Усовершенствованные устройство, способ и система для измерения удельного сопротивления

Усовершенствованные устройство, способ и система для измерения удельного сопротивления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Родственные заявки

В настоящей заявке испрашивается преимущество приоритета по международной заявке с серийным номером PCT/US 2011/060866, поданной 15 ноября 2011 г. и озаглавленной «Прогнозирование результатов применения бурового долота», содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.

Уровень техники

При бурении скважин для нефтегазопоисковой разведки знание строения и свойств геологического пласта, окружающего ствол скважины, позволяет получить информацию, способствующую такой разведке. Каротаж представляет собой процесс выполнения измерений при помощи датчиков, расположенных в стволе скважины, обеспечивающий полезную информацию о характеристиках пласта. Однако большинство скважинных приборов измеряют участки пласта, уже пройденные буровым долотом, вместо измерения характеристик пласта перед долотом до начала проходки.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана структурная схема примера устройства, имеющего скважинный прибор для выполнения измерений перед буровым долотом согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 2 показаны особенности примера способа прогнозирования результатов применения долота при выполнении операции бурения согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 3А и фиг. 3В изображено вычисление прогнозного сигнала согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 4А и фиг. 4В изображен эффект взаимной компенсации сигналов от слоя согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 5А и фиг. 5В показаны интегральные геометрические факторы для скважинного прибора согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 6 показаны комбинации углов наклона, при которых достигается эффект взаимной компенсации сигналов от слоя для различных углов падения пласта, где угол простирания при данном угле падения соответствует ориентации диполей согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 7 показаны интегральные геометрические факторы для высокопроводящей среды согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 8 показаны геометрические факторы, связанные с двумя различными базами измерения согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 9А-9С показаны три примера конфигураций с взаимной компенсацией сигналов от слоя и соответствующих зон чувствительности согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 10А и фиг. 10В показаны примеры базовых конфигураций глубинного и малоглубинного измерения согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 11 показано сравнение дифференциального измерения в течение заданного времени с измерением при взаимной компенсации сигналов от слоя согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 12 показан пример системы сбора данных согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 13 показаны особенности примера способа вычисления прогнозного сигнала при помощи глубинной и малоглубинной инверсии согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 14 показаны особенности примера способа вычисления прогнозного сигнала при помощи только сигналов малоглубинного измерения согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 15 изображен пример вычисления прогнозного сигнала при помощи деконволюции согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 16 изображен пример вычисления свойств глубинного слоя при помощи полной инверсии согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 17 изображен пример вычисления свойств глубинного слоя при помощи простой инверсии согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 18 изображен пример вычисления свойств глубинного слоя пласта при помощи инверсии согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 19 изображен пример схемы принятия геонавигационных решений согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 20 показаны геометрические факторы, связанные с двумя различными базами измерения между передатчиком и приемником согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 21 изображен некаузальный деконволюционный фильтр согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 22 изображен каузальный деконволюционный фильтр согласно различным вариантам осуществления.

На каждом из фиг. 23 и фиг. 24 показана синтетическая каротажная диаграмма с нулевым углом падения и четырьмя слоями в процессе инверсии согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 25 показана синтетическая каротажная диаграмма с четырьмя слоями в процессе деконволюции согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 26 и фиг. 27 показано сравнение стандартной конфигурации с конфигурацией с взаимной компенсацией сигналов от слоя для случая с большим количеством слоев с изменяющимся удельным сопротивлением согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 28А-С показан пример модели переходной характеристики при ступенчатом возмущении и примеры моделей дифференциальных сигналов согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 29 показаны сигналы с поправкой за скин-эффект для типового случая согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 30А-В показано инвертированное расстояние до границы и скачок удельной проводимости для типового случая согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 31 изображена структурная схема компонентов типовой системы управления активацией групп антенн и обработки принятых сигналов для прогнозирования результатов применения долота согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 32 изображен вариант осуществления системы на буровой площадке согласно различным вариантам осуществления.

На фиг. 33 изображено устройство, выполненное с возможностью выполнения совместных измерений удельного сопротивления в районе долота и глубинных измерений удельного сопротивления согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 34 изображена структурная схема системы получения результатов измерений удельного сопротивления у долота и глубинных измерений удельного сопротивления согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 35A-35D изображены различные варианты осуществления датчика удельного сопротивления у долота (УСУД (ABR)) и дополнительного измерительного датчика согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 36 показана блок-схема первого способа обработки сигнала от пласта согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 37 показана блок-схема второго способа обработки сигнала от пласта согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 38 показан синтетический график показаний прибора, измеряющего удельное сопротивление пласта, согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 39А и 39В показаны графики результатов инверсии при использовании традиционных измерений удельного сопротивления и результаты измерений согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения соответственно.

На фиг. 40 показана структурная схема устройства и системы согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 41 показана блок-схема, иллюстрирующая несколько способов согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения.

Подробное раскрытие изобретения

Нижеследующее подробное раскрытие изобретения приведено со ссылкой на прилагаемые чертежи, представляющие, в качестве иллюстрации, но не ограничения, различные варианты осуществления, посредством которых может быть реализовано настоящее изобретение. Эти варианты осуществления раскрыты достаточно подробно, что позволяет специалистам реализовать на практике как эти, так и другие варианты осуществления. Возможно применение и других вариантов осуществления, при этом в них могут быть внесены структурные, логические и электрические изменения. Различные варианты осуществления необязательно являются взаимоисключающими, так как некоторые из них могут объединяться с одним или несколькими другим вариантами, образуя новые варианты осуществления. Поэтому нижеследующее подробное описание не следует воспринимать в ограничивающем смысле.

На фиг. 1 показана структурная схема варианта осуществления устройства 100, имеющего скважинный прибор 105 для выполнения измерений в зоне перед буровым долотом, которые могут использоваться для определения прогнозного сигнала и для определения свойств в стволе скважины 102. Скважинный прибор 105 может содержать группу передатчиков и приемников 110-1, 110-2 … 110-(N-1), 110-N, упорядоченных относительно продольной оси 107 скважинного прибора 105. Эти передатчики и приемники могут применяться для улавливания сигналов вблизи скважинного прибора 105 в зонах позади прибора 105 и в зонах, прилегающих к боковым сторонам прибора 105. Такие сигналы относительно близкого радиуса действия могут называться малоглубинными сигналами. Эти передатчики и приемники могут также применяться для улавливания сигналов перед скважинным прибором 105 и, если прибор 105 расположен на опоре бурового долота, то сигналы, улавливаемые перед прибором 105, могут охватывать зоны, расположенные перед буровым долотом. Такие сигналы относительно дальнего радиуса действия, более глубокие, чем малоглубинные сигналы, могут называться глубинными сигналами. Управление группой передатчиков и приемников 110-1, 110-2 … 110-(N-1), 110-N может осуществляться посредством выбора пар передатчик-приемник, определяемого базой измерения между передатчиком и приемником в каждой соответствующей паре. Большие базы измерения могут использоваться для зондирования зоны перед буровым долотом и получения глубинных сигналов. Меньшие базы измерения могут использоваться для зондирования зон пласта вокруг скважинного прибора 105. Глубинный и малоглубинный сигнал могут быть коррелированными с базой измерения передатчик-приемник, которая, в свою очередь, может быть задана местоположением передатчиков и приемников позади бурового долота. Например, малоглубинное измерение (или измерение в ближней части пласта) может содержать составляющие из зон, находящихся на расстоянии от приблизительно одного дюйма до приблизительно 10 футов от скважинного прибора, а глубинное измерение (или измерение в дальней части пласта) - сигналы из зон, находящихся на расстоянии от приблизительно 5 футов до приблизительно 200 футов от скважинного прибора. При выполнении малоглубинных и глубинных измерений последние включают в себя составляющие из зон, расположенных дальше от скважинного прибора, чем при малоглубинных измерениях. Например, глубинные измерения могут обеспечить получение сигналов на расстояниях от скважинного прибора, которые по меньшей мере на 25% превышают, не ограничиваясь этим, расстояния, обеспечивающие получение сигналов при малоглубинных измерениях. Разность расстояний, обеспечивающих получение сигналов, может составлять меньше или больше 25%.

Группа передающих антенн и приемных антенн может быть упорядочена относительно продольной оси 107 скважинного прибора 105, которая, по существу, перпендикулярна поперечному сечению скважинного прибора, соответствующему поперечному сечению муфты в бурильной колонне. Эта группа может содержать передатчики и приемники, расположенные на расстоянии друг от друга так, чтобы один из передатчиков или приемников был ближайшим к буровому долоту, а последний из передатчиков или приемников в группе был наиболее удаленным от бурового долота. Передатчик или приемник, ближайший к буровому долоту, может располагаться как можно ближе к нему. Чем ближе к буровому долоту начинается группа, тем дальше от бурового долота могут быть определены свойства пласта. Первая антенна может быть размещена на муфте позади бурового двигателя. Альтернативно, первая антенна может быть размещена на буровом двигателе, а не на муфте позади двигателя.

Пары передатчик-приемник могут быть расположены, например, путем ориентации на скважинном приборе 105 относительно продольной оси 107 прибора 105 с использованием специального сочетания угла наклона передатчика и угла наклона приемника таким образом, чтобы сигналы от слоев между соответствующим передатчиком и приемником пары могли взаимно компенсироваться. Угол наклона передатчика может быть таким же, как угол наклона приемника, или отличным от него. Например, приемник может иметь нулевой, а передатчик - ненулевой угол наклона. Такое расположение передатчика и приемника на скважинном приборе 105 может сделать прибор 105 нечувствительным к свойствам зоны сбоку от него. Обработка сигналов, получаемых приемником пары в ответ на зондирующий сигнал, посылаемый передатчиком пары, может быть реализована таким образом, чтобы устранить эффекты, возникающие вокруг прибора, и сфокусироваться перед долотом. Упорядоченное расположение передатчиков и соответствующих приемников при конкретной ориентации с взаимной компенсацией сигналов от слоев может быть осуществлено для данного угла падения пласта. Для передатчиков и соответствующих приемников, упорядоченных при конкретной ориентации с взаимной компенсацией сигналов от слоев для угла падения, равного нулю градусов, например, ориентация при другом угле падения может привести к неполной взаимной компенсации сигналов от слоев. Однако может существовать диапазон углов падения, отличных от угла падения, при котором передатчик и приемник предназначены для практически полной взаимной компенсации сигналов от слоев, при которой сигнал от слоев в существенно компенсируется. Существенная взаимная компенсация может составлять 90% оптимальной взаимной компенсации. Количество передатчиков и приемников 110-1, 110-2 … 110-(N-1), 110-N скважинного прибора 105 может быть достаточным, чтобы обеспечить возможность различной ориентации пар передатчик-приемник таким образом, чтобы оптимальная компенсация могла достигаться прибором 105 для некоторого количества различных углов падения пласта.

Прогнозные измерения для получения прогнозного сигнала или определения свойств пласта в зоне перед буровым долотом могут выполняться скважинным прибором 105 без использования пар передатчик-приемник, ориентированных таким образом, чтобы работа пар передатчик-приемник не обеспечивала взаимную компенсацию сигналов от слоев. Данные одного или нескольких малоглубинных измерений могут вычитаться из данных глубинного измерения для получения прогнозного измерения. Данные прогнозного измерения могут подвергаться обработке для получения прогнозного сигнала и определения свойств пласта в зоне перед буровым долотом.

Скважинный прибор 105 может иметь группу антенн, расположенных парами. В первой паре антенн передатчика-приемника база измерений между передатчиком и приемником может находиться в диапазоне от двух до двадцати футов для выполнения малоглубинного измерения таким образом, чтобы сигналы от слоев в значительной степени, по существу, компенсировались между передатчиком и приемником первой пары антенн передатчика-приемника. Во второй паре антенн передатчика-приемника база измерений между передатчиком и приемником может находиться в диапазоне от двадцати до ста футов для выполнения глубинного измерения таким образом, чтобы сигналы от слоев практически взаимно компенсировались между передатчиком и приемником второй пары антенн передатчика-приемника. Передающая антенна первой пары антенн передатчика-приемника выполнена в качестве передающей антенны передатчика второй пары антенн передатчика-приемника, или приемная антенна первой пары антенн передатчика-приемника выполнена в качестве приемной антенны второй пары антенн передатчика-приемника.

Устройство 100 может содержать управляющий блок 120 для управления активацией передатчиков скважинного прибора 105 и приемом сигналов приемниками скважинного прибора 105. Управляющий блок 105 может быть выполнен с возможностью выбора антенн из нескольких антенн в одной или более парах передатчик-приемник, предназначенных для выполнения одного или нескольких глубинных измерений и одного или нескольких малоглубинных измерений, когда устройство работает в стволе скважины. Управляющий блок 120 может быть выполнен с возможностью выбора антенн из нескольких антенн в одной или более парах передатчик-приемник, выполненных с возможностью обеспечить взаимную компенсацию сигналов от слоев между передающей и приемной антенной соответствующей пары передатчик-приемник, когда прибор работает в стволе скважины. Управляющий блок 120 может быть выполнен с возможностью проведения, помимо других операций с использованием передающей антенны и соответствующей приемной антенны, глубинного измерения абсолютным методом, глубинного измерения отношений с дополнительным приемником или глубинного измерения компенсационным методом с дополнительным приемником и дополнительным передатчиком так, чтобы сигналы от слоев, по существу, взаимно компенсировались между антенными парами передатчика-приемника при соответствующих измерениях. Управляющий блок 120 может управлять работой скважинного прибора 105, имеющего четыре антенны, предназначенные для выполнения малоглубинных и глубинных измерений и, по существу, полной взаимной компенсации сигналов от слоев за счет работы четырех антенн. Управляющий блок 120 может управлять работой прибора 105, имеющего меньше четырех антенн, предназначенных для выполнения малоглубинных и глубинных измерений и, по существу, полной взаимной компенсации сигналов от слоев за счет работы четырех антенн. Управляющий блок 120 может работать совместно с блоком 126 обработки данных, обрабатывая сигналы, полученные от приемников в скважинном приборе 105.

Блок 126 обработки данных может быть выполнен с возможностью обработки данных одного или нескольких глубинных измерений и одного или нескольких малоглубинных измерений с целью генерирования прогнозного сигнала, по существу, не содержащего составляющих из зон, расположенных по сторонам прибора. Блок 126 обработки данных может содержать технические средства для осуществления одного или нескольких методов обработки сигналов малоглубинных и глубинных измерений для генерации прогнозного сигнала. Прогнозный сигнал определяют как сигнал, коррелирующий с зоной перед буровым долотом, связанный с операцией бурения. Блок 126 обработки данных может также использовать генерируемый прогнозный сигнал для определения свойств пласта в зоне перед буровым долотом. Прогнозный сигнал и/или выявленные свойства пласта в зоне перед буровым долотом могут использоваться для принятия геонавигационных решений. Геонавигация представляет собой целенаправленный контроль с целью регулирования направления бурения.

Методы определения прогнозного сигнала и/или свойств пласта в зоне перед буровым долотом могут включать в себя различные варианты применения операций инверсии, прямого моделирования, использования синтетических каротажных диаграмм и способов фильтрации. Операции инверсии могут включать в себя сравнение результатов измерения с результатами прогнозирования на основе модели так, чтобы можно было определить значение или пространственное изменение физического свойства. Традиционная операция инверсии может включать в себя определение изменения электропроводности в пласте по результатам измерений индуцированных электрических и магнитных полей. Другие методы, такие как прямое моделирование, нацелены на вычисление ожидаемых наблюдаемых значений с учетом принятой модели. Синтетическая каротажная диаграмма представляет собой моделируемую каротажную диаграмму, основанную на моделируемой переходной характеристике скважинного прибора при известных параметрах пласта. Синтетическая каротажная диаграмма создается при помощи числового моделирования взаимодействия прибора и пласта, обычно, включая моделирование каждой глубины каротажной диаграммы, точка за точкой.

Блок 126 обработки данных может быть выполнен с возможностью выравнивания данных одного или нескольких малоглубинных измерений с учетом геометрических факторов относительно данных одного или нескольких глубинных измерений таким образом, чтобы разность между данными одного или нескольких глубинных измерений и выровненными данными одного или нескольких малоглубинных измерений обеспечивала прогнозный сигнал. Это выравнивание может быть реализовано при помощи деконволюционного фильтра. Блок 126 обработки данных может быть выполнен с возможностью осуществления инверсии на основе сигналов от одного или нескольких малоглубинных измерений и сигналов от одного или нескольких глубинных измерений и с возможностью вычитания ожидаемого глубинного сигнала, полученного с помощью инверсии, из измеренного сигнала глубинного измерения с целью генерации прогнозного сигнала. Блок 126 обработки данных может быть выполнен с возможностью осуществления инверсии на основе сигналов от одного или нескольких малоглубинных измерений без входных данных от одного или нескольких глубинных измерений и с возможностью вычитания сигнала, полученного при помощи инверсии, применяемой к прямому моделированию глубинной конфигурации, с целью генерации прогнозного сигнала. Блок 126 обработки данных может использовать данные, полученные от антенных пар приемника-передатчика, выбранных таким образом, чтобы сигнал от слоя между передающей и приемной антенной соответствующей пары передатчик-приемник практически компенсировался в ответ на работу передающей антенны. Блок 126 обработки данных может использовать данные, полученные от пар антенн приемника-передатчика, которые не работают с взаимной компенсацией сигналов от слоев.

Передатчики и приемники 110-1, 110-2 … 110-(N-1), 110-N скважинного прибора 105 могут быть выполнены с несколькими совмещенными антеннами, имеющими различные углы наклона. Электронные схемы и обрабатывающие устройства, исполняющие команды в управляющем блоке 120, и блок 126 обработки данных могут использоваться для синтетического создания углов наклона путем объединения сигналов от нескольких совмещенных антенн с различными углами наклона. Эта схема позволяет устройству 100 алгоритмически оптимизировать взаимную компенсацию сигналов для различных углов падения пласта. Электронные схемы и обрабатывающие устройства, исполняющие команды в управляющем блоке 120, и блок 126 обработки данных могут использоваться для синтетического создания углов наклона путем объединения сигналов от нескольких совмещенных антенн, чтобы синтетически создавать угол наклона, при котором сигналы от слоев между несколькими совмещенными антеннами взаимно компенсируются. Оптимизированная взаимная компенсация сигналов может применяться для получения прогнозного сигнала и оценочных свойств пласта в зоне перед буровым долотом.

Передатчики и приемники 110-1, 110-2 … 110-(N-1), 110-N прибора 105 могут быть выполнены с набором передатчиков и приемников, имеющих выбранные углы наклона, такие, чтобы сигналы от слоев за пределами зоны, расположенной между соответствующими передатчиками и приемниками этого набора, могли быть взаимно компенсированы. Это обеспечивает компенсацию, противоположную взаимной компенсации сигналов от слоев между передатчиком и соответствующим приемником, обсуждавшуюся выше. Это позволяет получить малоглубинное показание (или показание с малым радиусом исследования), которое сфокусировано в зоне вокруг прибора и может использоваться вместо результатов других малоглубинных измерений, упомянутых в настоящем документе. Антенна передатчика и антенна приемника могут быть расположены вдоль продольной оси скважинного прибора 105 так, чтобы по меньшей мере одна антенна передатчика или антенна приемника имела угол наклона относительно продольной оси прибора, при котором ориентация антенны передатчика и антенны приемника относительно продольной оси и относительно друг друга обеспечивает эффективную взаимную компенсацию сигналов от слоев за пределами зоны, расположенной между соответствующим передатчиком и приемником. Электронные схемы и обрабатывающие устройства, исполняющие команды в управляющем блоке 120 и блоке 126 обработки данных, могут использоваться для синтетического создания углов наклона путем объединения сигналов от нескольких совмещенных антенн для взаимной компенсации сигналов от слоев за пределами зоны, расположенной между несколькими совмещенными антеннами. В применениях, где сигналы, связанные с углами наклона передатчика и приемника, синтетически генерируются от совмещенных антенн с различными углами наклона, одна и та же пара передатчик-приемник может использоваться для фокусирования впереди и фокусирования вокруг скважинного прибора 105.

Управляющий блок 120 и/или блок 126 обработки данных могут располагаться на поверхности скважины 102 с возможностью поддержания оперативной связи со скважинным прибором 105 при помощи какого-либо механизма связи. Такой механизм связи может быть реализован в виде средства связи, что является стандартом для скважинных операций. Управляющий блок 120 и/или блок 126 обработки данных могут быть размещены вдоль механизма, при помощи которого прибор 105 помещают в ствол скважины 102. Управляющий блок 120 и/или блок 126 обработки данных могут быть объединены со скважинным прибором 105 так, чтобы управляющий блок 120 и/или блок 126 обработки данных работали в стволе скважины 102. Управляющий блок 120 и/или блок 126 обработки данных могут быть размещены вдоль прибора 105. Такие варианты осуществления могут обеспечить стабильную и глубокую оценку пластов, еще не вскрытых буровым долотом в ходе операции бурения, предотвращение опасных ситуаций, таких как выбросы, и повышенное извлечение углеводородов, за счет использования механизма геонавигации.

Устройство 100 может быть предназначено для реализации в стволе скважины в виде системы измерений в процессе бурения ИПБ (MWD), такой как система каротажа во время бурения КВБ (LWD). Скважинный прибор 105 может быть расположен на буровом долоте, выполняющем операцию бурения. Альтернативно, устройство 100 может быть выполнено в виде системы, спускаемой на канате.

На фиг. 2 показаны особенности примера осуществления способа прогнозирования результатов применения долота при операции бурения. В блоке 210 осуществляется управление активацией прибора, расположенного в стволе скважины, где этот прибор оснащен группой пространственно разнесенных антенн передатчиков и антенн приемников, функционирующих в составе выбранных пар передатчик-приемник. Управление активацией скважинного прибора может включать в себя выбор функционирования пар антенн передатчик-приемник таким образом, чтобы сигналы от слоев между антенной передатчика и антенной приемника соответствующей пары передатчик-приемник практически взаимно компенсировались в ответ на передачу зондирующего сигнала антенной передатчика. Могут использоваться пары антенн передатчик-приемник, в которых сигналы от слоев между антенной передатчика и антенной приемника соответствующей пары передатчик-приемник не компенсируются в ответ на зондирующий сигнал передатчика.

В блоке 220 получают глубинный сигнал в результате глубинного измерения с использованием пары передатчик-приемник и один или несколько малоглубинных сигналов в результате одного или нескольких малоглубинных измерений с использованием одной или нескольких других пар передатчик-приемник. В ситуациях, когда отсутствует взаимная компенсация сигналов от слоев, полученных благодаря работе передатчика, можно выполнить несколько малоглубинных измерений.

В блоке 230 обрабатывают один или несколько малоглубинных сигналов, генерируя моделируемый сигнал, относящийся к зонам, примыкающим к боковым сторонам и задней стороне скважинного прибора. В блоке 240 формируют прогнозный сигнал, по существу, без составляющих от зон, примыкающих к прибору, путем обработки глубинного сигнала с учетом моделируемого сигнала.

Обработка одного или нескольких малоглубинных сигналов и формирование прогнозного сигнала могут включать в себя выравнивание одного или нескольких малоглубинных сигналов с учетом геометрических факторов относительно глубинного сигнала таким образом, чтобы разность между глубинным сигналом и выровненными одним или несколькими малоглубинными сигналами обеспечивала прогнозный сигнал. Выравнивание одного или нескольких малоглубинных сигналов может содержать генерацию трансформационного фильтра для преобразования малоглубинных сигналов в глубинные при помощи деконволюции малоглубинных и глубинных геометрических факторов. Обработка одного или нескольких малоглубинных сигналов может содержать выполнение инверсии на основе одного или нескольких малоглубинных сигналов и глубинного сигнала таким образом, чтобы моделируемый сигнал был получен в качестве ожидаемого глубинного сигнала на основе этой инверсии. На следующем шаге формирование прогнозного сигнала может содержать вычитание моделируемого сигнала из глубинного сигнала в целях генерирования прогнозного сигнала. Обработка одного или нескольких малоглубинных сигналов может содержать выполнение инверсии на основе одного или нескольких малоглубинных сигналов без использования глубинного сигнала в качестве входных данных и применение сигнала, полученного на основе инверсии, для прямого моделирования глубинной конфигурации в целях формирования моделируемого сигнала. На следующем шаге формирование прогнозного сигнала может содержать вычитание моделируемого сигнала из глубинного сигнала в целях генерирования прогнозного сигнала.

В различных вариантах осуществления инверсия может выполняться с использованием прогнозного сигнала и параметров слоев вокруг скважинного прибора в целях генерирования удельных сопротивлений и расположения глубинных слоев вокруг бурового долота, соответствующих прибору. Прогнозный сигнал может подвергаться анализу в стволе скважины во время операции бурения, при этом геонавигационное решение может быть принято в стволе скважины на основании этого анализа. Альтернативно, геонавигационное решение может быть принято на поверхности при помощи проверки анализа или проведения анализа на поверхности. Операции на поверхности могут выполняться при помощи пользовательского интерфейса с дисплеем, предоставляющего оператору, полностью или частично, результаты анализа. Значения удельного сопротивления и данные о положении глубинных слоев могут генерироваться по мере продвижения бурового долота вперед. Операция бурения может быть прекращена, если будет определено, что изменения удельного сопротивления при продвижении бурового долота вперед превысили некоторый порог изменения удельного сопротивления. Превышение порога может указывать на опасные изменения давления впереди бурового долота.

Как правило, все серийно выпускаемые электромагнитные скважинные приборы наиболее чувствительны к свойствам пласта, относящимся к интервалу между положениями передатчика и приемника. Однако в некоторых применениях может оказаться желательным обеспечить более высокую чувствительность выше или ниже этого интервала. Например, такая чувствительность может быть полезна для геонавигации. При геонавигации измерения могут выполняться вблизи от бурового долота в ходе бурения, чтобы эффективно направлять траекторию ствола скважины к продуктивным зонам или остановить бурение, прежде чем будут вскрыты опасные зоны. Хотя было сделано несколько попыток проектирования скважинных приборов, чувствительных к свойствам пласта впереди долота, почти во всех случаях эти приборы остаются более чувствительными к свойствам пласта сбоку от прибора. В результате измерения усложняются за счет изменения профиля пласта вокруг прибора.

В некоторых вариантах осуществления может быть реализован процесс, направленный на устранение эффектов, имеющих место вокруг скважинного прибора, и фокусирование впереди долота. Этот процесс может быть осуществлен путем использования специального сочетания угла наклона передатчика и угла наклона приемника, позволяющего взаимно компенсировать сигналы от слоев между передатчиком и приемником и сделать прибор нечувствительным к свойствам зоны, расположенной сбоку от него. См., например, фиг. 4А и фиг. 4В. Полученные чувствительные зоны показаны в левом окне на фиг. 3А, где фиг. 3А изображает прогнозное измерение на основе углов наклона, при которых сигналы от слоев взаимно компенсируются. В качестве второй процедуры отдельное малоглубинное измерение можно выровнять с учетом геометрического фактора относительно предыдущего измерения при помощи деконволюционного фильтра, а затем вычесть из предыдущего измерения. См., например, среднее и правое окна на фиг. 3А. Однако следует отметить, что процесс, показанный на фиг. 3А, может обеспечивать значительную величину для оценки операции бурения, если не вычитать результаты малоглубинных измерений. Альтернативно, процесс может использовать вычитание при произвольных углах наклона без взаимной компенсации сигналов от слоев, как показано на фиг. 3В, иллюстрирующей прогнозное измерение на основании произвольных углов наклона.

Выше было раскрыто, что для специального сочетания углов наклона передатчика и приемника скважинного прибора можно исключить (компенсировать) прямой сигнал, идущий от передатчика к приемнику прибора. При другом подходе в одном из примеров осуществления сигналы, обусловленные слоями пласта между передатчиком и приемником, взаимно компенсируются. Следует отметить, что, хотя это специальное сочетание углов наклона не обеспечивает уменьшение чувствительности, если говорить об отдельных точках в трехмерном пространстве, оно обеспечивает подавление чувствительности на плоских границах при данном падении и простирании благодаря эффектам взаимной компенсации сигналов от слоев на поверхностях, как показано на фиг. 4А и фиг. 4В. На фиг. 4А изображен пример эффектов взаимной компенсации сигналов от слоев с границей, расположенной между передатчиком и приемником. На фиг. 4В изображен пример эффектов взаимной компенсации сигналов от слоев с границей, расположенной за пределами интервала передатчик-приемник. В результате вариант осуществления процесса может быть ограничен плоскими поверхностями с известными углами падения и простирания. В ходе исследований было установлено, что даже если поверхности не являются идеально плоскими, или падении и простирание в точности неизвестны, раскрытые в данной заявке процессы могут все же обеспечивать хорошую взаимную компенсацию.

На фиг. 5А и 5В показаны интегральные геометрические факторы для скважинного прибора. Эти факторы относятся к прибору с одним передатчиком и одним приемником, работающему на частоте f=500 Гц с базой измерений d₁=24 футов в зоне с высоким удельным сопротивлением. На фиг. 5А показаны интегрированные (в радиальном направлении) геометрические факторы, полученные путем создания синтетической каротажной диаграммы очень тонкого слоя с низким контрастом свойств при нулевом угле падения. Кривая 561 относится к углу наклона передатчика, равному 0°, и углу наклона приемника, равному 45°. Кривая 562 относится к углу наклона передатчика, равному 45°, и углу наклона приемника, равному 45°. Кривая 563 относится к углу наклона передатчика, равному 50°, и углу наклона приемника, равному 50°. Кривая 564 относится к углу наклона передатчика, равному 55°, и углу наклона приемника, равному 55°. Как видно из фиг. 5А, при угле передатчика и приемника, равном 55°, геометрический фактор уменьшается при всех положениях между передатчиком и приемником. Следует отметить, что, хотя наклон передатчика и приемника в этих случаях выбран равным, взаимная компенсация сигналов от слоя может достигаться и при разных углах наклона передатчика и приемника. На фиг. 5В показан аналогичный график, но для угла падения границы пласта, равного 30°. Кривая 571 относится к углу наклона передатчика, равному 0°, и углу наклона приемника, равному 45°. Кривая 572 относится к углу наклона передатчика, равному 45°, и углу наклона приемника, равному 45°. Крива