CN103827433B - 使井坐落于目标地带中的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
各实施例包括用于对目标地带的最小超调或无超调地使井坐落于目标地带中的装置和方法。可基于发送传感器（212）与接收传感器（214）之间的间隔距离使井指向所述目标地带中的目标，该间隔距离足够大，以从距所述目标地带的边界一距离处检测所述目标地带的该边界，使得能够及时地处理通过激活所述发送传感器（212）而收集的接收信号，从而提供对目标地带的最小超调或无超调。本发明还公开了额外的装置、系统、和方法。
Description
技术领域
本发明总体上涉及用于进行有关石油和天然气勘探的测量的装置。
背景技术
在用于石油和天然气勘探的钻井中，了解相关地质信息的结构和性质提供了有助于这种勘探的信息。井在含油气地带（产油气层(payzone)）中的最佳布局常常需要用斜井或水平井轨迹的地质导向(geosteering)，因为大部分的产油气层都沿水平面延伸。地质导向是调整钻井方向的有意识控制。在井布局中基于地质导向的现有方式包括：与产油气层相交并定位产油气层，随后将钻柱移动至更高的位置并开始钻设从顶部接近目标地带的新分支。该第一种方式是耗费时间的，其中需要停止钻井且需要将用于开分支的设备下降到井中。在井布局中基于地质导向的另一种现有方式包括：与产油气层相交并定位产油气层，随后继续钻井以从底部接近该井。该第二种方式可导致井路径从期望目标地带超调(overshoot)，且其仅在井于相交点处有大斜度的情况下才有效。
发明内容
附图说明
图1绘示根据各实施例利用深探测(deep‐reading)工具的地质导向。
图2显示根据各实施例作为深探测工具的电磁应用工具结构的示例。
图3显示根据各实施例的深探测工具的示例性电子器件的框图。
图4显示根据各实施例，在检测到目标之前进行与钻井操作相关的工具操作的示例性方法的特征。
图5显示根据各实施例，在检测到目标之后进行与钻井操作相关的工具操作的方法的示例性实施例的特征。
图6显示根据各实施例，使用目标列表的排序来引导地质导向的示例性方法的特征。
图7显示根据各实施例，在深探测工具模拟中使用的示例性地层几何构型。
图8显示根据各实施例，对于三十度的井轨迹，比较由方位深电阻率工具得到的结果和由深探测工具得到的结果。
图9显示根据各实施例，对于六十度的井轨迹，比较由方位深电阻率工具得到的结果和由深探测工具得到的结果。
图10显示根据各实施例，使井坐落于目标地带中的示例性方法的特征。
图11显示根据各实施例，使用深探测传感器指向目标地带中一目标而坐落井的示例性装置的框图。
图12绘示根据各实施例，具有可用深探测工具来将井地质导向至目标地带中一目标的处理单元的示例性系统的特征的框图。
图13绘示根据各实施例的钻井场处的示例性系统，其中该系统包括配置有深探测传感器来将井地质导向至目标地带中一目标的工具。
具体实施方式
以下的详细说明参照说明书附图，这些附图以示意且非限制性的方式显示可实践本发明的各实施例。充分详细地描述这些实施例，从而使本领域技术人员能够实践这些实施例以及其他实施例。可利用其他实施例，并且可对这些实施例进行结构、逻辑、以及电气的改变。各实施例并不一定互相排斥，因为一些实施例可与一个或多个其他实施例结合以形成新的实施例。因此，不应以限制性的意义理解接下来的详细说明。
在各实施例中，利用了能够最佳地使井坐落(land)于目标地带中而无需开分支且减少或消除超调的超深感测方法。这一方法可使用能够从足够大的距离处检测边界从而能够以最小超调或无超调地接近目标的深探测工具来实现。最小超调可包括小于目标地带的竖直长度的10%的距离。相比之下，由于标准测井工具仅能在极为接近时才能检测到交界面，所以标准的地质导向井轨迹通常会超调目标。
图1绘示利用深探测工具105的地质导向。在该示例中，深探测工具105能够结合处理单元来使用，其以最小限度的先验信息来实时地确定目标产油气层、将井最佳的地质导向到目标地带中、使钻井成本和时间最小化、进行地层性质的深探测、或完成这些任务中的一个或多个。地质导向的控制能够基于使用深探测工具105的井下测井测量，以增大钻孔(borehole)对于产油气层的暴露程度。这样的地质导向能够用于将井眼(wellbore)保持在提供作为经济价值源的物质的区域中。深探测工具105提供了这样的信号，其探测区域107与常规工具相比相对较大。处理对探测信号的响应用于沿着地质导向路径103地质导向至产油气层102中的目标平面104。相对较大的探测区域107允许在钻井的同时进行数个测量，允许做出多路线校正从而以局部最优的方式取地质导向路径103而在钻井无超调或使超调显著减小。
图2显示作为深探测工具的电磁应用工具结构205的示例性实施例。工具结构205包括发送传感器(transmitter sensor)212和接收传感器214‐1、214‐2、和214‐3，它们被布置为使得发送传感器212和接收传感器214‐1、214‐2、和214‐3之间存在大的间隔，该间隔使所述工具能够寻视工具结构205前方相对较大的距离。例如，工具结构205能够以大间隔布置在发送传感器212和接收传感器214‐1、214‐2、和214‐3之间，以选择性地寻视钻头226前方10到200英尺。图2的示例性工具显示的工具结构205中，发送传感器212位于钻头226上，而接收传感器214‐1、214‐2、和214‐3位于钻柱208处的钻铤(drill collar)209上。结果，该配置能够使发送器‐接收器间距最大化。所述的发送器或接收器可靠近钻头放置以尽可能快地或者贴近钻头作出钻井决策。这样放置允许系统能够寻视钻头前方的更远处。如果钻铤209由导电材料制成，则诸如发送器天线212和接收器传感器214‐1、214‐2、和214‐3等的发送或接收传感器可安装在钻铤209外，以便促进波的传播。如果钻铤209使用非导电性钻铤材料或使用穿孔，则也可以将发送或接收传感器放置于钻铤209内。诸如发送器天线212和接收器传感器214‐1、214‐2、和214‐3等的发送和接收传感器可包括诸如线圈或螺线管等感应式传感器、诸如环或按钮等电极式传感器、环形传感器、诸如混音杆(bender‐bar)等声学传感器、磁致伸缩式或压电式传感器、或它们的组合。工具电子器件通常放置在钻铤内。发送或接收传感器能够以低工作频率工作从而使传导损耗最小化。然而，结合用以调整传导损耗的适当电子器件可使用较高的频率。作为深探测传感器的工具结构不限于示例性工具结构205。工具结构205可用在与图1的地质导向相同或类似的过程中。
图3显示具有与深探测工具相关联的电子器件的工具301的示例性实施例的框图。工具301包括系统控制中心332、发送器316‐1…316‐M、接收器318‐1…318‐K、发送器和接收器天线313‐1…313‐N、数据获取单元334、数据处理单元336、以及通信单元338。通信单元338可包括用于与地表311通信的遥感单元。系统控制中心332可配置为负责信号的发送、信号的接收、以及其他处理操作。发送器和接收器天线313‐1…313‐N可与图2的发送传感器212和接收传感器214‐1、214‐2、和214‐3类似或相同地来实现。一般而言，在示例性工具301中有N个不同天线，而有M个不同的发送器和K个不同的接收器。切换系统331可有助于天线313‐1…313‐N与接收器316‐1…316‐M之间以及天线313‐1…313‐N与接收器318‐1…318‐K之间的连接。发送器和接收器可共享单个天线，其中在这样的情况下，天线的数目N可小于M和K之和。可使用倾斜天线或多分量天线（multi‐component antenna）提供方向敏感性。可利用其上装设有工具301或工具301的一部分的钻柱的旋转提供进一步的方位角敏感性。
工具301可工作在多个频率中以改善数据反演(inversion)成钻井前方方向上地层的期望性质的敏感性。从天线得到的数据在数据处理单元336中经过处理且传送至系统控制中心332，系统控制中心332可实时作出目标检测和地质导向决策。数据还可使用通信单元338通信至地表311，这可用遥感单元来完成。与地表311通信提供了在地质导向处理中实时监控和人为干预的能力。可选地，数据处理可在地表311处执行，且基于该处理过的数据的系统命令可使用通信单元338传递至系统控制中心332。这些系统命令可包括但不限于用于地质导向的命令。
作为在一个或多个天线313‐1…313‐N处发送信号和在一个或多个天线313‐1…313‐N处从由所发送信号探测的区域中的地层接收信号的结果，在一个或多个接收器318‐1…318‐K处获取信号。从地层接收的信号取决于地层的性质以及天线313‐1…313‐N相对于所探测地层的布置。在接收器318‐1…318‐K处所获取的信号可以是电压信号的形式。接收器318‐1…318‐K处的电压能够关联为地层的水平电阻率（Rh）和竖直电阻率（Rv）、工具至目标平面的距离（d）、工具轴线与目标平面法线之间的倾角（θ）、以及工具相对于目标平面的方位角（Φ）的函数。在更复杂的地层模型中还可考虑额外的参数而不失对于以下处理的普遍性，所述处理包括：激活一个或多个天线，收集响应于所述激活的信号，从所收集的信号反演数据，以及基于反演数据的结果执行诸如但不限于地质导向等钻井相关操作。这里，经反演的数据意指对数据反演的结果，也即，将测量到的数据转换成与地层有关特征相关联的信息。在这样的处理中，基于经反演的数据执行钻井相关操作（包括地质导向）能够由工具的操作自主地执行，所述工具的操作根据与工具关联的电子器件中所存储的一套规则来进行。为清楚起见，这样的处理的操作特征可视为两个不同的操作模式。第一模式包括在确定目标之前采取的操作行动。第二模式包括在确定目标之后采取的操作行动。
图4显示在检测到目标之前进行与钻井操作相关的工具操作的方法的示例性实施例的特征。图4的方法可以但不限于使用图3的工具来执行，该工具可包括分别与图1的工具结构105和图2的工具结构205类似或相同的工具结构。图3的具有多个接收传感器的工具能够用来在过程中的一个或多个数据获取点处收集多个数据点。在410处，在测井点处搜集数据且传给数据处理单元336。所述数据可被提供为不同频率（if）和发送器天线对（ir）的矩阵。在工具301围绕该工具安装于其上的结构的轴线旋转时，所述数据还可包括方位角面元(azimuthal bins)（iΦ）。在该方法的一些实施中，可对在时间和空间上接近的测井点求平均以减少噪声。
在420处，于数据处理单元336中，可将数据反演用于地层模型中考虑的参数。反演可使用工具的正演模型来实现。正演模型提供用于传感器响应的一套数学关系，其可被应用于确定所选择的传感器在可能包括特定地层的特定环境中会测量什么。数据库(library)可包括有关各种地层性质的信息，该信息可与测量到的对所选择的探测信号的响应关联。执行反演操作或多个反演操作可包括执行迭代处理或执行模式匹配处理。所述正演模型和/或数据库可存储于同一机器可读介质设备、不同的机器可读介质设备、或者分布在位于不同地点的机器可读介质系统上。所述机器可读介质设备或机器可读介质系统中的指令可包括通过执行迭代处理或执行模式匹配处理来执行反演操作或多个反演操作的指令。
反演的结果可为参数集，其使测量到的电压与正演模型的正演响应之间的误差最小化。可使用列文伯格‐马夸尔特(Levenberg‐Marquardt)法来得到一组期望的结果。所述列文伯格‐马夸尔特法是用于解决非线性最小二乘问题的标准迭代技术，其中该技术是用来找出表达为非线性实数值函数的平方和的多变量函数的最小值。该方法可视为最速下降法和高斯牛顿(Gauss‐Newton)法的组合。所述反演处理不限于使用列文伯格‐马夸尔特法，其他的技术也可用于反演。对于地层模型，每一层的经反演的参数i可包括该层的水平电阻率（Rhi）和竖直电阻率（Rvi）、到目标平面的距离（di）、工具轴线与目标平面法线之间的倾角（θi）、以及倾斜方位角（Φi）。
由于电子和环境噪声能破坏数据，并且由于反演结果对噪声的敏感性，所以经反演的参数可能与实际地层参数大相径庭。因此，在能够将其用于地质导向决策之前可以使反演的精度经过验证。在各实施例中，能够估计反演参数的置信度。在430处，如果数据搜集操作刚刚初始化且如果是初始反演动作，则在440处，井的钻井操作以其初始路线(initial course)继续，且在410处，在另一测井点处测量第二组数据。在420处，对该第二数据进行反演，且在450处，将结果与前一反演的结果比较，以检查反演数据的置信度。在该比较之前，前一反演的依赖于位置的参数，诸如到目标平面的距离（di）和倾角（θi），可经过更新以补偿井移动数据获取点。然而，如果井的钻设在两个测井点之间移动了可以忽略的距离且变化与比较两个相继反演中使用的阈限相比时较小，则该更新并非必要。在470处，如果两个反演产生的结果相对于给定阈值而言彼此相对较近，则认为这些结果是可信的，且算法继续相对于产油气层来分析经反演的数据。可比较两个以上的反演结果。置信度验证可包括配置为分析与反演步骤相关的残留误差的处理单元336。置信度验证可包括比较接收到的电压值。置信度验证可包括相对于每个接收到的电压值或相对于估计值来比较接收到的电压值的代数函数(algebraic function)。置信度验证可包括执行这里所讨论处理的各种组合。最佳的置信度估计可取决于噪声的类型和正被探测的地层类型。如果反演的置信度低于设定阈值，则在440处，钻井操作可继续其路线，在410处，进行另一数据获取，使其进行反演并对新生成的反演数据进行置信度验证。
在470处，一旦获得反演的置信度，则可在工具301中做出判定，例如基于经反演的参数作出关于该地层是否具有期望性质的判定。例如，油气含量可为被关注的性质。可选择地，在识别地质导向要避开的地下区域的检查中可关注其他性质。如果反演结果匹配于期望的特征，则可基于经反演的参数确定目标平面。例如，在水油交界面的情况下，可将目标设定至与含油地带内的水‐油交界面平行且处于一距离的平面。如果经反演的结果与期望特性不匹配，则在440处，井继续其原来的路线，且重复以上步骤410‐470直至得到期望的目标。
当确定了目标时，可在最优路线中朝着目标导向井的钻设。最优路线被定义为使井平行于目标平面且与目标平面的距离最小化的路径。所述最优路线可始终满足狗腿标准(dogleg criteria)，该标准对于在给定距离中所能够产生的最大角度提出限制。典型的狗腿路径大约为每100英尺10°。这个数字基于可用的技术和地层的性质可以显著变化。在以上两个条件的情况下，该最优路线的计算涉及与圆和线条有关的几何问题的解，其是直截了当的所以这里并未包括。然而，在不同的地质导向条件下，可使用不同的最优路线计算，其可能涉及迭代求解。
图5显示在检测到目标之后进行钻井操作的示例性方法的实施例的特征。如上文相对于图4所讨论的，在501处开始，随着在505处井被朝着目标导向，在515处，更新反演的位置依赖参数。在525处，基于这些更新后的参数，能够使用正演模型生成下一测井点处的数据估计值，例如生成电压估计值，V估计。在生成数据估计值之后，在535处，可执行数据获取，随后在555处，使用所获取的数据进行反演。由于反演会涉及大量参数，所以可能花费相当大量的处理器时间，且在井下数据处理单元或地表数据处理单元中于每个测井点处执行可能并非可行。为了使耗时的反演操作的次数最小化，可在每一步骤处测试反演的必要性。在545处，如果测量数据接近步骤525的估计值，则认为前一反演结果是激活的，且不执行反演。在565处，在对数据进行反演后，测试该新的反演的结果的置信度。该置信度计算与相对于图4所讨论的类似。如果置信度并不令人满意，则继续朝着目标导向，且继续数据获取和处理。如果置信度令人满意，则在585处，将所确定的参数估计值添加至目标列表。然后，在595处，列表中的每一项是经过排序的（被分配点数）或经过重新排序以确定可能最激活的一项。
图6显示使用目标列表610的排序来引导地质导向的方法的示例性实施例的特征。可使用与图2的接收传感器相同或类似的多个接收传感器在测井点处或在测井点的一短距离内进行多个数据获取。在620处，可对可能目标的列表按得到它们的时间次序来分类。越新的估计值被赋予越高的权重，这是因为越陈旧估计值的目标定位的误差一般越高。通常，仅有的例外是超调的情形，此时较陈旧的估计值可能比较新的估计值更激活。在630处，使用正演模型，列表的元素所产生的值越接近测量到的数据则被赋予越高的权重。在640处，还可根据各估计值离其余估计值的距离来对这些估计值分类。为此可使用这些估计值的平均值或中值。将较高的权重赋予那些较接近平均值的估计值。因而，可使用该过程来消除异常估计值。可根据经反演的参数预测测量到的数据的良好程度来对目标列表排序。在650处，这些不同步骤（620、630、和640）的结果可以结合且可选择列表中总权重最高的元素作为最好的目标估计值。动作620、630、和640的次序可以任何顺序来进行。在各实施例中，排序算法可包括动作620、630、和640的子集而并不执行所有的动作620、630、和640。为了优化排序算法还可进行额外的过程。
在对目标列表中的项目排序之后，可朝着被认为最激活的目标估计值的位置来导向井。如果没有执行反演，则可朝着前一步骤中使用的目标来导向井。可考虑工具位置的变化来更新目标列表，也即，为模型计算至目标的距离dis、倾角θis和倾斜方位角Φis的更新值。在完成更新之后，可重复以上处理动作直至将井放置在目标平面中。在井到达目标平面后可使用以上处理动作来导向该井以确保该井不偏离其路径并留在产油气层内。获取工具结构和对获取到的数据处理的结合可用来起到提前(proactive)导向工具的作用。即使这里将目标描述为平面，但其可根据本文的教示而包括其他的形状和数据处理，其可直截了当地延伸至具有平面以外的形状的目标。
在各实施例中，提供的方法能够通过计算到目标的最优路径来实时检测目标产油气层并以最小钻井时间使井坐落至期望目标地带。这一过程由于不需要任何来自参考井的辅助信息或者任何与目标井的在先交叉因而是有成本效益的。结果是，该过程通过消除目标位置的超调或使其最小化而能够减少总的钻井距离和时间。可得到至少100英尺的超调减小量。该方法可应用在井有偏斜的地方。
图7显示在深探测工具的模拟中使用的示例性地层几何构型。通过将模拟结果与现有技术使用的具有较低探测深度的电磁工具的比较，具有与图1的深探测工具105类似或相同和/或与图2的深探测工具205类似或相同配置的深探测工具705显示出较高的探测深度。为此，与方位深电阻率（ADR）工具相比，深探测工具705带有长得多的发送器‐接收器间距。深度轴线是沿着相对于地球的真实竖直方向向下延长。设该井在电阻率为20Ω‐m的各向同性电阻层733内，且朝着交界面739钻设至较小电阻层737。该第二层737也为各向同性且电阻率为1Ω‐m。为了示意的目的，将目标平面选择于距边界5ft开外处，且位于电阻层733内深度1160ft处。工具705可表示为这样的工具模型，其具有的发送器的磁矩平行于其工具轴线且位于钻头上。类似于图2，在模型中有三个接收器天线。所有三个接收器天线以45°角倾斜，且分别处于距发送器25ft、37.5ft、和50ft的距离处。该工具模型被选择为工作在500Hz、2kHz、6kHz和18kHz的频率上的多频率系统。倾斜方位角取为15°。模拟始自发送器位于1000ft处。工具的最大地质导向率取为100ft中偏离10°。层733和737的介质的相对介电常数和相对导磁率取为一致的。将具有均匀分布的乘性噪声附加至模拟中的信号。噪声的峰值被选为该信号峰值的0.5%。
图8显示，对于三十度的井轨迹，比较由ADR工具得到的结果与由深探测工具得到的结果。在模拟中，三十度的井轨迹意味着初始倾角取θ=30°。将参照图4‐图6所讨论的上述方法应用于带有ADR工具的井以及带有深探测工具的井。考虑到噪声的随机性对这两种情况均重复10次模拟。结果显示，所述方法能够成功用于利用像ADR工具那样的传统工具来坐落于目标平面上，但在使用深探测工具时观察到最大的益处。平均而言，深探测工具在距边界140ft的距离处开始看到目标地带，相比之下，对于ADR工具而言大约是20ft。结果是，超调被减小了大约120ft，且总的水平钻井距离减小了大约500ft。
图9显示，对于初始倾角等于六十度的井轨迹，由方位深电阻率工具得到的结果与由深探测工具得到的结果的比较。再次应用参照图4‐图6所讨论的方法。这一方法能够用深探测工具以小超调或无超调地将井地质导向至目标地带，而利用ADR工具的井平均超调于目标大约70ft且总的水平钻井距离增加了大约350ft。模拟的结果证明本文所教示的该方法能够成功地被应用以在无先验信息的情况下实时地检测目标地带，能够成功地执行到目标地带的地质导向以及井的水平放置，以及该方法在使用带有高探测深度的工具来应用时最有利。在高检测深度时，能够以小超调或无超调将井地质导向至产油气层。结果是，钻井时间和成本得以最小化。
图10显示将井坐落于目标地带的示例性方法的实施例的特征。在1010处，在相对于井中的钻头布置的工具结构上的发送传感器被激活。在1020处，响应于发送传感器的激活而在工具结构的接收传感器中获取信号。所述接收传感器可被设置得远离发送传感器一足够大的间隔距离，从而在钻井操作中于到达目标地带的边界之前提供信号的实时处理。这一间隔距离允许从发送传感器在钻头前方生成探测信号，且对响应于该探测信号生成的来自地层的信号进行收集和处理，使得在钻井过程中能够对钻井做出路线校正。可以在带有发送传感器的工具结构上布置额外的接收传感器，接收传感器被设置得远离发送器一足够大的间隔距离，从而在钻井操作中于到达目标地带的边界之前提供信号的实时处理。所述的发送传感器或多个发送传感器以及接收传感器或多个接收传感器能够沿着工具结构的轴线布置，与本文所讨论的这样的工具结构的实施例类似或相同。
在1030处，对信号进行处理。该处理可包括生成与钻头前方的地层性质对应的数据，且监控所生成的数据。所述处理可在钻井操作期间实时地进行。生成与地层性质对应的数据可包括相对于所获取信号进行反演操作。反演操作的结果可包括以下中的一个或多个：地层的水平电阻率；地层的竖直电阻率；钻头到目标的距离；工具结构的轴线与目标的法线之间的倾角；或者工具结构相对于目标的方位角。可验证反演的结果从而在使用该反演操作的结果来对井进行地质导向之前验证该反演操作的结果的准确性。示例性验证处理可包括比较两个反演操作的结果，使得这两个反演操作之间的差异小于设定阈值，该阈值表示继续沿着路径到目标的置信度水平。
可通过相对于所获取的信号应用列文伯格‐马夸尔特技术来进行所述反演操作。可实施其他技术。进行反演操作可包括生成这样的参数集，该参数集使测量到的电压与正演模型的正演响应之间的误差最小化。所述测量到的电压与响应于从工具结构的发送传感器发送的信号而在钻头前方生成且在工具结构的接收传感器处所接收的信号对应。可在钻井操作的每个测井点处，或取决于在连续测井点处接收到的信号之间的差异而在少于每个测井点处生成参数集。将井坐落于目标地带中的目标处的处理可利用预先确定的目标和目标地带以迭代的方式来进行。可选地，该处理可包括迭代地控制发送传感器的激活、获取对应于该激活的信号、以及处理所获取的信号以识别目标或目标产油气层。所述识别处理可包括将反演处理的结果与存储器中存储的期望目标地带的性质比较。将分开设置的发送传感器和接收传感器作为深探测传感器来使用提供了在所识别的目标地带中识别要避开的区域以及在目标地带中设置避开这些区域的目标的能力。
在1040处，基于监控所生成的数据来对井进行地质导向。在各实施例中，监控所生成的数据可包括将该所生成的数据与先前生成的数据相比较。井的地质导向可以基于所生成的数据与先前生成的数据的比较。地质导向可引导井的钻设，使得该井对目标地带的最小超调或无超调地接近目标地带中的目标。井的地质导向包括将井的钻设指向目标地带中被识别为目标平面的目标。该目标不限于目标平面，目标可具有其他形状。该形状可取决于目标地带的地层中要意图避开的结构。所述地质导向可沿着符合狗腿标准的路线来进行。可设置各种狗腿标准。例如，狗腿标准可包括每100英尺约10°的最大角度。
使用深探测传感器的地质导向处理可以以迭代的方式进行，该方式中可在迭代中进行可选动作。例如，该处理可包括在迭代中略过反演动作。带有反演略过选项的该过程可包括重复控制发送传感器的激活、获取对应于该激活的信号、处理所获取的信号以生成经反演的数据、以及在迭代处理中对井地质导向以使得该迭代处理用于对目标的检测或者到该目标的地质导向。该过程可包括对于要获取的下一信号通过处理经过处理的上一信号来生成估计的信号值。可获取所述下一信号并且可生成该下一信号的测量到的信号值。如果估计信号值与测量到的信号值之间的差异在阈值内，则数据处理单元可免除对获取的该下一信号进行例如反演的处理，并将经过处理的上一信号所生成的经反演的数据接受为准确的。对于要获取的下一信号生成估计信号值可包括使用正演模型。使用的该正演模型可为由上一信号生成反演数据的反演操作中所使用的正演模型。
在各实施例中，指向目标地带中的目标而坐落井还可包括：在钻设该井期间于不同的测井点处重复控制发送传感器的激活以及获取对应于该激活的信号；对于通过与一个或多个测井点相关联的获取到的信号所生成的经反演的数据执行置信度处理；将满足该置信度处理的经反演数据或者通过满足该置信度处理的经反演数据所生成的参数添加至目标列表；对目标列表排序；以及基于经过排序的目标列表朝着目标进行地质导向。在迭代处理中，对目标列表的元素排序可包括基于更新后的参数对目标列表的元素重新排序。对目标列表排序可包括相对于经反演数据所生成的时间来对目标列表分类。相对于时间对目标列表分类可包括对目标列表的元素施加权重以使得将较高的权重施加给最新近生成的经反演数据。对目标列表排序可包括对于数个目标模型计算正演响应，并根据每个正演响应与其对应的测量到的响应之间的差异来施加权重，以使得该差异越小则被分配权重越高。对目标列表排序包括计算目标列表中经反演数据的平均值，并根据目标列表中的经反演数据与所述经反演数据的平均值之间的差异来为经反演数据施加权重，以使得该差异越小则被分配的权重越高。
对目标列表排序可包括使用这些排序过程中生成的权重来结合一个或多个不同的排序过程。例如，对目标列表排序可包括：相对于经反演数据所生成的时间对目标列表分类并且施加时间权重，使得较高的时间权重被赋予最新近生成的反演数据；对于数个目标模型计算正演响应，并且根据每个正演响应与其对应测量到的响应之间的差异来施加响应权重，使得所述差异越小则被分配的响应权重越高；以及计算目标列表中经反演数据的平均值，并且根据目标列表中的经反演数据与所述经反演数据的平均值之间的差异来施加平均值权重给反演数据，使得所述差异越小则被分配的平均值权重越高。可对于目标列表中的每个元素叠加所述的时间权重、响应权重、以及平均值权重以确定用来进行地质导向的模型。此外，在到达目标之后，其中该目标在目标地带中具有一形状，地质导向的方法可包括：在井钻设期间于不同测井点处重复控制发送传感器的激活以及获取与该激活对应的信号；对于通过与一个或多个测井点相关联的获取到的信号所生成的经反演数据执行置信度处理；以及沿着所述目标的形状来对井进行地质导向。
图11显示使用深探测传感器指向目标地带中的目标而坐落井的装置1100的实施例的框图。装置1100包括工具结构1105，其沿着工具1105的纵向轴线1107具有传感器1113‐1,1113‐2…1113‐(N‐1),1113‐N的布置。每个传感器1113‐1,1113‐2…1113‐(N‐1),1113‐N可用作处于控制单元1132控制之下的发送传感器或接收传感器。可操作控制单元1132以从传感器1113‐1,1113‐2…1113‐(N‐1),1113‐N的布置中的传感器中选择一个或多个发送传感器，以及从传感器1113‐1,1113‐2…1113‐(N‐1),1113‐N的布置中的传感器中选择一个或多个接收传感器，以使得所选择的接收传感器被设置为离开所选择的发送传感器一足够大的间隔距离，以便能够在井到达目标地带的边界之前，在钻井操作中实时地处理响应于激活所选择的发送传感器而在所选择的接收传感器处获取的信号。传感器1113‐1,1113‐2…1113‐(N‐1),1113‐N的布置包括但不限于倾斜天线的布置。对于传感器1113‐1,1113‐2…1113‐(N‐1),1113‐N倾斜的布置，每个倾斜传感器可相对于纵向轴线1117来布置。然而，可以除相对于纵向轴线1117之外的方式来布置传感器1113‐1,1113‐2…1113‐(N‐1),1113‐N。在所选择的发送传感器和所选择的接收传感器之间具有大的间隔距离允许远在钻井操作之前收集地层数据。对于给定的间隔距离，深探测距离对于为钻井操作置于钻头上的发送传感器而言是最大的。传感器1113‐1,1113‐2…1113‐(N‐1),1113‐N以及传感器1113‐1,1113‐2…1113‐(N‐1),1113‐N的布置例如可实现为与图1‐图10、图12和图13所关联的传感器以及深探测布置类似或相同。传感器1113‐1,1113‐2…1113‐(N‐1),1113‐N以及传感器1113‐1,1113‐2…1113‐(N‐1),1113‐N的布置可被实施在诸如随钻测井（LWD）应用等随钻测量（MWD）应用中。
装置1100可包括控制单元1132，其管理发送信号的生成以及对应于该发送信号的接收信号的收集。可进行发送信号的生成以提供不同频率的信号。所收集的接收信号可以适当的格式提供给数据处理单元1136以对通过传感器1113‐1,1113‐2…1113‐(N‐1),1113‐N的布置中于接收天线处获取的信号所生成的数据执行反演。数据处理单元1136可被构造为利用正演模型来对通过接收天线处获取的信号生成的数据执行反演。数据处理单元1136可被构造为相对于钻井目标地带中的一目标，使用迭代处理提供用于识别钻井操作位置的地层性质和数据，所述钻井操作的位置可与钻头的位置相关联。还可采用模式匹配处理。数据处理单元1136可被布置为独立于控制单元1132的独立单元或者与控制单元1132集成。控制单元1132和数据处理单元例如可实现为与图1‐图10、图12和图13所关联的控制单元和数据处理单元类似或相同。
系统的各组件包括：具有一个或多个传感器的工具，所述传感器可操作为带有间隔相对较大距离的发送位置和接收位置；以及处理单元，如本文描述的或类似地，所述处理单元可实现为基于多个实施的硬件和软件的组合。这些实施可包括具有机器可执行指令的机器可读存储设备，诸如具有计算机可执行指令的计算机可读存储设备，以控制相对于井中的钻头而布置的工具结构上的发送传感器的激活；响应于该发送传感器激活而在工具结构的接收传感器中获取信号，其中所述接收传感器被设置为离开所述发送传感器一足够大的间隔距离，以在到达目标地带边界之前提供对信号的实时处理；处理所述信号，包括生成与钻头前方的地层性质对应的数据并监控所生成的数据；以及基于所生成的数据的监控来对井进行地质导向，使得该井以对目标地带的最小超调或无超调地接近目标地带中的目标。所述指令可包括用于根据本文的教示操作工具和地质导向操作的指令。此外，这里的机器可读存储设备是在该设备内存储由物理结构表示的数据的物理设备。机器可读存储设备的示例包括但不限于：只读存储器（ROM），随机存取存储器（RAM），磁盘存储设备，光存储设备，闪存，以及其他的电、磁、和/或光存储器设备。
图12绘示具有工具结构1205的系统1200的示例性实施例的特征的框图，该工具结构1025配置有多个传感器，这些传感器被布置为使得发送传感器被设置为离开接收传感器一足够大的间隔距离以在钻井操作中于到达目标地带边界之前提供对响应于发送的探测信号而接收的信号的实时处理。系统1200包括工具结构1205，工具结构1205具有的发送传感器1212和接收传感器1214，发送传感器1212和接收传感器1214的布置可以以与本文所讨论的传感器的布置类似或相同的方式来实现。系统1200可被配置为根据本文的教示来操作。
系统1200可包括控制器1201、存储器1225、电子装置1235、以及通信单元1238。控制器1201、存储器1225、和通信单元1238可被布置成作为处理单元操作，用于控制具有发送传感器1212和接收传感器1214的布置的工具结构1205的操作以及用于执行对工具结构1205所收集的信号的一个或多个反演操作，从而以与本文所讨论的过程类似或相同的方式指向目标地带中的目标来对井进行地质导向。用于进行数据分析以验证测量结果并提供用来对井的地质导向作出路线校正的指示的数据处理单元1236可被实施为单个单元或者分布在包括电子装置1235的系统1200的多个组件中。控制器1201和存储器1225可操作以控制工具结构1205中发送传感器1212的激活和接收传感器1214的选择，以及根据本文所描述的测量过程和信号处理来管理处理方案。数据获取单元1234可被构造为响应于发送传感器1212所生成的探测信号而收集在接收传感器1214处接收的信号。数据获取单元1234可被实施为单个单元或者分布在包括电子装置1235的系统1200的多个组件中。数据获取单元1234、数据处理单元1236、和/或系统1200的其他组件例如可被配置为与图3的工具301的组件类似或相同地操作和/或与图4‐图6和图10对应的任意方法类似或相同地操作。
通信单元1238可包括用于适当定位的传感器的井下通信。这样的井下通信可包括遥感系统。通信单元1238可使用有线通信技术和无线技术的组合，其频率不与正在进行的测量相干扰。
系统1200还可包括总线1217，其中总线1217提供系统1200的多个组件之间的电传导。总线1217可包括地址总线、数据总线以及控制总线，各独立配置或者为集成形式。总线1217可使用数个不同的通信介质来实现，这些通信介质允许分布系统1200的多个组件。总线1217的使用可由控制器1201来调整。
在各实施例中，外围设备1245可以包括可与控制器1201和/或存储器1225联合操作的显示器、额外的存储用存储器、和/或其他控制设备。在一个实施例中，控制器1201被实现为一个处理器或一组可视所分配的功能而独立操作的多个处理器。作为地表上的分布组件，外围设备1245可布置有显示器，其能够使用存储器1225中存储的指令来实现用户界面用于监控工具1205和/或系统1200内所分布的多个组件的操作。所述用户界面可用来输入用作阈值的参数值以使得系统1200能够实质上自主地操作而无需用户介入。所述用户界面还可为用户提供手动操控和对系统1200的控制的改变。这样的用户界面可与通信单元1238和总线1217联合操作。
图13绘示钻井场处的系统1300的实施例，其中系统1300包括工具1305，工具1305配置有多个传感器的布置以使得接收传感器被设置为离开对应的发送传感器一足够大的间隔距离，以在钻井操作中于到达目标地带的边界之前提供对响应于所发送的探测信号而接收到的信号的实时处理。系统1300包括工具1305，工具1305具有的发送器和接收器的布置可以与本文讨论的布置类似或相同的方式来实现，从而得到钻头1326前方的深探测。工具1305可根据本文相对于具有发送器和接收器布置的传感器工具所教示的各实施例来构造及制造。例如，以图2中钻头226上的发送传感器212和钻铤209上的接收传感器214‐1、214‐2、和214‐3的布置类似或相同的方式，工具1305的发送传感器可置于钻头1326上，而一个或多个接收器位于钻铤1309上。
系统1300可包括位于井1306的地表1311处的钻机1302以及一系列钻管，也即钻柱1308，这些钻管连接在一起以形成经转盘1307下降至井眼或钻孔1312中的钻柱。钻机1302可为钻柱1308提供支撑。钻柱1308可操作以穿过转盘1307用来通过地下地层1314钻设钻孔1312。钻柱1308可包括钻管1319以及位于钻管1319下部的井底钻具组合1320。
井底钻具组合1320可包括钻铤1309、附接至钻铤1309的工具1305、以及钻头1326。该钻头1326可操作以通过穿透地表1311和地下地层1314来形成钻孔1312。工具1305可被构造为用于井的钻孔中作为诸如LWD系统的MWD系统的设施。包含外壳的工具1305可包括用于激活工具1305的发送器以及从工具1305的接收器收集响应的电子器件。这些电子器件可包括处理单元，用于分析由工具1305感测到的信号并经由标准通信机制将测量结果提供至地表用于操作井。可选地，电子器件可包括通信界面，用于经由标准通信机制将工具1305感测到的信号提供至地表用于操作井，其中可在位于地表的处理单元处分析这些感测到的信号。
在钻井操作中，钻柱1308可由转盘1307来旋转。此外，或者可选地，所述井底钻具组合1320还可由位于井底的马达（例如泥浆马达）来旋转。钻铤1309可用来为钻头1326附加重量。钻铤1309还能够使井底钻具组合1320具有刚性以允许该井底钻具组合1320将附加的重量传递至钻头1326，且进而在穿透地表1311和地下地层1314的过程中辅助钻头1326。
在钻井操作期间，泥浆泵1332可通过软管1336从泥浆池1334泵取钻井液（本领域技术人员有时还称其为“钻井泥浆”）到钻管1319中并向下至钻头1326。所述钻井液可从钻头1326流出并通过钻管1319与钻孔1312侧边之间的环状区1340回到地表1311。然后所述钻井液可回到泥浆池1334，并在此对该液体进行过滤。在一些实施例中，钻井液可用来在钻井操作期间冷却钻头1326，以及为钻头1326提供润滑。另外，钻井液可用来去除由操作钻头1326所形成的地下地层1314切屑。
在各实施例中，一种方法利用深探测传感器来以最小超调或无超调地将井最优地坐落至产油气层。该方法能够最小化钻井成本和时间。此外，这一方法能够使井保持在目标地带中，且能够执行地层性质的深测量。
虽然本文已经示意并描述了多个具体实施例，但本领域普通技术人员应当理解可用计划来达到相同意图的任意布置来替换所示的这些具体实施例。各实施例使用本文所描述实施例的置换和/或组合。应当理解以上的说明是意于示意而并非限制性的，并且本文所采用的语法和术语是用于说明的目的。通过学习以上说明，以上多个实施例及其他实施例的组合对于本领域技术人员而言是显而易见的。
Claims (25)
1.一种对钻井进行地质导向的方法，包括：
控制发送传感器的激活，该发送传感器位于相对于井中的钻头而布置的工具结构上；
响应于所述发送传感器的激活而在所述工具结构的接收传感器中获取信号，所述接收传感器设置为离开所述发送传感器一足够大的间隔距离以在到达目标地带的边界之前提供对所述信号的实时处理；
实时处理所述信号，包括生成与所述钻头前方的地层性质对应的数据，包括相对于所获取到的信号进行反演操作，并且在使用所述反演操作的结果来对所述井进行地质导向之前验证所述反演操作的结果的准确性；以及
基于监控所述生成的数据来对所述井进行地质导向，从而使所述井以对所述目标地带的最小超调或无超调地接近所述目标地带中的目标，并且
其中所述间隔距离足够大以钻头前方大于10英尺到200英尺的感测距离感测钻头前方。
2.如权利要求1所述的方法，其中监控所述生成的数据包括：将所述生成的数据与先前生成的数据比较。
3.如权利要求2所述的方法，其中对所述井进行地质导向包括：基于将所述生成的数据与先前生成的数据比较来对所述井进行地质导向。
4.如权利要求1所述的方法，其中进行所述反演操作包括生成以下中的一个或多个：地层的水平电阻率、地层的竖直电阻率、所述钻头到所述目标的距离、所述工具结构的轴线与所述目标的法线之间的倾角、或所述工具结构相对于所述目标的方位角。
5.如权利要求1所述的方法，其中进行所述反演操作包括：对于所获取到的信号应用列文伯格-马夸尔特技术。
6.如权利要求1所述的方法，其中进行所述反演操作包括：生成参数集，所述参数集使测量到的电压与正演模型的正演响应之间的误差最小化。
7.如权利要求1所述的方法，其中对所述井进行地质导向包括：使所述井的钻设指向在所述目标地带中被识别为目标平面的所述目标。
8.如权利要求1所述的方法，其中对所述井进行地质导向包括：沿着符合狗腿标准的路线来地质导向。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述狗腿标准包括每100英尺10°的最大角度。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述方法包括：
迭代地控制所述发送传感器的激活、获取对应于所述激活的信号、以及处理所获取到的信号来识别所述目标或目标产油气层。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述方法包括：
在迭代处理中重复控制所述发送传感器的激活、获取对应于所述激活的信号、处理所获取到的信号以生成经反演数据、以及对井进行地质导向，从而使所述迭代处理用于检测所述目标或地质导向到所述目标；
通过处理经过处理的上一信号为待获取的下一信号生成估计信号值；
获取所述下一信号并生成所述下一信号的测量到的信号值；以及
如果所述估计信号值与所述测量到的信号值之间的差异在阈值内，则免除对所获取的所述下一信号的处理，并将经过处理的所述上一信号所生成的所述经反演信号接受为准确的。
12.如权利要求11所述的方法，其中为待获取的下一信号生成估计信号值包括使用正演模型。
13.如权利要求12所述的方法，其中使用正演模型包括：使用在通过所述上一信号生成所述经反演数据的反演操作中所使用的正演模型。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述方法包括：
在钻设所述井期间的不同测井点处重复控制所述发送传感器的激活并获取与所述激活对应的信号；
对通过与一个或多个所述测井点关联的获取信号生成的经反演数据执行置信度处理；
将满足所述置信度处理的经反演数据或者通过满足所述置信度处理的经反演数据生成的参数添加至目标列表；
对所述目标列表排序；以及
基于经过排序的目标列表朝着所述目标来地质导向。
15.如权利要求14所述的方法，其中对所述目标列表排序包括：相对于生成所述经反演数据的时间来对所述目标列表分类。
16.如权利要求15所述的方法，其中相对于时间来对所述目标列表分类包括：施加权重以使得较高的权重被施加给最新近生成的经反演数据。
17.如权利要求14所述的方法，其中对所述目标列表排序包括：为数个目标模型计算正演响应，并根据每个正演响应与其对应的测量到的响应之间的差异来施加权重，以使得该差异越小则被分配的权重越高。
18.如权利要求14所述的方法，其中对所述目标列表排序包括：计算所述目标列表中经反演数据的平均值，并根据所述目标列表中的经反演数据与经反演数据的所述平均值之间的差异来为经反演数据施加权重，以使得该差异越小则被分配的权重越高。
19.如权利要求14所述的方法，其中对所述目标列表排序包括：
相对于生成所述经反演数据的时间来对所述目标列表分类，并施加时间权重以使得较高的时间权重被赋予最新近生成的经反演数据；
为数个目标模型计算正演响应，并根据每个正演响应与其对应的测量到的响应之间的差异来施加响应权重，以使得该差异越小则被分配的响应权重越高；
计算所述目标列表中经反演数据的平均值，并根据所述目标列表中的经反演数据与经反演数据的所述平均值之间的差异来为经反演数据施加平均值权重，以使得该差异越小则被分配的平均值权重越高；以及
对于所述目标列表中的每个元素将所述时间权重、所述响应权重、和所述平均值权重相加，以确定用来进行地质导向的模型。
20.如权利要求14所述的方法，其中，在到达所述目标地带中具有一形状的所述目标之后，所述方法包括：
在钻设所述井期间的不同测井点处重复控制所述发送传感器的激活并获取与所述激活对应的信号；
对通过与一个或多个所述测井点关联的获取信号生成的经反演数据执行置信度处理；以及
沿着所述目标的所述形状来对井进行地质导向。
21.一种对钻井进行地质导向的系统，包括：
工具结构，具有被设置为分开一间隔距离的发送传感器和接收传感器；
控制单元，能够操作以管理从所述发送传感器生成发送信号以及在所述接收传感器处收集接收信号，每个接收信号基于所述发送信号中的一个；以及
数据处理单元，其中所述工具结构、所述控制单元、和所述数据处理单元被配置为根据权利要求1至20中的任一项所述的方法来操作。
22.一种对钻井进行地质导向的装置，包括：
工具结构，具有被设置为分开一间隔距离的发送传感器和接收传感器，所述间隔距离足够大，以在钻井操作中从距目标地带的边界一距离处检测所述边界，并且以实时处理来自响应于激活所述发送传感器而在所述接收传感器中收集的接收信号的数据，其中处理数据包括：相对于所接收到的信号进行反演操作，并且在使用所述反演操作的结果来对井进行地质导向之前验证所述反演操作的结果的准确性，以对所述目标地带的最小超调或无超调地接近所述目标；并且
其中所述间隔距离足够大以钻头前方大于10英尺到200英尺的感测距离感测钻头前方。
23.一种对钻井进行地质导向的装置，包括：
工具结构，具有被设置为分开一间隔距离的发送传感器和接收传感器；
控制单元，能够操作以管理从所述发送传感器生成发送信号以及在所述接收传感器处收集接收信号，每个接收信号基于所述发送信号中的一个；以及
数据处理单元，能够操作以处理来自所收集的接收信号的数据，以基于所处理的数据相对于所选择的用于识别一目标的性质进行的比较来确定用于钻井操作的目标地带内的所述目标，并生成用于对钻井操作进行地质导向的信号，以使得基于所述间隔距离来将井坐落于所述目标地带中，所述间隔距离足够大，以从距所述目标地带的边界一距离处检测所述边界，使所述数据处理单元可实时地操作以处理来自所收集的接收信号的数据，从而以对所述目标地带的最小超调或无超调地接近所述目标，
其中所述数据处理单元可操作用于相对于所接收到的信号进行反演操作，并且在使用所述反演操作的结果来对井进行地质导向之前验证所述反演操作的结果的准确性，并且
其中所述间隔距离足够大以钻头前方10到200英尺范围的感测距离感测钻头前方。
24.如权利要求22或23所述的装置，其中所述发送传感器置于钻头上。
25.如权利要求22或23所述的装置，其中所述发送传感器和所述接收传感器包括以下中的一个或多个：线圈、螺线管、环形电极、纽扣电极、环形传感器、声学混音杆、磁致伸缩传感器、压电传感器。
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| US20170076020A1 (en) * | 2015-09-14 | 2017-03-16 | Baker Hughes Incorporated | Solution dependent output time marks for models of dynamic systems |
| US10401203B2 (en) * | 2015-12-09 | 2019-09-03 | Baker Hughes Incorporated | Multi-frequency micro induction and electrode arrays combination for use with a downhole tool |
| EP3359777B1 (en) | 2015-12-18 | 2021-12-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | Systems and methods to calibrate individual component measurement |
| US10261209B2 (en) * | 2016-02-29 | 2019-04-16 | China Petroleum & Chemical Corporation | Near-bit ultradeep measurement system for geosteering and formation evaluation |
| US10323510B2 (en) * | 2016-06-30 | 2019-06-18 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole sensing for electromagnetic telemetry |
| WO2018006070A1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Real-Time Self-Consistency Quality Indicators for Multi-Component Induction Tools |
| US10830033B2 (en) | 2017-08-10 | 2020-11-10 | Motive Drilling Technologies, Inc. | Apparatus and methods for uninterrupted drilling |
| CA3071027A1 (en) | 2017-08-10 | 2019-02-14 | Motive Drilling Technologies, Inc. | Apparatus and methods for automated slide drilling |
| US10858912B2 (en) * | 2018-03-13 | 2020-12-08 | Raisa II Holdings, LLC | Systems and methods for optimizing production of unconventional horizontal wells |
| US11066917B2 (en) * | 2018-05-10 | 2021-07-20 | Baker Hughes Holdings Llc | Earth-boring tool rate of penetration and wear prediction system and related methods |
| CA3109570C (en) * | 2018-11-27 | 2023-05-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Look-ahead resistivity configuration |
| US11675938B2 (en) * | 2019-01-25 | 2023-06-13 | Nvicta LLC. | Optimal path planning for directional drilling |
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| EP3942145A4 (en) | 2019-03-18 | 2022-11-16 | Magnetic Variation Services, LLC | ORIENTATING A BOREHOLE USING UNADJUSTED STRATIGRAPHIC HEAT MAP |
| US11339650B2 (en) * | 2019-03-22 | 2022-05-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Compact logging while drilling look around and look ahead tool |
| US11946360B2 (en) | 2019-05-07 | 2024-04-02 | Magnetic Variation Services, Llc | Determining the likelihood and uncertainty of the wellbore being at a particular stratigraphic vertical depth |
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Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5230386A (en) | 1991-06-14 | 1993-07-27 | Baker Hughes Incorporated | Method for drilling directional wells |
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| US5812068A (en) * | 1994-12-12 | 1998-09-22 | Baker Hughes Incorporated | Drilling system with downhole apparatus for determining parameters of interest and for adjusting drilling direction in response thereto |
| US6088294A (en) * | 1995-01-12 | 2000-07-11 | Baker Hughes Incorporated | Drilling system with an acoustic measurement-while-driving system for determining parameters of interest and controlling the drilling direction |
| CN1283895C (zh) * | 1997-04-14 | 2006-11-08 | 安娜钻机国际有限公司 | 对从主井筒延伸的多分支井进行操作的方法和装置 |
| US5996711A (en) | 1997-04-14 | 1999-12-07 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for locating indexing systems in a cased well and conducting multilateral branch operations |
| US6188222B1 (en) | 1997-09-19 | 2001-02-13 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for measuring resistivity of an earth formation |
| US6476609B1 (en) | 1999-01-28 | 2002-11-05 | Dresser Industries, Inc. | Electromagnetic wave resistivity tool having a tilted antenna for geosteering within a desired payzone |
| US6163155A (en) | 1999-01-28 | 2000-12-19 | Dresser Industries, Inc. | Electromagnetic wave resistivity tool having a tilted antenna for determining the horizontal and vertical resistivities and relative dip angle in anisotropic earth formations |
| US7659722B2 (en) | 1999-01-28 | 2010-02-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method for azimuthal resistivity measurement and bed boundary detection |
| CN1278135C (zh) | 2001-08-03 | 2006-10-04 | 贝克休斯公司 | 一种钻孔同时监测工具及测量方法 |
| US7463035B2 (en) * | 2002-03-04 | 2008-12-09 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for the use of multicomponent induction tool for geosteering and formation resistivity data interpretation in horizontal wells |
| US6819111B2 (en) * | 2002-11-22 | 2004-11-16 | Baker Hughes Incorporated | Method of determining vertical and horizontal resistivity, and relative dip in anisotropic earth formations having an arbitrary electro-magnetic antenna combination and orientation with additional rotation and position measurements |
| US7093672B2 (en) * | 2003-02-11 | 2006-08-22 | Schlumberger Technology Corporation | Systems for deep resistivity while drilling for proactive geosteering |
| US7755361B2 (en) | 2004-07-14 | 2010-07-13 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and system for well placement and reservoir characterization |
| US7359845B2 (en) * | 2004-11-12 | 2008-04-15 | Baker Hughes Incorporated | Method and system for predictive stratigraphy images |
| MX2007006993A (es) * | 2004-12-14 | 2007-08-07 | Schlumberger Technology Bv | Optimizacion geometrica de trayectorias de pozos multiples. |
| CN101501297B (zh) | 2006-07-11 | 2013-10-16 | 哈里伯顿能源服务公司 | 模块化地质导向工具组件 |
| MX2008014830A (es) | 2006-07-12 | 2009-03-05 | Halliburton Energy Serv Inc | Metodo y aparato para construir una antena inclinada. |
| RU67635U1 (ru) * | 2007-05-17 | 2007-10-27 | ОАО НПО "Буровая техника" | Автоматизированная система управления проводкой наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин - "траектория" |
| CN101627176A (zh) | 2008-01-18 | 2010-01-13 | 哈里伯顿能源服务公司 | 相对于已有井孔的电磁引导钻井 |
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