω·m。选择线圈距为96in.。井斜角为85°，由于井斜角是一个相对概念，此处为地层倾斜，井眼垂直的情况。发射线圈垂直，接收线圈倾斜，(即θT＝0°、θR＝45°)，发射及接收线圈匝数都为100匝，仪器发射频率采用400kHz，电流强度为2A，金属钻铤相对磁导率为1，钻铤电导率从103S/m变化到109S/m。图8A-图8D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同钻铤电导率下的响应情况。
首先，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在远离地层界面时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同钻铤电导率变化的响应：如图8A-图8D所示，远离地层界面时，方位幅度比信号和方位相位差信号的值都为零，电压信号和前视探测距离稳定不变化。
然后，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在地层界面附近时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同钻铤电导率变化的响应：如图8A-图8D所示，在地层界面附近，可以看出，钻铤电性特征并没有影响方位幅度比信号和方位相位差信号。但是随着钻铤电导率的增大，电压幅值降低，但钻铤电导率增大至105S/m后，接收线圈处幅度值基本不再减小，而是趋于稳定。这是因为当电导率增大到一定程度后，钻铤可以看作是理想导体，因此电磁波的衰减作用也趋于恒定。考虑实际钻铤的电导率均大于105S/m，说明在实际研制仪器时钻铤电导率的变化并不会对接收线圈处的电压幅值造成较大影响。另外，前视探测距离稳定。
当仪器参数为钻铤磁导率时，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同钻铤磁导率下的测井响应，获得不同钻铤磁导率下的测井响应分析结果，包括：
设计三层地层模型，中间目的层电阻率为20Ω·m，厚度6m，上下围岩电阻率为2Ω·m。选择线圈距为96in.，井斜角为85°，发射线圈垂直，接收线圈倾斜，(即θT＝0°、θR＝45°)，发射及接收线圈匝数都为100匝，仪器发射频率采用400kHz，电流强度为2A，钻铤电导率为106S/m，钻铤的相对磁导率分别取1、100、1000和10000。图9A-图9D分别为方位幅度比(Att)、方位相位差(PS)、电压信号(Vt)、环视及前视探测距离(Depth)在不同钻铤磁导率下的响应情况。
首先，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在远离地层界面时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同钻铤磁导率变化的响应：如图9A-图9D所示，远离地层界面时，方位幅度比信号和方位相位差信号的值都为零，电压信号和前视探测距离稳定不变化。
然后，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在地层界面附近时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同钻铤磁导率变化的响应：如图9A-图9D所示，在地层界面附近，可以看出，不同钻铤相对磁导率下的方位幅度比信号和方位相位差信号基本一致。普通钻铤的相对磁导率可以达到几十到一万，在此范围内钻铤的磁性特征也并没有影响方位幅度比信号和方位相位差信号，电压信号和前视探测距离稳定。
在一实施例中，分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，获得不同仪器结构的测井响应分析结果，包括：
模拟不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在设定地层模型中，方位幅度比信号和相位差值比信号随井斜角变化的响应。
在一实施例中，仪器结构包括基础单发单收仪器结构、正对称补偿双发双收仪器结构、反对称补偿双发双收仪器结构和常用方位补偿双发双收仪器结构中的其中一种或任意组合。
在一实施例中，所述设定地层模型包括各向同性的七层地层模型和各向异性的七层地层模型。
具体实施时，各向同性的七层地层模型和各向异性的七层地层模型的参数如表1所示。
表1地层模型的参数
图10为基础单发单收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器，方位幅度比信号及方位相位差信号越强，前视探测效果越好，图11A-图11B为基础单发单收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向同性的七层地层模型中的方位幅度比信号(Att_down)和方位相位差信号(PS_down)的响应结果，随着井斜角的增大，方位幅度比信号强度越大且对地层界面的识别效果越好，即使在目的层为0.1m时，井斜角为85°条件下的方位幅度比信号和方位相位差信号仍然能较好地反映地层界面；当薄目的层上下围岩不同时，层厚仅为0.3m的目的层受围岩影响较大，方位幅度比信号对上界面的指示比方位相位差信号好，而方位幅度比信号和方位相位差信号对下界面指示效果较差。图12A-图12B为基础单发单收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向异性的七层地层模型中的方位幅度比信号(Att_down)和方位相位差信号(PS_down)的响应结果，其响应规律与图11A-图11B规律相似。
图13为正对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器，方位幅度比信号及方位相位差信号越强，前视探测效果越好，图14A-图14B为正对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向同性的七层地层模型中的方位幅度比信号(Att)和方位相位差信号(PS)的响应结果，随着井斜角的增大，方位幅度比信号和方位相位差信号强度越大且对地层界面的识别效果越好，即使在目的层为0.1m时，井斜角为85°条件下的方位幅度比信号和方位相位差信号仍然能较好地反映地层界面；在井斜角度较小条件下，正对称补偿双发双收信号对界面指示优于单发单收信号。当薄目的层上下围岩不同时，层厚仅为0.3m的目的层受围岩影响较大，方位幅度比信号对上界面的指示比相位差信号好，而方位幅度比信号和方位相位差信号对下界面指示效果较差。图15A-图15B为正对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向异性的七层地层模型中的方位幅度比信号(Att)和方位相位差信号(PS)的响应结果在各向异性的七层地层模型中的响应结果，在各向异性的影响下，正对称补偿双发双收信号对界面指示仍优于单发单收信号，其响应规律与图14A-图14B规律相似。
图16A-图16B为反对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向同性的七层地层模型中的方位幅度比信号(Att')和方位相位差信号(PS')的响应结果。方位幅度比信号及方位相位差信号越强，前视探测效果越好，随着井斜角的增大，对地层界面的识别效果越好，即使在目的层为0.1m时，或层厚为0.3m的薄目的层上下围岩不同时，井斜角为85°条件下的方位幅度比信号和方位相位差信号仍然能较好地反映地层界面，但没有方位分辨能力；在不同井斜条件下，反对称补偿双发双收信号强度变化无规律。图17A-图17B为反对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向同性的七层地层模型中的方位幅度比信号(Att')和方位相位差信号(PS')的响应结果，由于各向异性的影响，反对称补偿双发双收信号增强，其响应规律与图16A-图16B规律相似。
图18A-图18D为常用方位补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向同性的七层地层模型中的响应结果。方位幅度比信号(Eatt)及方位相位差信号(Dpha)越强，前视探测效果越好，随着井斜角的增大，方位幅度比信号及方位相位差信号减弱，地层水平电阻率(Rad)和地层垂直电阻率(RPs)增大。在井斜角为85°条件下的电阻率值在地层界面处出现明显的犄角。在复杂薄层条件下的方位相位差信号对地层界面的识别能力略强于方位幅度比信号，但无法指示方位信息。总体而言，常用方位补偿双发双收信号对各向异性地层信息反映稍弱于反对称补偿信号，对于地层界面指示能力弱于正称补偿信号。图19A-图19D为常用方位补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在各向同性的七层地层模型中的响应结果，在各向异性的七层地层模型中，其响应规律与图18A-图18D规律相似，在井斜85°条件下，层厚为0.5m的目的层相位差电阻率接近地层垂直电阻率。
在一实施例中，根据不同仪器参数下的测井响应分析结果，和不同仪器结构的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，包括：
根据不同仪器参数下的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器的仪器参数的范围；
根据不同仪器结构的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器采用的仪器结构。
具体实施时，根据前述不同仪器参数下的测井响应分析结果，可以确定随钻电磁波电阻率测井仪器的仪器参数的范围，随钻电磁波电阻率仪器对地层界面十分敏感，有很强的方位识别能力；即使是薄层，方位幅度比信号比方位相位差信号依然能清晰的识别界面的存在。最后确定的随钻电磁波电阻率测井仪器的仪器参数的范围如下：
发射频率：发射频率越高，电压幅值越强，方位幅度比信号比方位相位差信号强度增大，但可能在地层界面附近出现震荡现象，同时，前视探测距离减弱。因此，发射频率不宜过低或过高，应小于1MHz。
源距：源距越大，方位幅度比信号比方位相位差信号强度增强，仪器的前视探测深度增大，但电压幅值减弱。因此，源距不能过短，应大于32in.，由于实际工程技术的限制，源距也不能过长；
线圈倾角：接收或发射线圈倾角越大，方位信号强度增强，前视探测距离越大，但电压幅值越小，因此，发射线圈和接收线圈倾斜角可设计为0°、45°或90°。
方位角：方位幅度比信号比方位相位差信号、前视探测距离关于方位角呈余弦周期性变化而电压幅值稳定，通过所有方位幅度比信号和方位相位差信号曲线，可以确定某一时刻的仪器方位角。
电流强度、线圈匝数、钻铤电导率和钻铤磁导率对方位幅度比信号、方位相位差信号和前视探测距离无明显影响，在实际工程可探测范围内，暂不考虑上述因素的影响。
根据不同仪器结构的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器采用的仪器结构，包括：
在复杂地层条件下，随着井斜角的增大，基础单发单收仪器结构、正对称补偿双发双收仪器结构、反对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器的测井响应中，方位幅度比信号和方位相位差信号强度越大，测量电阻率值越大，而常用方位补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器的方位补偿双发双收信号越小，对地层界面的识别效果越好。在各向异性的地层中，井斜角越大，目的层越厚，方位幅度比的电阻率越接近地层水平电阻率值，方位相位差的电阻率越接近地层垂直电阻率值。当薄目的层上下围岩不同时，受围岩影响较大，方位幅度比信号和方位相位差信号对地层界面指示效果较弱。相较于基础单发单收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器的单发单收信号，正对称补偿双发双收结构的随钻电磁波电阻率测井仪器的信号对于地层界面指示更准确，尤其是在小井斜或各向异性的地层中效果更佳；而反对称补偿双发双收结构的随钻电磁波电阻率测井仪器的信号对各向异性地层反映更明显，但无法指示地层方位信息。常用方位补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器的常用方位补偿双发双收信号对各向异性的地层信息反映稍弱于反对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器的反对称补偿信号，对于地层界面指示能力弱于正对称补偿双发双收仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器的正称补偿信号，无法指示方位信息。因此，最后确定采用正对称补偿双发双收仪器结构、反对称补偿双发双收仪器结构。
在本发明实施例提出的随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法中，通过分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的不同仪器参数下的测井响应，以及分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，最后确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，因此，最后确定的设计参数充分考虑了随钻电磁波电阻率测井仪器的较大的随钻电磁波电阻率测井仪器，采用所述设计参数的随钻电磁波电阻率测井仪器的前视效果好。
基于同样的发明构思，本发明实施例还提出一种随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定装置，该装置的原理与随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法一致，这里不再赘述。
图20为本发明实施例提出的随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定装置的示意图，如图20所示，该装置包括：
仪器参数分析模块2001，用于分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同仪器参数下的测井响应，获得不同仪器参数下的测井响应分析结果；
仪器结构分析模块2002，用于分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，获得不同仪器结构的测井响应分析结果；
设计参数确定模块2003，用于根据不同仪器参数下的测井响应分析结果，和不同仪器结构的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，所述设计参数包括仪器参数的范围和采用的仪器结构。
在本发明实施例提出的随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定装置中，通过分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的不同仪器参数下的测井响应，以及分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，最后确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，因此，最后确定的设计参数充分考虑了随钻电磁波电阻率测井仪器的较大的随钻电磁波电阻率测井仪器，采用所述设计参数的随钻电磁波电阻率测井仪器的前视效果好。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法，其特征在于，包括：
分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同仪器参数下的测井响应，获得不同仪器参数下的测井响应分析结果；
分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，获得不同仪器结构的测井响应分析结果；
根据不同仪器参数下的测井响应分析结果，和不同仪器结构的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，所述设计参数包括仪器参数的范围和采用的仪器结构。
2.如权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法，其特征在于，分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同仪器参数下的测井响应，获得不同仪器参数下的测井响应分析结果，包括：
分析随钻电磁波电阻率测井仪器在远离地层界面时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同仪器参数变化的响应；
分析随钻电磁波电阻率测井仪器在地层界面附近时，方位幅度比信号、相位差值比信号、电压信号和前视探测距离随不同仪器参数变化的响应。
3.如权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法，其特征在于，分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，获得不同仪器结构的测井响应分析结果，包括：
模拟不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在设定地层模型中，方位幅度比信号和相位差值比信号随井斜角变化的响应。
4.如权利要求3所述的随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法，其特征在于，所述设定地层模型包括各向同性的七层地层模型和各向异性的七层地层模型。
5.如权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法，其特征在于，根据不同仪器参数下的测井响应分析结果，和不同仪器结构的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，包括：
根据不同仪器参数下的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器的仪器参数的范围；
根据不同仪器结构的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器采用的仪器结构。
6.如权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法，其特征在于，仪器参数包括发射频率、源距、线圈倾角、方位角、电流强度、线圈匝数、钻铤电导率和钻铤磁导率中的其中一种或任意组合。
7.如权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定方法，其特征在于，仪器结构包括基础单发单收仪器结构、正对称补偿双发双收仪器结构、反对称补偿双发双收仪器结构和常用方位补偿双发双收仪器结构中的其中一种或任意组合。
8.一种随钻电磁波电阻率测井仪器设计参数确定装置，其特征在于，包括：
仪器参数分析模块，用于分析随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时，不同仪器参数下的测井响应，获得不同仪器参数下的测井响应分析结果；
仪器结构分析模块，用于分析不同仪器结构的随钻电磁波电阻率测井仪器在考虑前视探测范围时的测井响应，获得不同仪器结构的测井响应分析结果；
设计参数确定模块，用于根据不同仪器参数下的测井响应分析结果，和不同仪器结构的测井响应分析结果，确定随钻电磁波电阻率测井仪器的设计参数，所述设计参数包括仪器参数的范围和采用的仪器结构。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至7任一所述方法的计算机程序。
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