Определение истинного удельного сопротивления пласта

Определение истинного удельного сопротивления пласта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение, в целом, относится к устройству и способам, связанным с добычей нефти и газа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Понимание структуры и свойств геологического пласта помогает получить информацию, необходимую при исследованиях во время бурения скважин для разведки нефти и газа. Истинное удельное сопротивление пласта является ключевым петрофизическим параметром, необходимым петрофизикам при исследовании характеристик месторождения и его разработке. Измерение удельного сопротивления отображает электрическое свойство пластов, окружающих каротажные приборы, причем разные пласты имеют различные и уникальные значения удельного сопротивления. Например, пласт с соленой водой имеет низкое значение удельного сопротивления, а нефтяной пласт имеет высокое значение удельного сопротивления. Непрерывный электрический каротаж позволяет петрофизикам определить геологию пласта и разработать наилучшую программу размещения скважины с целью обеспечения максимальной добычи нефти из месторождения. Однако измерение удельного сопротивления в слоистых пластах часто является проблематичным, особенно, когда каротажный прибор находится вблизи границы между слоями, имеющими различное значение удельного сопротивления. Такие граничные эффекты, известные как эффекты образования "рогов поляризации", могут привести к значительным откликам на обычное распространение электромагнитных волн приборами электромагнитного (ЭМ) каротажа и могут быть получены нереалистичные показания удельного сопротивления, имеющие очень высокое значение. Как следствие, геология пласта на основании таких измерений удельного сопротивления может быть ошибочно интерпретирована.

Как правило, для устранения подобных эффектов образования "рогов поляризации" и исследования профилей истинного удельного сопротивления пласта часто используется одномерная (1D) инверсия. Операции инверсии могут включать сопоставление результатов измерений с моделью предсказаний, вследствие чего могут быть определены величина или пространственные изменения физических свойств. При инверсии измеренные данные могут использоваться для построения модели, согласующейся с данными. Например, операция инверсии может включать определение изменения электропроводности в пласте на основании результатов измерений наведенных электрических и магнитных полей. Другие способы, такие как моделирование путем прямой задачи, относятся к вычислению ожидаемых наблюдаемых значений в соответствии с предполагаемой моделью. В нульмерной (0D) инверсии нет изменений в пласте, таком как однородный пласт. В 1D моделировании существуют определенные различия в одном направлении, такие как пласт, состоящий из параллельных слоев. В двухмерном (2D) моделировании существуют определенные различия в двух направлениях. В трехмерном (3D) моделировании существуют определенные различия в трех направлениях. При этом алгоритмы инверсии могут быть сложными и могут иметь ряд неопределенностей, таких как начальная модель пласта, количество входных сигналов для инверсии и др., которые могут привести к различным результатам инверсии. Целесообразность таких традиционных измерений и инверсионного анализа может определяться точностью или классом точности данных, полученных в результате измерений, и процессами оценки данных.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На Фиг. 1 проиллюстрирована функциональная схема типовой системы для определения удельного сопротивления пласта в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 2 проиллюстрирован электромагнитный каротажный инструмент, расположенный в однородном пласте в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 3А проиллюстрирован пример графика преобразования разности фаз в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 3B проиллюстрирован пример графика преобразования затухания в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 4 проиллюстрирован электромагнитный каротажный инструмент, оснащенный антенной наклонной конструкции в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 5 проиллюстрирована трехслойная изотропная модель пласта в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 6 проиллюстрирована конфигурация электромагнитного каротажного инструмента, оснащенного антенной симметричной конструкции в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 7А проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированной средней разности фаз с помощью двух измерительных инструментов в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5, с относительным углом наклона 85° в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 7B проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированному среднему затуханию с помощью двух измерительных инструментов, в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5, с относительным углом наклона 85° в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 8А проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированной средней разности фаз с помощью измерительного инструмента с конструкцией инструмента, проиллюстрированной на Фиг. 6, с ненаклонными передатчиками и наклонными приемниками в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5, с относительным углом наклона 85° в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 8B проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированному среднему затуханию с помощью измерительного инструмента с конструкцией, проиллюстрированной на Фиг. 6, с ненаклонными передатчиками и наклонными приемниками в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5, с относительным углом наклона 85° в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 9А проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированной средней разности фаз с помощью измерительного инструмента с конструкцией, проиллюстрированной на Фиг. 6, с ненаклонными передатчиками и наклонными приемниками в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5, с относительным углом наклона 75° в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 9B проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированному среднему затуханию с помощью измерительного инструмента с конструкцией, проиллюстрированной на Фиг. 6, с ненаклонными передатчиками и наклонными приемниками в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5, с относительным углом наклона 75° в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 10А проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированной средней разности фаз с помощью измерительного инструмента с конструкцией, проиллюстрированной на Фиг. 6, с различной ориентацией передатчиков и приемников в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5 с относительным углом наклона 85° в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 10В проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированному среднему затуханию с помощью измерительного инструмента с конструкцией, проиллюстрированной на Фиг. 6, с различной ориентацией передатчиков и приемников в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5, с относительным углом наклона 85° в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 11 проиллюстрирована конфигурация измерительного инструмента с азимутальным углом в направлении каждого бина в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 12А-12С проиллюстрирована конструкция антенны измерительного инструмента, а также определенные квадранты для инструментов с антеннами с углами наклона в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 13А-13С проиллюстрированы конструкции антенны измерительного инструмента, обеспечивающие функциональные возможности аналогичные конструкциям на Фиг. 12А-12B в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 14А-14С проиллюстрированы конструкции антенны измерительного инструмента, которые обеспечивают компенсированные измерения удельного сопротивления по отношению к произвольно наклоненному(-ым) передатчику(-ам) и наклоненному(-ым) приемнику(-ам) в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 15 проиллюстрирована конфигурация измерительного инструмента, предназначенного для глубоких азимутальных измерений удельного сопротивления в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 16А проиллюстрированы показания удельного сопротивления, измеренного по компенсированной средней разности фаз, полученные от измерительного инструмента, проиллюстрированного на Фиг. 15, для двух отдельных наклонных приемников в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 16B проиллюстрирован фазовый образ геофизического сигнала, полученный от измерительного инструмента, проиллюстрированного на Фиг. 15, в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 17 проиллюстрирована блок-схема типовой схемы обработки для определения истинного удельного сопротивления пласта в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 18 проиллюстрирована блок-схема типовой схемы обработки для определения истинного удельного сопротивления пласта в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 19А проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированной средней разности фаз измерительным инструментом с конструкцией, проиллюстрированной на Фиг. 6, с различной ориентацией передатчиков и приемников в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5, с относительным углом наклона 0° в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 19B проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированному среднему затуханию измерительным инструментом с конструкцией, проиллюстрированной на Фиг. 6, с различной ориентацией передатчиков и приемников в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5, с относительным углом наклона 0° в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 20 проиллюстрированы компоненты типового способа определения истинного удельного сопротивления пласта в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 21 проиллюстрированы компоненты типового способа определения истинного удельного сопротивления пласта в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 22 проиллюстрированы компоненты типового способа определения истинного удельного сопротивления пласта в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 23 проиллюстрированы компоненты типового способа определения истинного удельного сопротивления пласта в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 24 проиллюстрирована функциональная схема типовой системы, выполненной с возможностью определения истинного удельного сопротивления пласта в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

На Фиг. 25 проиллюстрирован вариант реализации системы на буровой площадке, причем система содержит устройство, выполненное с возможностью определения истинного удельного сопротивления пласта в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Дальнейшее подробное описание содержит ссылки на прилагаемые графические материалы, на которых с целью пояснения, а не с целью ограничения, проиллюстрированы различные варианты реализации изобретения. Варианты реализации изобретения описаны достаточно подробно для того, чтобы позволить специалистам в данной области техники применить на практике рассмотренные, а также другие варианты реализации изобретения. Могут использоваться другие варианты реализации изобретения, а также в рассмотренные варианты реализации изобретения могут быть внесены конструкционные, логические, а также электрические изменения. Различные варианты реализации изобретения не являются взаимоисключающими, поскольку для создания новых вариантов реализации изобретения некоторые варианты реализации изобретения могут быть объединены с одним или более других вариантов реализации изобретения. Следовательно, последующее подробное описание не следует воспринимать как ограничивающее объем изобретения.

На Фиг. 1 проиллюстрирована функциональная схема варианта реализации системы 100, выполненной с возможностью определения удельного сопротивления пласта. Система 100 содержит измерительный инструмент 105, функционирующий в скважине. Измерительный инструмент 105 содержит конфигурацию датчиков 111-1, 111-2 … 111-(N-1), 111-N, которые расположены вдоль продольной оси 117 измерительного инструмента 105. Каждый из датчиков 111-1, 111-2 … 111-(N-1), 111-N может использоваться в качестве передающего или приемного датчика под управлением блока управления 115. Передающие и приемные датчики могут быть выполнены в виде передающих и приемных антенн. Датчики 111-1, 111-2 … 111-(N-1), 111-N могут быть упорядочены как множество групп, причем каждая группа содержит датчик передатчика и датчик приемника, расположенные на расстоянии друг от друга. Датчики, относящиеся к различным группам, могут быть упорядочены несколькими способами, которые могут зависеть от варианта применения измерительного инструмента 105 в процессе измерения. Каждая группа может содержать наклонные и ненаклонные антенны. Каждая группа может содержать подгруппу из ряда датчиков передатчика и ряда датчиков приемника. Например, каждая группа может содержать, но не ограничивается этим, подгруппу из двух передатчиков и двух приемников. Оба передатчика и оба приемника в подгруппе могут располагаться симметрично. Наклонные датчики могут располагаться вдоль продольной оси 117. Группы с различным расстоянием между передающими датчиками и приемниками могут использоваться для исследования пластов на разных расстояниях от измерительного инструмента 105. Большее расстояние соответствует исследованию пластов на больших расстояниях от прибора.

Блок управления 115 выполнен с возможностью управления генерацией зондирующего сигнала датчиком передатчика из каждой группы и сбор принятых сигналов в соответствующую группу, причем принятые сигналы могут быть получены благодаря вращению измерительного инструмента 105. Один оборот измерительного инструмента 105 может быть разбит на N сегментов, называемых бинами, причем завершение N бинов является одним полным оборотом инструмента, при этом N≥2, при этом N является общим числом бинов. Каждый бин связан с азимутальным углом ϕ. В различных вариантах реализации изобретения число N может равняться 32. Однако N может иметь также другие значения. Принятые сигналы могут соответствовать бинам, связанным с измерительным инструментом 105. Блок управления 115 выполнен с возможностью выбора одного или более датчиков передатчика из множества датчиков 111-1, 111-2 … 111-(N-1), 111-N и выбора одного или более датчиков приемника из числа множества датчиков 111-1, 111-2 … 111-(N-1), 111-N. Система может 100 содержать блок обработки данных 120 для обработки принятых сигналов с целью определения удельного сопротивления пласта, которое может включать оценку достоверности измеряемого удельного сопротивления пласта.

Блок обработки данных 120 может быть выполнен с возможностью управления и обработки измеренных значений, полученных во время работы измерительного инструмента 105. Блок обработки данных 120 может быть выполнен с возможностью сбора измеренных значений во время работы измерительного инструмента 105 в скважине, соответствующих бурению при значении угла наклона больше чем ноль градусов. После того как измерительный инструмент 105 был собран, а также были развернуты передающие и приемные антенны, передающие и приемные антенны могут иметь неподвижную конфигурацию. Неподвижная конфигурация может содержать передающие и приемные антенны, расположенные на фиксированном расстоянии друг от друга, с углами наклона относительно продольной оси измерительного инструмента 105. Ненаклонные антенны имеют угол наклона 0°. Наклонные антенны могут иметь угол наклона в диапазоне от свыше 0° до почти 90°. В блоке обработки данных 120 конфигурация расположенных под углом передатчиков и приемников может интерпретироваться как антенны, выполненные с возможностью регулировки угла наклона. При развертывании измерительного инструмента 105 с фиксированными углами наклона интерпретация конфигурации передатчиков и приемников, расположенных под углом, в виде антенн, выполненных с возможностью регулировки угла наклона, определяет виртуальную конфигурацию одинаковых антенн передатчика и приемника.

Команды, хранящиеся в блоке обработки данных 120, могут выполняться для генерации новых измеренных значений для виртуальной конфигурации одинаковых антенн передатчика и приемника путем обработки измеренных значений, полученных от работающего измерительного инструмента, причем при обработке используют зависимость, содержащую угол наклона приемной антенны в неподвижной конфигурации, который отличается от угла наклона той же антенны приемника в виртуальной конфигурации. Новые измерения могут использоваться в блоке обработки данных 120 для вычисления оценки истинного удельного сопротивления исследуемого пласта. В одном из вариантов реализации изобретения на основании полученных при измерении во время вращения измерительного инструмента значений, соответствующих N бинам, блок обработки данных 120 может генерировать новые измеренные значения, которые могут включать генерирование в соответствии с

для неподвижной конфигурации с двумя приемными антеннами и двумя передающими антеннами, где T_ind указывает на различные имеющиеся передатчики (передатчик), и R_ind указывает на различные имеющиеся приемники, а является сигналом, измеренным на приемнике R_ind, в ответ на сигнал, переданный передатчиком T_ind, в бине i, причем i=1 … N, и является новым измеренным значением для приемной антенны R_ind с углом наклона θ_r2 в виртуальной конфигурации с приемной антенной R_ind с углом наклона θ_r1 в случае неподвижной конфигурации, при которой получают измеренные значения от работающего измерительного инструмента.

В блоке обработки данных 120 для генерации новых измеренных значений путем процесса преобразования может использоваться ряд конфигураций антенн. Например, в неподвижной конфигурации и в виртуальной конфигурации два передатчика являются ненаклонными. В качестве альтернативного варианта реализации изобретения в неподвижной конфигурации два передатчика могут быть наклонены таким образом, что два передатчика перпендикулярны двум приемникам. Для передатчиков с наклонными антеннами генерация новых измеренных значений может включать определение составляющих для вычисления , из которых генерируется . Неподвижная конфигурация может содержать два передатчика или два приемника, расположенные таким образом, что расстояние между каждым передатчиком или каждым приемником является фиксированным.

Выполняемый блоком обработки данных 120 процесс преобразования может выполняться с целью предотвращения образования "рогов поляризации". Как уже отмечалось, эффект образования "рогов поляризации" возникает в случае, если измерительный инструмент находится между слоями пласта с различными значениями удельного сопротивления. В случае определения, что измерительный инструмент 105 находится вблизи границы, может быть инициирован процесс преобразования. В случае близкого расположения к границе между слоями пласта может быть предусмотрено использование геофизических сигналов.

Наряду с возможностью обнаружения границ, геофизические сигналы указывают направление бурового инструмента в скважине. Возможности геофизических сигналов используют при непрерывном геологическом сопровождении бурения скважины с целью оптимизации размещения скважин для максимального извлечения нефти. Описанные в данной заявке устройство и схемы обработки данных выполнены с возможностью генерации геофизического сигнала. Геофизический сигнал может быть обусловлен одним или более свойствами геологических пластов и зависит от расстояния до контрольной точки. Описанные в данной заявке геофизические сигналы могут использоваться для решения самых разнообразных задач. С помощью геофизических сигналов также получают данные азимутальной ориентации инструментов для роторного бурения. Кроме того, геофизический сигнал может использоваться для расчета расстояния до границ пластов.

Геофизические сигналы могут быть определены несколькими способами. Например, применительно к сигналу, полученному приемником в ответ на передаваемый передатчиком сигнал, были использованы два вида значений геофизического сигнала, и . Геофизический сигнал может быть определен как

а геофизический сигнал может быть выражен как

В этих геофизических сигналах i является индексом, указывающим число бинов вращающегося инструмента, является соответствующим азимутальным углом от верхней части к бину с индексом i, как проиллюстрировано на Фиг. 11, является азимутальным углом бина j, противоположным азимутальному направлению бина i, то есть, отличается на 180 градусов от бина i, причем N является общим числом бинов на Фиг. 11. Геофизический сигнал может использоваться соответственно для измерения фазы и затухания геофизического сигнала. Например, благодаря можно получить

На расстояниях, при которых измеренное удельное сопротивление практически является истинным удельным сопротивлением, измерительный инструмент 105 находится в однородной области и разность фаз геофизических сигналов равна нулю.

Блок обработки данных 120 преобразует измеренные значения, полученные от антенной конструкции с развернутым набором наклонных антенн, в измеренные значения, соответствующие антеннам с разным набором углов наклона, что позволяет оценить истинное удельное сопротивление пласта без использования способа инверсии. В качестве альтернативы, данная оценка с помощью процесса преобразования может использоваться в качестве начальной точки для процесса глубинной инверсии таким образом, что может быть оптимизировано геологическое строение пласта, определенное с помощью инверсии. В любом случае, использование данного процесса преобразования может повысить точность измерения удельного сопротивления, а также может предотвратить появление эффекта образования "рогов поляризации". Кроме того, процесс определения истинного удельного сопротивления пласта в целом может выполняться как определение истинного удельного сопротивления пласта в реальном масштабе времени. Блок обработки данных 120 может быть выполнен с возможностью выполнения аналогичным или идентичным образом процессов и процедур, описанных в данной заявке.

В различных вариантах реализации изобретения измерительный инструмент 105 может быть выполнен в виде устройства для измерения во время бурения (MWD), например, в виде прибора для каротажа в процессе бурения (LWD). Блок управления 115 и блок обработки данных 120 могут быть выполнены с возможностью размещения в корпусах и наряду с множеством антенн могут функционировать в скважине. Электронные схемы могут быть размещены внутри переходной муфты бурильной колонны, на которой монтируется инструмент. Измерительный инструмент 105 может быть реализован в виде устройства на кабеле, содержащего устройство для вращения измерительного инструмента 105.

В различных вариантах реализации изобретения технология, включающая процессы для устранения влияния "рогов поляризации" на измерение удельного сопротивления, может использоваться при каротаже во время бурения (LWD) с измерением удельного сопротивления методом распространения волн. Способы, описанные в данной заявке, включают способы получения показаний истинного удельного сопротивления пласта с помощью азимутальных приборов для каротажа во время бурения (LWD) в масштабе реального времени. Способы, описанные в данной заявке, также применимы к датчикам, которые выполнены соответствующим образом и обеспечивающим глубокое азимутальное измерение удельного сопротивления, включая инструменты с наклонными передатчиками, с помощью которых могут выполнять глубокое азимутальное измерение удельного сопротивления. В данных способах также могут использоваться другие измерительные инструменты, например, тросовые инструменты.

На Фиг. 2 проиллюстрирован электромагнитный каротажный инструмент, расположенный внутри однородного пласта. В инструментах для измерения удельного сопротивления методом распространения электромагнитных волн для интерпретации удельного сопротивления пласта часто используют таблицы пересчета удельного сопротивления. Типовая таблица пересчета удельного сопротивления создается на основании комплексных сигналов напряжения, принятых двумя приемниками, связанными с передатчиком, который излучает колебания. Два приемника R₁ и R₂, связанные с излучающим передатчиком T_x на Фиг. 2, измеряют два комплексных сигнала напряжения V_R1 и V_R2, соответственно, которые изменяются при изменении значения удельного сопротивления пласта (Rt). С помощью составляющей разности фаз и составляющей затухания отношения V_R2 к V_R1 с учетом различных значений Rt, могут быть получены соответствующие шкалы пересчета разности фаз и затухания. На Фиг. 3А-3B проиллюстрирован пример шкал пересчета разности фаз и затухания при работе инструмента с ненаклонным передатчиком и ненаклонным приемником, проиллюстрированными на Фиг. 2, для частоты 2 МГц, где интервал d₁ составляет 12 дюймов, а интервал d₂ составляет 20 дюймов. Следовательно, первичные данные измерений таких инструментов для измерения удельного сопротивления методом распространения волн могут быть преобразованы в показания удельного сопротивления на основании разности фаз и затухания с помощью графиков на Фиг. 3А-3В.

При использовании наклонных антенных конструкций, шкалы пересчета разности фаз и затухания в удельное сопротивление также применимы для конструкции инструмента, проиллюстрированной на Фиг. 4. С помощью данных наклонных антенных конструкций наряду с азимутальными отражениями геофизического сигнала могут производиться азимутально-чувствительные измерения удельного сопротивления. Азимутальные измерения позволяют определить направление бурения инструмента, а также указывают азимутальную ориентацию инструмента. На таких азимутально-чувствительных измерениях, например, с помощью инструмента с конструкцией, изображенной на Фиг. 4, могут основываться родственные варианты применения, например, геонавигация, измерение расстояния до границы пласта, определение анизотропии пласта и т.д.

Измерения удельного сопротивления являются измерениями электрического сопротивления рядом с каротажным прибором, причем измерения становятся затруднительными в случае, если инструмент находится вблизи границы между слоями с различными значениями удельного сопротивления. При использовании горизонтального бурения с высоким относительным углом наклона и большим различием удельного сопротивления между слоями могут наблюдаться нереалистичные показания удельного сопротивления. В качестве примера рассмотрим трехслойную изотропную модель пласта, проиллюстрированную на Фиг. 5. Самый верхний и самый нижний слои имеют значение истинного удельного сопротивления пласта 1 Ом⋅м, а средний слой имеет высокое значение удельного сопротивления 20 Ом⋅м. Верхняя граница между самым верхним и средним слоями является истинной вертикальной глубиной (TVD) и равняется 10 футам, а нижняя граница является TVD, равной 20 футам, указывая на то, что средний слой имеет толщину только 10 футов. В данной модели слои проиллюстрированы как параллельные горизонту, при этом величина угла наклона плоскости, соответствующая отклонению направления бурения от горизонтальной плоскости, обусловлена падением пластов. Тем не менее слои пласта или породы могут не быть параллельными горизонтальной плоскости, например, поверхности. Относительный угол наклона может быть определен как угол между линией, перпендикулярной к плоскости пласта и направлением траектории бурения или буровой скважины.

Как проиллюстрировано на Фиг. 6, компенсированные сигналы были смоделированы для электромагнитного инструмента симметричной конструкции. Симметричный электромагнитный инструмент содержит два передатчика, установленных под углом θ_t и два приемника, установленных под углом θ_r. Угол наклона θ_t и θ_r определяют, исходя из квадрантов на Фиг. 6, где направление z является направлением бурения инструмента, а x является направлением, которое, как правило, определяют с помощью магнитометра или гравитационного устройства. На Фиг. 7А-7В проиллюстрированы графики зависимости удельного сопротивления от средней разности фаз и затухания в случае, когда два промышленных инструмента для каротажа во время бурения (LWD) работают в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5, с относительным углом наклона 85°, рабочей частотой 2 МГц, расстоянием между приемниками (S₁), равным 8 дюймам, и расстоянием между передатчиком и центром между двумя приемниками (S₂), равным 16 дюймам. Один из двух инструментов был оснащен ненаклонными рамочными антеннами, а другой инструмент был оснащен наклонными центральными приемниками (θ_r=45°) и ненаклонными передатчиками.

Как проиллюстрировано на Фиг. 7A-7B, измерения от обоих инструментов являются практически одинаковыми, в результате чего на каждом из графических материалов, Фиг. 7A-7B, проиллюстрирована только одна кривая. Измеренные показания удельного сопротивления обоих инструментов хорошо согласуются с истинным удельным сопротивлением пласта в то время как инструменты находятся вдали от границ между слоями. Тем не менее показания удельного сопротивления становятся нереалистическими и не являются истинным удельным сопротивлением пласта возле границы. Использование таких нереалистических результатов измерения без выполнения одномерной (1D) инверсии, может привести к ошибочной интерпретации геологии пласта.

В различных вариантах реализации изобретения реализованы способы для непосредственного определения истинного удельного сопротивления пласта без использования одномерной (1D) инверсии. Во-первых, были рассмотрены серии измерений с конфигурацией измерительного инструмента, проиллюстрированной на Фиг. 6, причем угол наклона передатчиков является фиксированным и равен 0°, а угол наклона приемников регулируется от 0° до 85°. Аналогично Фиг. 7A-7B для пласта с теми же параметрами, что и на Фиг. 5, и относительным углом наклона 85°, были вычислены средние значения удельного сопротивления применительно к нескольким конкретным ориентациям приемников с ненаклонными передатчиками. На Фиг. 8А проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированной средней разности фаз, с помощью измерительного инструмента с конструкцией, проиллюстрированной на Фиг. 6, с ненаклонными передатчиками и наклонными приемниками в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5, с относительным углом наклона 85°. Группа результатов 841 относится к ненаклонным передатчикам и приемникам, расположенным под углом наклона 5°, 15°, 25°, 35° и 45°. Кривые результатов 842, 844, 846 и 848 относятся к ненаклонным передатчикам и приемникам с углами наклона 55°, 65°, 75° и 85°, соответственно. На Фиг. 8B проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированному среднему затуханию с помощью измерительного инструмента с конструкцией, проиллюстрированной на Фиг. 6, с ненаклонными передатчиками и наклонными приемниками в модели пласта, проиллюстрированной на Фиг. 5, с относительным углом наклона 85°. Группа результатов 851 относится к ненаклонным передатчикам и приемникам, расположенным под углом наклона 5°, 15°, 25°, 35° и 45°. Кривые результатов 852, 854, 856 и 858 относятся к ненаклонным передатчикам и приемникам, имеющим углы наклона 55°, 65°, 75° и 85°, соответственно. На основании полученных результатов можно сделать выводы, что некоторые ориентации приемника позволяют выполнять очень точные измерения удельного сопротивления на основании разности фаз без "рогов поляризации", которые близки к значению истинного удельного сопротивления пласта; с другой стороны, при тех же ориентациях приемника, соответствующих измерению удельного сопротивления на основании затухания, усиливается эффект образования "рогов поляризации", при том, что измерительный инструмент находится сравнительно далеко от границ между слоями.

Например, для инструмента, имеющего конструкцию с наклонными приемниками с углом наклона 85°, показания удельного сопротивления на основании разности фаз близки к истинному удельному сопротивлению в слоях со значением удельного сопротивления 1 Ом⋅м, причем в среднем слое с удельным сопротивлением значение 20 Ом⋅м, инструмент, имеющий конструкцию с наклонными приемниками с углом наклона 65°, имеет показания удельного сопротивления на основании разности фаз, близкое к модели пласта. С другой стороны, отклики при измерении удельного сопротивления на основании затухания инструмента, имеющего конструкцию с приемниками с углом наклона 85°, подвержены появлению эффекта образования "рогов поляризации" до того, как измерительный инструмент проходит границы между слоями. Например, эффект образования "рогов поляризации" для данной конструкции возникает в около 0,65 м до границы в случае, если инструмент находится в пласте с удельным сопротивлением 1 Ом⋅м и около 0,98 фута до границы в случае, если инструмент находится в пласте с удельным сопротивлением 20 Ом⋅м. Следовательно, благодаря регулировке ориентации приемников могут использоваться соответствующие измерения удельного сопротивления пласта на основании измерения разности фаз для указания показаний истинного удельного сопротивления пласта, а соответствующие измерения удельного сопротивления пласта на основании измерения затухания могут использоваться для вычисления местоположения границ.

На Фиг. 9А-9В проиллюстрированы измеренные значения удельного сопротивления для относительного угла наклона 75°. На Фиг. 9А проиллюстрирован график удельного сопротивления, измеренного по компенсированной средней разности фаз измерительным инструментом с конструкцией, проиллюстрированной на Фиг. 6, с ненаклонными передатчиками и наклонными приемниками в модели пласта, показанной на Фиг. 5 с относительным углом наклона 75°. Группа результатов 941 относится к ненаклонным передатчикам и приемникам с углом наклона 5°, 15°, 25°, 35° и 45°. Кривые результатов 942, 944, 946 и 948 относятся к ненаклонным передатчикам и приемникам, имеющим угл