RU2475645C2 - Приборы каротажа сопротивлений с несущими сегментированными антеннами, обладающими азимутальной чувствительностью, и способы их изготовления - Google Patents

Приборы каротажа сопротивлений с несущими сегментированными антеннами, обладающими азимутальной чувствительностью, и способы их изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2475645C2
RU2475645C2 RU2009114732/03A RU2009114732A RU2475645C2 RU 2475645 C2 RU2475645 C2 RU 2475645C2 RU 2009114732/03 A RU2009114732/03 A RU 2009114732/03A RU 2009114732 A RU2009114732 A RU 2009114732A RU 2475645 C2 RU2475645 C2 RU 2475645C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
recesses
metal element
downhole tool
soft magnetic
rows
Prior art date
Application number
RU2009114732/03A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009114732A (ru
Inventor
Андреас ПЕТЕР
Мартин БЛАНЦ
Original Assignee
Бейкер Хьюз Инкорпорейтед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бейкер Хьюз Инкорпорейтед filed Critical Бейкер Хьюз Инкорпорейтед
Publication of RU2009114732A publication Critical patent/RU2009114732A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2475645C2 publication Critical patent/RU2475645C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/18Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
    • G01V3/30Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with electromagnetic waves

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к области систем, аппаратуры и методов для электрического каротажа скважин. Устройство для применения в скважине содержит металлический элемент с продольной осью, антенну, по меньшей мере, с двумя разнесенными группами выполненных в металлическом элементе выемок, включающими в себя, по меньшей мере, по два ряда выемок и, по меньшей мере, один электрический проводник. В каждом из рядов выемок имеется, по меньшей мере, две выемки. Причем каждая выемка выполнена путем ее вырезания в поверхности металлического элемента. Ряды в указанных, по меньшей мере, двух группах выемок находятся по существу на противоположных сторонах металлического элемента. Проводник проложен вдоль каждого ряда выемок и через каждую выемку в ряду выемок. Причем участок электрического проводника, проходящий вдоль каждого ряда выемок, неперпендикулярен продольной оси металлического элемента. Техническим результатом является повышение прочности и жесткости трубы. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к области систем, аппаратуры и методов для электрического каротажа скважин.
Уровень техники
Бурение скважин для добычи углеводородов (например, нефти или газа), или их стволов производится с использованием бурильной колонны, включающей систему труб, составленную из отдельных трубчатых элементов, или непрерывной гибкой насосно-компрессорной трубы, на нижнем конце которой установлен буровой снаряд, называемый также компоновкой низа бурильной колонны (КНБК). КНБК обычно содержит ряд датчиков, приборы для оценки параметров пласта, а также приборы и инструменты для направленного бурения. Для бурения скважины буровое долото, закрепленное на КНБК, приводится во вращение буровым двигателем, установленным в КНБК, и/или путем вращения бурильной колонны. В состав КНБК часто включают каротажный прибор, использующий распространение электромагнитных волн для определения электрических характеристик толщ или пластов горных пород, окружающих скважину. В нефтегазовой отрасли такие приборы обычно называют приборами каротажа сопротивлений. С помощью этих каротажных приборов определяют кажущееся удельное сопротивление (или удельную проводимость) пласта, которое при соответствующей интерпретации дает информацию о петрофизических свойствах окружающей скважину толщи пород и содержащихся в ней флюидов. Приборы каротажа сопротивлений также обычно используются для геофизических исследований (каротажа) скважин после окончания бурения. Такие приборы обычно спускают в скважины на каротажном кабеле. Приборы, доставляемые в скважину с помощью каротажного кабеля, обычно называют спускаемыми на кабеле приборами каротажа сопротивлений, тогда как приборы каротажа сопротивлений, используемые во время бурения, называют приборами для каротажа в процессе бурения, КПБ (англ. сокр. LWD - от "logging while drilling") или для измерений во время бурения, ИПБ (англ. сокр. MWD - от "measurement while drilling"). Эти приборы каротажа сопротивлений также называют приборами индукционного каротажа. В данном описании понятие "прибор каротажа сопротивлений" или "прибор индукционного каротажа" включает в себя все эти и другие варианты приборов каротажа сопротивлений.
Типовой прибор каротажа сопротивлений содержит одну или несколько приемных (измерительных) рамок или антенн, расположенных на расстоянии друг от друга, и одну или несколько генераторных (излучающих) рамок или антенн. Через генераторную рамку пропускают переменный ток, который возбуждает в окружающем ствол скважину пласте переменные электромагнитные поля. В результате явлений электромагнитной индукции, связанных с возбуждением в пласте переменных электромагнитных полей, в приемных рамках наводится электродвижущая сила.
Приборы каротажа сопротивлений в процессе бурения выполняют преимущественно ненаправленные измерения. Часть пласта, которая оказывает влияние на сигналы, обычно имеет форму тора. Конфигурация антенн, используемая в таких приборах, обычно включает в себя ряд осевых (выполненных вдоль продольной оси скважинного прибора и ствола скважины) щелей в корпусе скважинного прибора. Прокладывая через выемки провод (электрический проводник) перпендикулярно продольной оси скважинного прибора, получают проволочную рамку антенны. Продольную ось скважинного прибора также называют просто осью прибора. Для повышения чувствительности таких антенн в выемках под проводом часто размещают ферритный материал. Разработаны также приборы каротажа сопротивлений, обладающие чувствительностью к скачкам удельного электрического сопротивления по азимуту в пределах глубинности прибора. В таких приборах провод антенны неперпендикулярен оси скважинного прибора. Соответственно, выемки для размещения ферритного материала в таких антеннах также не ориентированы вдоль оси скважинного прибора. Такие выемки расположены с наклоном к оси скважинного прибора и в предельном случае выполнены перпендикулярно оси скважинного прибора, т.е. вдоль радиального (окружного) направления корпуса скважинного прибора. Эти выемки выполняются в виде непрерывных желобков или канавок в металлическом корпусе. Однако непрерывные выемки, выполненные на участке корпуса скважинного прибора для измерений удельного электрического сопротивления в процессе бурения, например на участке утяжеленной бурильной трубы, уменьшают механическую прочность корпуса скважинного прибора, что в условиях действия на корпус скважинного прибора высоких изгибающих нагрузок во время бурения скважины может привести к развитию трещин.
Ниже рассматриваются усовершенствованные устройства, системы и способы для оценки или определения электрического свойства в скважине.
Раскрытие изобретения
В изобретении предлагается прибор каротажа сопротивлений, предназначенный для применения при проведении скважинных операций, имеющий продолговатый корпус или кожух прибора. В заданных местах корпуса скважинного прибора расположены одна или несколько антенн. В одной конфигурации антенна включает в себя по меньшей мере две группы выемок, содержащие по меньшей мере по два ряда, в каждом из которых имеется по меньшей мере две выемки, причем каждая выемка выполнена путем ее вырезания в поверхности металлического элемента, а ряды в указанных по меньшей мере двух группах выемок находятся по существу на противоположных сторонах металлического элемента, и по меньшей мере один провод, проложенный вдоль каждого ряда выемок и через каждую выемку в ряду выемок и неперпендикулярный продольной оси скважинного прибора (непараллелен радиальной оси). В одном варианте осуществления изобретения в каждой выемке расположен элемент или материал с высокой магнитной проницаемостью. В еще одном варианте осуществления изобретения антенна имеет по меньшей мере две разнесенных группы выемок, включающих в себя по меньшей мере по два ряда выемок. Через выемки проложен один или несколько проводов с образованием рамочной антенны.
Еще одним объектом изобретения является способ оценки интересующего свойства, при осуществлении которого посылают в пласт (в общем случае - толщу горных пород) посредством излучателя электромагнитные сигналы, принимают из пласта посредством приемника электромагнитные сигналы, возникающие как отклик на посылаемые электромагнитные сигналы, причем приемник и/или излучатель имеет антенну, содержащую металлический элемент, установленный снаружи на корпусе скважинного прибора, по меньшей мере с двумя разнесенными группами или наборами выполненных в металлическом элементе выемок, включающими в себя по меньшей мере по два ряда выемок, в каждом из которых имеется по меньшей мере две выемки, причем каждая выемка выполнена путем ее вырезания в поверхности металлического элемента, а ряды в указанных по меньшей мере двух группах выемок находятся по существу на противоположных сторонах металлического элемента, и по меньшей мере один электрический проводник, проложенный вдоль каждого ряда выемок и через каждую выемку в ряду выемок таким образом, что электрический проводник неперпендикулярен продольной оси металлического элемента, далее обрабатывают принятые приемником сигналы для оценки интересующего свойства и записывают оцененное интересующее свойство на подходящем носителе информации.
Примеры реализации более важных отличительных особенностей устройства и способа оценки интересующего электрического свойства в скважине сформулированы выше в довольно обобщенной форме, чтобы облегчить понимание их подробного описания, приведенного ниже. Предлагаемые в изобретении устройство и способ имеют, безусловно, дополнительные особенности, которые рассматриваются ниже по тексту описания и заявлены в формуле изобретения. Реферат приведен для выполнения требований законодательства. Краткое изложение сущности изобретения и реферат не должны трактоваться как ограничивающие любой пункт патентных притязаний, определяемых формулой изобретения настоящей заявки или заявки, поданной с испрашиванием приоритета на ее основе.
Краткое описание чертежей
Различные особенности, характеристики и принципы работы раскрытых в описании приборов каротажа сопротивлений и способов их применения поясняются в приведенном ниже описании осуществления изобретения, сопровождаемом чертежами, на которых однотипные элементы обозначены одинаковыми позициями и на которых показано:
на фиг.1 - схематическое изображение примера бурового комплекса, бурильная колонна которого содержит буровой снаряд, снабженный прибором каротажа сопротивлений, выполненным в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.2 - пример конфигурации антенны, выполненной в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения для применения в многокомпонентном приборе каротажа сопротивлений,
на фиг.3 - вид в аксонометрии каркаса антенны с выемками, выполненными для получения поперечной антенны с азимутальной чувствительностью в одном из вариантов осуществления изобретения,
на фиг.4 - прозрачный вид в аксонометрии каркаса антенны, показанного на фиг.3, иллюстрирующий прокладку проводов через несколько рядов двух групп выемок, выполненных по существу с противоположных сторон каркаса с образованием рамочной антенны в частном варианте осуществления изобретения,
на фиг.5 - пространственная схема размещения элементов с высокой магнитной проницаемостью в выемках, показанных на фиг.4, и схема прокладки параллельно включенных электрических проводников через выемки с образованием рамочной антенны в частном варианте осуществления изобретения,
на фиг.6 - плоскостная схема, поясняющая прокладку проводов через ряды выемок последовательно с образованием рамочной антенны в еще одном варианте осуществления изобретения,
на фиг.7 - плоскостная схема, поясняющая комбинацию последовательной и параллельной прокладки проводов с образованием рамочной антенны в еще одном частном варианте осуществления изобретения, и
на фиг.8 - поперечное сечение антенны под прямым углом к оси скважинного прибора в частном варианте осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг.1 представлено схематическое изображение бурового комплекса 10, включающего в себя бурильную колонну 20 с буровым снарядом 90, также называемым компоновкой низа бурильной колонны (КНБК), погружаемым в скважину 26, вскрывающую пласт 60 толщи горных пород. Буровой комплекс 10 включает в себя обычную буровую вышку 11, возведенную на основании 12, на котором расположен стол 14 ротора буровой установки, приводимый во вращение с нужной скоростью первичным приводом, например, электродвигателем (не показан). Бурильная колонна 20 включает в себя бурильную трубу 22, например трубу, проходящую вниз от стола 14 ротора в скважину 26. Закрепленное на конце КНБК 90 буровое долото 50 при вращении разрушает породу, углубляя скважину 26. Бурильная колонна 20 соединена с буровой лебедкой 30 посредством квадратной трубы 21 вращательного бурения, вертлюга 28 и пропущенного через блок 23 талевого каната 29. В процессе бурения лебедку 30 приводят в действие, управляя осевой нагрузкой на долото, которая влияет на скорость проходки. Работа лебедки 30 хорошо известна и поэтому в описании подробно не рассматривается.
В процессе бурения через бурильную колонну 20 посредством грязевого насоса 34 под давлением прокачивается подходящий буровой раствор 31 (также называемый промывочной жидкостью), циркулирующий от источника или резервуара 32 для бурового раствора. Буровой раствор 31 проходит от грязевого насоса 34 в бурильную колонну 20 через поглотитель 36 гидравлических ударов и трубопровод 38 для бурового раствора. Буровой раствор 31 выходит наружу у забоя 51 скважины через отверстие в буровом долоте 50. Буровой раствор 31 циркулирует, поднимаясь вверх по скважине через затрубное пространство 27 между бурильной колонной 20 и стенкой ствола скважины 26, и возвращается в резервуар 32 для бурового раствора по возвратному трубопроводу 35. От датчика S1, установленного в трубопроводе 38, поступает информация о расходе бурового раствора. Расположенный на поверхности датчик S2 крутящего момента и датчик S3, связанный с бурильной колонной 20, выдают данные о крутящем моменте и скорости вращения бурильной колонны, соответственно. Кроме того, используются один или несколько связанных с талевым канатом 29 датчиков (не показаны), выдающих данные о нагрузке на крюке от бурильной колонны 20 и информацию о других необходимых параметрах, относящихся к процессу бурения скважины 26.
В одних случаях буровое долото 50 вращается только за счет вращения бурильной трубы 22. В других же случаях используется устанавливаемый на буровом снаряде 90 забойный двигатель 55 (забойный гидравлический двигатель) для приведения во вращение бурового долота 50 и/или в качестве вспомогательного привода для дополнения вращения бурильной колонны. В обоих случаях скорость проходки скважины 26 буровым долотом 50 для конкретной породы и конкретного бурового снаряда во многом зависит от осевой нагрузки на долото и скорости вращения бурового долота.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1, забойный гидравлический двигатель 55 соединен с буровым долотом 50 приводным валом (не показан), расположенным в блоке 57 подшипников. Забойный гидравлический двигатель 55 вращает буровое долото 50 при прохождении бурового раствора 31 под давлением через забойный гидравлический двигатель 55. Блок 57 подшипников воспринимает радиальные и осевые нагрузки от бурового долота 50, направленную на забой тягу двигателя и действующую вверх силу реакции от осевой нагрузки на долото. Стабилизаторы 58, закрепленные на блоке 57 подшипников и в других подходящих местах, выступают в качестве центраторов для крайней нижней части блока забойного гидравлического двигателя и других подобных соответствующих мест.
Наземный блок 40 управления получает сигналы от скважинных датчиков и устройств посредством измерительного преобразователя 43, установленного в трубопроводе 38 для бурового раствора, а также сигналы от датчиков S1, S2, S3, датчиков нагрузки на крюк и любых других датчиков, используемых в буровом комплексе, и обрабатывает такие сигналы в соответствии с программными инструкциями, вводимыми в наземный блок 40 управления. Наземный блок 40 управления выводит на дисплей/монитор 42 заданные параметры бурения и другую информацию, используемые оператором на буровой площадке для управления бурением. Наземный блок 40 управления включает в себя компьютер, запоминающее устройство для хранения данных, компьютерных программ, моделей и алгоритмов, доступных для имеющегося в компьютере процессора, регистрирующее устройство для записи данных, например накопитель на магнитной ленте, и другое внешнее оборудование. Наземный блок 40 управления также может содержать имитационные модели, используемые компьютером для обработки данных в соответствии с программными инструкциями. Блок управления реагирует на команды пользователя, вводимые посредством соответствующего устройства, например клавиатуры. Блок 40 управления выполнен с возможностью приведения в действие аварийной сигнализации 44 при возникновении опасных или нежелательных условий работы.
Как показано на фиг.1, буровой снаряд 90 также содержит другие датчики и оборудование или аппаратуру для выполнения различных измерений, относящихся к окружающему скважину пласту и необходимых для бурения скважины 26 по заданной трассе. К такой аппаратуре могут относиться прибор для измерения удельного электрического сопротивления пласта вблизи бурового долота и/или перед ним, зонд гамма-каротажа для измерения интенсивности гамма-излучения от пласта и приборы для определения наклона, азимута и положения бурильной колонны. Скважинный прибор 64 для измерения удельного электрического сопротивления пласта, выполненный в соответствии с изобретением, может быть подключен в подходящем месте, в том числе над нижним инструментом 62 зарезки боковых стволов, для оценки или определения удельного электрического сопротивления пласта вблизи бурового долота 50 или перед ним, либо в других подходящих местах. Для измерения наклона КНБК и интенсивности гамма-излучения пласта в подходящих местах могут быть расположены соответственно инклинометр 74 и зонд 76 гамма-каротажа. Для этого можно использовать любой подходящий инклинометр и зонд гамма-каротажа. Кроме того, для определения положения бурильной колонны по азимуту может использоваться соответствующее устройство (на чертеже не показано), например магнитометр или гироскопический прибор. Подобные устройства известны из уровня техники и поэтому в описании подробно не рассматриваются. В описанной выше для примера конфигурации передача мощности от забойного гидравлического двигателя 55 на буровое долото 50 осуществляется через полый вал, позволяющий буровому раствору проходить от забойного гидравлического двигателя 55 к буровому долоту 50. В альтернативном варианте бурильной колонны 20 забойный гидравлический двигатель 55 может быть подсоединен ниже прибора 64 для измерения удельного электрического сопротивления либо в любом другом подходящем месте.
На фиг.1 также показано, что в буровом снаряде 90 в подходящих местах могут быть размещены и другое оборудование и аппаратура каротажа в процессе бурения (КПБ), обозначенные в совокупности позицией 77, например приборы для измерения пористости, проницаемости, плотности пласта, свойств горных пород, свойств флюидов и т.п., для получения информации, полезной для оценки проходимых скважиной 26 подземных пластов. К такому оборудованию могут относиться, в частности, акустические приборы, ядерные приборы, приборы на эффекте ядерно-магнитного резонанса, а также инструменты для испытания и опробования пластов.
Упомянутые устройства передают данные в скважинную телеметрическую систему 72, которая, в свою очередь, передает полученные данные вверх по стволу скважины в наземный блок 40 управления. Скважинная телеметрическая система 72 также получает сигналы и данные от наземного блока 40 управления и передает эти принятые сигналы и данные к соответствующим скважинным, или глубинным приборам и инструментам. В одном варианте осуществления изобретения может использоваться гидроимпульсная телеметрическая система, которая во время бурения обеспечивает передачу данных между глубинными датчиками и устройствами и наземным оборудованием. Измерительный преобразователь 43, установленный в трубопроводе 38 подачи бурового раствора, детектирует гидравлические импульсы, посредством которых скважинная телеметрическая система 72 ведет передачу данных. Измерительный преобразователь 43 в ответ на пульсации давления бурового раствора генерирует электрические сигналы и передает их по проводу 45 в наземный блок 40 управления. В других вариантах осуществления изобретения для двухстороннего обмена данными между дневной поверхностью и КНБК 90 может использоваться любая иная подходящая телеметрическая система, в том числе акустическая телеметрическая система, электромагнитная телеметрическая система, беспроводная телеметрическая система, в частности с применением повторителей в бурильной колонне или стволе скважины, а также снабженная проводами труба. Снабженная проводами труба может быть собрана путем соединения секций бурильных труб, каждая из которых содержит проходящую вдоль нее линию передачи данных. Обеспечивающие передачу данных соединения между секциями труб могут быть реализованы любым подходящим методом, включая, в частности, жесткие электрические или оптические соединения и индуктивные методы. В случае применения гибких труб в качестве бурильной трубы 22, линия передачи данных может быть проложена сбоку вдоль гибкой трубы.
Описанный выше буровой комплекс относится к таким буровым комплексам, в которых для подачи бурового снаряда 90 в скважину 26 используется бурильная труба, при этом управление осевой нагрузкой на долото осуществляется с поверхности, обычно посредством управления лебедкой. Вместе с тем, во многих современных буровых системах комплексах, особенно предназначенных для бурения сильно искривленных и горизонтальных скважин, для подачи в скважину бурового снаряда используются гибкие насосно-компрессорные трубы. В таких случаях для создания требуемого усилия на буровое долото в состав бурильной колонны иногда включают толкатель. При использовании гибкой насосно-компрессорной трубы вместо вращения колонны труб роторным столом, гибкая труба подается в скважину соответствующим инжектором, при этом забойный двигатель, например забойный гидравлический двигатель 55, вращает буровое долото 50. При бурении в море для размещения бурового оборудования, в том числе бурильной колонны, используется морская буровая платформа или судно.
Как показано на фиг.1, прибор 64 каротажа сопротивлений, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, может содержать несколько антенн, причем по меньшей мере одна такая антенна представляет собой антенну с азимутальной чувствительностью, выполненную в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, более подробно описанных ниже со ссылкой на фиг.3-8. Антенна с азимутальной чувствительностью, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, может быть рассчитана на работу в качестве излучающей антенны, такой как излучатель 66а или 66b, либо в качестве приемной антенны, такой как приемник 68а или 68b.
На фиг.2 показана приведенная в качестве примера конфигурация излучателей и приемников многокомпонентного прибора 100 каротажа сопротивлений, включающих поперечные антенны x и y с азимутальной чувствительностью. Как показано на чертеже, прибор 100 содержит три ортогональных излучателя 101, 103 и 105, обозначенных как излучатели Tx, Тy, и Тz, расположенных на приборе на расстоянии друг от друга. Индексы (x, y, z) обозначают систему координат с ортогональными осями, которая определена направлениями нормалей к излучателям. Направление оси z выбрано вдоль продольной оси скважинного прибора, в то время как оси x и y взаимно перпендикулярны и лежат в плоскостях, расположенных поперек оси скважинного прибора. Три излучателя 101, 103 и 105, обозначенные, соответственно, как излучатели Тx, Тy и Tz, возбуждают магнитные поля в трех направлениях пространства. Излучателям 101, 103 и 105 соответствуют приемники 111, 113 и 115, обозначенные как приемники Rx, Rz и Ry, ориентированные вдоль ортогональных осей системы координат, определяемых нормалями к излучателям x, у и z, и расположенные в порядке, показанном на фиг.1. Приемники Rx, Rz и Ry измеряют соответствующие магнитные поля Нхх, Hzz и Нyy, возбуждаемые излучателями Тx, Tz и Тy, соответственно. В этой системе магнитных полей первый (подстрочный) индекс указывает на направление излучателя, а второй индекс указывает на направление приемника. Кроме того, приемники Ry и Rz измеряют две поперечные составляющие Нxy и Hxz магнитных полей, создаваемых передатчиком Тх (101).
Ориентация излучателей и приемников относительно оси скважинного прибора остается неизменной. Многокомпонентный прибор в горизонтальной конфигурации чувствителен к анизотропии пласта, положению прибора, а также к повороту прибора вокруг его оси. В конфигурации, представленной на фиг.2, антенны x и y обладают чувствительностью к азимутальному направлению. Обычно к повороту прибора нечувствительна только компонента Hzz. В горизонтальной конфигурации среднее значение (Нххyy)/2 не зависит от вращения прибора. Результаты измерений Hzz и (Нххyy)/2 зависят от расположения пласта и положения прибора и поэтому могут использоваться для определения расстояния до границ пласта и для управления направлением продвижения КНБК (геонавигация). Кроме того, каждый излучатель может работать на любой частоте в пределах определенного диапазона частот, например от 50 кГц до 2 МГц. Показанная на фиг.2 конфигурация предусматривает только один возможный вариант размещения излучателей и приемников. Вместе с тем, излучатели и приемники можно располагать любым подходящим образом. Кроме того, можно расположить на приборе две или более антенны в одном и том же месте или по существу в одном и том же месте, например путем размещения антенн друг над другом в одном месте или путем размещения выемок одной антенны между выемками другой антенны или рядом с ними в одном и том же или по существу в одном и том же месте в осевом и радиальном направлениях.
В одном варианте осуществления изобретения, применяемом при осуществлении измерений в процессе бурения скважины, такой как показана на фиг.1, для построения рамки, например рамки х (используемой в качестве излучателя или приемника) предусмотрена желобчатая конструкция. Такая конструкция может позволять, например, посредством рамки x, излучать/детектировать поперечные магнитные поля и защищать провод рамки x от повреждений, которые возможны во время бурения. Некоторые конфигурации и способы изготовления рамок более подробно описаны при рассмотрении фиг.3-8. Такие рамки могут эффективно обнаруживать сигналы из пласта, а также выдерживают механические нагрузки, возникающие во время бурильных работ.
На фиг.3 показан вид в аксонометрии антенны 300, которая включает в себя металлический каркас 320 (также называемый в описании корпусом, втулкой или металлическим элементом). Конфигурация антенны, показанная на фиг.3, относится к поперечной антенне x, в которой проходящие по окружности желобки или канавки, выполненные в металлическом элементе 320, разделены или сегментированы на отдельные выемки, в каждой из которых содержится подходящий материал с высокой магнитной проницаемостью, например ферритный материал. Как показано на фиг.3, первый проходящий по окружности желобок 310a состоит из набора или группы ("m") расположенных на расстоянии друг от друга выемок, например выемок 310a1-310am, a последний желобок 310n состоит из "m" выемок 310n1-310nm. В показанном на фиг.3 примере каждый желобок выполнен в направлении, перпендикулярном оси скважинного прибора ("ось z"), т.е. в окружном направлении каркаса 320. Аналогичным образом, каждый из других желобков, например желобок 310b-310n-1, состоит из аналогичного числа выемок, выполненных в окружном направлении. Таким образом, в изображенном на фиг.3 примере осуществления изобретения антенна содержит несколько желобков или поясков, по три выемки в каждом. В конфигурации, показанной на фиг.3, выемки 310а1-310n1 (т.е. по одной выемке каждого желобка, расположенных в линию в одном направлении, которым в данном случае является направление z) образуют первый ряд выемок, относящийся к показанной группе выемок. Аналогичным образом, выемки 310а2-310n2 и 310am-310nm образуют, соответственно, второй и третий ряды выемок. Количество желобков, выемок и рядов, содержащихся в каждой антенне, выбирается в зависимости от особенностей конкретной конструкции и поэтому может меняться от одной конструкции к другой. В конкретном примере, показанном на фиг.3, по существу на противоположной (т.е. расположенной под углом около 180°) стороне корпуса 320 выполнена аналогичная группа желобков, как это описано ниже со ссылкой на фиг.4. В одном варианте осуществления изобретения в каждую из выемок может быть помещен ферритный элемент или материал, например ферритный элемент 308am в выемке 310am. В выемках в направлении оси скважинного прибора проложены или помещены провода с образованием рамочной антенны, как это описано ниже со ссылкой на фиг.5-8. Хотя желобки 310a-310m на фиг.3 показаны выполненными перпендикулярно оси скважинного прибора (оси z), такие желобки, для применения в качестве рамки с азимутальной чувствительностью, могут быть выполнены в любом подходящем направлении, непараллельном оси скважинного прибора. Таким образом, в одном варианте осуществления изобретения антенна с азимутальной чувствительностью может иметь по меньшей мере один желобок, состоящий по меньшей мере из двух рядов (или разделенный на такие ряды), в каждом из которых имеется по меньшей мере две выемки. Например, антенна может иметь один желобок 310a и два ряда, каждый из которых определяется соответствующей выемкой 310а1 и 310а2.
Как показано на фиг.3, в каждой выемке также может быть расположен ферритный или другой подходящий элемент, например элемент 308am, который, как показано на чертеже, расположен в выемке 310am для формирования пути распространения магнитного поля, создаваемого или обнаруживаемого проводом антенны, с низким удельным магнитным сопротивлением. В одном варианте осуществления изобретения магнитный материал может быть материалом с высокой магнитной проницаемостью, включающим в себя, в частности: (i) магнитомягкий ферритный материал, (ii) электропроводный магнитомягкий аморфный сплав, (iii) электропроводный нанокристаллический магнитомягкий сплав, (iv) пакет пластин из аморфного магнитомягкого сплава, (v) пакет пластин из нанокристаллического магнитомягкого сплава, (vi) магнитомягкий железный порошок с органическим и/или неорганическим связующим, (vii) магнитомягкий сендаст с органическим и/или неограническим связующим, и (viii) порошок магнитомягкого железоникелевого сплава с органическим и/или неорганическим связующим. Проволочную рамку формируют путем прокладки одного или нескольких проводов вместе в направлении, неперпендикулярном оси скважинного прибора, с образованием рамочной антенны. Антенна в других конфигурациях может иметь несколько желобков, каждый из которых разделен на отдельные отрезки в виде выемок с образованием нескольких рядов, в каждом из которых имеется несколько выемок, и соответствующие элементы с низким удельным магнитным сопротивлением, причем один или несколько проводов, проложенных через выемки в направлении, неперпендикулярном оси скважинного прибора, образует рамочную антенну.
На фиг.4 показан прозрачный вид в аксонометрии изображенного на фиг.3 каркаса антенны, иллюстрирующий прокладку проводов поверх ферритных элементов или элементов с высокой магнитной проницаемостью вдоль рядов выемок в одном варианте осуществления изобретения. Изображенный на чертеже каркас антенны имеет две группы выемок 420 и 430 на противоположных сторонах трубчатого элемента 320. В каждой выемке размещен или содержится ферритный элемент или иной элемент с высокой магнитной проницаемостью, например элемент 408. Через отверстия 440, выполненные в металлических частях втулки между выемками, поверх материала с высокой магнитной проницаемостью может быть пропущено или проведено один или несколько проводов (например, провод 435). Как показано на чертеже, провод 435 проложен или пропущен аналогичным образом и вдоль остальных рядов выемок. Таким образом, между проводом и ферритным элементом существует небольшой зазор или промежуток, способствующий повышению чувствительности антенны.
На фиг.5 показана частичная пространственная схема размещения рядов ферритных элементов или других элементов с высокой магнитной проницаемостью, соответствующая рядам выемок, показанных на фиг.4, и способ прокладки параллельно включаемых проводов с образованием рамочной антенны. В этой конфигурации провода 512а, 512b и 512с в виде отдельных отрезков прокладывают, соответственно, вдоль рядов 514а, 514b и 514с первой матрицы 510 выемок. Провода 512а, 512b и 512с параллельны друг другу. Один конец каждого такого провода присоединяют к другому проводу для образования одного конца рамочной антенны. Например, концы 516а, 516b и 516с на одном краю матрицы 510 соединены с проводом 522 с образованием одного конца 530а рамочной антенны 550. Другие концы 518а, 518b и 518с параллельных проводов соединяют между собой и, оборачивая вокруг корпуса скважинного прибора, выводят ко второй матрице 520 выемок, где соединяют с одним концом 522а, 522b и 522с каждого из параллельных проводов 524а, 524b и 524с, проложенных вдоль соответствующих рядов выемок второй матрицы 520. Другие концы проводов 524а, 524b и 524с соединяют между собой с образованием второго конца 530b рамочной антенны 550. Как отмечено выше, на каждый ряд выемок можно использовать более чем один провод. Кроме того, количество разнесенных наборов или групп выемок может быть большим двух.
На фиг.6 показана плоскостная схема последовательной прокладки провода вдоль рядов выемок в двух группах выемок, таких как показаны на фиг.4, с образованием рамочной антенны в одном варианте осуществления изобретения. Показанная на фиг.6 конфигурация включает в себя, например, первую группу выемок 610, включающую в себя ряды 614а, 614b и 614с выемок, и вторую группу выемок 620, расположенную на расстоянии от первой группы выемок 610 и включающую в себя ряды 624а, 624b и 624с выемок. В каждой выемке может находиться ферритный материал или иной материал с высокой магнитной проницаемостью, как это было описано при рассмотрении фиг.3. Для формирования рамочной антенны провод 630 прокладывают поверх ферритных элементов вдоль первого ряда 614а выемок, затем оборачивают петлей вокруг металлического элемента или корпуса и прокладывают через первый ряд 624а во второй группе выемок, в котором ряд 624а выемок является ближайшим к ряду 614а выемок. Затем провод 630, после того как он проложен через ряд 624а выемок, оборачивают петлей по корпусу, прокладывая его вокруг корпуса скважинного прибора, и прокладывают через второй ряд 614b первой группы 610 выемок. Затем провод 630 снова выводят по корпусу и прокладывают через второй ряд 624b второй группы 620 выемок. Прокладку провода 630 продолжают по третьим рядам 614с и 624с выемок и возможным дополнительным рядам каждой группы выемок. Таким образом, провод 630 начинается на первом конце 632а и заканчивается на конце 632b, образуя рамочную антенну. Как отмечено выше, антенна в сборе может иметь любое требуемое число наборов расположенных рядами выемок, а в каждом ряду может содержаться любое число выемок.
На фиг.7 показана альтернативная схема прокладки проводов с образованием рамочной антенны для антенного устройства с азимутальной чувствительностью. В показанной на фиг.7 конфигурации первые два ряда 614а и 614b выемок первой группы 610 выемок имеют параллельно включенные провода 730а и 730b. Эти параллельно включенные провода своими первыми концами соединяют между собой и выводят на один конец 732а рамочной антенны. Другие концы этих проводов соединяют и разводят по первым двум рядам 624а и 624b выемок, т.е. соединяют с параллельно включенными проводами, проходящими вдоль рядов 624а и 624b второй группы 620 выемок. Концы этих параллельных проводов соединяют, переводят общий провод по корпусу и затем прокладывают его через ряд 614с группы 610 выемок, а затем снова переводят по корпусу и прокладывают через третий ряд 624с группы 620 выемок, заканчивая провод на конце 632b. Таким образом, первые два ряда каждой группы выемок имеют параллельно включенные провода аналогично схеме, показанной на фиг.5, а по меньшей мере через один дополнительный ряд каждой группы выемок провод проложен последовательно, аналогично схеме, показанной на фиг.6. Таким образом, эта конфигурация предусматривает комбинацию последовательной и параллельной прокладки проводов через выемки с образованием рамочной антенны. Следует отметить, что рассмотренные выше схемы прокладки проводов для формирования рамочной антенны приведены лишь для примера. При осуществлении изобретения можно использовать любую подходящую схему прокладки одного или нескольких проводов. Кроме того, хотя на схемах провода проложены параллельно оси скважинного прибора, они могут быть ориентированы в любом другом направлении, неперпендикулярном (неортогональном) оси скважинного прибора. Аналогичным образом, ряды выемок изображены расположенными параллельно оси скважинного прибора. Вместе с тем, такие ряды могут быть ориентированы в направлении, непараллельном оси скважинного прибора.
На фиг.8 показана плоскостная схема магнитного поля, формируемого в типовых конфигурациях антенного устройства, показанного на фиг.3-7. На фиг.8 показан схематичный вид корпуса скважинного прибора в поперечном сечении радиальной плоскостью, на котором показаны три выемки 802а, 802b и 802с, по одной из каждого ряда выемок. Участки металла между выемками обозначены элементами 804а и 804b, а соответствующие ферритные элементы или иные элементы с высокой магнитной проницаемостью обозначены элементами 806а 806b и 806с, соответственно. Поперечные сечения проводов, проложенных через каждую такую выемку, обозначены позициями 812а, 812b и 812с для выемок 802а, 802b и 802с, соответственно. Силовые линии магнитного поля для рамочной антенны, показанной на фиг.8, представлены для примера линиями 840а и 840b. Ввиду разделения (сегментирования) выемок и ферритных элементов, эта конфигурация может быть менее чувствительной по сравнению с конфигурацией, в которой выемки выполнены непрерывными и содержат непрерывные ферритные элементы. Антенна, выполненная согласно изобретению, может применяться в качестве излучающей или приемной антенны прибора каротажа сопротивлений. Уменьшение чувствительности можно компенсировать пропусканием через излучающую антенну, связанную с прибором каротажа сопротивлений, тока большей силы. Использование более сильных токов позволяет создавать более сильные магнитные поля в пласте горных пород, что способствует приему электромагнитных сигналов из пласта приемниками.
В каждой из рассматриваемых в описании конфигураций, металлический каркас может представлять собой неразрезной или цельный элемент подходящей толщины, такой как показан на фиг.3 и 4. Тогда цельный металлический элемент можно надеть на корпус прибора каротажа сопротивлений, расположив металлический элемент вокруг корпуса прибора.
В другой конфигурации металлический каркас может быть разделен (в направлении z) на две или более продольные секции, например в местах 320а и 320b (фиг.3). Тогда такие две или более секций можно расположить на наружной поверхности корпуса скважинного прибора и затем соединить их друг с другом с помощью подходящих механических соединительных элементов, таких как крепежные детали, петли, зажимы, винты, болты, пальцы, и т.д. Установка ферритных элементов и прокладка проводов может осуществляться после монтажа металлического каркаса на корпусе скважинного прибора, как это описано выше. Каркасы разрезной конструкции не отличаются способностью выдерживать значительные изгибающие нагрузки, действующие на корпус скважинного прибора, и в подобном случае корпус скважинного прибора рассчитан на восприятие необходимых изгибающих нагрузок.
Рассматриваемые в описании конструкции и способы могут применяться в приборах каротажа сопротивлений, спускаемых на каротажном кабеле, или выполненных в виде приборов каротажа сопротивлений для измерений или каротажа в процессе бурения, которые перемещаются в скважине на бурильной трубе. В приборе каротажа сопротивлений каждая антенна связана с излучающим или приемным контуром, в зависимости от того, работает ли антенна на излучение или на прием. Излучающий контур включает в себя генератор колебаний и другие схемные элементы, обеспечивающие излучение связанной с ними антенной электромагнитных сигналов на множестве частот, находящихся в определенном частотном диапазоне. Скважинный прибор включает в себя контроллер, содержащий процессор, например микропроцессор, и соответствующие схемы, такие как запоминающее устройство и схема обработки сигналов, а также программные инструкции, к которым процессору предоставляется доступ для управления работой излучателя. Приемный контур включает в себя схемы, предназначенные для приема обнаруживаемых рамками сигналов, а также для усиления и оцифровки таких сигналов. Контроллер обрабатывает обнаруженные сигналы в соответствии с программными инструкциями и выдает оценку электрического свойства пласта или находящейся в скважине текучей среды. Сигналы от каждого приемника могут обрабатываться в скважине, на поверхности, либо частично в глубинной части и частично на поверхности. Оцененные значения свойства или интересующего свойства записывают или сохраняют на подходящем носителе информации, таком как твердотельная память, жесткий диск, магнитная лента и т.д. Полученные в скважине данные или результаты могут передаваться на поверхность и/или сохраняться в памяти прибора. Вышеупомянутые схемы и цепи в целом известны из уровня техники и поэтому их подробное описание не приводится. Как отмечено выше, в одном и том же или по существу в одном и том же месте на корпусе скважинного прибора можно собрать в пакет две или более антенны. Каждая такая антенна может быть выполнена с возможностью передачи в пласт и/или приема из пласта электромагнитных волн в конкретном азимутальном направлении.
Таким образом, в заявке раскрыто устройство для применения в скважине с целью оценки интересующего свойства, включающее в себя корпус скважинного прибора и антенну, содержащую установленный снаружи на корпусе скважинного прибора металлический элемент с продольной осью и по меньшей мере двумя разнесенными группами выполненных в металлическом элементе выемок, включающими в себя по меньшей мере по два ряда выемок, в каждом из которых имеется по меньшей мере две выемки, причем каждая выемка выполнена путем ее вырезания в поверхности металлического элемента, а ряды в указанных по меньшей мере двух группах выемок находятся по существу на противоположных сторонах металлического элемента, и по меньшей мере один электрический проводник, проложенный вдоль каждого ряда выемок и через каждую выемку в ряду выемок под углом к продольной оси, отличным от прямого (непараллельно радиальной оси металлического элемента), с образованием рамочной антенны. Электрический проводник, проходящий через каждый ряд выемок, может быть проложен под любым выбранным углом к радиальному (т.е. окружному или тангенциальному) направлению или параллельно продольной оси скважинного прибора.
В одном варианте осуществления изобретения по меньшей мере в одной выемке каждого ряда выемок расположен материал с высокой магнитной проницаемостью. При этом можно использовать любой подходящий материал с высокой магнитной проницаемостью, в том числе: (i) магнитомягкий ферритный материал, (ii) электропроводный магнитомягкий аморфный сплав, (iii) электропроводный нанокристаллический магнитомягкий сплав, (iv) пакет пластин из аморфного магнитомягкого сплава, (v) пакет пластин из нанокристаллического магнитомягкого сплава, (vi) магнитомягкий железный порошок с органическим и/или неорганическим связующим, (vii) магнитомягкий сендаст с органическим и/или неорганическим связующим, и (viii) порошок магнитомягкого железоникелевого сплава с органическим и/или неорганическим связующим. В одном варианте осуществления изобретения электрический проводник расположен поверх материала с высокой магнитной проницаемостью и пропущен через отверстия, выполненные в металлическом элементе. Электрический проводник может представлять собой одно из следующего: (i) одиночный проводник, проложенный последовательно через каждый ряд выемок указанных по меньшей мере двух групп выемок, (ii) по меньшей мере два электрических проводника, включенных параллельно и проложенных по меньшей мере через два ряда выемок, или (iii) по меньшей мере один электрический проводник, включенный последовательно и проложенный через первый набор по меньшей мере из двух параллельных рядов выемок, и по меньшей мере два электрических проводника, включенных параллельно и проложенных через второй набор по меньшей мере из двух параллельных рядов выемок. Устройство также может включать в себя электрическую цепь, соединенную с рамочной антенной для обеспечения действия рамочной антенны в качестве приемника для приема электромагнитных сигналов из пласта или в качестве излучателя для передачи электромагнитных волн в пласт. Устройство также может включать в себя контроллер, содержащий процессор, выполненный с возможностью обработки сигналов, принимаемых посредством рамочной антенны в скважине, и выдачи оценки интересующего свойства, представляющего собой удельное электрическое сопротивление или удельную проводимость окружающего скважину пласта горных пород. Процессор может быть расположен в глубинной части устройства или на поверхности либо частично в глубинной части и частично на поверхности. Устройство может также включать в себя буровой снаряд, на котором установлена рамочная антенна, и спусковой элемент, выполненный с возможностью перемещения бурового снаряда в ствол скважины.
Раскрыт также способ оценки интересующего свойства при осуществлении которого посылают электромагнитные сигналы в окружающий скважину пласт горных пород, принимают из пласта посредством приемника сигналы, возникающие как отклик на посылаемые электромагнитные сигналы, причем приемник или излучатель имеет рамочную антенну, содержащую осесимметричный металлический элемент, установленный снаружи на корпусе скважинного прибора, по меньшей мере две разнесенных группы выполненных в металлическом элементе выемок, включающих в себя по меньшей мере по два ряда, в каждом из которых имеется по меньшей мере две выемки, причем каждая выемка выполнена путем ее вырезания в поверхности металлического элемента, а ряды в указанных по меньшей мере двух группах выемок находятся по существу на противоположных сторонах металлического элемента, и электрический проводник, проложенный вдоль каждого ряда выемок и через каждую выемку в ряду выемок таким образом, что электрический проводник неперпендикулярен продольной оси металлического элемента (непараллелен радиальной оси корпуса скважинного прибора), обрабатывают принятые сигналы для оценки интересующего свойства и записывают оцененное интересующее свойство на подходящем носителе информации. Этот способ также может предусматривать размещение по меньшей мере в одной выемке каждого ряда выемок материала с высокой магнитной проницаемостью. Кроме того, при осуществлении способа по существу в том же месте, где на корпусе скважинного прибора установлена рамочная антенна, может быть установлена вторая рамочная антенна, выполненная на неразрезном металлическом элементе. Далее, способ может предусматривать прием электромагнитных сигналов с первого азимутального направления посредством рамочной антенны, прием дополнительных электромагнитных сигналов со второго азимутального направления посредством дополнительной рамочный антенны и обработку сигналов, принятых с первого и второго азимутальных направлений, для оценки интересующего свойства. Обработка сигналов может осуществляться при каротаже скважины с помощью скважинного прибора, спускаемого в скважину на кабеле, или при каротаже скважины в процессе бурения скважины. Металлический элемент может представлять собой втулочный элемент, расположенный вокруг части корпуса скважинного прибора таким образом, чтобы не воспринимать значительную изгибающую нагрузку, действующую на корпус скважинного прибора. Втулка может быть разделена на две или более секций, соединенных друг с другом подходящим механическим соединением после размещения секций на корпусе скважинного прибора.
Хотя в приведенном описании раскрыты лишь определенные, взятые в качестве примера варианты осуществления изобретения, для специалиста очевидна возможность осуществления изобретения в других, измененных вариантах. Предполагается, что любые такие изменения должны рассматриваться как часть описанных выше технических решений.

Claims (20)

1. Устройство для применения в скважине, содержащее: металлический элемент с продольной осью, антенну, по меньшей мере, с двумя разнесенными группами выполненных в металлическом элементе выемок, включающими в себя, по меньшей мере, по два ряда выемок, в каждом из которых имеется, по меньшей мере, две выемки, причем каждая выемка выполнена путем ее вырезания в поверхности металлического элемента, а ряды в указанных, по меньшей мере, двух группах выемок находятся по существу на противоположных сторонах металлического элемента, и, по меньшей мере, один электрический проводник, проложенный вдоль каждого ряда выемок и через каждую выемку в ряду выемок, причем участок электрического проводника, проходящий вдоль каждого ряда выемок, неперпендикулярен продольной оси металлического элемента.
2. Устройство по п.1, содержащее также материал с высокой магнитной проницаемостью, расположенный в каждой выемке.
3. Устройство по п.2, в котором материал с высокой магнитной проницаемостью выбран из группы, включающей в себя: (i) магнитомягкий ферритный материал, (ii) электропроводный магнитомягкий аморфный сплав, (iii) электропроводный нанокристаллический магнитомягкий сплав, (iv) пакет пластин из аморфного магнитомягкого сплава, (v) пакет пластин из нанокристаллического магнитомягкого сплава, (vi) магнитомягкий железный порошок с органическим и/или неорганическим связующим, (vii) магнитомягкий сендаст с органическим и/или неорганическим связующим, (viii) порошок магнитомягкого железоникелевого сплава с органическим и/или неорганическим связующим.
4. Устройство по п.3, в котором указанный, по меньшей мере, один электрический проводник расположен поверх материала с высокой магнитной проницаемостью и пропущен через отверстия, выполненные в металлическом элементе по обе стороны каждой выемки.
5. Устройство по п.1, в котором указанный, по меньшей мере, один электрический проводник представляет собой одно из следующего: (i) одиночный проводник, проложенный последовательно вдоль каждого ряда указанных, по меньшей мере, двух групп выемок, (ii) по меньшей мере, два электрических проводника, включенных параллельно и проложенных вдоль, по меньшей мере, двух рядов выемок, (iii) по меньшей мере, один электрический проводник, включенный последовательно и проложенный вдоль первого набора, по меньшей мере, из двух параллельных рядов, и, по меньшей мере, два электрических проводника, включенных параллельно и проложенных вдоль второго набора, по меньшей мере, из двух параллельных рядов.
6. Скважинный прибор для выполнения электрических измерений в скважине, содержащий излучатель, выполненный с возможностью передачи электромагнитного излучения в окружающий скважину пласт горных пород, и приемник, выполненный с возможностью приема электромагнитного излучения из пласта, причем излучатель и/или приемник имеет(-ют) рамочную антенну, содержащую: металлический элемент с продольной осью, по меньшей мере, две разнесенные группы выполненных в металлическом элементе выемок, включающие в себя, по меньшей мере, по два ряда выемок, в каждом из которых имеется, по меньшей мере, две выемки, причем каждая выемка выполнена путем ее вырезания в поверхности металлического элемента, а ряды в указанных, по меньшей мере, двух группах выемок находятся по существу на противоположных сторонах металлического элемента, и, по меньшей мере, один электрический проводник, проложенный вдоль каждого ряда выемок и через каждую выемку в ряду выемок, причем участок электрического проводника, проходящий вдоль каждого ряда выемок, неперпендикулярен продольной оси металлического элемента.
7. Скважинный прибор по п.6, в котором металлический элемент представляет собой одно из следующего: (i) часть утяжеленной бурильной трубы, (ii) неразрезная втулка, установленная снаружи на корпусе скважинного прибора, (iii) разрезная втулка, установленная снаружи на корпусе скважинного прибора.
8. Скважинный прибор по п.6, в котором указанный, по меньшей мере, один электрический проводник представляет собой одно из следующего: (i) одиночный электрический проводник, проложенный последовательно вдоль каждого ряда с образованием рамочной антенны, (ii) по меньшей мере, два электрических проводника, каждый из которых проложен под углом к продольной оси, (iii) по меньшей мере, один электрический проводник, включенный последовательно и проложенный вдоль первого набора, по меньшей мере, из двух параллельных рядов, и, по меньшей мере, два проводника, включенных параллельно и проложенных вдоль второго набора, по меньшей мере, из двух параллельных рядов.
9. Скважинный прибор по п.6, содержащий также спусковой элемент, выполненный с возможностью перемещения скважинного прибора в ствол скважины и представляющий собой одно из следующего: (i) каротажный кабель, (ii) гибкая насосно-компрессорная труба и (iii) колонна соединенных друг с другом трубчатых элементов.
10. Скважинный прибор по п.6, в котором указанный, по меньшей мере, один электрический проводник пропущен через отверстия, выполненные в металлическом элементе вблизи каждой выемки.
11. Скважинный прибор по п.6, в котором в каждой выемке металлического элемента помещен элемент с высокой магнитной проницаемостью, выбранный из группы, включающей в себя: (i) магнитомягкий ферритный материал, (ii) электропроводный магнитомягкий аморфный сплав, (iii) электропроводный нанокристаллический магнитомягкий сплав, (iv) пакет пластин из аморфного магнитомягкого сплава, (v) пакет пластин из нанокристаллического магнитомягкого сплава, (vi) магнитомягкий железный порошок с органическим и/или неорганическим связующим, (vii) магнитомягкий сендаст с органическим и/или неорганическим связующим, и (viii) порошок магнитомягкого железоникелевого сплава с органическим и/или неорганическим связующим.
12. Скважинный прибор по п.6, в котором металлический элемент представляет собой втулку, установленную вокруг части корпуса скважинного прибора таким образом, что она не испытывает значительной осевой нагрузки, приходящейся на корпус скважинного прибора.
13. Способ оценки свойства окружающего скважину пласта горных пород, при осуществлении которого: посылают в пласт посредством излучателя электромагнитные сигналы, принимают из пласта посредством приемника электромагнитные сигналы, возникающие как отклик на посылаемые электромагнитные сигналы, причем приемник или излучатель имеет, по меньшей мере, две разнесенные группы выполненных в металлическом элементе выемок, включающие в себя, по меньшей мере, по два ряда выемок, в каждом из которых имеется, по меньшей мере, две выемки, причем каждая выемка выполнена путем ее вырезания в поверхности металлического элемента, а ряды в указанных, по меньшей мере, двух группах выемок находятся по существу на противоположных сторонах металлического элемента, и содержит, по меньшей мере, один электрический проводник, проложенный вдоль каждого ряда выемок и через каждую выемку в ряду выемок, причем участок электрического проводника, проходящий вдоль каждого ряда выемок, неперпендикулярен продольной оси металлического элемента, обрабатывают принятые сигналы для оценки свойства пласта и записывают оцененное интересующее свойство на подходящем носителе информации.
14. Способ по п.13, в котором, по меньшей мере, в некоторых из выемок находится материал с высокой магнитной проницаемостью.
15. Способ по п.14, в котором материал с высокой магнитной проницаемостью выбран из группы, включающей в себя: (i) магнитомягкий ферритный материал, (ii) электропроводный магнитомягкий аморфный сплав, (iii) электропроводный нанокристаллический магнитомягкий сплав, (iv) пакет пластин из аморфного магнитомягкого сплава, (v) пакет пластин из нанокристаллического магнитомягкого сплава, (vi) магнитомягкий железный порошок с органическим и/или неорганическим связующим, (vii) магнитомягкий сендаст с органическим и/или неорганическим связующим, и (viii) порошок магнитомягкого железоникелевого сплава с органическим и/или неорганическим связующим.
16. Способ по п.13, в котором посредством приемника принимают электромагнитные сигналы с первого азимутального направления, а посредством дополнительного приемника принимают из пласта электромагнитные сигналы со второго азимутального направления, по существу ортогонального первому азимутальному направлению.
17. Способ по п.13, в котором металлический элемент представляет собой втулку, установленную вокруг части корпуса скважинного прибора таким образом, что она не испытывает значительной осевой нагрузки, приходящейся на корпус скважинного прибора.
18. Скважинный прибор для применения в скважине с целью оценки интересующего свойства, содержащий набор, по меньшей мере, из двух антенн, установленных на корпусе скважинного прибора, имеющем продольную ось, причем, по меньшей мере, одна антенна содержит: по существу осесимметричный металлический элемент с продольной осью, по меньшей мере, две разнесенные группы выполненных в металлическом элементе выемок, включающие в себя, по меньшей мере, по два ряда выемок, в каждом из которых имеется, по меньшей мере, две выемки, причем каждая выемка выполнена путем ее вырезания в поверхности металлического элемента, а ряды в указанных, по меньшей мере, двух группах выемок находятся по существу на противоположных сторонах металлического элемента, и, по меньшей мере, один электрический проводник, проложенный вдоль каждого ряда выемок и через указанные, по меньшей мере, две выемки в ряду выемок с образованием антенны, причем участок электрического проводника, проходящий вдоль ряда выемок, неперпендикулярен продольной оси металлического элемента.
19. Скважинный прибор по п.18, в котором каждая из указанных, по меньшей мере, двух антенн выполнена с возможностью работы в качестве излучателя или приемника.
20. Скважинный прибор по п.18, в котором каждая из указанных, по меньшей мере, двух антенн установлена вокруг корпуса скважинного прибора и, по меньшей мере, одна такая антенна выполнена с возможностью излучения или приема электромагнитных сигналов вдоль выбранного поперечного направления.
RU2009114732/03A 2006-09-20 2007-09-14 Приборы каротажа сопротивлений с несущими сегментированными антеннами, обладающими азимутальной чувствительностью, и способы их изготовления RU2475645C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US84592606P 2006-09-20 2006-09-20
US60/845,926 2006-09-20
PCT/US2007/078453 WO2008036557A2 (en) 2006-09-20 2007-09-14 Resistivity tools with load-bearing segmented azimuthally sensitive antennas and methods of making same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009114732A RU2009114732A (ru) 2010-10-27
RU2475645C2 true RU2475645C2 (ru) 2013-02-20

Family

ID=39201170

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009114726/28A RU2436131C2 (ru) 2006-09-20 2007-09-14 Приборы каротажа сопротивлений с несущими антеннами, обладающими азимутальной чувствительностью и способы их применения
RU2009114732/03A RU2475645C2 (ru) 2006-09-20 2007-09-14 Приборы каротажа сопротивлений с несущими сегментированными антеннами, обладающими азимутальной чувствительностью, и способы их изготовления

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009114726/28A RU2436131C2 (ru) 2006-09-20 2007-09-14 Приборы каротажа сопротивлений с несущими антеннами, обладающими азимутальной чувствительностью и способы их применения

Country Status (4)

Country Link
US (2) US7800372B2 (ru)
BR (2) BRPI0716941B1 (ru)
RU (2) RU2436131C2 (ru)
WO (2) WO2008036557A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2642602C2 (ru) * 2013-09-25 2018-01-25 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Способы и системы настройки технологического процесса каротажных работ

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8373412B2 (en) * 2009-01-23 2013-02-12 Baker Hughes Incorporated NMR-LWD imaging tool
US8324895B2 (en) * 2009-01-23 2012-12-04 Baker Hughes Incorporated MWD/LWD NMR imaging with long echo trains
RU2500050C2 (ru) * 2009-02-03 2013-11-27 Абб Рисерч Лтд Электроизолирующий корпус
US8089268B2 (en) * 2009-03-24 2012-01-03 Smith International, Inc. Apparatus and method for removing anisotropy effect from directional resistivity measurements
US8207738B2 (en) * 2009-03-24 2012-06-26 Smith International Inc. Non-planar antennae for directional resistivity logging
US7990153B2 (en) * 2009-05-11 2011-08-02 Smith International, Inc. Compensated directional resistivity measurements
US8159227B2 (en) * 2009-05-11 2012-04-17 Smith International Inc. Methods for making directional resistivity measurements
US8466682B2 (en) * 2009-09-29 2013-06-18 Schlumberger Technology Corporation Apparatus and method for downhole electromagnetic measurement while drilling
US8536871B2 (en) 2010-11-02 2013-09-17 Schlumberger Technology Corporation Method of correcting resistivity measurements for toll bending effects
US8626446B2 (en) 2011-04-01 2014-01-07 Schlumberger Technology Corporation Method of directional resistivity logging
US10247846B2 (en) 2011-06-28 2019-04-02 Schlumberger Technology Corporation Triaxial antenna array having four saddle coils between two axial coils
US9575202B2 (en) 2013-08-23 2017-02-21 Baker Hughes Incorporated Methods and devices for extra-deep azimuthal resistivity measurements
CN107075941A (zh) * 2014-11-13 2017-08-18 哈里伯顿能源服务公司 具有用于方位角灵敏度的倾斜铁氧体元件的电阻率测井工具
AU2015400159A1 (en) * 2015-06-26 2017-11-09 Halliburton Energy Services, Inc. Antennas for wellbore logging tools and methods of manufacture
DE112015006465T5 (de) * 2015-06-26 2018-01-04 Halliburton Energy Services, Inc. Antennen für Bohrlochaufzeichnungswerkzeuge und Herstellungsverfahren
CN105113988B (zh) * 2015-08-21 2018-02-16 于润桥 永磁短节
WO2017065721A1 (en) * 2015-10-12 2017-04-20 Halliburton Energy Services, Inc. Collocated coil antennas incorporating a symmetric soft magnetic band
WO2017069742A1 (en) * 2015-10-20 2017-04-27 Halliburton Energy Services, Inc. Soft magnetic bands for tilted coil antennas
US10591628B2 (en) * 2015-12-04 2020-03-17 Halliburton Energy Services, Inc. Multipurpose permanent electromagnetic sensing system for monitoring wellbore fluids and formation fluids
US10087738B2 (en) 2016-06-21 2018-10-02 Probe Technology Services, Inc. Electromagnetic casing inspection tool with azimuthal sensitivity
BR112019008030B1 (pt) * 2016-12-21 2022-07-19 Halliburton Energy Services, Inc Ferramenta de indução eletromagnética, e, método para aumentar um campo eletromagnético
CN107703552B (zh) * 2017-09-21 2019-04-02 武汉长盛煤安科技有限公司 一种矿用钻孔三维定向瞬变电磁超前探测装置及方法
CN109786956B (zh) * 2019-01-24 2020-10-13 厦门大学嘉庚学院 生长方形缝隙分形阵列超宽频带天线
CN109786955A (zh) * 2019-01-24 2019-05-21 厦门大学嘉庚学院 一种光子晶体缝隙分形阵列超宽频带天线
US20210156200A1 (en) * 2019-08-14 2021-05-27 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Nanocrystalline tapes for wireless transmission of electrical signals and power in downhole drilling systems
US20210047886A1 (en) * 2019-08-14 2021-02-18 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Nanocrystalline tapes for wireless transmission of electrical signals and power in downhole drilling systems
CN112983402B (zh) * 2021-02-05 2023-03-03 中国矿业大学(北京) 井下钻孔随钻瞬变电磁超前智能探测实时预警装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3377549A (en) * 1964-12-23 1968-04-09 Arps Corp Coil assembly structure and mounting forming an annular chamber to be mounted and sealed on a drill collar
US5280243A (en) * 1990-12-05 1994-01-18 Numar Corporation System for logging a well during the drilling thereof
US5530358A (en) * 1994-01-25 1996-06-25 Baker Hughes, Incorporated Method and apparatus for measurement-while-drilling utilizing improved antennas
US20040113626A1 (en) * 2002-09-06 2004-06-17 Baker Hughes, Inc. Method and apparatus for directional resistivity measurement while drilling
RU2264522C2 (ru) * 2002-05-15 2005-11-20 Санстоун Корпорейшн Усовершенствованная труба, содержащая вставку с электрическими проводами, способ крепления двух усовершенствованных труб и способ изготовления усовершенствованной трубы
RU2269000C2 (ru) * 2003-06-24 2006-01-27 ОАО НПО "Буровая техника" Способ определения проницаемых зон скважины

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4968940A (en) * 1987-10-30 1990-11-06 Schlumberger Technology Corporation Well logging apparatus and method using two spaced apart transmitters with two receivers located between the transmitters
US5399875A (en) * 1993-05-28 1995-03-21 Simmonds Precision Product, Inc. Liquid gauging apparatus and remote sensor interrogation
US5892361A (en) 1994-03-14 1999-04-06 Baker Hughes Incorporated Use of raw amplitude and phase in propagation resistivity measurements to measure borehole environmental parameters
GB2288028A (en) 1994-03-31 1995-10-04 Halliburton Co Sealed modular downhole antenna
US6255817B1 (en) 1997-06-23 2001-07-03 Schlumberger Technology Corporation Nuclear magnetic resonance logging with azimuthal resolution
US6163155A (en) 1999-01-28 2000-12-19 Dresser Industries, Inc. Electromagnetic wave resistivity tool having a tilted antenna for determining the horizontal and vertical resistivities and relative dip angle in anisotropic earth formations
US6218842B1 (en) * 1999-08-04 2001-04-17 Halliburton Energy Services, Inc. Multi-frequency electromagnetic wave resistivity tool with improved calibration measurement
US6308787B1 (en) 1999-09-24 2001-10-30 Vermeer Manufacturing Company Real-time control system and method for controlling an underground boring machine
US6788066B2 (en) 2000-01-19 2004-09-07 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for measuring resistivity and dielectric in a well core in a measurement while drilling tool
US6703837B1 (en) * 2000-09-15 2004-03-09 Precision Drilling Technology Services Group, Inc. Wellbore resistivity tool with simultaneous multiple frequencies
US6969994B2 (en) * 2001-09-26 2005-11-29 Schlumberger Technology Corporation Directional electromagnetic measurements insensitive to dip and anisotropy
US6556015B1 (en) * 2001-10-11 2003-04-29 Schlumberger Technology Corporation Method and system for determining formation anisotropic resistivity with reduced borehole effects from tilted or transverse magnetic dipoles
JP2003347936A (ja) 2001-11-02 2003-12-05 Seiko Epson Corp クロック整形回路および電子機器
US6646441B2 (en) * 2002-01-19 2003-11-11 Precision Drilling Technology Services Group Inc. Well logging system for determining resistivity using multiple transmitter-receiver groups operating at three frequencies
US6838876B2 (en) * 2002-02-18 2005-01-04 Baker Hughes Incorporated Slotted NMR antenna cover
US6690170B2 (en) * 2002-03-29 2004-02-10 Schlumberger Technology Corporation Antenna structures for electromagnetic well logging tools
US6930652B2 (en) * 2002-03-29 2005-08-16 Schlumberger Technology Corporation Simplified antenna structures for logging tools
US7286091B2 (en) * 2003-06-13 2007-10-23 Schlumberger Technology Corporation Co-located antennas
JP2005190583A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Toshiba Corp 光ディスク装置、情報記録方法及び情報記録媒体
US7239145B2 (en) * 2004-03-29 2007-07-03 Schlumberger Technology Center Subsurface electromagnetic measurements using cross-magnetic dipoles
US7394258B2 (en) * 2005-08-15 2008-07-01 Baker Hughes Incorporated High resolution resistivity earth imager
EP2052436B1 (en) * 2006-09-15 2014-10-29 Halliburton Energy Services, Inc. Multi-axial antenna and method for use in downhole tools

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3377549A (en) * 1964-12-23 1968-04-09 Arps Corp Coil assembly structure and mounting forming an annular chamber to be mounted and sealed on a drill collar
US5280243A (en) * 1990-12-05 1994-01-18 Numar Corporation System for logging a well during the drilling thereof
US5530358A (en) * 1994-01-25 1996-06-25 Baker Hughes, Incorporated Method and apparatus for measurement-while-drilling utilizing improved antennas
RU2264522C2 (ru) * 2002-05-15 2005-11-20 Санстоун Корпорейшн Усовершенствованная труба, содержащая вставку с электрическими проводами, способ крепления двух усовершенствованных труб и способ изготовления усовершенствованной трубы
US20040113626A1 (en) * 2002-09-06 2004-06-17 Baker Hughes, Inc. Method and apparatus for directional resistivity measurement while drilling
RU2269000C2 (ru) * 2003-06-24 2006-01-27 ОАО НПО "Буровая техника" Способ определения проницаемых зон скважины

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2642602C2 (ru) * 2013-09-25 2018-01-25 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Способы и системы настройки технологического процесса каротажных работ
US10180514B2 (en) 2013-09-25 2019-01-15 Halliburton Energy Services, Inc. Workflow adjustment methods and systems for logging operations
US10551522B2 (en) 2013-09-25 2020-02-04 Halliburton Energy Services, Inc. Workflow adjustment methods and systems for logging operations

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008036564A2 (en) 2008-03-27
BRPI0718439A2 (pt) 2013-11-19
WO2008036564A3 (en) 2008-09-25
RU2009114726A (ru) 2010-10-27
US20080068022A1 (en) 2008-03-20
US20080068023A1 (en) 2008-03-20
WO2008036557A3 (en) 2008-10-30
RU2009114732A (ru) 2010-10-27
RU2436131C2 (ru) 2011-12-10
WO2008036557A2 (en) 2008-03-27
BRPI0716941A2 (pt) 2013-09-17
BRPI0716941B1 (pt) 2018-04-10
BRPI0718439B1 (pt) 2018-05-02
US7800372B2 (en) 2010-09-21
US7816921B2 (en) 2010-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2475645C2 (ru) Приборы каротажа сопротивлений с несущими сегментированными антеннами, обладающими азимутальной чувствительностью, и способы их изготовления
RU2459221C2 (ru) Приборы каротажа сопротивлений с совмещенными антеннами
US10365392B2 (en) Multi-step borehole correction scheme for multi-component induction tools
RU2627003C2 (ru) Устройство и способ (варианты) геологического сопровождения бурения скважин
US20120192640A1 (en) Borehole Imaging and Formation Evaluation While Drilling
US20130335092A1 (en) Fracture Aperture Estimation Using Multi-Axial Induction Tool
US10061047B2 (en) Downhole inspection with ultrasonic sensor and conformable sensor responses
US10641917B2 (en) Pipe and borehole imaging tool with multi-component conformable sensors
US20140078288A1 (en) Far Field In Situ Maximum Horizontal Stress Direction Estimation Using Multi-Axial Induction And Borehole Image Data
US9238962B2 (en) Pore pressure from spectroscopy and sonic data
US10502050B2 (en) Optical rotary joint in coiled tubing applications
US9341053B2 (en) Multi-layer sensors for downhole inspection
AU2016425805A1 (en) Tunable dipole moment for formation measurements
US10345476B2 (en) Fracture detection method using multi-axial induction tool
US10317565B2 (en) Induction logging borehole correction for water-based mud
RU2627947C2 (ru) Выявление нетрадиционных пластов
WO2016175796A1 (en) Bi-mode high frequency dielectric tool

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170915