ПРИБОР ДЛЯ КАРОТАЖНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ МИКРОСОПРОТИВЛЕНИЯ АНИЗОТРОПНОЙ СРЕДЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ МОНОПОЛЯРНОГО ИНЖЕКТИРУЮЩЕГО ТОКОВОГО ЭЛЕКТРОДА

1. Каротажный прибор (100) для выполнения измерений микросопротивления, содержащий:
корпус (110) каротажного прибора;
монополярный инжектирующий токовый электрод (160), конфигурация которого позволяет инжектировать в пласт переменный электрический ток;
первую пару измерительных электродов (212, 214), расположенную на некотором расстоянии от инжектирующего токового электрода (160) в первом направлении;
вторую пару измерительных электродов (226, 228), расположенную на некотором расстоянии от инжектирующего токового электрода (160) во втором направлении; и
блок управления, конфигурация которого позволяет (i) осуществлять прохождение переменного тока между монополярным инжектирующим токовым электродом (160) и обратным электродом (170) и (ii), измерять первую и вторую разности потенциалов между соответствующими первой и второй парами измерительных электродов (212, 214; 226, 228).
2. Прибор (100) для проведения каротажа по п.1, отличающийся тем, что блок управления имеет конфигурацию, позволяющую выполнять практически одновременные измерения первой разности потенциалов и второй разности потенциалов.
3. Каротажный прибор (100) по п.1, отличающийся тем, что содержит:
первый комплект (210) измерительных электродов, расположенный на некотором расстоянии от инжектирующего токового электрода (160) в первом направлении, при этом первый комплект включает по меньшей мере первую пару измерительных электродов (212, 214) и третью пару измерительных электродов (216, 218), и при этом измерительные электроды первой пары (212, 214) расположены на некотором расстоянии друг от друга в первом направлении, а измерительные электроды третьей пары (216, 218) расположены на некотором расстоянии друг от друга во втором направлении; и
второй комплект (220) измерительных электродов, расположенный на некотором расстоянии от инжектирующего токового электрода (160) во втором направлении, при этом второй комплект включает по меньшей мере вторую пару измерительных электродов (226, 228) и четвертую пару измерительных электродов (222, 224), и при этом измерительные электроды второй пары (226, 228) расположены на некотором расстоянии друг от друга в первом направлении, а измерительные электроды четвертой пары (222, 224) расположены на некотором расстоянии друг от друга во втором направлении.
4. Каротажный прибор (100) по п.3, отличающийся тем, что блок управления имеет конфигурацию, позволяющую выполнять практически одновременные измерения первого, второго, третьего и четвертого напряжений переменного тока с помощью соответствующих первой, второй, третьей и четвертой пар измерительных электродов (212, 214; 226, 228; 216, 218; 222, 224).
5. Каротажный прибор (100) по п.4, отличающийся тем, что блок управления имеет конфигурацию, позволяющую вычислять тензор удельного сопротивления пласта, исходя из измерений напряжений переменного тока.
6. Каротажный прибор (100) по п. 1, отличающийся тем, что он также включает обратный электрод (170), указанный обратный электрод (170) обеспечивает путь возврата для электрического тока, инжектированного инжектирующим токовым электродом (160), указанный обратный электрод (170) располагается в корпусе (110) прибора и расположен на некотором расстоянии от инжектирующего токового электрода (160).
7. Каротажный прибор (100) по п.6, отличающийся тем, что отношение расстояния (l), разделяющего инжектирующий токовый электрод (160) и обратный электрод (170) в осевом направлении, к диаметру (d) корпуса прибора (110) для проведения каротажа в процессе бурения составляет по меньшей мере десять.
8. Каротажный прибор (100) по п.6, отличающийся тем, что отношение расстояния (l), разделяющего инжектирующий токовый электрод (160) и обратный электрод (170) в осевом направлении, к расстоянию (k) между инжектирующим токовым электродом (160) и измерительными электродами (212, 214, 216, 218, 222, 224, 226, 228) составляет по меньшей мере десять.
9. Каротажный прибор (100) по п. 1, отличающийся тем, что монополярный инжектирующий токовый электрод (160) имеет дипольную примесь, не превышающую приблизительно 5%.
10. Каротажный прибор (100) по п. 1, отличающийся тем, что первое направление и второе направление ортогональны по отношению друг к другу.
11. Каротажный прибор (100) по п. 1, отличающийся тем, что первое направление параллельно продольной оси (105) корпуса (110) прибора.
12. Каротажный прибор (100) по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит первый и второй обратные электроды (170A, 170B), позволяющие образовать первый и второй пути возврата электрического тока, инжектированного инжектирующим токовым электродом (160), при этом инжектирующий токовый электрод (160) располагается по оси между первым и вторым обратными электродами (170A, 170B).
13. Каротажный прибор (100) по п. 1, отличающийся тем, что блок управления имеет дополнительную конфигурацию, позволяющую вычислять соответствующие первое и второе значения удельного сопротивления пласта, исходя из результатов измерений первой и второй разностей потенциалов.
14. Способ (300) для выполнения каротажных измерений микросопротивления анизотропной среды, согласно которому:
(а) прибор для каротажа микросопротивления помещают в стволе скважины (40), при этом указанный прибор для каротажа включает (i) в себя монополярный инжектирующий токовый электрод (160) и (ii) по меньшей мере первую и вторую пары измерительных электродов (212, 214), при этом первая пара измерительных электродов (212, 214) находится на некотором расстоянии от инжектирующего токового электрода (160) в первом направлении, а вторая пара измерительных электродов (226, 228) находится на некотором расстоянии от инжектирующего токового электрода (160) во втором направлении;
(б) монополярный инжектирующий токовый электрод (160) инжектирует переменный электрический ток в окружающий подземный пласт;
(в) выполняют практически одновременное измерение первой разности потенциалов переменного тока между измерительными электродами (212, 214) первой пары и второй разности потенциалов переменного тока между измерительными электродами (226, 228) второй пары; и
(г) вычисляют первое и второе значения удельного сопротивления, исходя из соответствующих значений первой и второй разностей потенциалов переменного тока, измеренных на этапе (в).
15. Способ (300) по п.14, отличающийся тем, что значения удельного сопротивления вычисляются на этапе (г), пользуясь следующими математическими уравнениями:
и
1
2
1
2
1
2
при этом Rи Rпредставляют собой первое и второе значения удельного сопротивления, ∆V и ∆V представляют собой значения первой и второй разностей потенциалов переменного тока, измеренные на этапе (в), I представляет собой силу переменного тока, инжектируемого на этапе (б), а k и kпредставляют собой геометрические коэффициенты, соответствующие первому и второму направлениям.
16. Способ (350) по п.14, в котором каротажный прибор (100) дополнительно включает по меньшей мере третью и четвертую пары измерительных электродов (216, 218, 222, 224), при этом первая и третья пары измерительных электродов (212, 214; 216, 218) находятся на некотором расстоянии от инжектирующего токового электрода (160) в первом направлении, а вторая и четвертая пары измерительных электродов (226, 228; 222, 224) находятся на некотором расстоянии от инжектирующего токового электрода (16) во втором направлении, отличающийся тем, что включает:
выполнение практически одновременного измерения первой, второй, третьей и четвертой разностей потенциалов переменного тока между соответствующими измерительными электродами первой, второй, третьей и четвертой пар (212, 214; 226, 228; 216, 218; 222, 224);
и при этом вычисление значений удельного сопротивления включает в себя:
обработку результатов измерений первой, второй, третьей и четвертой разностей потенциалов переменного тока для получения тензора напряжения; и
вычисление тензора удельного сопротивления, исходя из полученного тензора напряжения.
17. Способ (350) по п.16, отличающийся тем, что тензор напряжения V получают на этапе (г) согласно следующему математическому уравнению:
zz
zx
xz
xx
где ∆Vпредставляет собой первую разность потенциалов переменного тока, ∆V представляет собой вторую разность потенциалов переменного тока, ∆V представляет собой третью разность потенциалов переменного тока, а ∆V представляет собой четвертую разность потенциалов переменного тока, измеренные на этапе (в); и нижние индексы z и x представляют осевое направление и направление, перпендикулярное осевому.
18. Способ (350) по п.16, отличающийся тем, что тензор удельного сопротивления R вычисляют на этапе (д), пользуясь следующим математическим уравнением:
xx
xz,
zx
zz
где k, kk и kпредставляют собой геометрические коэффициенты каротажного прибора для каждой из соответствующих разностей потенциалов, измеренных на этапе (в), а I представляет собой силу переменного тока, инжектируемого на этапе (б).
19. Способ (300, 350) по п. 16, отличающийся тем, что первое направление практически параллельно продольной оси (105) каротажного прибора (100), а первое и второе направления ортогональны друг другу.
20. Способ (300, 350) по п. 16, где прибор (100) для каротажа микросопротивления дополнительно содержит азимутальный датчик (140), а этап (в) дополнительно включает измерение азимутального угла с помощью азимутального датчика (140), отличающийся тем, что дополнительно включает:
(е) корреляцию вычисленного тензора удельного сопротивления с азимутальным углом, измеренным на этапе (в).