CN103790579B - 随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法及装置，其中，该方法包括以下步骤：实时获取随钻方位自然伽马测井的资料，预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角；获取在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离，其中，所述预设位置是在钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，首先发生变化的自然伽马曲线所在方位的探测器的位置；根据所述相对夹角和所述垂直距离确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离。本发明实施例实现了利用随钻方位自然伽马测井的资料，来定量确定钻头与所述即将钻遇地层界面的距离，从而有助于随钻方位自然伽马测井更好地服务于地质导向。

Description

随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法及装置

技术领域

本发明涉及地质导向和地质勘探技术领域，特别涉及一种随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法及装置。

背景技术

地质导向技术是20世纪90年代发展起来的前沿钻井技术之一，是利用钻井过程中实时测量的自然伽马、地层密度、地层电阻率、环压、温度及压力等地质参数或工程参数，判断钻头钻遇的地层，及时调整钻进轨迹。利用地质导向技术可保证钻头尽可能在有利储层内钻进，达到提高产量和采收率的目的。随着现在水平井和定向井的不断增加，地质导向是钻井过程中必不可少的一项高新技术。

在水平井和大斜度井钻井过程中，随钻方位自然伽马测井是一种重要的地质导向技术，是在随钻测井过程中将多个伽马探测器置于钻铤中，测量地层的自然伽马放射性，其测量数据具有方位特性，通过实时上传到地面的上、下方位自然伽马曲线可实时调整钻头的钻进轨迹，保持钻头在储层中钻进。但目前技术中，随钻方位自然伽马测井实时上传到地面的上、下方位伽马曲线仅用于定性判断钻头是否在储层中钻进，并对钻头轨迹调整，不能定量判断钻头与地层界面的距离。

发明内容

本发明实施例提供了一种随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法及装置，解决了现有技术中不能定量判断钻头与地层界面的距离的技术问题。

本发明实施例提供了一种随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法，该方法包括：实时获取随钻方位自然伽马测井的资料，预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角；获取在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离，其中，所述预设位置是在钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，首先发生变化的自然伽马曲线所在方位的探测器的位置；根据所述相对夹角和所述垂直距离确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离。

在一个实施例中，所述资料包括所述随钻方位自然伽马测井的上方位自然伽马曲线和下方位自然伽马曲线。

在一个实施例中，利用所述测井资料预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角，包括：在所述钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，利用上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，预测所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角。

在一个实施例中，利用上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，预测所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角，包括：利用蒙特卡罗计算模型模拟计算结果数据，获取上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离；通过以下公式确定所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角：其中，RD是所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的弧度制值，ΔP是上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，a、b、c、d分别为常数。

在一个实施例中，所述上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点的自然伽马值与上方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的变化量在第一预设值范围内；所述下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点的自然伽马值与下方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的变化量在第二预设值范围内。

在一个实施例中，所述第一预设值范围是所述上方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的10%至15%；所述第二预设值范围是所述下方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的10%至15%。

在一个实施例中，根据所述相对夹角和所述垂直距离确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离，包括：根据所述垂直距离与所述相对夹角的正弦值的比值，确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离。

在一个实施例中，通过以下公式确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离：其中，L是所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离，是所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的弧度制值，d₀是所述探测器与所述钻头之间的距离，DOI是在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离。

在一个实施例中，在确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离之后，还包括：根据所述钻头钻进速度跟踪所述钻头与所述即将钻遇地层界面的距离。

本发明实施例还提供了一种述随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的装置，该装置包括：夹角预测模块，用于实时获取随钻方位自然伽马测井的资料，预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角；距离获取模块，用于获取在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离，其中，所述预设位置是在所述钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，首先发生变化的自然伽马曲线所在方位的探测器的位置；距离确定模块，用于根据所述相对夹角和所述垂直距离确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离。

在一个实施例中，所述资料包括所述随钻方位自然伽马测井的上方位自然伽马曲线和下方位自然伽马曲线。

在一个实施例中，所述夹角预测模块，用于在所述钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，利用上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，预测所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角。

在一个实施例中，所述夹角预测模块包括：距离获取单元，用于利用蒙特卡罗计算模型模拟计算结果数据，获取上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离；夹角预测单元，用于通过以下公式确定所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角：其中，RD是所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的弧度制值，ΔP是上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，a、b、c、d分别为常数。

在一个实施例中，所述上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点的自然伽马值与上方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的变化量在第一预设值范围内；所述下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点的自然伽马值与下方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的变化量在第二预设值范围内。

在一个实施例中，所述第一预设值范围是所述上方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的10%至15%；所述第二预设值范围是所述下方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的10%至15%。

在一个实施例中，所述距离确定模块，用于根据所述垂直距离与所述相对夹角的正弦值的比值，确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离。

在一个实施例中，所述距离确定模块通过以下公式确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离：其中，L是所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离，是所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的弧度制值，d₀是所述探测器与所述钻头之间的距离，DOI是在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离。

在一个实施例中，随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的装置还包括：距离追踪模块，用于在确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离之后，根据所述钻头钻进速度跟踪所述钻头与所述即将钻遇地层界面的距离。

在本发明实施例中，通过实时获取随钻方位自然伽马测井的资料，来预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角，并获取在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离，该预设位置是在钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，首先发生变化的自然伽马曲线所在方位的探测器的位置，最后，根据预测的相对夹角和获取的垂直距离来确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离，实现了利用随钻方位自然伽马测井的资料，来定量确定钻头与所述即将钻遇地层界面的距离，避免了现有技术中，随钻方位自然伽马测井的资料仅用于定性判断钻头是否在储层中钻进而对钻头轨迹调整的缺陷，从而有助于随钻方位自然伽马测井更好地服务于地质导向。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种确定钻头在钻进方向上与即将钻遇地层界面距离的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种随钻方位自然伽马测井实时上传到地面的上、下方位自然伽马曲线的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种三维蒙特卡罗计算模型的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种上、下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离与相对夹角的关系曲线示意图；

图6是本发明实施例提供的一种随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明实施例中，提供了一种随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法，如图1所示，该方法包括：

步骤101：实时获取随钻方位自然伽马测井的资料，预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角；

步骤102：获取在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离，其中，所述预设位置是在钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，首先发生变化的自然伽马曲线所在方位的探测器的位置；

步骤103：根据所述相对夹角和所述垂直距离确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离。

由图1所示的流程可知，在本发明实施例中，通过实时获取随钻方位自然伽马测井的资料，来预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角，并获取在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离，该预设位置是在钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，首先发生变化的自然伽马曲线所在方位的探测器的位置，最后，根据预测的相对夹角和获取的垂直距离来确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离，实现了利用随钻方位自然伽马测井的资料，来定量确定钻头与所述即将钻遇地层界面的距离，避免了现有技术中，随钻方位自然伽马测井的资料仅用于定性判断钻头是否在储层中钻进而对钻头轨迹调整的缺陷，从而有助于随钻方位自然伽马测井更好地服务于地质导向。

在利用随钻方位自然伽马测井的资料，预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的过程中，上述随钻方位自然伽马测井可在随钻过程中测量不同方位的自然伽马值，并输出不同方位的自然伽马测井曲线。具体实施时，上述随钻方位自然伽马测井的资料是实时获取的随钻方位自然伽马测井中测量的不同方位的自然伽马测井曲线中的上方位自然伽马曲线和下方位自然伽马曲线。

获得随钻方位自然伽马测井的资料后，可以通过以下方式来预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角，例如，在所述钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，利用上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，即在钻进方向上，上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点之间的距离，预测所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角。

具体实施时，如图2所示的定量确定钻头在钻进方向上与即将钻遇地层界面距离的示意图，201为低放射性地层；202为高放射性地层；203为即将钻遇地层界面；204为钻铤；205为钻头；206为上方位伽马探测器；207为下方位伽马探测器；208为钻头在钻进方向与即将钻遇地层界面的相对夹角；209为在钻向所述即将钻遇地层界面时，随钻方位自然伽马测井实时上传到地面的上、下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点对应位置上的伽马探测器与即将钻遇地层界面的垂直距离；210为钻头在钻进方向上与即将钻遇地层界面的距离。若钻进方向与即将钻遇地层界面203的相对夹角208已知，且在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离209可知，则可确定出钻头205在钻进方向上与即将钻遇地层界面203的距离210。在本发明实施例中，在钻头205钻遇即将钻遇地层界面203，还未钻到即将钻遇地层界面203时，可以利用上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，来预测钻进方向与即将钻遇地层界面203的相对夹角208。

具体的，获取上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离的过程如图3所示，图3中所示的是钻头205由低放射性地层201钻向高放射性地层202的上方位自然伽马曲线301和下方位自然伽马曲线302，当钻头205在低放射性地层201中钻进时，上方位伽马探测器206和下方位伽马探测器207处于同一地层中，因此，上方位自然伽马曲线301和下方位自然伽马曲线302重合；当钻头205钻遇地层界面203时，高放射性地层202进入上方位伽马探测器206的探测范围，上方位自然伽马曲线301和下方位自然伽马曲线302先后发生变化，其首先发生变化的变化点分别为303和304，变化点303和304之间的距离就是上方位自然伽马曲线301上首先发生变化的变化点303与下方位自然伽马曲线302上首先发生变化的变化点304在钻进方向上的距离305（记为ΔP）。

在具体实施时，所述上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点的自然伽马值与上方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的变化量在第一预设值范围内；所述下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点的自然伽马值与下方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的变化量在第二预设值范围内，所述第一预设值范围是所述上方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的10%至15%；所述第二预设值范围是所述下方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的10%至15%。即在上方位自然伽马曲线上，首先发生变化的变化点的自然伽马值与其前一点的自然伽马值的变化量在第一预设值范围内，该第一预设值范围是该前一点的自然伽马值的10%至15%；在下方位自然伽马曲线上，首先发生变化的变化点的自然伽马值与其前一点的自然伽马值的变化量在第二预设值范围内，该第二预设值范围是该前一点的自然伽马值的10%至15%。

在获得上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离的过程中，为了可以准确地预测钻进方向与地层界面的相对夹角，在本实施例中，建立蒙特卡罗计算模型，根据蒙特卡罗计算模型模拟计算结果数据，来获取上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，并确定即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的公式。

具体实施时，采用如图4所示的三维蒙特卡罗计算模型，该蒙特卡罗计算模型采用如下设定，低放射性的砂岩地层401为孔隙度15%、孔隙内饱含淡水的砂岩地层，地层自然伽马放射性强度为0；高放射性的泥岩地层402的泥质含量为60%，地层中的放射性元素为5ppm的铀、10ppm的钍和5%的钾；井眼直径为20cm，井眼流体404为淡水；钻铤405直径为17.145cm，泥浆通道406内充满淡水，407为上方位伽马探测器；408为下方位伽马探测器。通过改变如图2所示的钻进方向与地层界面203之间的夹角208分别为40°、50°、60°、70°、80°和85°，利用蒙特卡罗模拟计算结果数据模拟出钻头205钻过地层界面203时，如图3所示的上方位自然伽马曲线301和下方位自然伽马曲线302，进而在所述钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，确定出上方位自然伽马曲线301上首先发生变化的变化点303与下方位自然伽马曲线302上首先发生变化的变化点304在钻进方向上的距离ΔP。

利用蒙特卡罗模拟计算结果数据，将上方位自然伽马曲线301上首先发生变化的变化点303与下方位自然伽马曲线302上首先发生变化的变化点304在钻进方向上的距离ΔP和钻进方向与地层界面203之间的相对夹角208绘制成如图5所示的曲线图，其中，图5中显示的RD是钻进方向与地层界面203之间的相对夹角208的弧度制值，根据图5所示的关系曲线可以确定钻进方向与地层界面203之间的相对夹角208的方程式：

其中，RD是所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的弧度制值，ΔP是上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，a、b、c、d分别为常数。

在预测出即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角之后，在本实施例中来获取在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离，为了简便、准确地确定出钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离，上述预设位置是在所述钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，首先发生变化的自然伽马曲线所在方位的探测器的位置，即当上、下方位自然伽马曲线发生变化时，如果上方位自然伽马曲线先出现首先发生变化的变化点，则该预设位置是上方位自然伽马曲线出现首先发生变化的变化点时，上方为伽马探测器所在的位置；如果下方位自然伽马曲线先出现首先发生变化的变化点，则该预设位置是下方位自然伽马曲线出现首先发生变化的变化点时，下方为伽马探测器所在的位置。如图2所示，当高放射性地层202刚进入上方位伽马探测器206探测范围、上方位自然伽马曲线中出现首先发生变化的变化点时，上述垂直距离就是在该变化点的上方位伽马探测器206与即将钻遇地层界面203的垂直距离209，称为自然伽马测井的探测深度（记为DOI）。

在预测出即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角、获取到预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离之后，如图2所示，可以根据上述垂直距离与上述相对夹角的正弦值的比值，来确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离。

具体实施时，还可以通过以下公式确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离：

其中，L是所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离，是所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的弧度制值，d₀是所述探测器与所述钻头之间的距离，DOI是在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离。

在确定出钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离之后，随着钻头的钻进，还可以实时地跟踪钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的当前距离，例如，根据所述钻头钻进速度跟踪所述钻头与所述即将钻遇地层界面的距离，具体的，可以根据以下公式来跟踪所述钻头与所述即将钻遇地层界面的距离：

v为钻头钻进速度；t为钻头经过上方位自然伽马曲线301首先发生变化的变化点之后的时间。若L′值为负则表明钻头已经钻过地层界面，其值的绝对值为钻头在钻进方向上与地层界面的距离。

以下结合具体实施例来描述上述随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：实时获取随钻方位自然伽马测井的资料。

步骤2：获取所述实时上传到地面的测井资料中上方位自然伽马曲线和下方位自然伽马曲线。

步骤3：钻头钻向即将钻遇地层界面时，利用所述测井资料中的上方位自然伽马曲线和下方位自然伽马曲线，预测钻进方向与即将钻遇地层界面之间的相对夹角。在具体实施时，该相对夹角是利用所述随钻方位自然伽马测井的上方位自然伽马曲线和下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离得到。

步骤4：钻头钻向即将钻遇地层界面时，获得首先发生变化的自然伽马曲线所在方位的伽马探测器与所述地层界面的垂直距离。在具体实施方式中，所述垂直距离为自然伽马测井探测深度。

步骤5：定量确定钻头在钻进方向上与地层界面的距离。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的装置，如下面的实施例所述。由于随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的装置解决问题的原理与随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法相似，因此随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的装置的实施可以参见随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图6是本发明实施例的随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的装置的一种结构框图，如图6所示，包括：夹角预测模块601，距离获取模块602，距离确定模块603，下面对该结构进行说明。

夹角预测模块601，用于实时获取随钻方位自然伽马测井的资料，预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角；距离获取模块602，与夹角预测模块601连接，用于获取在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离，其中，所述预设位置是在所述钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，首先发生变化的自然伽马曲线所在方位的探测器的位置；距离确定模块603，与距离获取模块602连接，用于根据所述相对夹角和所述垂直距离确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离。

在一个实施例中，所述资料包括所述随钻方位自然伽马测井的上方位自然伽马曲线和下方位自然伽马曲线。

在一个实施例中，所述夹角预测模块601，用于在所述钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，利用上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，预测所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角。

在一个实施例中，所述夹角预测模块601包括：距离获取单元，用于利用蒙特卡罗计算模型模拟计算结果数据，获取上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离；夹角预测单元，用于通过以下公式确定所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角：其中，RD是所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的弧度制值，ΔP是上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，a、b、c、d分别为常数。

在一个实施例中，所述上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点的自然伽马值与上方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的变化量在第一预设值范围内；所述下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点的自然伽马值与下方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的变化量在第二预设值范围内。

在一个实施例中，所述第一预设值范围是所述上方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的10%至15%；所述第二预设值范围是所述下方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的10%至15%。

在一个实施例中，所述距离确定模块603，用于根据所述垂直距离与所述相对夹角的正弦值的比值，确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离。

在一个实施例中，所述距离确定模块603通过以下公式确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离：其中，L所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离，是所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的弧度制值，d₀是所述探测器与所述钻头之间的距离，DOI是在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离。

在一个实施例中，随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的装置还包括：距离追踪模块，用于在确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离之后，根据所述钻头钻进速度跟踪所述钻头与所述即将钻遇地层界面的距离。

在本发明实施例中，通过实时获取随钻方位自然伽马测井的资料，来预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角，并获取在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离，该预设位置是在所述钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，首先发生变化的自然伽马曲线所在方位的探测器的位置，最后，根据预测的相对夹角和获取的垂直距离来确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离，实现了利用随钻方位自然伽马测井的资料，来定量确定钻头与所述即将钻遇地层界面的距离，避免了现有技术中，随钻方位自然伽马测井的资料仅用于定性判断钻头是否在储层中钻进而对钻头轨迹调整的缺陷，从而有助于随钻方位自然伽马测井更好地服务于地质导向。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法，其特征在于，包括：

实时获取随钻方位自然伽马测井的资料，预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角；

获取在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离，其中，所述预设位置是在钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，首先发生变化的自然伽马曲线所在方位的探测器的位置；

根据所述相对夹角和所述垂直距离确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离；

所述资料包括所述随钻方位自然伽马测井的上方位自然伽马曲线和下方位自然伽马曲线；

利用所述资料预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角，包括：

在所述钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，利用上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，预测所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角；

所述上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点的自然伽马值与上方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的变化量在第一预设值范围内；

所述下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点的自然伽马值与下方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的变化量在第二预设值范围内；

所述第一预设值范围是所述上方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的10％至15％；

所述第二预设值范围是所述下方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的10％至15％；

利用上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，预测所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角，包括：

利用蒙特卡罗计算模型模拟计算结果数据，获取上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离；

通过以下公式确定所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角：

$RD=a-\frac{b}{1+\exp \[(\mathrm{\Δ}P-c)/d\]},$

其中，RD是所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的弧度制值，ΔP是上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，a、b、c、d分别为常数。

2.如权利要求1所述随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法，其特征在于，根据所述相对夹角和所述垂直距离确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离，包括：

根据所述垂直距离与所述相对夹角的正弦值的比值，确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离。

3.如权利要求2所述随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法，其特征在于，通过以下公式确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离：

$L=\frac{DOI}{sin(a-\frac{b}{1+\exp \[(\mathrm{\Δ}P-c)/d)})}-d_0,$

其中，L是所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离，是所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的弧度制值，d₀是所述探测器与所述钻头之间的距离，DOI是在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离。

4.如权利要求1所述随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的方法，其特征在于，在确定钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离之后，还包括：

根据所述钻头钻进速度跟踪所述钻头与所述即将钻遇地层界面的距离。

5.一种随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的装置，其特征在于，包括：

夹角预测模块，用于实时获取随钻方位自然伽马测井的资料，预测即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角；

距离获取模块，用于获取在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离，其中，所述预设位置是在所述钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，首先发生变化的自然伽马曲线所在方位的探测器的位置；

距离确定模块，用于根据所述相对夹角和所述垂直距离确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离；

所述资料包括所述随钻方位自然伽马测井的上方位自然伽马曲线和下方位自然伽马曲线；

所述夹角预测模块，用于在所述钻头钻向所述即将钻遇地层界面时，利用上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，预测所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角；

所述上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点的自然伽马值与上方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的变化量在第一预设值范围内；

所述下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点的自然伽马值与下方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的变化量在第二预设值范围内；

所述第一预设值范围是所述上方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的10％至15％；

所述第二预设值范围是所述下方位自然伽马曲线上前一点的自然伽马值的10％至15％；

所述夹角预测模块包括：

距离获取单元，用于利用蒙特卡罗计算模型模拟计算结果数据，获取上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离；

夹角预测单元，用于通过以下公式确定所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角：

$RD=a-\frac{b}{1+\exp \[(\mathrm{\Δ}P-c)/d\]},$

其中，RD是所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的弧度制值，ΔP是上方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点与下方位自然伽马曲线上首先发生变化的变化点在钻进方向上的距离，a、b、c、d分别为常数。

6.如权利要求5所述随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的装置，其特征在于，所述距离确定模块，用于根据所述垂直距离与所述相对夹角的正弦值的比值，确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离。

7.如权利要求6所述随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的装置，其特征在于，所述距离确定模块通过以下公式确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离：

$L=\frac{DOI}{sin(a-\frac{b}{1+\exp \[(\mathrm{\Δ}P-c)/d)})}-d_0,$

其中，L是所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离，是所述即将钻遇地层界面与钻进方向的相对夹角的弧度制值，d₀是所述探测器与所述钻头之间的距离，DOI是在钻进方向上的预设位置与所述即将钻遇地层界面的垂直距离。

8.如权利要求5所述随钻地质导向中确定钻头与地层界面距离的装置，其特征在于，还包括：

距离追踪模块，用于在确定所述钻头在钻进方向上与所述即将钻遇地层界面的距离之后，根据所述钻头钻进速度跟踪所述钻头与所述即将钻遇地层界面的距离。