CN1559011A - 用于在水平的,垂直的和偏斜井中进行地质导向和岩层电阻率数据解释的多分量感应式仪器测量系统的方法和装置 - Google Patents

用于在水平的,垂直的和偏斜井中进行地质导向和岩层电阻率数据解释的多分量感应式仪器测量系统的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种改善的用于岩层电阻率估计的感应式工具。该工具为适合与发射和接收径向磁场的电磁发射器和传感器提供最小的与寄生涡流相关的误差电磁率，该径向正交与该工具的纵轴，该涡流是在发射器和接收器线圈周围的金属元件中感应的。本发明通过提高路径的自－感应提供了增加的有效工具表面阻抗，其中感应涡流在多分量感应仪器的表面上流动。该工具使向下打眼的工具设计者能够为已存在的和未来的向下打眼的仪器在频域和/或时域内的操作建立更有效和更好－保护的径向感应组。

Description

用于在水平的，垂直的和偏斜井中进行 地质导向和岩层电阻率数据解释 的多分量感应式仪器 测量系统的方法和装置
发明背景
发明领域
本发明涉及在频率或时域测量中感应电阻率的领域，该领域是使用具有加强的金属心轴(当钻孔时监控—MWD)或在传感器部分里或围绕该传感器部分具有大量的电子感应部分的向下打孔感应仪器，用上面的，下面的和提前的地质导向和地质信息而估计潜在碳氢化合物受力岩层并且帮助钻孔以及决定井放置。本发明为该工具本体中感应的涡流提供补偿，该涡流产生出了额外的错误信号，该错误信号对电阻率测量和电磁测量(包括高频率“电介质”或波传播电介质)，多分量感应测量进行干扰，该电阻率测量用于通过多组感应的联合解释自动估计俯角，该多分量感应测量用于进行地质导向(geosteering)和包括各向异性的岩层(formations)的裸井应用。
相关技术概述
电磁感应电阻率测井仪器在现有技术中是众所周知的。这些感应电阻率测井仪器被用来确定电导率，或与它相反的，即被钻孔穿透的地岩层的电阻率。岩层传导率已经被确定仪器在相邻与该钻孔的地岩层感应。在其它理由中，该电导率被用于推断地岩层流量。典型的，较低传导率(较高电阻率)与碳氢化合物-受力地岩层相关。该电磁感应测井的物理原理被描述，如，在J.H.Moran和K.S.Kunz， Basic Theory of Induction Logging and Application to Study of Two-Coil Sondes，Geophysics，vol 27，No.6，part 1，pp.829-858，Society ofExploration Geophysicists，1962年12月。描写在Moran Kunzreference上的许多电磁感应电阻率仪器的改进和修改已经被设计，它们中的一些被描写，如，在授予Barber的美国专利号4,837,517，授予Chandler等的美国专利号5,157,605和授予Fanini等的美国专利号5,600,246中。
传统的地球物理学感应电阻率测井工具是一适合于放进该钻孔的探测器并且它包括传感器部分和其它主要的用于获得数据的电子设备以便去决定表示该岩层特性的物理参数。该传感器部分，或心轴包括沿着仪器轴放置和根据特定的仪器说明书的规则安排的感应发射器和接收器。该电子设备产生一电压以进一步应用到发射器感应线圈，支配来自接收器感应线圈的信号，处理该获得的信息。该获得的数据然后被存储或借助于遥测学并通过用作放该工具进入该钻孔的有线电缆而被发送到地表面。
一般的，当使用传统的具有发射器和接收器(感应线圈)并且该发射器和接收器的磁力矩仅沿着钻井轴定位的感应测井工具时，当该碳氢化合物-受力地区发生在多层或叠层的储井时，它们难于被检测。这些储井通常包含由页岩和沙构成的薄交替层并且，时常，这些层很薄以致于由于传统测井工具的不充分分辨率，它们不能个别地被检测到。在这种情况下能够估计到该岩层的平均传导率。
因此，在一垂直钻孔中，具有仅沿着钻孔轴定位的发射器和接收器(感应线圈)的传统感应测井工具能够响应同时联合沙和页岩传导率的平均传导率。这些平均数据通常被相对高传导率的页岩层控制。为了提出该问题，测井仪已经转向使用横放的感应测井工具，在此的发射器和接收器(感应线圈)让它们的磁力矩关于该工具的纵轴横向定位。该横向感应测井仪器被描写在授予Forgang等的美国专利5,781,436中。
在该横向感应测井工具中，具有横向力矩的横向线圈组或偏斜线圈组的响应也通过平均传导率来决定，然而，该碳氢化合物-受力沙层相对低的传导率在该估计中占优势。通常，在该岩层中页岩/沙的量能从γ-射线或核测井测量中确定。那么具有横向感应测井工具的传统感应测井工具的组合能被用于确定单个页岩和沙层的传导率。
解释被横向感应测井工具获得的数据的主要困难之一与它易对钻孔条件攻击的响应相关。在这些条件中既存在传导井流也存在井筒流效应。用于减少这些对横向感应测井工具响应不需要的冲击的公知方法公开在L.A.Tabarovsky和M.I.Epov， Geometric and Frequency Focusing in Exploration of Anisotropy Seams，Nauka，USSR Academyof Science，Siberian Division，Novosibirsk，pp.67-129(1972)和L.A.Tabarovsky和M.I.Epov， Radial Characteristics Of Induction Focusing Probes With Transverse Detectors In An Anisotropic Medium，Soviet Geology And Geophysics，20(1979)，pp.81-90。
该公知的方法一直使用横向的包括感应发射器和接收器(感应线圈)的感应测井工具。通过辐射一磁场，感应发射器在邻接钻孔的岩层中感应电流；反过来，由于这些电流接收器能够测量感应的磁场。为了允许宽范围的垂直分辨率和有效的抑制有害的钻孔效应，来自该地岩层的磁性测量能在发射器和接收器之间的不同距离处获得。然而，甚至随着这些修改，用传统的横向测井仪器获得的测井数据可能是不一致的，难于解释的，并且当通过一系列层进行测井时该问题将被恶化。
在该感应测井仪器中，获得的数据质量主要依靠该工具操作的环境参数和它固有的仪器电磁响应特性。因此，在理想的情况下，该测井工具测量仅被在该岩层中被感应发射器的主要磁场激发的涡流而感应的信号。响应于岩层传导率变化发生的涡流量级和相位的变化随着各自的感应接收器输出电压的变化而被反射。在传统的感应仪器中，这些接收器电压(或浮动在接收器线圈中的电流)是条件信号并且然后使用模拟或数字相位灵敏度检测器主要地-算法化地被处理。该处理为确定接收器电压或电流幅度和关于感应发射器电流的相位或它的磁场波形而考虑。
当在裸井感应测井中时，当钻井(MWD)操作典型的使用螺线管-类型的同轴与该工具心轴的发射器和接收器感应线圈时，该感应仪器通常在监控中使用。由于相邻岩层的影响，这些仪器产生了在传播方式中的“典型的”感应测量，在发射磁场中的测量衰减和相位转移。公知的感应工具利用了两个定位在心轴中心的两个同轴接收器线圈和在接收器线圈两边的两组平衡发射器线圈。该平衡线圈结构当操作在400kHz和2MHz的两个频率时，能使典型的公知感应仪器定量估计八个方向平行的地岩层电阻率用于多个调查深度。
关于感应工具设计的一般规则，在该工具发射器和该岩层和该工具接收器和该岩层之间高度磁耦合是理想的。该工具和发射器/接收器和岩层之间的高磁耦合有利于提高仪器效率和提高全面的信噪比和提高理想的岩层参数的灵敏度。然而，典型的建立在公知的感应仪器的心轴中的传导性本体的存在变得有问题，导致了这些本体和不同的电磁辐射/接收源之间的额外的和不可避免的磁性耦合的出现。主要的，发射器，接收器和从一边和向下打孔的工具的传导性金属部分的另一边的地岩层之间的寄生磁耦合产生了与在工具本体表面和工具表面内部感应的寄生涡流相关的问题。
该流在向下打孔的工具表面上的寄生涡流产生了不需要的作为额外错误分量的磁场，该磁场与电阻率测量相互作用。这些感应的磁场减少了全部的发射器力矩，直接的耦合到接收器线圈以及在测量信号上产生了不需要的偏移。而且，假如用公知的方法计算和补偿不是不可能的，在工具本体上的涡流是由温度和频率决定的，这使得产生不利的效应很困难。因此，有必要用一种方法和装置减少和补偿不利的涡流效应。任何涡流的保持效应能在工具的气校准中校准。
该相对的岩层倾角对于合适和准确的解释获得的数据是重要的，该数据被新的多分量组感应仪器获得。该新开发的感应仪器包括三个相互正交的发射器-接收器组。这些结构为垂直，偏斜，和水平钻孔中的各向异性的岩层的水平和垂直电阻率的确定而考虑。该工具的描写能在WO98/00733，Beard等的Electrical logging of a laminatedformation(1998)中发现。这些发射器在所有的三个空间方向中能够感应电流并且这些接收器测量相应的磁场(Hxx，Hyy，和Hzz)。在该场响应的命名中，第一索引指示发射器的方向，第二索引表示接收器的方向。例如，Hzz是被z-方向发射器线圈感应和被z-方向接收器测量的磁场，在此，z-方向已经按照惯例平行与该钻孔轴。另外，该仪器测量所有的该磁场的逆-分量，即，Hxy，Hxz，Hyx，Hyz，Hzx，和Hzy。一般的，感应测量也能在任何非-正交方向，如，偏离正交方向20和40度来做。
被主接收器线圈(Hxx，Hyy，和Hzz)获得的信号被用来确定地岩层的水平和垂直电阻率。这通过数据逆向处理技术来执行。这些逆向处理技术自动的调整地岩层参数以便以一价值-函数，如最小二乘方将与测量数据不匹配的合成工具响应的的数据测量最优化。在该过程中获得的输入是准确的信息，该信息与信息倾角和信息方位相关。该信息能使用另外的主要信号(Hxx，Hyy，和Hzz)从逆-分量获得。
仅包含同轴发射器-接收器线圈构造的传统感应工具没有方位灵敏度。因此，在一水平井筒中，该数据不包含关于该岩层方向性的信息。单单从这些数据不可能区别开层是在井筒上或是下。有必要能够确定出该地岩层的方向性。该知识能使用该新的多分量感应工具的逆-分量的子集或全部来获得，而该新的多分量感应工具为岩层方向性的确定考虑。
发明概述
本发明为感应工具提供了改善的测量性能，用于岩层电阻率估计和地质-导向应用。本发明提为适合与发射和接收径向磁场的电磁发射器和传感器提供最小的与寄生涡流相关的误差电磁率，该径向正交与该工具的纵轴，该涡流是在发射器和接收器线圈周围的金属元件中感应的。本发明通过提高路径的自-感应提供了增加的有效工具表面阻抗，其中感应涡流在多分量感应仪器的表面上流动。
本发明使向下打眼的工具设计者能够为已存在的和未来的向下打眼的仪器在频率和/或时域内的操作建立更有效和更好-保护的径向感应组。在这种情况下，组测量主要产生了关于岩层的垂直电阻率的包含信息。而且，本发明也使得横向组与传统上测量水平地岩层电阻率的纵向组或其它方向组的联合成为可能。这种联合使获得全电阻率传感器从而估计岩层电阻率各向异性成为可能。
一方面，本发明提供了一种复合非-传导性外壳以便减少或甚至避免流在该工具表面的寄生涡流效应。另一方面，本发明提供了一种传导性非-磁性外壳，该外壳在线圈并且主要是接收器附近具有减少的传导性材料效应。在本发明的另一方面，非-传导性涂层放在外壳上以防止高频涡流从该相邻与井筒的传导性泥的外壳泄露和返回到该外壳。
在本发明的一个方面，提供了具有特定材料特性的(传导率，导磁率和电介质)的插入物和具有特定形状的外壳开口和结合有横向磁路径的磁性路径。在本发明的另一方面，提供了方位对称的结合有外壳开口，防护罩的测量系统，以及放置在包含磁性材料的该工具的表面或环绕着磁性材料，横向磁性路径，泥柱状物的线圈。
在本发明的另一方面，提供了方位对称的结合有外壳开口，防护罩，放置在包含磁性材料的该工具的表面或环绕着磁性材料，横向磁性路径，泥柱状物的线圈的测量系统。在本发明的另一方面，系统配置使用等价的圆柱形磁性路径的间断部分，在高和低频率测量的磁场以及结合有具有特定形状的外壳开口的电场传感器。在本发明的另一方面，具有开口的发射器和接收器组用包括上述特征的测量系统执行。本发明也提供了一种用于应用于地质-导向操作的方法。
本发明提供了一种使用用于地质-导向应用的测量的方法。测量或者在之后将通过选择有利的频谱被随意的转换成频域的时域中执行或者在频域本身执行。该工具提供了一调谐的，宽带的和重新-可调谐的线圈和一调谐的，宽带的和或重新-可调谐的源。本发明提供了该工具的开口尺寸和几何形状。该工具开口能动态的变化以便响应于发射器或相邻与上面提到的开口的线圈改变灵敏度的方向和频率。该工具也提供了一多层的可弯曲的电路板，该电路板包含线圈，可选择的防护层，磁性层和调谐元件中的至少之一。该工具也使组的双重补偿测量成为可能从而提高信噪比和测量稳定性并且提高具有储层，地质和地球物理学信息的信号内容。该工具利用应用与地质-导向，钻井辅助和决定的方法。该工具提供了一种横向磁性路径和一般的任何磁性路径的结合，该磁性路径结合发生在垂直于该工具纵轴的横向平面的全部或部分上。该工具方法利用多频率连续或同时测量以及时域测量。该工具方法同时利用结合有陀螺仪，加速计，磁力计和倾角计数据的组的测量。
提供了各种各样的围绕该工具方位分配或纵向分配，如，不同的xy，xz，yz，20°-40°，40°-90°定位，的发射器-接收器组合以便选择想要的储层岩层特性的灵敏度，以及如，对称-对称；不对称-对称；以及不对称-不对称的组合，以便帮助把该工具的灵敏度指向需要的方向。
本发明也提供了一种使用偏斜的，高偏斜或基本上平行的钻孔中的多分量电阻率测井工具的方法。使用至少记录在具有两个不同发射器方向的单个的接收器中的数据并且反之亦然由于相互关系，确定相对于该钻井的电阻床的方向是可能的。当使用多频率测量时，本发明也使得确定电阻床和岩层不规则性如地床中的断裂或不连续性的方向和距离成为可能。
附图简述
图1示例了流在传统感应MWD仪器表面上的涡流的周边方向，该传统感应MWD仪器具有纵向-定位的沿着该工具本体的纵轴传播的发射器磁场；
图2示例了具有环绕着在套环内部的工具本体并且具有沿着该工具纵轴本体指向的磁力矩的的线圈的优选实施例；
图3和图4是示例了径向和纵向铁氧体插入物的优选实施例的侧视图，该插入物能够最小化由于径向发射器场而在工具表面流动的涡流；
图5是在当工具外壳也包含铁磁性内含物时干扰发射的磁场的传导性外壳的示例图；
图6是一线圈内部的铁氧体插入物的示例图，该插入物使在该仪器外部并且接近与工具表面的磁通量成形；
图7是围绕一线圈的一优选套环的示例；
图8是围绕一线圈的一优选套环的示例；
图9是围绕一线圈的一优选套环的示例；
图10是图9的套环和线圈的横截面区域；
图11示例了一优选工具外部侧视图，沿着纵轴示出了传统的使用在前述电阻率传播工具中的纵向孔；
图11A示例了一优选工具的横-截面图，示出了外壳，防护物，横向磁路径和内部泥流部分；
图12示例了外部工具的侧视图，沿着工具纵轴示出了与垂直于工具纵轴的横向平面对准的横向孔；
图13示例了外部工具的侧视图，沿着工具纵轴示出了在横向平面上的孔，该孔从垂直与该工具纵轴的方向朝着与该工具的纵轴对准的方向变化它的方向；
图14示例了外部工具的侧视图，沿着工具纵轴示出了具有包括在该圆形方向中孔间隙的圆形形状的孔；
图15示例了工具的横截面，示例了到该工具内面的插入物的几何形状和尺寸；
图16示例了外部工具的侧视图，沿着工具纵轴示出了环形孔。一个环形的孔(左边)放置在垂直于该工具纵轴的横向平面上。另一个环行孔(右边)放置在整个关于该工具纵轴偏移(在0到90度之间)方向的横向平面上；
图17示例了具有“时代文物密藏器”(“time capsule”)外形形式的孔的形状描述。一个特定的形状具有锥形掏槽的末端和并行掏槽的中心。一可替代的形状具有两个末端都互相平行的掏槽。横向的掏槽弯曲成具有一圆形，椭圆形或抛物线形，如具有掏槽外部的中心；
图17A示例了“时代文物密藏器”形状中的主要尺寸描述；
图18示例了具有椭圆形状的孔；
图19示例了具有被平行掏槽的约束联合的平行四边形(左边)和在该孔的每个末端可替代的一个平行四边形的形式的孔形状；
图20示例了形状像“骨头”的孔。末端具有类似被“颈”约束的联合的圆形状；
图20A示例了形状像“骨头”的孔。末端具有类似被颈约束的联合的椭圆形状；
图21描述了相对于工具纵轴在纵向和横向上呈十字形结合交叉的孔形；
图22描述了沿着工具轴的工具侧视图，显示了改变它们的方向并且被纵向布置(例如左边)的孔(每个用一条线代表)序列的描述，以及孔径方向被改变并且呈方位角布置(例如右边)的情况；在平面内被选择布置孔其方向倾向于工具纵轴；
图23描述了在孔内连接的并能动态改变孔的几何形状和尺寸的开关。显示了正交的范例，而且能扩展到其它形状；
图24描述了其有效尺寸和形状已经被能扩展到其他形状的开关重新构造的孔的范例；
图25描述了标准的孔。孔相对于工具纵方向能倾斜角度θ；
图26描述了具有时代文物密藏器形状的孔。该孔相对于工具纵方向能倾斜角度θ；
图27描述了通过具有“时代文物密藏器”形状的孔和标准孔开口对角的相对衰减的比较，该标准孔开口对角在孔的方向和在孔被截割的工具外表面上投影的入射磁场方向之间。在θ等于0上每个相对衰减被标准化为1用于在两个孔几何形状之间的空间方向选择性的比较。
图28-72描述了优选的线圈、孔、插入物、和屏蔽结构；
图73描述了由Baker Hughes开发的新3DEX多分量感应式工具的示意图；
图74显示了水平地层的两种模拟情况的范例；
图75显示了典型的六个层次各向异性浊流岩序列具有在20KHz应用的RF磁场的五个分量的响应的图表；
图76显示了六个层次各向同性序列具有在20KHz应用的RF磁场的五个分量的响应的图表；
图77显示了在第一地床层具有变更电阻率的图76的序列具有在20KHz应用的RF磁场的五个分量的响应的图表；
图78显示了在第六地床层具有变更电阻率的图76的序列具有在20KHz应用的RF磁场的五个分量的响应的图表；
图79显示了3级线性等级转移层序列具有在20KHz应用的RF磁场的五个分量的响应的图表；
图80显示了在两个导电地床之间的厚电阻地床夹层具有在20KHz应用的RF磁场的五个分量的响应的图表；
图81显示了在两个电阻地床之间的厚导电地床夹层具有在20KHz应用的RF磁场的五个分量的响应的图表；
图82显示了在图76的第二地床中的水平钻孔内部本发明旋转通过180度，对应用200KHzRF磁场的五个分量响应；
图83显示了在图76的第二地床中的水平钻孔内部本发明旋转通过180度，对应用20KHzRF磁场的五个分量响应；
图84显示了用于垂直井的本发明的多分量3DEX感应结构；
图85a显示了具有三个各向异性电阻率间隔，与测井深度相反的地层电阻率的模型图；
图85b显示了在图85a的各向同性和各向异性物质中Hxx和Hzz响应的模型；
图86显示了用于水平井的本发明的多分量感应式结构；
图87显示了用来获得图74所示的结果的水平井应用的结构；和
图88显示了用来获得图75-83显示的结果的水平井应用的结构；
图89-92描述了地层数据的重新分级；
图93描述了优选的时间平均等式；和
图94，分配给深度间隔和方位扇区的原始数据能进入重复周期的不同点。
优选实施方案的详细描述
发射器和接收器线圈几何区域连同发射器电流定义了一感应工具的全部磁力矩。尽管使用用于MWD设备的传统数量的电力，但通过设计，这些线圈优选用一有效的几何区域被建立的足够大以便能获得最大可能的随机免噪测量。线圈有效的几何区域可能充分大，而此时非-生产性损失可能发生直到产生的主磁场或检测到的从岩层感应的副磁场磁通量或者合适的被补偿或者正常的被说明。在许多情况下，这些限制能从基本物理原则，即，从接近与传导性和/或铁磁材料或沿着这些部分传播的磁场的边界条件估计到。
从电磁场学科可知假如外部产生的交替磁场已经被正常的辐射到一传导性本体的表面，那么它将在该表面感应涡流。这些电流，反过来产生了它们自己的，在矢量意义上相对与外部磁场的磁场。一般的，该相对的磁场随着材料电传导性的增加而增加，并且随着离该源距离的增加而降低。这些导致了接近与高传导性金属表面的内部磁通量变地可以忽略。对于那些本领域的普通技术人员来说，应该理解在具有围绕在接近与金属工具本体的发射器和接收器线圈的感应MWD仪器中存在相似的效果。
因此，当发射器感应线圈正确的定位于传导性工具表面上时，在该表面感应的涡流的磁场与主要源相对并且因此将辐射到该岩层的整体磁通量降低。相反的，假如接收器感应线圈定位在一传导性表面上，由于地岩层响应在该表面上感应的涡流的磁场将降低相交与该线圈的有效磁通量。这两个过程基本上将接收器输出电压失真并且，必然降低了该工具的信-噪比。
在最实用的工具设计中，发射器场的波长比该工具本体材料的电磁表层深度或该线圈线性尺寸长。该事实考虑到忽略在该工具本体材料中的有效电磁损失，忽视表面涡流和驱动磁场等之间的相位偏移。表面涡流降低了有效线圈几何区域，然而，当操作频率太高以致于忽视了线圈尺寸和/或工具本体材料损耗时，该涡流效应变得更加复杂并且应该对于每个测井工具分离分析。
现在转向图1，图1示例了流在工具表面上的涡流的方向，该工具表面具有沿着该工具本体的纵轴定位和传播的发射器磁场。如图1所示，纵向磁场110被发射器产生而纵向磁场120被沿着工具100的纵轴定位的接收器接收。表面寄生涡流在心轴105中产生并且优选沿着方向130的周边路径循环，如图1所示。在发射器套环109和接收器套环111中的非-传导性或高电阻率铁氧体插入物107被利用做两个目的。在发射器107下的插入物提高工具的电阻抗以考虑从在岩层中辐射的线圈中泄露较大磁通量。在接收器线圈107下的插入物有效的提高了通过线圈横-截面的外部磁渗透以允许较大的信号被测量。由于公知的全部围绕或部分围绕铁磁固体周围的感应线圈的行为，发生了两种效应。该插入物107减少了在套环109和111中的磁场上的周边涡流效应。
优选的，该工具本体是由除了传导性的非-磁性材料构成以便在被该工具发射和接收的磁通量上减少该材料的非-线性磁化。该工具本体可替代的由非-传导性复合材料构成以便完全消除流在该工具表面的涡流。在这种设计情况下，在发射器套环109中的发射器线圈下包含铁氧体插入物107变得不必要。在接收器套环111下包含插入物107对于吸引更多的外部磁通量线以便渗透通过它的横-截面将变得更理想。
现在转向图2，所示的线圈202围绕着套环109(或套环111)内部的工具本体100。所示的铁氧体插入物107插入在工具表面105和线圈绕组202内部。该工具发射器以沿着工具纵轴的方向辐射，并且因此，感应的涡流206绕着铁素体插入物107的四周行进，如图2所示。该铁氧性插入物有效的提高了涡流行进路径并且强制该路径展示一真实的感应。该增加的、被流过该行进路径，围绕该铁素体插入物的涡流遇到的有效阻抗将分别减少这些电流的量级，缩减它们在有效的发射的和接收的磁通量上的寄生效应。
转向图3和图4，示例了本发明的优选实施例，该实施例规定了感应线圈310的放置，该感应线圈用于在岩层中辐射发射器磁场或者从岩层中接收各自的信号。这些线圈的每个的磁力矩垂直与该工具340的纵轴以便从辐射方向支持感应测量。当操作时，主要的，即发射器和次要的，即，岩层场在该工具340的表面上主要感应纵向涡流330。本发明不仅提高了在该工具表面上凸出的发射器和接收器线圈中的该工具表面阻抗，而且也提高了在工具本体上凸出物的外部的该工具表面阻抗。如图3所示，高磁渗透性插入物320沿着心轴被提供在该线圈内部和该线圈310的外部以便减少具有不同行进方向的涡流330效应。
因此，参照图3，两主要的电流被径向线圈的磁场感应并且以相反的方向流动。第一电流被包含在环绕该工具金属表面的线圈的凸出物上并且第而电流流在该凸出物的外面。如图3所示，本发明通过提供分段类型的铁素体插入物320安排的与该工具的纵轴成横向和主要位于该工具心轴表面上的线圈凸出物里，减少在测量结果上的纵向电流量的影响。纵向铁素体插入物360沿着主要在心轴表面上线圈凸出区域外部的心轴相似的被放置，如图4所示。这些纵向插入物延伸了该路径并且也提高了行进在该工具表面上的线圈突出物的外部的周边涡流量的有效阻抗。那就是说，图4示例了通过增加该工具表面感应阻抗抑制表面涡流的原则。插入在表面的该铁氧体插入物强迫电流以多环流动，同时也增加了这些环的感应和它们的电流循环的阻抗。优选的，多个纵向插入物被提供而不是在该线圈的每个侧边上的单个插入物。通过应用相似的考虑，本领域的普通技术人员将发现在由本发明使用的接收器线圈的情况下，在该工具表面上的线圈凸出物中的铁氧体插入物有效的提高了该线圈区域。
在一优选实施例中，非-传导性涂层370被放置在工具340上以约束涡流330泄露进装满围绕该工具340的井筒的传导性流体中。非-传导性涂层的效力取决于涂层厚度和该涂层复杂的电渗透性。该涂层效力也将以相反与该工具操作的频率操作并且，因此，该涂层材料厚度和频率应该被正确的选择。一好的工程实践将要求被该在该工具表面和井筒流之间的涂层引进的容性阻抗的最小量级高与该表面涡流经历的内部传导性阻抗。那些本领域的普通技术人员将明白这两个反应阻抗可以表现出一谐振电路，该谐振电路能够破坏主要在填充有高传导性流体的井筒中的测量相位的稳定性和质量。
众所周知，放置在“填充有”磁通量线的最小磁容量中的铁磁本体充当一磁通量集中器，即，该磁通量线以大多数线通过铁磁本体的方式被失真。该效应的模拟量能在流过电路和选择流动的最小电(磁)阻抗的电流(磁通量)中被发现。根据该模拟量，包含铁磁性包含物的容量被认为是对于磁通量线空间布线具有较小的“磁性”阻抗。对于向下打孔的MWD应用来说，这意味着放置在接近与该铁磁工具部分和分量(如工具本体)中的不合适的线圈可能较大的改变MWD发射和接收的磁通量。而且，对于一些实施例，这可能产生完全包含上述提到的优点的效果。因此，它可能导致发射到和从地岩层接收到的磁场的抑制，如图5所示。
图5描述了由磁性材料构造的工具压力外壳402的负面影响。如图5所示，发射机线圈410已经缠绕在横放的铁氧体磁心412上，该磁心已经定位在工具金属外壳内并连接MWD的两个外部表面400。基于铁氧体412对外壳402的导磁率的比率，该磁通量420可以部分的或完全的截留在壳体内部，并永不离开该工具以检查该构造，反之亦然。
如图6所示，铁氧体插入物510应用在发射机或接收机线圈500将具有不同的意义。因此，在接收机线圈的情况下，与测量的外场相比，它导致在线圈核心的内部具有增加的磁通量密度520。然而，如果设置发射机线圈电流(即提供它具有“电流”源)，铁磁心的存在或缺乏事实上不会影响辐射场，除了一些增加的磁力线集中在非常接近线圈的截面积的每单元中。因此，在发射机内部的铁氧体首先充当“容器”，它不允许场力线泄漏到装置内部，并路由该场力线在横向路径贯穿该工具。在铁氧体插入物用于接收机线圈的情况下，它们作为“容器”和磁通量密度放大器来工作。
现在转到图7，优选的解决方案显示了提供一个绝缘套环600，在感应测量装置的情况下，该套环优选的不是承重套环610。在图8中显示的优选实施例包括与在具有掩盖在合成套环内部的线圈640的工具外表面上的装置同轴安装的简单的空心合成圆筒650。在该情况下，套环的厚度在套环650表面和中心管620的外表面之间引入一条缝隙。这种布置能使磁通量630通过缝隙，即，线圈导线和金属管外表面之间的缝隙渗透到线圈中。
而且，填充缝隙的合成物进一步包括通常面向套环表面的嵌入的铁磁纤维635，如图10所示，由此增加该线圈有效性(主要用于接收机)。内圆柱形合成物652附加沿着垂直于工具轴的平面中的圆形定向的铁磁纤维。在部分内圆柱形合成物中的纤维引导磁力线环绕中心结构的金属MWD部件620。为了利于工具实施这方面，中心结构金属MWD部件620由非铁磁性金属材料制成，或替代的被非铁磁性金属材料的圆柱层覆盖。替代的，该中心结构金属MWD部件620可以被具有横向磁路的铁磁性金属材料的圆柱层覆盖。
在优选实施例中，所有辐射状的线圈绕组相对于外部工具表面优选呈对称状。而且在优选实施例中，通过设计纵向线圈绕组和开环线圈(split coil)具有与工具自身相同的对称轴。在感应式工具中的对称绕组的好处在本领域中是公知的，并由数字建模结果和实验现场数据来支持。在MWD装置的情况下，实际上，非对称绕组引起在装置中流经不同位置的非对称涡电流。附加的，由于这些电流，几乎不可能消除磁场，就是说，使用非对称绕组将在线圈之间导致不需要的信号拾取和串扰，工具标准的失真，并引起数据解读困难。
在优选的实施例中，该辐射状发射机和接收机线圈中的每个缠绕该工具表面，具有偶数匝并对称缠绕，就是说，线圈绕组的一半在工具的一面上，而另一半在对面。在该情况下，提供在套环内部的辐射状线圈是对称缠绕，以便它们在轴向的总磁矩基本上等于“零”。
图11到27描述了由本发明提供的插入物和开口。插入物和开口的功能主要是允许对于发射机或接收机，电磁能在两个方向上渗透该工具金属外壳。对于插入物和开口存在三组特征，包括贯穿该工具本体的平行栅格屏蔽和横向磁路的组合、物质属性、和形状。
本发明提供新颖的贯穿该工具本体的平行栅格屏蔽和横向磁路的组合。本发明提供插入物规格，其包括插入物、屏蔽和磁路的接合设备。这是硬件解决方案，该方案包括用于测量系统的基本功能：使电磁能渗透该金属外壳(开口/插入物)的装置；平行栅格屏蔽，对有利的磁场方向改善传感器定向选择性；横向磁路。这显示在图11的右边。各种插入物形状包括纵向、横向、偏离、曲线、和环形，这显示在图11、12、13、14和16中。如果这不足以获得要求的容差，则有必要采用开口的形状和下面讨论在开口/插入物中放置的物质的物质属性。用于具有动态可调整形状和尺寸的小孔的范例也在此描述。
图15描述了插入物的特性，其具有与环绕的外壳材料有关的对比性状(即，导电率、导磁率、绝缘性)。
在本发明的一个实施例中，插入物的材料特性是磁性和/或无损耗(铁氧体)。插入物的深度也能从薄片变化到整个外壳厚度。
图16描述了沿着工具纵向轴的的外部的工具侧面视图，显示了环孔径。一个环形孔(左边)位于垂直工具纵向轴的横向表面。其它环形孔(右边)位于横向平面，其方向相对于工具的纵向轴是倾斜的(0到90度之间)。
本发明也提供各种开口形状，显示在图17(圆锥形和时代文物密藏器)、图17a(圆锥形)、图18(椭圆形)、图19(菱形和双菱形)，图20(骨状)、图20a(骨状)、图21(正交形)，图22(纵向和横向开口排列)图23(可调节正交比)、图24(正交比范例)、图25(标准的纵向范例)、图26(时代文物密藏器范例)、和图27(方向的灵敏度改善)。图27描述了通过开口的磁场的传输方向选择性是如何被不同的孔径形状改变的。对于邻近外壳表面的场，该选择性更有效，并且对于远离该表面的场，该选择性将显著减小。如图59和22所示，通过结合纵向安排的开口/插入物阵列和外壳中的方位角来获得用于接收机和发射机空间电磁场灵敏度的方向。
本发明也提供磁透镜效果。磁性材料被成形为光部件，诸如透镜，并置于测量系统中以增加灵敏度。如图28所示，具有凹面的磁透镜位于圆柱外壳的外缘平面上。这些磁透镜连接横向磁路，诸如图28所示的圆柱几何体情况。两种类型的线圈选项被利用，就是说，线圈缠绕在磁性材料上并且线圈位于磁性表面上。
本发明也提供一种结构用于对称测量系统。图29描述了包括在位于外壳开口下面的平行栅格上的定向聚焦传导带的连接屏蔽的横向插入物具有功能性以控制将经受的磁场方向。图29也显示了MWD外壳、开口、圆柱形磁性部分，和线圈。图30显示了使用图28中所示的选项2类型线圈的对称布置的横截面。该布置也出现在图10中。图30描述了连接外壳的开口和插入物，即，在线圈的两个侧面上的方向聚焦带(directional focus strips)、分离平面和表面线圈、(在图28中显示的选项2类型线圈)、圆柱形磁性部分、外壳、泥流管、和环绕泥流管放置的内部电磁屏蔽。图31显示了具有放置在横向线圈上的导电带的平行栅格屏蔽如何能具有不同的方向以在希望的方向上有效的过滤电场。图31提供了具有对等极性的分离线圈布置。图32利用图28中的选项1(线圈绕组环绕该磁性材料)。在图28和图32中显示的线圈利用具有对等极性的对称分离线圈布置。在图32中的每个线圈被电磁屏蔽环绕。如图6所示，该线圈被纵向缠绕环绕在具有横向磁路的圆柱形磁性部分。在外壳中的插入物和开口也被表示。该泥流管被表示在中央。连续的圆柱形路径适合用于接收机，除了用于发射机功能性所需的附加功能性，提供一对缝隙以中断通过磁路的磁通流，以便推动有效形成。将该对缝隙添加给图32的结构以形成图33，其中它们被标记在图中。图34描述了缝隙的范围，表示在缝隙材料和磁性渗透材料之间需要足够高的导磁率对比度，该磁性渗透材料形成延续到下个材料的磁路。沿着该磁路设置一个或多个缝隙。图35结合本发明的关键要素。图35描述了线圈绕组具有图28所示的选项1，即，线圈绕组在磁性材料的周围。该磁性圆柱形部分也显示在图10中。在横向磁路的表面上设置的线圈绕组显示在图6中(图28，选项1)并且在磁性圆柱上的线圈绕组显示在图10中(图28，选项2)。显示在图10和其它附图中的磁性圆柱是横向磁路的特殊情况。
本发明也提供非对称测量系统。图36、37和38描述了一半横向线圈的情况。图36描述了具有选项2的线圈绕组(线圈沿着磁性材料的表面放置，即，表面线圈)。该测量系统现在使用磁性圆柱外壳，其提供磁性返回路径用于由放置在磁性材料表面上的线圈产生的磁通量。在代替的实施例中，磁性圆柱的低效和无效部分只能沿着磁性圆柱左侧移动。图36描述了插入物和开口，其能使电磁能通过外壳。在图36中描述了用于方向聚焦带的位置(在图31中显示的平行导电栅格)。对称性的轴也显示在该图中。在工具外面的磁通密度流被表示。图37显示了具有选项1的两个线圈绕组(线圈绕组纵向环绕磁性材料)，并且对称放置在相反方向中产生磁通密度的圆柱形外壳中。在所有其它特征中，图37类似图36。在工具外面的磁通密度流被表示。对称性的轴显示在图37中。图38是图37的特殊情况，即只有一个线圈缠绕在圆柱形磁性外壳周围。与完整的磁性圆柱外壳相比，本发明也提供简化的横向磁路。
如图39所示，磁性框架的横截面A-A显示在图40中，并且它的纵向位置也表示在图40中。该磁性框架提供也包含在由磁性材料制成的圆柱内的磁路建立，如以前的附图所示。在该图中显示的磁性框架具有两个在其末端被两根条连接的圆圈，两根条在对边上互相正对面的纵向安装。存在的两个对称线圈具有在磁性框架的每个侧面上(I定面和II底面)安装的对等极性。磁通密度流也被表示。图41a(纵向相对的磁条)，图41b(同轴环)和图41c(圆柱形外壳)描述了具有简化横向磁路的选项。
对于图39和40所示结构的其它替代被描述在图42和44中。两个对称线圈(图28，线圈类型2)放置在图44(类似于图40)所示的具有对等极性的磁性框架中的每个相对条的外表面上。
图43和45描述了简单的草图，建议一个、两个或多个线圈可以安装在对应磁条的外表面，在此它们被安装。图45显示了图36中的显示了三个系统如何被组合(线圈类型2，图28)。图46描述了三个线圈(线圈类型1，图28)如何被安装在被结合图37所示的系统的缝隙分开的磁性圆柱外壳的三个圆柱部分中。类似的，图47描述了如何组合图38中显示的三个线圈系统(线圈类型1，图28)。图48和49显示了对于分离的线圈对的相对径向位置的范围。图48线圈对(选项2缠绕类型图28)将它们的相对径向角度位置从180(对称环绕工具纵向轴，图30)度变化到0度(线圈重合形成图36)。类似的，图49线圈对(选项1缠绕类型-图28)将它们的相对径向角度位置从180度(对称环绕工具纵向轴，图32)度变化到0度(线圈重合形成图38)。
本发明提供在高和低频率上的电磁场测量。图50和51描述了该场，其典型的在相应的高和低频率上被有利的测量。图50描述了在高频上的场测量。在图50中，对于纵向开口/插入物，表示了方位角定向的电磁场和纵向磁场。在图50中，对于横向开口/插入物，表示了纵向磁场和方向角磁场。图51描述了在低频上的磁场测量。主要的区别是该场较深的渗透到地层中，并且垂直于工具的开口/表面，如图所示。
本发明能使电场传感器结合本发明的开口和插入物。图52描述了通过横向开口电磁窗测量的纵向电场。图53描述了通过倾斜开口测量的电场。类似的，它已经显示了传统纵向开口如何允许测量平行于开口(电磁窗)的电场。图54描述了具有T形电场天线的工具纵向横截面，该电场天线在位于外壳中的电磁窗孔径的下面。通过同轴线将天线检测的信号带给前置放大器，其参考地面产生放大信号VE。泥柱也被显示。类似的，图55使用替代的L形电场天线。类似的，图56使用所示的与纵向开口/插入物对齐的环形传感器(在SPWLA2001会议上由Karinski公开的文献中讨论)。在图57中显示的该工具纵向横截面A-A描述了利用核心的环形传感器，该核心具有带状、环绕或椭圆横截面的轮廓。图58描述了在垂直于工具轴的平面中的横截面B-B。泥柱管和外壳显示在图58中。
本发明也提供具有发射机和接收机组的测量系统。图59建议测量系统具有一组发射机和接收机开口阵列。图59描述了一个发射机开口和两个接收机开口(1&2)。通过本发明的方法和装置来激活并利用随后的测量组合：(i)测量任何接收的信号对的振幅比；(ii)测量任何接收的信号对的相位差；(iii)接收机组孔径或开口的任何组合；(iv)以发射机-接收机(一个或多个)开口的任何顺序测量；(v)覆盖发射机-接收机开口顺序和方向的任何排列；(vii)i到v纵向排列；(vi)i到v方位角排列；(viii)交叉部件-不同接收机方向；(ix)交叉部分-不同接收机方位角位置。
现在轮到图11、12、13。图11描述了具有纵向孔径的1000的圆柱形工具外壳1001，该孔径是空的或填充插入物。图12描述了是空的或填充插入物的横向孔径1002。图13描述了偏离孔径1006，其沿着孔径的纵向轴偏离直线路径作为孔径进展，该孔径是空的或填充插入物。图14描述了是空的或填充插入物的曲线孔径1009和1008。如图15所示，可变深度插入物，显示了可变深度插入物1003，其中该插入物的厚度1005小于或等于壁的厚度1007。图16描述了环孔径1010和倾斜的环孔径1011。
现在轮到图17，该孔的形状影响与成形孔有关的发射或接收场的选择性和衰减。例如，衰减图形1017显示图11的矩形开口1000具有比用于图17的时代文物密藏器定形孔1012的衰减图形1018小的选择性。本发明的每个孔形提供了通过外壳的不同的和唯一的衰减图形，用于工具本体内的天线发射机和接收机。图17和17A描述了“时代文物密藏器”孔径形状1012、1013和1014。图18描述了椭圆孔径形状1015。图19描述了菱形1021和双菱形1022孔径形状。图20和20A描述了在本发明的孔径上的额外变化1023和1024。
现在轮到图21，描述了正交孔径，其具有水平尺寸1025和垂直尺寸1026。水平尺寸和垂直尺寸的关系确定用于测量或发射的电或磁场投影相对于工具的纵向轴的方向的有效角。用于电场矢量Eγ的角度θ通过tan-1(垂直尺寸/水平尺寸)给出，即ET＝EV+EH。本发明能允许高频、低频、时域瞬变和频域感应以及传播。频域能进行对于工具表面的场正切的测量。由于垂直和水平部分重叠，该正交能使相等的偏离孔径为可能。
图22描述了一系列纵向变化1032和一些方向角变化1034的孔径，其能够将测量轴对准地层中的层轴。在优选实施例中，提供多个图案，并且在传送和或接收期间分开或结合的利用一个或多个图案。图23描述了正交孔，它被切换以改变正交孔的垂直和水平尺寸，并且改变相关的衰减。开关1036调整孔1037和1038的长度。该开关电力短路该孔，并有效的改变该孔的长度。如图24所示，开关1040被显示在闭合位置，并且开关1041被显示在断开位置。在闭合开关1040之后的开关也闭合以便孔的有效区只是被断开开关1041，直到并包括第一闭合开关1040所占据的区域。
图28描述了磁透镜1042和两个线圈配置选项。选项1(磁心)是缠绕该线圈1046环绕磁透镜1042，以及选项2(表面线圈)是在表面上放置磁线圈。表面线圈1044(类型2)被放置在磁体1045的表面，并且安装有磁透镜1042。图28描述了泥柱1048、和磁性材料1045，将持续来自透镜1042的磁路。图29描述了具有横向孔径和插入物1050以及方向聚焦带或屏蔽1051的表面线圈1056。根据方向聚焦带1051的角坐标，该场被定向。1054和1000显示的外壳具有孔径1050。图29的结构的横截面描述在图30中。方向聚焦带或屏蔽放置在线圈1059的两面或一面上。该线圈优选的对称分离并平行与圆柱1045。
现在轮到图32，描述了线圈结构，其中线圈1060(选项1图28)和屏蔽1080包围在磁性材料1062的周围。现在轮到图31，具有平行于工具本体的纵向轴的横向线圈1062连同聚焦带或屏蔽1064一起被显示。该屏蔽相对于纵向工具轴在角度θ1065上被定位，指示该线圈的定向场灵敏度具有在优选方向上的角度。优选一图案孔径和一系列屏蔽结合在一起获得优选的场方向。如上所示，该屏蔽增强与孔径形状和相关设置有关的场方向的选择性。同时或单独使用能被切换的多孔径和屏蔽以获得方向信号。这在地质导向应用中尤其有用。现在轮到图32，接收机结构被描述，其中线圈1060环绕磁路1062。显示了方向聚焦带1064或屏蔽，其中线圈1060被屏蔽1080屏蔽，以防不需要的场。现在轮到图33，描述的发射机结构具有能传送磁通量到该结构中的缝隙1065。图34描述了缝隙1065，其中缝隙的导磁率μ1远小于磁性材料1062的导磁率μ2。
现在轮到图35，图35描述了用于减小涡流，缠绕在图6所示的横向磁路和图10所示的磁性圆柱上的对称分离线圈发射机。如图35所示，方向聚焦带1064和缝隙1065被提供。现在轮到图36，非对称布置被显示，其中只有磁性圆柱1045最有效的一部分被呈现，并且向外弯曲通过减小磁阻抗形成磁场。该线圈1060缠绕在磁性圆柱1045的现存部分的外部。方向聚焦带1045充当选择的屏蔽以聚焦该磁场。图37描述了在部分圆柱1045上缠绕双线圈1060方案。图38描述了在部分圆柱1045上缠绕的单线圈1060方案。注意到在高频，通过图38的结构获得切向场M。
现在轮到图39，图39描述了所述的铁氧体磁路的端点1075。磁性圆柱的磁性支架和子结构在图40中描述。该磁性支架包括线圈和与线圈有关的磁通量。该支架阻止线圈接触该工具本体，并且横向磁路轮廓正好在线圈绕组内。图41A、41B和41C描述由本发明提供的磁性圆柱的附加横向磁路子结构。图42描述了对称线圈对1060和磁性框架1075的组合。图43和44描述在磁性支架1075之上的一对对称的表面线圈1060。图43描述了在磁性圆柱上布置的一组三个表面线圈。因此，缠绕在磁心上的一、二、三和更多表面线圈和线圈可以互相结合在一起和单独使用。图45描述了具有分离磁性圆柱1075部分的缝隙1065的三个表面线圈1060。图46描述了缠绕在圆柱分段部分上的磁心上的三个对称对。图47描述了缠绕在圆柱分段部分上的磁心上的单个线圈。图48描述了用于表面线圈(类型2，图28)的三种布置，其中线圈之间的间距是180度，(180-θ)度和零度。图49描述用于缠绕在磁心(类型1，图28)上的线圈的三种布置，其中线圈之间的角度间距θ1090从180度变化到0度。因此，本发明提供屏蔽和圆柱、屏蔽和插入物/孔径、或屏蔽、插入物/孔径和圆柱的组合。在优选实施例中，屏蔽是有效地并切换，以便该屏蔽被选择的使用。该切换的屏蔽使得用于工具中磁通量的接收和传送的磁偶极子方向的循环成为可能。通过切换可以动态的改变孔径几何结构和尺寸。
现在轮到图50，在高频感应弱场，对于传播和时间域高频谱，如图50所示被测量，纵向磁场，Hz1093通过平行于工具纵轴1095的纵向孔径1091被测量，并且通过横向孔1092来测量横向磁场，H1094。注意Hz具有垂直的电场分量E1096，并且H具有垂直的电场分量Ez1097。现在轮到图51，在低频，通过横向磁路测量来自该地层的深度场Hr，即通过纵向1091和横向1092孔Hr来测量Hr图52和53分别描述了横向时代文物密藏器形状孔2000，倾斜“时代文物密藏器”形状孔2001。
图54描述了在用于测量Ez的横向孔2003(图52)下面的T形天线2002。图55描述了在用于测量Ez的横向孔2004下面的L形天线2005。图56、57和58描述了用于捕捉在电场传感器2011中的电场E2013的纵向时代文物密藏器形状孔径2010。注意屏蔽2014通过平行导线在一端连接形成并定向垂直于被测量的电场。孔2002、2003和2010可以定向在纵向、横向和倾斜方向(见图52和53)。根据孔的方向，分别测量E、Ez和E与Ez的组合。
图59在上面进行了讨论。图59描述多个发射机和接收机。在图59中显示的发射机和接收机被用来获得双重补偿测量阵列。如图59所示，阵列结构包括多个发射机T1、T2、T3等，以及多个接收机R1、R2、R3等。例如，假设发射机和接收机线圈沿着工具的纵向轴进行以下布局：T1、T3、R1、R2、T4和T2。通过从T1启动来完成双补偿测量，并且从剩余的线圈开始进行成对测量。然后在另一端从T2启动，并且从其它方面进行对称测量。例如，当从T1启动，在T3、R1、R2、和T4上发生接收。注意，小线圈可以用作接收机和发射机，因此在T3和T4上接收是可能的。通过测量在R1和R2；R2和T4；T3和R1；R1和T4；T3和R2上接收信号的振幅及相位差的比来完成双补偿测量。然后类似的应当从T2启动原始信号，并在T4、R2、R1和T3上接收。通过比较在R2和R1；T4和R2；R1和T3；T4和R1；R2和T3上接收信号的振幅及相位差的比来完成双补偿测量。总之，在位于T1和T2之间的任何天线对组合中启动T1，并且在位于T1和T2之间的相应的对称对组合中启动T2可以完成该工作。从T1和T2中获得的相应的对称测量被用来补偿在测量上的压力和温度效应。例如，启动T1并且在R1和R2上测量该信号。之后启动T2并且在R2和R1上测量该响应。在U.S专利No5892361和U.S专利No5574374中讨论了多个接收机和发射机以及双重补偿测量。在优选实施例中在指定频率上测量在R1和R2处测量的振幅比。在时域中，测量两个接收机R1和R2之间的时间差，之后在R1和R2之间的度量比时域差或在R1和R2上接收的信号的相位差被确定。当使用单频率时在频域中的振幅差被测量。该方法可以包括多个频率。该补偿测量改善了原始数据的质量和对地层参数的灵敏度，该地层参数增强数据解释性能和结果。
现在轮到图60，描述了用于在优选方向上测量磁场的装置。如图60所示，为了测量H0、H30、H60和H90，提供多个测量线圈组件。每个线圈组件包括线圈2104、开口2102、和屏蔽2100。每个线圈组件沿着特定磁场方向或角度定位。在图60中，例如，线圈组件沿着磁场在与工具纵轴呈0、30、60和90度上定位，但不限于此。该定向测量解决地质构造和保留特性。一套线圈组件能纵向分布，如图60所示，或呈方位角分布。
现在轮到图61，通过多个匝构造多层弯曲电路板能实现该线圈。现在轮到图62，以便多层电路板包括弯曲电路板的横截面，该电路板包含被绝缘/保护层2106分开的线圈匝2108。因此存在四个绝缘保护层具有在每对绝缘层之间的单个线圈匝。现在轮到图63，图63描述了包括N绝缘层和M线圈匝的弯曲电路板的等角视图。现在轮到图64，弯曲电路板进一步包括充当磁性圆柱的磁性层和在磁性层上端的表面线圈(类型2，图28)。现在轮到图65，所示的弯曲电路板包括在可弯曲电路板上安装的可调的和可切换的部件2112和/或磁透镜聚焦或磁路2114。现在轮到图66，示出了一个柔韧电路板包括一个线圈和一个开关2116来开关线圈2108。因此，在图66所示的结构中，在多个层中可以有多个线圈，并通过切换一个能选择用于磁场灵敏度的方位的理想方向。因此，能制造或破坏在单层或多层中的线圈匝。现在轮到图67和68，所示的容纳线圈的弯曲电路板具有包含线圈的屏蔽2118层和能被切换的绝缘层。现在轮到图69，具有线圈回路2119的线圈在分离层中，因此，线圈的面积垂直于弯曲电路板，因此，在垂直于弯曲电路板的平面中可获得多个匝。如图70所示，显示的线圈匝具有在它们之间的磁性层，以便弯曲电路板现在包括在磁性材料上的线圈绕组(类型1，图28)。
现在轮到图71和72，描述的多层弯曲电路板具有在分离层中的线圈回路以形成多个线圈匝。现在轮到图73，图73显示了BakerHughes的3DExplorerTM(3DEX)感应记录装置的优选实施例中的发射机和接收机线圈的结构。三个正交的称为Tx、Tz和Ty发射机的发射机1101、1103和1105以显示的顺序放置。这三个发射机感应磁场在三个空间方向中。下标(x、y、z)表示由发射机法线方向实质定义的正交系统。Z-轴被选择对准工具的纵向轴，而X-轴和Y-轴在横向于轴的平面中是相互垂直方向。对应于每个发射机1101、1103、和1105是相关的称作Rx、Rz、和Ry接收机的接收机1111、1113、和1115，沿着发射机法线定义的正交系统对齐，以图73所示的顺序放置。Rx、Rz、和Ry负责测量相应磁场Hxx、Hzz、和Hyy。在该系统内对于命名该磁场，第一下标表示发射机的方向，并且第二下标表示接收机的方向。另外，接收机Ry和Rz，测量两个由Tx发射机(1101)产生的磁场的交叉分量，Hxy和Hxz。本发明的实施例可操作在单频或多频模式下。
作为对3DEX工具的方向性的灵敏度范例，分层结构描述在图74中并且响应值列表在表1中。
表1
  磁场响应(A/m)   情形1   情形2
  Hxx   8.86777008E-04   8.86777008E-04
  Hxy   -1.99889226E-04   -1.99889226E-04
  Hxz   2.45139177E-04   -2.45139207E-04
  Hyy   1.11758942E-03   1.11758942E-03
  Hyx   1.99889240E-04   1.99889240E-04
  Hyz   -1.41531185E-04   1.41531200E-04
  Hzz   1.16889027E-03   1.16889027E-03
图74中的结构由三层介质的两种情形组成，情形1和情形2。在两种情形中，中间层1213和1223是1米厚，并具有4欧姆-米的水平电阻率(Rh)和10欧姆-米的垂直电阻率(Rv)。在情形1中，在顶层1211中Rh和Rv是1欧姆-米，在底层1215中是2欧姆-米。在情形2中，电阻率根据情形1被互换，在顶层1221中Rh和Rv是2欧姆-米，在底层1225中是1欧姆-米。在两种情形下，钻孔的相对磁倾角是90度(水平钻孔)，并且方位角是30度。在图87中显示的结构中，Tz指出页面，Tx(1510)在相对于垂直30度角上对准它的法线，并且Ty(1502)在行对于垂直60度角上对准它的法线。
表1显示了当定位于中心层的中间时，产生的用于3DEX装置的磁场响应。对于单位发射机-接收机力矩该响应被标准化，并用于20KHz的激励频率。该标准化的磁场响应具有A/m的单位。这些简单的结果证明尽管Hxx、Hyy、和Hzz对于方向性不灵敏，Hxy和Hxz分量(以黑体在表1中显示)对于水平、垂直或偏离的井孔的方向性是灵敏的。通过这些知识，本领域的实践者能鉴别一个层是在上面还是在下面，或者在垂直水平面或偏离的钻孔轨迹面上，并因此能使用所述知识用于地质导向目的。
图88显示了用于图75-83所示的情形3到11所使用的工具的结构。在图87中Tz指出页面。横向发射机被重新对齐以便Tx发射机(1610)沿着垂直方向对准发射机平面的法线，而Ty(1602)发射机沿着水平方向对准发射机平面的法线。
图75显示了典型的各向异性浊流岩层序列的情况(情形3)。该模型从上到下的岩性序列是页岩、稠沙、紧接着转变为低电阻率和电子各向异性沙页岩序列。该地床层结构的电阻率列表在表2中。
表2
  电阻率地床   顶部边界深度(ft)   Rh(欧姆-米)   Rv(欧姆-米)
  1   -10   0.6   0.6
  2   0   12   12
  3   10   6   6
  4   12   3   3
  5   14   1.5   5
  6   24   0.8   0.8
应当注意图75-81没有显示工具响应，由于工具沿着井筒移动：在每个附图中，钻孔是水平的。所显示的是在水平钻孔中位于由图表中的水平轴指定的分层介质中的特定位置上的工具响应。该序列包括六个整体地床层，除了第五地床层所有层的电阻率各向同性。各向异性的第五层(在15到25英尺的深度)具有Rh＝1.5欧姆-米和Rv＝5欧姆-米。该工具在多个频率上操作。在这里只显示了20KHz相应。在厚地床中，当边界离工具超过5英尺时，Hxz响应是零(1301)。当地床边界在工具的5英尺范围内，该Hxz响应开始显示地床边界的灵敏度。如果工具从低电阻率区域移动到高电阻率区域，Hxz具有负响应(1303)。类似的，当工具从高电阻率区域移动到低电阻率区域，Hxz响应是正的(1305和1307)。在各向同性(第五)地床层Hzz经历正偏转(1310)，而当工具进入各向同性第六地床时Hzz经历较大偏转(1312)。
可以在图75中的情形3和图76中的情形4之间产生比较。图76显示了具有电阻率的地床层结构，在所有地床层，包括各向同性的第五地床层，该电阻率完全各向同性。该地床层结构的电阻率列表在表3中。
表3
  电阻率地床   顶部边界深度(ft)   Rh(欧姆-米)   Rv(欧姆-米)
  1   -10   0.6   0.6
  2   0   12   12
  3   10   6   6
  4   12   3   3
  5   14   1.5   1.5
  6   24   0.8   0.8
在情形4中，在第五地床层上Rv和Rh都等于1.5欧姆-米。在图76中的Hxz分量实质上不同于图3中的Hxz响应，尽管过渡到各向同性第五地床层或在第五地床层之外。然而由于工具横穿第四和第五地床层之间的边界，对Hzz分量的影响是值得注意的。将图3中的(1310)与图3中的(1310)进行比较，显示了在Hzz分量上发生的阻尼影响各向异性。
图77显示了具有在图76的情形4上的单个变化。在图5中，在第一深度的水平和垂直电阻率等于2欧姆-米，然而在图76中相应的电阻率是0.6欧姆-米。该分层结构的电阻率列表在表4中。
表4
  电阻率地床   顶部边界深度(ft)   Rh(欧姆-米)   Rv(欧姆-米)
  1   -10   2   2
  2   0   12   12
  3   10   6   6
  4   12   3   3
  5   14   1.5   1.5
  6   24   0.8   0.8
在图77的新结构中，相应于在第一和第二地床层的电阻率中降低的差别，从第一分层贯穿到第二分层的Hxz分量(503)相比于图4中的(403)具有较小的偏转。在图76中，Hzz(511)的负偏转的幅度也从它的偏转(411)中减小。
在图78中的地床层结构显示了在图76的序列上的其他单个变化。在图78中，第六深度级具有等于2欧姆-米的Rh和Rv，其电阻率是图76中的0.8欧姆-米。该地床层结构的电阻率列表在表5中。
表5
  电阻率地床   顶部边界深度(ft)   Rh(欧姆-米)   Rv(欧姆-米)
  1   -10   0.6   0.6
  2   0   12   12
  3   10   6   6
  4   12   3   3
  5   14   1.5   1.5
  6   24   2   2
然而在图76中，第五地床层比第六地床层更具有电阻性，在图78中，第六地床层在所有方向上比第五地床层更具有电阻性。结果，Hxz(607)的偏转与图76(407)穿过该边界的偏转的方向相反。由于工具从第五层次移动到第六层次，Hzz分量(610)的响应也反转图76(410)的它的偏转方向。
图79显示了在相比低电阻率地床(1欧姆-米)和相比高电阻率地床(11欧姆-米)之间的0到10英尺之间的线性分级过渡区。该地床层结构的电阻率列表在表6中。
表6
  电阻率地床   顶部边界深度(ft)   Rh(欧姆-米)   Rv(欧姆-米)
  1   -10   1   1
  2   0   线性等级   线性等级
  3   10   11   11
在所有层次中，该电阻率是个向同性的。该Hxz的偏转取决于电导率剖面。在过渡区域的开始，Hxz(1703)的偏转是大的，因为导电率剖面的斜率(电阻率的倒数)是大的。在区域的末尾，导电率斜率较小，并由此Hxz(1705)不检测到第三地床中的过渡。再一次，由于电阻率增加，在整个区域中的偏转是负的。
图80显示了在两个导电地床中间的厚电阻地床夹层的情形。该序列对应于页岩的顶层、中间厚电阻沙层、和页岩的底层。该地床层结构的电阻率列表在表7中。
表7
  电阻率地床   顶部边界深度(ft)   Rh(欧姆-米)   Rv(欧姆-米)
  1   -10   1   1
  2   0   10   10
  3   10   1   1
在0英尺深度的边界，Hxz(801)的偏转是负的，并且具有与图75中的相应偏转相同的数量级。类似的，在25英尺地床之间的边界上，由于工具穿入低电阻率层，Hxz(803)的偏转是正的。Hzz响应也与图76的结果一致。
图81显示了相对于图80中的相反情况，其中导电地床层是在两个电阻地床层之间的夹层。该地床层结构的电阻率列表在表8中。
表8
  电阻率地床   顶部边界深度(ft)   Rh(欧姆-米)   Rv(欧姆-米)
  1   -10   10   10
  2   0   1   1
  3   10   10   10
对于电阻率随着深度减小的边界，该Hxz信号具有正偏转(1901)，以及在电阻率随着深度增加的地方具有负偏转(1903)。
图82和83显示了在图76的第二地床层中点(5英尺深)的中心处的水平钻孔响应曲线的图表。在水平位置中，上述的层具有不同于下面的层的电阻率，作为磁响应的结果。在该位置，工具是不动，并且工具围绕它的轴以180度旋转。在图82中，该工具操作在200KHz。由于工具是不动的并且是水平的，该Hzz(1001)分量是转动恒量。该Hyy(1003)和Hxx(1005)分量振荡并且交换它们值，该值大约是工具旋转的平均值。可以显示Hxx和Hyy的平均数是独立于旋转度的恒量。然而，工具倾角、位置和地层类型影响响应值。Hxx和Hyy的振荡角周期是旋转度(1801)的一半。同样的，Hxz(1007)和Hyz(1009)也振荡但是具有一个整旋度(3601)周期。
在图83中的图表产生于如图82中的相同的物理结构，除了工具操作在20KHz。所有分量的状态类似于情形10。Hyy(1103)和Hxx(1105)的振荡角周期是旋转度(1801)的一半。同样的，Hxz(1107)和Hyz(1109)也振荡而且具有一个整旋度(3601)的周期。在20KHz，信号响应的幅度小于在200KHz的响应。而且，在图84中，Hxx(1105)和Hyy(1103)分量的幅度大于Hzz(1101)分量的幅度。
图84给出在垂直井中3DEX多分量感应式结构的示意图。该地层包括一系列在具有高的总电阻率(高Rt)的沙子(1220)和具有低的总电阻率(低Rt)的页岩(1222)之间的交互的水平层。该井筒包含用于说明目的的两个发射机线圈。该上部线圈(1201)，产生在包含垂直线的平面中延伸的响应(1211)。该响应将被标记为Hxx或Hyy，并且是Rh和Rv的函数。该下部(1203)线圈产生完全位于水平面内的响应(1213)。该对于Hzz的响应将只是Rh的函数。
在图85中显示的是具有由1301a和1301b表示的水平和垂直电阻率的媒介的电阻率模型。该模型具有三个由1303、1305、和1307表示的非均匀间隔，在此该垂直电阻率Rv大于水平电阻率Rh。图85b显示了在图85a的各向异性模型中用于Hxx(1311)的明显的导电率响应。也显示了用于在所有深度是各向同性的电阻率模型情况下的Hxx分量(1313)。响应于各向同性模型的Hzz(1315)分量与响应于各向异性模型的相同。从图85b，可以产生与用于各向异性地层中的垂直井的电阻率响应有关的下列观测：Hzz响应(1315)不响应于地层中的各向异性，而Hxx曲线(1311、1313)是响应的。该Hxx响应被各向异性抑制。该Hxx响应非常复杂，并且能变号接近于重要的电阻率对比度。该Hxx响应在地床边界可以具有尖峰信号。
图86显示了用于多分量感应式工具的水平结构示意图。发射机和接收机的方位相对于工具保持固定。在水平结构中的多分量工具对于各向异性地层、工具位置以及工具围绕轴的旋转是敏感的。只有Hzz分量对工具旋转是不敏感的。在水平结构中，平均值0.5·(Hxx+Hyy)独立于工具旋转度。该Hzz和0.5·(Hxx+Hyy)测量取决于地层和工具位置，并由此可以用来确定离开地床边界的距离并用于本发明的地质导向。
本发明的方法可以使用在有线线路上传送的通过测井装置获得的数据，而且可以使用利用测量获得的数据，此时钻井(MWD)装置在钻井管状物诸如钻柱杆或旋状管道上传送。实际上，当使用MWD测量，该方向信息可以用于控制钻井的方向并且保持钻孔相对于在钻孔附近的地床的位置。
传送给钻孔将执行测量的MWD工具具有各种发射机接收机排列组合和结构。这些测量具有方位角灵敏度，并相对于工具轴对称或非对称。
这些测量是比从MWD图像工具或其它浅方位角工具中获得电磁数据更深的电磁数据。为了改善信噪比并有利于解释，这些方位角测量可以通过深度间隔(下至希望的深度分辨率)和方位扇区来识别。图89显示了沿着钻孔路径在2206钻孔中放置的MWD工具1000。沿着钻孔路径移动的工具具有铅垂速度Vz(t)和加速度Az(t)。该工具也绕着如箭头2204所示的它的纵向轴旋转并具有角速度w(t)和角加速度Aw(t)。所有这些动态变量能代表基本的工具移动和在钻孔内部的位置。MDW工具的横截面显示了在钻孔内部的方位角位置分为例如10个扇区S(1)、S(2)到S(10)。一个方位扇区2202显示在该图中。当执行这些测量时，辅助测量经常使用于该类型工具，诸如倾斜仪、陀螺仪(纤维、机械的等...)，加速计(1、2和3轴)，磁强计提供附加数据以识别钻孔路径以及工具关于该地层的相对位置。利用获得的数据，有可能将测量的原始数据(RD)重新分级为二进制数加上井路和相对于地层的工具位置。该原始数据可以组成深度间隔(n)和方位扇区(K)组中以获得原是数据组RD(n，k，ti)。该分配给方位扇区的原始数据时间序列相对于发射机源的周期重复循环可以不具有相等的时间间隔采样，由于工具旋转度很可能与发射机源的周期重复循环不同步。该重组的原始数据的时间求平均能减小信噪比，并通过图93所示的等式减小原始数据的标准偏差来改善它的精度用于重复的时域或频域发射机源。该测量的原始数据时间序列被分组在深度间隔、方位扇区中，并分配给在发射机源的周期循环时间间隔中的相关时间点。当获得原始数据(RD)时间序列是，在工具的至少一个步骤中选择工具的一部分可以是固定的并指向优选的方位角方向。用于每个深度间隔n和方位扇区k的二进制数分组和平均数据M(n，k)2208能形成在图90示意的表中的其它阵列。在钻井计划期间，沿着储集层地址模型确定该井路，该模型具有储集层物理参数描述，包括与目标证明钻井有关的电阻率目标。这些电阻率目标具有特性响应。图92显示了对于电阻率层，例如用于特定多分量感应测量(Hxx、Hyy、Hxz、Hyz)的各种方位角响应。在图90的表中显示的平均数据可用来估计对于公知特性的特殊地层目标的测量组的预期的方位角响应，然后该估计可用于解释几何参数(距离方向厚度)和该目标的物质属性。在图92中显示的所有范例遵循三角正弦函数。Hxx和Hyy具有两个同样的完整工具旋度的周期，并且Hyz和Hxz具有一个工具旋度的对称周期。
不同的目标具有不同的函数。未能合适的将用于指定测量组的预期函数与特定地层目标匹配可以视觉显示在作为失配被确定(预期对实际)的综合报告中，或显示为在平均阵列数据(M(n，k))和与预期地层响应(图91)有关的预期关系的函数估计2210之间的差错。用于各种方位扇区和预期函数的实际数据被示意在图92所示的图表中，其包含四个函数(F1到F4)。该信息可用于地质导向，当钻井时确定钻孔和井位置。
对于发生的时间求平均，该发射机源最好周期的涉及时域和频域。如图94所示，分配给深度间隔和方位扇区的原始数据能进入重复周期的不同点，因此，在该情况中，时间平均算法将对在采样点之间不具有相等时间间隔的时间序列求平均。该工具旋转度与发射机重复周期不同步，然而，在替代的实施例中，工具旋转度可以与工具重复周期同步。在本发明方法的其它实施例中，当原始数据成倍的被采集，该工具保持不动。在该情况中，工具的测量部是不旋转的。
该数据解释用于和其它获得的微电阻率和图像记录诸如原子核、电阻率、和声学钻孔图像有关的地质导向应用。该发射机可以在井的表面或附近。柔性电路也在用于地质导向和地层评估的其它辅助和互补电磁测量中使用。
上面提供的优选实施例的范例只用于示意的目的，并不意图限制本发明的范围，该范围由下面的权利要求确定。

Claims (45)

1.一种MWD电阻率工具，包括：
一多分量MWD电阻率工具，进一步包括一由金属材料构成的外壳，该金属材料展示出了非-磁性或低磁性的导磁率和足够的机械强度以便在一向下打眼的环境中支撑该工具；
MWD工具外壳中的铁磁性插入物，用于通过集中磁通量线进入岩层来执行发射的磁场的集中和将从岩层感应的磁场集中。
2.权利要求1的MWD工具，进一步包括：由铁-磁材料构成的磁性部件，每个零件主要地或部分地放置在该工具外壳中，在垂直于工具纵轴的平面内，用于延长流入工具表面的纵向和方位涡流的路径和提高的电阻抗。
3.权利要求1的MWD工具，进一步包括由铁-磁材料构成的磁性插入物，主要或部分地放置在该工具外壳中，处于一个不包括该工具纵轴的偏斜角的平面中，用于延长流入工具本体的圆周涡流的路径。
4.权利要求1的MWD工具，进一步包括在该MWD工具外壳中的铁-磁材料，用于集中和发送到和从岩层中发送磁通量到该工具和越过该工具，从而以这种方式引导磁通量通过该工具进入传感器或接收器线圈，使得提高该工具对接收的磁通量的灵敏度。
5.权利要求1的MWD工具，进一步包括主要或部分定向在垂直于该工具纵轴的平面上的铁磁纤维。
6.权利要求1的MWD工具，进一步包括主要或部分定向和放置在处于一个不包括该工具纵轴的偏斜角的平面中的铁磁纤维。
7.一种MWD工具，包括一种对称的，分离的用于铁-磁材料的结构，用于发送测量的磁场和相应的在MWD内部元件周围的磁通量密度。
8.权利要求6的MWD工具，进一步包括放置在该工具表面的铁磁材料用于控制被发射器磁场或岩层中感应的副场单独地感应的表面涡流。
9.权利要求6的MWD工具，其中表面涡流控制是在外部和内部工具表面执行。
10.权利要求6的MWD工具，进一步包括用于抑制涡流的非-导电性敷层，该非-导电性敷层位于该工具外部和该工具上面和下面的钻柱部分中。
11.权利要求6的MWD工具，进一步包括或者以圆柱形式放置在与传感器或接收器线圈相邻的，其内部或外部的区域，或者以一包括该传感器和接收器线圈的单一块体形式建立的铁磁材料，该铁磁材料具有沿着垂直于该工具纵轴的圆形方向统一取向的磁性纤维。
12.权利要求10的MWD工具，该磁性纤维在一与该工具纵轴不相符的平面上沿着一接近圆形的方向取向。
13.权利要求1的MWD工具，进一步包括在该MWD工具外壳中的铁磁性插入物，用于通过更有效地集中磁通量线进入岩层而聚焦发射磁场；以及在该MWD工具中的铁磁性插入物，用于聚焦和放大来自岩层的磁场。
14.权利要求1的MWD工具，进一步包括：由铁-磁材料构成的磁性组件，每个零件主要地或部分地放置在该工具外壳中，在垂直于工具纵轴的平面内，用于延长流入工具表面的纵向涡流的路径；由铁磁材料构成的磁性插入物，主要或部分地放置在该工具外壳中，处于一个不包括该工具纵轴的偏斜角的平面中，用于延长流入工具本体的圆周涡流的路径；以及在该MWD工具外壳中的铁磁材料，用于集中和发送岩层的磁通量到该工具和越过该工具从而以这种方式引导磁通量通过该工具进入传感器或接收器线圈，使得提高该工具对接收的磁通量的灵敏度。
15.权利要求1的MWD工具，进一步包括：主要或部分放置在处于一个不包括该工具纵轴的偏斜角的平面中的铁磁纤维；一种对称的，分离的用于铁磁材料的结构，用于发送在MWD内部元件周围的测量到的磁场；放置在该工具表面的铁磁材料用于控制被发射器磁场或岩层中感应的副场单独地感应的表面涡流，其中表面涡流控制在外部和内部工具表面执行；以及用于抑制涡流的、在该工具外部和在该工具上面和下面的钻柱部分中的非-导电性涂层。
16.权利要求1的MWD工具，进一步包括或者以圆柱形式放置在与传感器或接收器线圈相邻的，其内部或外部的区域，或者以一包括该传感器和接收器线圈的单一块体形式建立的铁磁材料，该铁磁材料具有沿着垂直于该工具纵轴的圆形方向统一取向的磁性纤维，进一步包括在一与该工具纵轴不相符的平面中沿着一接近圆形的方向取向的磁性纤维。
17.权利要求1的MWD工具，进一步包括：其中横向磁性路径进一步包括在垂直于该工具纵轴的横向平面中的任何磁性路径组合。
18.权利要求1的MWD工具，进一步包括：至少一调谐的、宽带的和可重新调谐的接收器线圈。
19.权利要求1的MWD工具，进一步包括：至少一调谐的、宽带的和可重新调谐的源。
20.权利要求1的MWD工具，进一步包括：一多层的柔韧电路板，该电路板包含线圈、磁性层和屏蔽中的至少之一。
21.一种用于确定具有多层的地岩层的感兴趣的参数的方法，该方法包括：
将一多分量电阻率测井工具运送到在所述岩层所选层中的钻孔中；和
使用发射器接收器组合以便提供对所希望的储岩层特性具有选择性灵敏度的测量。
22.权利要求21的方法，进一步包括：进行用于地质导向和钻孔辅助以及井布置决定中的至少之一的多分量测量。
23.权利要求21的方法，进一步包括：与陀螺仪，加速计，磁力计和倾角计中至少之一的测量相结合的多分量阵列的测量。
24.权利要求21的方法，进一步包括：执行多分量阵列的双重补偿测量以便提高信噪比和测量稳定性以及具有储层，地质和地球物理学信息的信号内容中的至少之一。
25.权利要求21的方法，进一步包括：至少顺序地或同时地测量多重频率；以及分析多重频率调查数据用于将解释数据集中于目标岩层参数。
26.权利要求21的方法，进一步包括：以包括xy，xz，yz，20°-40°，以及40°-90°中的至少之一的不同正交和非-正交取向，执行多分量发射器接收器阵列的测量。
27.权利要求21的方法，进一步包括：执行多分量测量组合的测量，包括对称/对称，不对称/对称，以及不对称/不对称中至少之一。
28.权利要求21的方法，进一步包括：使用用于地质导向的测量。
29.权利要求21的方法，进一步包括：测量时域响应；以及将时域转变成频域并且选择一用于分析的感兴趣的频谱。
30.一种用于确定具有多层的地岩层的感兴趣的参数的方法，该方法包括：
将一测井工具运送到在所述岩层所选层中的钻孔中，该钻孔具有与该层成一角度的第一轴方向；
激发具有倾斜于所述第一轴方向的第二轴方向的第一发射器，用于在地岩层中产生一磁场和接收具有平行与所述第一轴方向的轴的第一接收器中的第一信号；
激发具有倾斜于所述第一和第二轴方向的第三轴方向的第二发射器，用于在地岩层中产生一磁场和接收第一接收器中的第二信号；
从第一和第二信号中确定所述的感兴趣的参数；
其中在所述选择层上的所述岩层中的多层中的第一层具有与在所述选择层下的所述岩层中的多层中的第二层不同的电阻率，并且其中感兴趣的参数包括相对于所选层的所述第一和第二层的较大电阻的方向。
31.权利要求30的方法，进一步包括以第一频率和第二频率激发第一发射器和第二发射器，该方法进一步包括确定从该钻孔到(i)第一层和(ii)第二层中至少之一的距离和位置，或岩层电阻率调查目标，识别不正常的电阻率。
32.权利要求31的方法，其中所述测井工具在用于钻孔的底洞组件上被运送，该方法进一步包括基于确定的距离和方向中至少之一控制钻孔。
33.权利要求1的MWD工具，进一步包括：第一孔，其形状设计成对与第一孔相关的第一线圈进行磁场聚焦。
34.权利要求33的MWD工具，进一步包括：一开关，用于调整该孔的几何形状和相关的有效电磁特性。
35.权利要求33或34的MWD工具，进一步包括与第一孔相关的用于第二线圈的第二孔，该第二孔与第一孔结合用于对于组合的线圈电磁场产生一组合的电磁特性。
36.权利要求21或23的方法，进一步包括：对测量数据分级(binning)。
37.权利要求36的方法，进一步包括：对于分级的测量数据的深度间隔和方位扇区求平均。
38.权利要求36或37的方法，进一步包括：处理分级的测量数据；和从来自给定的发射器接收器阵列的处理的分级的测量数据估计和转换地层钻孔目标参数。
39.权利要求38的方法，进一步包括：随同已知的储层钻孔目标模型制作一个井放置计划；对发射器接收器阵列确定期望的测量响应。
40.权利要求39的方法，进一步包括：根据从处理的测量的分级的数据获得的转变岩层钻孔目标参数和基于最初的钻孔计划和储层参数模型的期望的测量响应之间的差别，来作出钻孔决定以便继续或修改钻孔计划。
41.权利要求21的方法，其中发射器源相对于时域和频域是周期性的。
42.权利要求21的方法，其中指定到深度间隔和方位扇区的原始数据落在重复循环的不同点上，进一步包括，对具有采样点之间的不等时间间隔的时间序列平均。
43.权利要求21的方法，其中该工具转动与发射器重复循环不同步。
44.权利要求21的方法，其中该工具转动与发射器重复循环同步。
45.权利要求21的方法，进一步包括：保持该工具不动同时原始数据次数被收集。
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