CN116696334A - 一种地层界面远探测***及方法 - Google Patents

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李永杰
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Abstract

本发明公开了一种地层界面远探测***，其特征在于，包括：发射装置，其用于在随钻过程中持续向地层发射探测电流；接收装置，其位于发射装置与钻头之间并安装在钻杆外侧，用于测量多个方位的电动势参量；信号处理装置，其用于将多个方位的电动势参量进行整合来形成相应的地层界面边界信息；边界生成装置，其用于根据接收装置实时产生的地层界面边界信息，获得当前地层界面的完整边界分布特征。本发明实现了在较短源距和非旋转条件下对地层界面边界的远探测，有效提高了井下钻具前方、后方与侧面的地层描述精度。

Description

一种地层界面远探测***及方法
技术领域
本发明属于石油勘探开发领域，尤其涉及一种地层界面远探测***及方法。
背景技术
随钻地质导向技术是油气藏勘探开发的重要手段，该技术对实现目的层准确入靶、实时规避钻井风险、以及得到最大化的水平井油气产能至关重要。其中，随钻地质导向技术的关键在于能否实现测井前视，以及时发现地层界面或异常体。在实现本发明的过程中，发明人发现，现有技术所涉及的随钻电磁波前视测井仪器通常借助于多分量磁场信号组合和模块化结构设计，探测的范围可达数十米。但是，现有技术也存在如下问题：(1)前视测井仪器的发射与接收天线之间的源距过长，使得不同短节间的信号同步存在一定的困难；(2)前方地层界面引起的测量磁场的散射信号弱、信噪比低。
目前，前视远探测主要基于倾斜或正交闭合的发射和接收天线来实现，其本质在于测量磁偶极子源激发的磁场分量。基于这一前视远探测原理设计的远探测仪器存在测量信号弱、源距过长和方位敏感性差等诸多问题。另外，还有一些远探测仪器采用半圆天线(开环半线圈)作为发射天线，这一方法对应的响应信息易受环境影响，得到的测量效果较差。同时，利用半圆天线得到的测量结果中涉及磁场信息，这部分信息则必须依赖仪器旋转方可提取。
因此，如何采用较短仪器尺寸(＜5m)，实现对钻头前方地质异常体的远探测(＞15m)，是随钻测井发展的必然需求，也是目前亟待解决的关键问题。同时，解决该问题对拓宽地质导向视野具有重要意义。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种地层界面远探测***，包括：
发射装置，其用于在随钻过程中持续向地层发射探测电流；接收装置，其位于所述发射装置与钻头之间并安装在钻杆外侧，用于测量多个方位的电动势参量；信号处理装置，其用于将所述多个方位的电动势参量进行整合来形成相应的地层界面边界信息；边界生成装置，其用于根据所述接收装置实时产生的所述地层界面边界信息，获得当前地层界面的完整边界分布特征。
优选地，所述接收装置包括：测量模块，其中，所述测量模块包括：轴向闭合测量天线，其沿垂直于钻杆轴线的方向环绕于钻杆外侧，用于测量所述接收装置的纵向位置的第一电动势；和多个电磁传感器，其安装于所述轴向闭合测量天线上，用于测量所述接收装置的多个周向方位的第二电动势。
优选地，所述多个电磁传感器沿周向方向间隔90°设置。
优选地，所述信号处理装置，其还用于分别计算两组具有对称位置关系的一对传感器之间的电势差，并利用如下表达式获得用于表示所述接收装置的电动势的中间电动势，从而根据所述中间电动势结合所述第一电动势，生成所述地层界面边界信息：
Ve＝sqrt(△V1 2+△V2 2)
其中，Ve表示中间电动势，△V1和△V2分别表示两组电势差，sqrt表示平方根符号。
优选地，所述信号处理装置，其还用于利用如下表达式将所述第一电动势与所述中间电动势进行结合，从而获取二者之间的幅度变化关系特征，继而根据所述幅度变化关系特征，得到所述地层界面边界信息：
Att＝abs(Ve/Vh)
其中，Att表示幅度比，Vh表示第一电动势，abs表示绝对值符号。
优选地，所述信号处理装置，其还采用快速正反演算法，对所述幅度变化关系进行像素化处理，从而将所述幅度变化关系转化为所述地层界面边界信息。
优选地，所述***还包括：励磁装置，其用于为所述发射装置提供发射所需的时谐电流。
优选地，所述***还配置若干个发射装置和若干个接收装置。
优选地，所述***还包括：电阻率测量模块，其用于测量钻具实时到达位置处的地层视电阻率。
另外，本发明提出了一种地层界面远探测方法，所述方法利用本发明所述的***来实现对地层界面的远探测，所述方法包括：在随钻过程中持续向地层发射探测电流；利用设置于发射装置与钻头之间的接收装置来测量多个方位的电动势参量；将所述多个方位的电动势参量进行整合来形成相应的地层界面边界信息；根据所述接收装置实时产生的所述地层界面边界信息，获得当前地层界面的完整边界分布特征。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
本发明提出了一种地层界面远探测***及方法。该***包括发射装置、接收装置、信号处理装置和边界生成装置。首先，将发射装置和接收装置均设置于钻杆外侧，之后，在随钻过程中发射装置持续向地层发射探测电流，接收装置实时测量多个方位的电动势参量，接着，信号处理装置整合接收装置所测得的多个方位的电动势参量，来形成相应的地层界面边界信息，最后，边界生成装置收集接收装置实时产生的地层界面边界信息，来生成当前地层界面的完整边界分布特征。本发明解决了现有探测仪器的探测深度与源距(每个发射装置分别与各个接收装置之间的距离)之间的矛盾，实现了在较短源距和非旋转条件下进行地层界面远探测的目的，有效提高了井下钻具前方、后方与侧面的地层描述精度，以及提高了油气勘探开发效益。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本申请实施例的地层界面远探测***的整体结构示意图。
图2是本申请实施例的地层界面远探测***的具体结构示意图。
图3是本申请实施例的地层界面远探测***中的单界面计算模型示意图。
图4是本申请实施例的地层界面远探测***中的基于四方位的两组电势差的旋转方位变化的示意图。
图5是本申请实施例的地层界面远探测***的电动势参量随测量深度变化的一个示例图。
图6本申请实施例的地层界面远探测***的幅度比随测量深度变化的一个示例图。
图7本申请实施例的地层界面远探测***中的不同条件下最大探边距离的变化趋势的示意图。
图8是本申请实施例的地层界面远探测***中的阵列化发射装置和接收装置的一个示例图。
图9是本申请实施例的地层界面远探测***的地层窗帘图。
图10是本申请实施例的地层界面远探测方法的步骤图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
随钻地质导向技术是油气藏勘探开发的重要手段，该技术对实现目的层准确入靶、实时规避钻井风险、以及得到最大化的水平井油气产能至关重要。其中，随钻地质导向技术的关键在于能否实现测井前视，以及时发现地层界面或异常体。在实现本发明的过程中，发明人发现，现有技术所涉及的随钻电磁波前视测井仪器通常借助于多分量磁场信号组合和模块化结构设计，探测的范围可达数十米。但是，现有技术也存在如下问题：(1)前视测井仪器的发射与接收天线之间的源距过长，使得不同短节间的信号同步存在一定的困难；(2)前方地层界面引起的测量磁场的散射信号弱、信噪比低。
目前，前视远探测主要基于倾斜或正交闭合的发射和接收天线来实现，其本质在于测量磁偶极子源激发的磁场分量。基于这一前视远探测原理设计的远探测仪器存在测量信号弱、源距过长和方位敏感性差等诸多问题。另外，还有一些远探测仪器采用半圆天线(开环半线圈)作为发射天线，这一方法对应的响应信息易受环境影响，得到的测量效果较差。同时，利用半圆天线得到的测量结果中涉及磁场信息，这部分信息则必须依赖仪器旋转方可提取。
因此，如何采用较短仪器尺寸(＜5m)，实现对钻头前方地质异常体的远探测(＞15m)，是随钻测井发展的必然需求，也是目前亟待解决的关键问题。同时，解决该问题对拓宽地质导向视野具有重要意义。
为了解决上述问题，本发明提出了一种地层界面远探测***及方法，该***包括发射装置、接收装置、信号处理装置、以及边界生成装置。发射装置在随钻过程中持续向地层发射探测电流，从而在当前地层中形成变化的电势场。接收装置位于发射装置与钻头之间并安装在钻杆外侧，用于测量多个方位的电动势参量。信号处理装置将接收装置所测量的电动势参量进行整合，来形成相应的地层界面边界信息(地层分层界面信息)。最后，边界生成装置对接收装置实时产生的地层界面边界信息进行汇总，来生成当前地层界面的完整边界分布特征。
本发明解决了现有探测仪器的探测深度与源距(每个发射装置分别与各个接收装置之间的距离)之间的矛盾，实现了在较短源距和非旋转条件下进行地层界面的远探测的目的，有效提高了井下钻具前方、后方与侧面的地层描述精度，以及提高了油气勘探开发效益。
实施例一
图1是本申请实施例的地层界面远探测***的整体结构示意图。图2是本申请实施例的地层界面远探测***的具体结构示意图。下面结合图1和图2对本发明所述的地层界面远探测***进行详细说明。
如图1所述，地层界面远探测***至少包括：发射装置11、接收装置12、信号处理装置13和边界生成装置14。发射装置11用于在随钻过程中持续向地层发射探测电流。接收装置12位于发射装置11与钻头之间并安装在钻杆外侧。接收装置12用于测量多个方位的电动势参量。信号处理装置13用于将接收装置12所测得的多个方位的电动势参量进行整合，来形成相应的地层界面边界信息。边界生成装置14用于根据接收装置12实时产生的地层界面边界信息，获得当前地层界面的完整边界分布特征。
在随钻探测过程中，地层界面远探测***的发射装置11和接收装置12均安装在接近钻头的钻杆处，因此，发射装置11与接收装置12的组合构成了本申请实施例中地层界面远探测***的探头。
下面结合本申请实施例的地层界面远探测***的结构及功能进行详细说明。
如图2所述，在本发明实施例中，发射装置11和接收装置12均设置于钻杆外侧。接收装置12位于发射装置11与钻头之间。参考图2，钻头位于钻杆的右侧(未图示)。发射装置11主要包括发射线圈。发射线圈用于激励电流进入地层。接收装置12主要包括接收线圈。接收线圈用于测量激励电流进入地层后，地层中所返回的电流，从而根据所返回的电流，获得距钻头一定距离的地层的电阻率信息。
在本申请实施例中，采用励磁装置为发射装置11提供发射所需的时谐电流。首先，利用电流励磁源发射低频交流电，并将电流注入井下金属套管，得到导电的金属套管。之后，将导电的金属套管作为似稳态激励源。进一步，将当前似稳态激励源作为本发明的励磁装置，来为发射装置11提供发射所需的时谐电流，从而使得励磁装置在当前地层中的励磁位置处于井下电性异常体(地层界面)附近。其中，地层界面与当前地层中的非地层界面的区域相比，具有高导电性的特征。
除此之外，本发明还根据地层界面具有高导电性的特征，初步确定地层界面区域，因而，在地层界面区域的正上方布置阵列式分布的地面多分量电磁接收器，从而利用多分量电磁接收器所接收到的励磁装置所产生的电磁信号，来分析金属套管对不同分量的电磁信号的影响规律，以此来消除金属套管对励磁装置所产生的电磁信号的影响，继而获得准确的电磁信号。需要说明的是，本申请实施例对时谐电流的强度不作具体限定，本领域技术人员可以根据实际需要对励磁装置的各项参数进行设置，从而得到实际所需的电流强度。
进一步，发射装置11用于在随钻过程中持续向地层发射探测电流。具体地，采用闭合的多匝线圈作为发射装置11的发射线圈，其中，闭合的多匝线圈沿垂直于钻杆轴线的方向环绕于钻杆外侧(参照图2)。在随钻探测过程中，闭合的多匝线圈将励磁装置所提供的时谐电流(探测电流)持续向地层进行发射，从而在当前地层中形成变化的电势场。在本申请实施例中，发射装置11优选为包含闭合线圈的闭合轴向磁型源天线。需要说明的是，本申请实施例对发射装置11中闭合线圈的匝数和闭合轴向磁型源天线的朝向不作具体限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。
接下来，接收装置12用于测量多个方位的电动势。接收装置12在随钻探测过程中随着钻杆的移动而移动，并且在移动过程中实时测量自身周围多个方位的电动势参量。
进一步，接收装置12包括测量模块。测量模块包括：轴向闭合测量天线和多个电磁传感器。轴向闭合测量天线沿垂直于钻杆轴线的方向环绕于钻杆外侧，用于测量接收装置的纵向位置处的第一电动势。多个电磁传感器均匀安装于轴向闭合测量天线上。多个电磁传感器用于测量多个周向方位的第二电动势。在本申请实施例中，接收装置12的接收线圈采用轴向闭合测量天线，并且轴向闭合测量天线垂直于钻杆轴线的方向环绕于钻杆外侧，即：轴向闭合测量天线与发射装置11中闭合的多匝线圈平行。其中，轴向闭合测量天线用于测量接收装置12的纵向位置的第一电动势，也就是接收线圈的电动势Vh。每个电磁传感器的一端与钻杆固定连接，另一端从轴向闭合测量天线的外侧穿出，并且每个电磁传感器位于轴向闭合测量天线外侧的一端均配置有相应的测量电极。其中，测量电极用于测量空间中的电势强度信息，电磁传感器则将电势强度信息进行转化，来生成相应的电动势参量，从而得到多个周向方位的第二电动势。在本申请实施例中，接收装置12具有玻璃钢壳体，轴向闭合测量天线与多个电测传感器均位于玻璃钢壳体内。
在接收装置12中，多个电磁传感器沿钻杆周向方向间隔90°而设置。如图2所示，多个电磁传感器按照沿周向方位相互正交的方式分布，每个电磁传感器分别位于周向方位的0度、90度、180度和270度的位置。在本申请实施例中，将对应0度、90度、180度和270度的周向方位的第二电动势，分别记为V1、V2、V3和V4。
进一步，信号处理装置13用于将多个方位的电动势参量进行整合来形成相应的地层界面边界信息。具体地，信号处理装置13首先获取接收装置12中轴向闭合测量天线所测得的第一电动势、以及多个电磁传感器所测得的第二电动势，之后将多个电磁传感器所测得的第二电动势进行处理，最后将第二电动势处理结果与第一电动势进行整合，得到能够从中提取地层界面边界的方位信息和距离信息的整合结果，进而根据所提取到的方位信息和距离信息，来形成相应的地层界面边界信息。
接下来，信号处理装置13还用于分别计算两组具有对称位置关系的一对传感器之间的电势差，来获得用于表示接收装置12的电动势的中间电动势，从而根据中间电动势结合第一电动势，生成地层界面边界信息。具体地，按照轴对称规则，确定出关于钻具轴线对称的多对电磁传感器，并将每对电磁传感器对应的电势信息划分为一组，信号处理装置13识别每个电磁传感器对应的电势信号，并计算每组电势信息所对应的电势差。之后，信号处理装置13将每组电势信息所对应的电势差进行整合，得到用于表示接收装置12的电动势的中间电动势。最后，信号处理装置13将中间电动势与第一电动势进行结合，得到地层界面的边界信息。
图3是本申请实施例的地层界面远探测***中的单界面计算模型示意图。如图3所示，上、下地层的电阻率分别为10Ωm和1Ωm，并且本发明所述的地层界面远探测***(探测仪器)与图3所示出的地层界面平行。利用如图3所示的计算模型，模拟地层界面远探测***的旋转探测过程，从而针对每组电势信息所对应的电势差，获取电势差与旋转角度的关系，得到如图4(图4是本申请实施例的地层界面远探测***中的基于四方位的两组电势差的旋转方位变化的示意图)所示的电势差变化特征。通过对电势差的变化特征进行分析可知，在地层界面远探测***位于高阻层，且距地层界面边界的距离1.0m，发射装置11的线圈匝数为10匝、工作频率为100kHz，并且在旋转探测的条件下，两组具有对称位置关系的一对传感器之间的电势差，在随钻过程中分别满足余弦和正弦的变化规律，由此，利用每组电势差均能实现对地层界面的探测。同时，通过进一步的计算得到两组电势差之间还存在平方和为定值的数值关系。
在本申请的一个实施例中，信号处理装置13经过计算得到以下两组电势差：△V1＝(V3-V1)和△V2＝(V4-V2)。根据两组电势差所满足的周期性变化规律，来提取中间电动势Ve。其中，利用如下表达式获得用于表示接收装置12的电动势的中间电动势：
Ve＝sqrt(△V1 2+△V2 2) (1)
其中，Ve表示中间电动势，△V1和△V2分别表示两组电势差，sqrt表示平方根符号。
进一步，信号处理装置13还用于将第一电动势与中间电动势进行结合，从而获取二者之间的幅度变化关系特征，继而根据幅度变化关系特征，得到地层界面边界信息。具体地，信号处理装置13将第一电动势与中间电动势进行结合，通过将二者进行合成，把电动势转化为表征二者之间的幅度变化关系特征的幅度比Att。在得到幅度比后，信号处理装置13利用幅度比的变化来表示接收装置12与地层界面边界的距离。其中，幅度比的变化表示钻头距前方、后方和钻头侧面的地层界面边界的距离，另外，利用幅度比的正负来表示地层界面边界的方位。其中，利用如下表达式将第一电动势与中间电动势进行结合：
Att＝abs(Ve/Vh) (2)
其中，Att表示幅度比，Vh表示第一电动势，abs表示绝对值符号。
进一步，信号处理装置13，还采用快速正反演算法，对幅度变化关系进行像素化处理，从而将幅度变化关系转化为地层界面边界信息。在本申请实施例中，信号处理装置13基于前述幅度比与地层界面边界的转化关系，采用快速正反演算法，即时利用幅度比数据提取地层界面边界的方位信息和距离信息，来对幅度比数据进行一维像素化处理，由此实现将第一电动势和中间电动势之间的幅度变化关系转化为地层界面边界信息的目的。
在信号处理装置13生成地层界面边界信息后，边界生成装置14用于根据接收装置12实时产生的地层界面边界信息，获得当前地层界面的完整边界分布特征。边界生成装置14在随钻探测过程中，实时收集信号处理装置13所生成地层界面边界信息，并将整个随钻探测过程中的全部地层界面信息，整合为包括每个地层界面信息的二维窗帘图，以利用二维窗帘图来直观反映当前地层界面的完整边界分布特征。
进一步，地层界面远探测***还配置了若干个发射装置和若干个接收装置。其中，若干个发射装置和若干个接收装置以阵列方式分布于钻杆外侧，并且各个发射装置与各个接收装置按照预设的穿插排列顺序，沿钻杆轴线方向依次排列。因此，利用本发明所述的地层界面远探测***，能够得到阵列化的探测范围。
接下来，对本申请实施例的发射装置和接收装置的配置方法进行详细说明。
具体地，在本发明所述的地层界面远探测***中，针对当前地层会生成多组包括发射装置和接收装置的第一组合。其中，每组第一组合中的发射装置和接收装置的数量比不同，并且每个第一组合中的各个发射装置和各个接收装置形成相应的阵列化探测实例。进一步，不同的第一组合中的各个发射装置之间可以设置的接收装置的数量各不相同。之后，为每个第一组合继续设置相应的源距数组(每个发射装置分别与各个接收装置之间的距离)，形成针对每个第一组合的多种源距设置方案，进一步根据全部第一组合的源距设置方案，为每个源距设置方案中的发射装置设置相应的工作频率，形成针对每个源距设置方案的多种工作频率配置方案，由此针对每种工作频率配置方案均形成有相应的发射与接收设置方案。
接下来，利用数值模拟技术，针对每组发射与接收设置方案，分别计算用来转化为地层界面边界信息的测量数据的阈值(包括中间电动势阈值、第一电动势阈值和幅度比阈值)，以利用测量数据的阈值，获得每个工作频率配置方案对应的探测范围，进而将最大探测范围所对应的发射与接收设置方案，确定为最优设置方案，从而将当前最优设置方案投入到实际随钻测井过程中。
进一步，本发明所述的地层界面远探测***，还利用如图3所示的单界面计算模型，模拟测量数据中的中间电动势和第一电动势随探测深度点的变化关系。，在非旋转条件下，利用如图3所示的单界面计算模型，对地层界面远探测***自上而下穿过单界面的探测过程进行模拟，获得测量数据中的中间电动势和第一电动势随探测深度点的变化关系，得到如图5(图5是本申请实施例的地层界面远探测***的电动势参量随测量深度变化的一个示例图)所示的变化关系，由此可以得到中间电动势距地层界面越近，幅度变化越大，且在地层界面处达到最高值，并且在界面附近，中间电动势的强度远超第一电动势，同时也得到中间电动势在低阻层一侧衰减更慢，而第一电动势在高阻层和低阻层中的变化均较为平缓，且在低阻层中第一电动势的数值发生了略微降低的变化。据此，地层界面远探测***根据通过数值模拟技术所获得的测量数据中的中间电动势和第一电动势，在高阻层和低阻层中具有的衰减不一的规律，将测量数据中的中间电动势和第一电动势的阈值，确定为获取地层界面边界特征的测量阈值。
接下来，本发明所述的地层界面远探测***，还利用如图3所示的单界面计算模型，模拟测量数据中的幅度比随探测深度点的变化关系。在非旋转条件下，利用如图3所示的单界面计算模型，对地层界面远探测***自上而下穿过单界面的探测过程进行模拟，获得测量数据中的幅度比随探测深度点的变化关系，得到如图6(图6本申请实施例的地层界面远探测***的幅度比随测量深度变化的一个示例图)所示的变化关系，由此可以得到地层界面远探测***远离界面时，幅度比基本为0，而地层界面远探测***靠近地层界面时，幅度比则急剧增加，同时也得到地层界面远探测***在高阻层中的异常范围远大于在低阻层。据此，确定当前地层界面远探测***在高阻层中具有更强的探测能力。
在本申请的一个具体实施例中，在测量阈值所对应的电势强度为0.2dB的条件下，得到当前地层界面远探测***在高阻地层和低阻地层的探边距离分别为2.5m和1.75m。
接下来，在测量阈值所对应的电势强度为0.2dB的条件下，进一步假设地层界面两侧电阻率分别为100m和10m，据此来模拟源距和发射装置11的工作频率与最大探边距离的关系，得到如图7(图7本申请实施例的地层界面远探测***中的不同条件下最大探边距离的变化趋势的示意图)所示相关关系。通过分析可知，源距越大，地层界面远探测***的探边能力越强；频率越高，地层界面远探测***的探边距离越短。
因此，本申请实施例设计如图8(图8是本申请实施例的地层界面远探测***中的阵列化发射装置和接收装置的一个示例图)所示的，具有四个源距(0.4m、0.6m、0.8m和1.8m)的源距数组和三个工作频率(100kHz、500kHz和2MHz)的多发射多接收天线组合，使得地层界面远探测***在当前地层中具有较宽的探边范围，并且探边范围能够全面覆盖当前地层中所有的地层界面边界。
进一步，地层界面远探测***还包括电阻率测量模块，用于测量钻具实时到达位置处的地层视电阻率。由于在实际随钻测井作业中，地层内部的地形起伏不平，而且地下介质也不均匀，各种岩石相互重叠，断层裂隙纵横交错，或者地层内部充填有矿体。电阻率测量模块通过测量钻具实时到达位置处的地层视电阻率，实时反映地层中电性不均匀处以及地形起伏特征，来辅助探测地层界面的边界。
在本申请的一个具体实施例中，地层界面远探测***基于如图8所示的阵列式结构，得到如图9(图9是本申请实施例的地层界面远探测***的地层窗帘图)所示的地层窗帘图。其中，亮色为高阻层，暗色为低阻层。当前二维窗帘图表明，地层界面远探测***可以在远离底层界面时，实现对地层界面的边界的准确定位。
实施例二
另一方面，基于上述地层界面远探测***，本发明实施例还提出了一种地层界面远探测方法，该方法利用上述地层界面远探测***来有效实现地层界面远探测功能。图10是本申请实施例的地层界面远探测方法的步骤图。如图10所示，本发明所述的地层界面远探测方法包括如下步骤：步骤S101在随钻过程中持续向地层发射探测电流；步骤S102利用设置于发射装置与钻头之间的接收装置来测量多个方位的电动势参量；步骤S103将步骤S102中测得的所述多个方位的电动势参量进行整合来形成相应的地层界面边界信息；步骤S104根据步骤S103中所述接收装置实时产生的所述地层界面边界信息，获得当前地层界面的完整边界分布特征。
本发明提出了一种地层界面远探测***及方法，该***包括发射装置、接收装置、信号处理装置和边界生成装置。首先，将发射装置和接收装置均设置于钻杆外侧，之后，在随钻过程中发射装置持续向地层发射探测电流，接收装置实时测量多个方位的电动势参量，接着，信号处理装置整合接收装置测得的多个方位的电动势参量，来形成相应的地层界面边界信息，最后，边界生成装置汇总接收装置实时产生的地层界面边界信息，来生成当前地层界面的完整边界分布特征。本发明解决了现有技术中探测仪器的探测距离近，以及探测仪器对钻铤旋转的依赖等问题，实现了在较短源距和非旋转条件下进行地层界面远探测的目的，有效提高了井下钻具前方、后方与侧面的地层描述精度，以及提高了油气勘探开发效益。同时，采用阵列采集方式，有力提高了信号强度和信噪比。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
虽然本发明所披露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种地层界面远探测***，其特征在于，包括：
发射装置，其用于在随钻过程中持续向地层发射探测电流；
接收装置，其位于所述发射装置与钻头之间并安装在钻杆外侧，用于测量多个方位的电动势参量；
信号处理装置，其用于将所述多个方位的电动势参量进行整合来形成相应的地层界面边界信息；
边界生成装置，其用于根据所述接收装置实时产生的所述地层界面边界信息，获得当前地层界面的完整边界分布特征。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述接收装置包括：测量模块，其中，所述测量模块包括：
轴向闭合测量天线，其沿垂直于钻杆轴线的方向环绕于钻杆外侧，用于测量所述接收装置的纵向位置的第一电动势；和
多个电磁传感器，其安装于所述轴向闭合测量天线上，用于测量所述接收装置的多个周向方位的第二电动势。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述多个电磁传感器沿周向方向间隔90°设置。
4.根据权利要求2或3所述的***，其特征在于，
所述信号处理装置，其还用于分别计算两组具有对称位置关系的一对传感器之间的电势差，并利用如下表达式获得用于表示所述接收装置的电动势的中间电动势，从而根据所述中间电动势结合所述第一电动势，生成所述地层界面边界信息：
Ve＝sqrt(△V1 2+△V2 2)
其中，Ve表示中间电动势，△V1和△V2分别表示两组电势差，sqrt表示平方根符号。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述信号处理装置，其还用于利用如下表达式将所述第一电动势与所述中间电动势进行结合，从而获取二者之间的幅度变化关系特征，继而根据所述幅度变化关系特征，得到所述地层界面边界信息：
Att＝abs(Ve/Vh)
其中，Att表示幅度比，Vh表示第一电动势，abs表示绝对值符号。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述信号处理装置，其还采用快速正反演算法，对所述幅度变化关系进行像素化处理，从而将所述幅度变化关系转化为所述地层界面边界信息。
7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括：
励磁装置，其用于为所述发射装置提供发射所需的时谐电流。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的***，其特征在于，所述***还配置若干个发射装置和若干个接收装置。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述***还包括：
电阻率测量模块，其用于测量钻具实时到达位置处的地层视电阻率。
10.一种地层界面远探测方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1～9中任一项所述的***来实现，所述方法包括：
在随钻过程中持续向地层发射探测电流；
利用设置于发射装置与钻头之间的接收装置来测量多个方位的电动势参量；
将所述多个方位的电动势参量进行整合来形成相应的地层界面边界信息；
根据所述接收装置实时产生的所述地层界面边界信息，获得当前地层界面的完整边界分布特征。
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