用于勘测地质构造的电磁探头的天线及其应用

摘要

本发明公开了一种在勘测包围裸眼井(WBH)的地质构造(GF)时使用的电磁探头(1)的天线(3)，所述天线包括导电基部(31)和第一天线元件(32)。导电基部(31)包括开端式非谐振腔(33)。第一天线元件(32)嵌入腔(33)中并完全通过腔。第一天线元件(32)由在中心分开为两部分的同轴线构成，从而限定对称的天线辐射图案。

说明书

技术领域

本发明涉及一种交叉偶极子天线和包括这种天线的用于测量包围裸眼井的有限区带内的地下地层的电磁特性的电磁探头。本发明的另一方面涉及一种用于执行对地下地层裸眼井进行测井的测井工具。根据本发明的探头和测井工具的具体应用涉及油田服务行业。

背景技术

测量地质构造电磁特性(例如，介电常数)的测井装置例如从US 3,849,721，US 3,944,910and US 5,434,507是已知的。测井装置包括安装在极板内的发射器和间隔开的接收器，所述极板抵靠在裸眼井壁上。微波电磁能量发射到地层，并且已经传播通过地层的能量在接收天线处被接收。在地层中传播的能量的相位和振幅由接收器输出信号确定。然后可以从相位和振幅测量值得到地层的介电常数和电导率。

发射器和接收器包括被同化为磁偶极子的天线。这些偶极子正切于极板面，并在不同的方向上被定向。垂射模式(broadside mode：或侧向模式)对应于与极板轴线正交定向的偶极子。端射模式对应于与极板轴线对齐定向的偶极子。用于垂射模式的勘测深度非常小。用于端射模式的勘测深度大于用于垂射模式的勘测深度，但是信号较弱。在两个接收器之间测量衰减和相位漂移。简单的转换允许在均匀地层的情况下重新得到介电常数和电导率。典型地，这种测井装置由于其对极板相对于地层的间隙(standoff)的高灵敏度或井壁上的泥饼层的存在而不能提供对地层特性的准确测量。

文献US 5,345,179提出一种在存在泥饼的情况下提供测井装置响应和精度的方案。测井装置包括多个交叉偶极子天线，且每一个都位于腔内。交叉偶极子天线将端射和垂射极化都容纳在同一个腔内。

图3和图4示意性的示出根据现有技术的交叉偶极子天线的透视图和剖视图。典型地，这种交叉偶极子天线103包括嵌入非谐振腔133内的两根线，所述非谐振腔133填充有介电材料并与一端处的导电腔壁短路。

图5图示了根据现有技术的交叉偶极子天线的电流分布。电流分布J与短路的谐振线模拟近似。在腔内的辐射线上的电流分布可以近似于：

J(y)＝J₀cos(k₀[y-a])

其中：

-J₀是电流的振幅；

-a是孔径尺寸，

-k₀是腔内的波数，并且等于：

-ε_腔是填充腔的材料的相对介电常数，

-ω是角频率，以及

-c是光在真空中的速度。

电流在短路位置处最大。此余弦曲线和非对称电流分布激发强的寄生电偶极子。

图6和图7分别图示了现有技术的交叉偶极子天线103(更准确地为辐射线)在yz平面内的电磁场分量Ey和Ez。

在线，例如线132上流动的电流激发腔内模式。振荡模式是横电模式TE₁₀。此模式有助于辐射图案，所述辐射图案靠近正交于线的磁点偶极子m。在线上电流分布还将激发寄生模式，且振荡模式是横磁模式TM₁₁。此模式与正交于孔径的电偶极子P相对应。这些寄生模式导致在yz平面内的电磁场Ey和Ez的强对称。

因此，现有技术的天线决不是纯的磁偶极子。具体地，正交于孔径的寄生电偶极子影响测量精度。此外，由于寄生电偶极子，两个极化之间的串馈干扰(crosstalk)是重要的，并且不能执行“串扰(cross-fire)”测量(即，在垂射模式下的发射器和在端射模式下的接收器)。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种交叉偶极子天线和包括这种交叉偶极子天线的用于测量包围裸眼井的有限区带内的地下地层的电磁特性的电磁探头，从而至少减少现有技术的天线和探头的缺陷。

根据本发明的第一方面，天线被提出为由嵌入腔内以限定对称辐射图案的至少一个在中心分开为两部分的同轴线构成。

更具体地，本发明的第一方面涉及一种在勘测包围裸眼井的地质构造时使用的电磁探头的天线，所述天线包括导电基部和第一天线元件，导电基部包括开端式非谐振腔，第一天线元件嵌入腔中并完全通过腔，

其中，第一天线元件包括连接到偶极子线的连接线，连接线通过导电基部，并相对于导电基部绝缘，且

其中，偶极子线从第一腔壁延伸通过腔到第二腔壁，偶极子线与第二腔壁短路，偶极子线具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一直径，所述第二部分具有大于第一直径的第二直径，外圆柱形导体与第一腔壁短路，所述外圆柱形导体大致绕第一部分屏蔽所述线，外圆柱形导体具有大致等于第二直径的直径，间隙将外圆柱形导体与第二部分分离，间隙位于偶极子线的大致一半长度处。

有利地，天线可以是包括第一天线元件和第二天线元件的交叉偶极子天线，第二天线元件具有与第一天线元件相同的结构，并且其中第二天线元件位于腔内，并且第二天线元件根据由第二天线元件的偶极子线限定的、大致正交于由第一天线元件的偶极子线限定的方向定位。

腔可以具有平行六面体或圆柱形形状。腔可以填充有介电材料，或者填充有由导磁性材料制成的成形芯。

有利地，腔可以被由防护材料制成的盖子封闭。

本发明的另一方面涉及一种包括本发明的天线的天线模块，其中，导电基部还包括通过连接线连接到天线的印刷电路板，印刷电路板包括阻抗匹配网络，并被定位成与偶极子线的距离小于腔的尺寸。

本发明的又一方面涉及一种在勘测包围裸眼井的地质构造中使用的电磁测井设备，所述电磁测井设备而包括：

-测井工具，所述测井工具能够移动通过裸眼井；

-电磁探头，所述电磁探头包括安装在测井装置上的极板，所述电磁探头适于通过壁接合面与井壁接合；

-至少一个天线，所述至少一个天线安装在壁接合面内，并用作发射天线；

-多个间隔开的天线，所述多个间隔开的天线安装在壁接合面内，并用作接收天线，所述接收天线被定位成相对于发射天线间隔开；

-发射器模块，所述发射器模块适于激发发射天线，以在预定频率下将电磁能发射到地层内，以及

-接收器模块，所述接收器模块适于接收和处理在接收器中的每一个的代表从地层接收的电磁能的输出信号，

其中，接收天线中的至少一个是根据本发明的天线。

本发明的又一方面涉及一种使用根据本发明的电磁测井设备的交叉极化测量方法，所述方法包括以下步骤：

-将测井工具下入通过裸眼井，并使极板与井壁接合；

-通过根据本发明的至少一个发射天线将电磁信号辐射到包围裸眼井的地层中，地层包括多种地质特征，电磁信号以两个正交极化且信号高度互斥地被辐射，一个极化平行于极板的轴线，另一个极化正交于所述轴线，

-通过根据本发明的至少一个接收天线执行多个交叉极化测量，交叉极化测量包括测量根据两个正交极化方向的磁矩，并生成与水平磁矩激发相对应的垂射信号和与垂直磁矩激发相对应的端射信号；以及

-根据垂射信号和端射信号推断包围裸眼井多种地质特征。

交叉极化测量方法还可以包括以下步骤：

-结合交叉极化测量值，从而形成交叉极化信号，以及

-根据交叉极化信号推断包围裸眼井的多种地质特征。

地质特征可以是薄互层(laminate)、裂缝、地层界面或晶簇。

非零垂射信号和大致为零的端射信号可以与非均匀地层相对应，所述非均匀地层包括填充有具有电阻性流体的水平裂缝。

非零端射信号和大致为零的垂射信号可以与非均匀地层相对应，所述非均匀地层包括填充有具有电阻性流体的垂直裂缝。

大致等于零的交叉极化信号可以与均匀的各向同性地层相对应，所述均匀的各向同性地层包括水平薄互层或水平地层界面。

与sinθx cosθ乘积的最低阶成比例的交叉极化信号可以与非均匀地层相对应，所述非均匀地层包括与极化方向倾斜角度θ的薄互层、裂缝或地层界面。

局部的非零交叉极化信号可以与非均匀地层相对应，所述非均匀地层包括随机形成尺寸和随机分布的晶簇。

与现有技术中所述的电磁传播工具的天线相比，用于在本发明的地质勘测中使用的电磁探头的天线能够具有更好的测量精度。

本发明的交叉偶极子天线能够在两个正交的极化中的任意一个中辐射电磁信号。本发明的交叉偶极子天线能够消除寄生、高阶模式，并提高相互电磁绝缘性。因此，通过高度相互绝缘确保两种模式的正交，且任何公用模式被本发明的交叉偶极子天线抑制。

发射器和接收器的去耦模式能够进行在均匀的各向同性介质中的另外的测量。这些测量值提供地层各向异性的评价、倾斜地层界面或裂缝的存在以及晶簇识别。

附图说明

以示例的方式说明本发明，但是本发明不限于附图，其中相同的附图标记表示类似的元件：

图1示意性地图示典型的陆上油气井位置；

图2示意性地示出接触用于测量地下地层的电磁特性的极板的井壁接触侧视图；

图3是示意性地详细示出根据现有技术的图2的极板的交叉偶极子天线的透视图；

图4是示意性地详细示出根据现有技术的交叉偶极子天线的剖视图；

图5图示根据现有技术的交叉偶极子天线的电流分布；

图6和图7分别图示根据现有技术的交叉偶极子天线的yz平面内的电磁场Ey和yz平面内的电磁场Ez；

图8是示意性地详细示出根据本发明的交叉偶极子天线的部分透视图；

图9是示意性地详细示出根据本发明的交叉偶极子天线的部分剖视图；

图10图示根据本发明的交叉偶极子天线的电流分布；

图11和图12分别图示根据本发明的交叉偶极子天线的yz平面内的电磁场Ey和yz平面内的电磁场Ez；

图13是示出比较在频率范围内由根据本发明和根据现有技术的天线测量的直接信号与交叉信号的比的两条曲线的图表；

图14示意性地图示与极板测量轴线垂直的水平薄互层(lamination)；

图15示意性地图示与极板测量轴线倾斜30°的倾斜薄互层；

图16示意性地图示与极板测量轴线垂直的水平地层界面；

图17示意性地图示与极板测量轴线倾斜30°的倾斜地层界面；

图18示意性地图示与极板测量轴线垂直的水平裂缝；

图19示意性地图示与极板测量轴线平行的垂直裂缝；

图20示意性地图示与极板测量轴线倾斜30°的倾斜裂缝；

图21示意性地图示影响测量的尺寸和分布都随机的晶簇；

图22-23示意性地示出根据具体实施例的本发明的交叉偶极子天线的极板上方的透视图；以及

图24是示出比较在填充有介电材料相对于填充有铁氧体(ferrite)的情况下利用本发明的天线在频率范围内测量的传输效率的两组曲线的图表。

具体实施方式

图1示意性地示出在已经实施钻井操作之后典型的陆上油气井位置和在油气地质构造GF上方的地面设备SE。在此阶段，即，在下入套管柱之前和在实施固井操作之前，井眼是填充有流体混合物DM的裸眼井WBH。流体混合物DM通常是钻井液和钻井泥浆的混合物。在本示例中，地面设备SE包括石油钻机OR和用于在井眼中部署测井设备TL的地面装置SU。地面装置可以是通过线LN连接到测井工具的车辆。此外，地面装置包括用于确定测井工具相对于表层的深度位置的适当的装置DD。测井工具TL包括各种传感器，并提供与油气地质构造GF和/或流体混合物DM相关的各种测量数据。这些测量数据被测井工具TL收集，并发射到地面装置SU。地面装置SU包括用于处理、分析和存储由测井工具TL提供的测量数据的电子装置和软件装置PA。

测井工具TL包括根据本发明的用于测量地下地层的电磁特性的探头1。一旦测井工具位于期望的深度，可以通过适当的部署装置，例如臂状物AR从测井工具TL部署探头1抵靠在井壁上。

图2示意性地示出探头1的井壁接触面的视图。探头1包括极板2。极板是例如由金属材料类的不锈钢制成的导电金属壳体，所述导电金属壳体被布置以定位成与井壁WBW接触。极板2通过臂状物(在图1中所示)连接到测井工具TL。臂状物能够将极板2部署到裸眼井WBH中抵靠井壁WBW。

探头1还包括发射和接收天线，例如，两个发射天线3B和3C，以及两个接收天线3A和3D。发射天线3B和3C以及接收天线3A和3D沿极板面中的线AA′位于极板内，所述极板面布置以定位成与井壁WBW接触。如图2中所示的发射和接收天线的数量以及它们相对于彼此的位置仅仅是示例。发射和接收天线的数量和位置可以不同。

探头1还包括连接到发射和接收天线的电子装置4。典型地，电子装置4被设计成天线可以在从大约10MHz到大约2GHz的频率范围内工作。电子装置4包括发射器模块4T和接收器模块4R。发射器模块4T被布置成通过施加激发信号激发发射天线3B和/或3C。接收器模块4R被布置成确定由接收天线3A和3D提供的相对于激发信号ES的接收信号的衰减和相位漂移。

可选地，电磁探头1可以包括用于测量流体混合物、泥饼、和/或地层的特征参数的其它类型的传感器(未示出)，例如，温度传感器。

可以通过臂状物下入一个或多个同轴电缆(未示出)，用于将电子装置4连接到测井工具TL。测井工具TL包括大量井下电子仪器(未示出)，并提供能量和控制指令，以及从电磁探头1收集测量值。可选地，电子装置4可以包括用于直接将测量值发射给地面设备SE并从所述地面设备SE接收控制指令的数据通信模块(未示出)。

图8和图9分别示出根据本发明的交叉偶极子天线的部分透视图和剖视图。以下将描述的天线可以用作发射天线或用作接收天线。在图9中，交叉偶极子天线被示出为安装在极板2内，而极板接触井壁WBW。典型地，当在此示例中，井壁WBW存在于被泥饼MC覆盖的地层中。泥饼MC通过当流体混合物侵入地层时过滤悬浮在流体混合物内的泥浆颗粒而形成在井壁WBW上。

天线3包括导电基部31和第一天线元件32。导电基部31包括开端式非谐振腔33。天线可以包括如图8和9中所示的第二天线元件42。两个天线都位于腔内，而在所述两个天线彼此交叉的情况下没有接触。

腔33具有平行六面体状形状。然而，腔33可以具有其它形状，例如，圆柱状形状。有利地，腔填充有介电材料。当填充腔的所述材料的介电常数对辐射纯度没有影响时，可以使用任何介电材料。腔被盖子和窗体43封闭，以保持和保护介电材料。有利地，盖子43由防止磨损的例如PEEK(热塑性聚醚醚酮)的防护材料制成。然而，不干扰高频率波传播并适当地机械防止磨损的任何其它材料是可接受的。例如，限定这种腔的孔径尺寸a限定可以大约为10mm。

第一天线元件完全通过腔。第一天线元件32包括连接到偶极子线35的连接线34。连接线34通过导电基部31并相对于导电基部绝缘。

偶极子线35从第一腔壁33A延伸通过腔到第二腔壁33B。偶极子线35与第二腔壁33B短路。偶极子线具有第一部分35A和第二部分35B，所述第一部分35A具有第一直径，而所述第二部分35B具有大于第一直径的第二直径。第一部分35A连接到连接线34。第二部分35B与第二腔壁短路。偶极子线被大致绕第一部分35A的外圆柱形导体36屏蔽，所述外圆柱形导体36与第一腔壁33A短路。外圆柱形导体36具有大致等于第二直径的直径。外圆柱形导体36具有的厚度使所述外圆柱形导体36不接触第一部分35A。第一部分35A和外圆柱形导体36形成同轴线。

间隙37使外圆柱形导体与第二部分35B分离。间隙位于偶极子线35的大致一半长度处。有利地，间隙较薄，例如比10mm的孔径尺寸薄。此外，间隙有利地位于腔的中心，且紧密度容限例如小于孔径尺寸的2％。

第二天线元件42具有与第一天线元件相同的结构，并且不再描述。第二天线元件在第一天线元件上方或下方位于腔内。由第二天线元件42限定的偶极子线45的方向D2大致正交于由第一天线元件32的偶极子线35限定的方向D1。

天线的金属部分可以是镀金的，从而最小化欧姆损耗。

可以以插入到基板2的槽内的天线模块的形式设计天线3。在这种情况下，导电基部31可以有利地包括借助于连接线34连接到天线32的印刷电路板44。有利地，印刷电路板44包括阻抗匹配网络(未示出)。阻抗匹配网络能够当天线是发射器时最大化发射到地层内的功率，或者相反地，当天线是接收器时最大化接收到的功率。此外，阻抗匹配网络被定位成靠近偶极子线35，从而提高其效率。例如，印刷电路板44可以被定位成与偶极子线的距离小于腔33的尺寸。最终，匹配网络可以被设计成用于一些具有无源分量(电感或电容)或有源分量(可变电容)的离散频率。有源分量能够最大化效率地在具有从0.1GHz-2.0GHz的频率范围内工作。

根据天线的可选实施例，腔可以填充有导磁性的材料。例如，图22-23示出适于配合到腔内并容纳天线元件32和42的包括两个交叉和重叠的沟槽的成形芯45。有利地，材料具有高磁导率。作为示例，成形芯可以由铁氧体材料制成。根据本可选实施例的天线能够增加天线效率；具体地增加磁通量。效率的增益与材料相对磁导率(铁氧体相对磁导率大约为10)的平方根成比例。

图24示出比较对于填充有介电材料的腔(连续线DM)和填充有铁氧体材料的腔(虚线FM)在频率范围内测量的传输效率的两组曲线。在接收天线处的信号电平的增益大约为30dB(尤其在低频率处)。

以下相对于图10-13说明根据本发明的天线的性能。根据本发明的天线的性能类似于两个正交并独立的纯磁偶极子。对于辐射，在导电平面内相较于波长和观察点的小孔径可以被认为是正切于导电平面的磁偶极子和正交于孔径的电偶极子的重叠。磁偶极矩和电偶极矩可以表示为孔径处的切向电场的函数：

和

其中：

-a是孔径的大小，

-E_a是孔径处的切向电场，

-m是磁偶极矩，

-p是电偶极矩，

-ω是角频率，

-ε是介质的介电常数，

-μ是磁导率，

-n是正交于孔径的单位矢量，以及

-r是矢量，即，孔径的中心是参考原点，矢量指向孔径平面内的积分点。

与前述现有技术的天线相比，根据本发明的天线显著地减小电偶极矩p。天线孔径处的场E_a与在线上的电流变化有关，所述线用作在腔内延伸的辐射元件。

图10图示作为根据本发明的天线y(沿线35定位)的函数的电流分布J。在同轴线(第一部分35A和外导体36)中，在第一部分35A流动的电流等于在外导体36的内侧上的电流，但是具有相反的方向。第二部分35B的外侧上的电流在与第一部分35A的流动方向相同的方向上流动，但是具有对称分布。

在这种电流分布情况下，孔径处的电场完全对称。

电偶极矩p由以下给出：

因此，对于本发明的天线来说，电偶极矩p理论上为零，而磁偶极矩m保持不变。

图11和图12分别图示在本发明的交叉偶极子天线(更具体地为辐射线)的yz平面内的电磁场Ey和在yz平面内的电磁场Ez。这些图清楚地示出本发明的天线使场对称。本发明的天线的性能与没有寄生辐射的纯磁偶极子类似。

图13示出比较在从0.5GHz-2.0GHz的频率范围内由根据本发明的天线(连续线曲线A2)和根据现有技术的天线(虚线曲线A1)测量的直接信号(垂射模式)与交叉信号(端射模式)的比的两条曲线。这些测量结合寄生电偶极子的作用和在同一腔内的两个正交极化之间的串馈干扰。已经通过具有相同尺寸和填充腔的相同材料执行这些测量。天线都是交叉偶极子天线。发射器在垂射模式下被激发，并且接收的信号在天线处被测量。通过第一线，例如用于现有技术的天线的线132(图3)和用于本发明的天线的线32(图8)测量第一极化。通过正交于第一线的第二线，例如，用于现有技术的天线的线142(图3)和用于本发明的天线的线42(图8)测量第二极化。观察到的是：在本发明的天线的情况下，与现有技术的天线相比，两个极化之间的“串馈干扰”变得忽略不计。对于本发明的天线来说，比值小于-60dB，而对于现有技术的天线来说，比值总是大于-20dB。这种不同显示本发明的天线的极好的交叉极化抑制。

因此，通过使用本发明的天线的电磁测井设备可以实现交叉极化测量。交叉偶极子天线用在电磁测井设备中。在专利申请公开No EP1693685(2005年2月22日递交)中详细说明了这种电磁测井设备的结构和操作，其内容通过引用在此并入。本发明的电磁探头与EP1693685中电磁探头的不同在于本发明的电磁探头包括如前述的本发明的交叉偶极子天线，所述偶极天线在两个正交的极化中辐射电磁波。通过本发明，交叉偶极子天线以两个正交极化且信号高度互斥地辐射电磁波。所述信号互斥通过消除天线之间的所有寄生、公用辐射模式而完成。

当测井工具下入通过裸眼井和与井壁(图1)接合的极板时，电磁信号通过发射天线3T辐射到包围裸眼井的地层中(图14-21)。地层GF具有包括各种类型的非均匀地质特征(例如，薄互层(L)、裂缝(F)、地层界面(BB)或晶簇(V)，这些示例示意性地在图14-21中表示出)的结构。在两个正交的极化方向上执行多个电磁测量，一个极化方向平行于极板的轴线，而另一个极化方向正交于所述轴线。然后，比较根据一个极化的电磁测量值与根据另一个正交极化的电磁测量值。从该比较的结果，可以推断包围裸眼井的非均匀地质特征的类型。

图14-21图示由根据本发明的天线检测和特征化的各种类型的非均匀地质特征。在图14-21中，垂直磁矩由垂直双箭头(与发射天线3T和接收天线3R1和3R2相对应)和连续线箭头表示，而水平磁矩由水平箭头(与发射天线3T和接收天线3R1和3R2相对应)和虚线箭头表示。接收天线由具有由地质构造GF反射的特殊磁矩的电磁能激发。水平元件提供当由垂直磁矩激发时的端射信号，而垂直元件提供当由水平磁矩激发的垂射信号。

电磁探头1在两个正交极化方向上提供多个电磁测量。结合并比较这些同时发生的测量，使得正交极化以不同方式说明岩层中的非均匀特征。可以定量地表征良好分层或具有薄互层的地质构造。例如，对地层界面或裂缝的响应取决于极化相对于这些结构的走向。

在现有技术电磁探头典型的25毫米薄层分辨力的极限下，具有薄互层的地层实际上被当作了各项异性介质。具有本发明的天线的电磁探头的两个正交极化可以区分此各向异性。两个正交极化方向完全消除在均匀的各向同性地层中的测量之间的影响。在各向异性的含有裂缝或高反差(high-constant)层状地层中，如果地层构造相对于极化方向以一定倾斜角度倾斜，则测量值可以显示两种模式之间的干涉。因此，在各向同性介质中为零的交叉极化测量提供关于非均匀介质中的相对倾斜角度和介电常数-电导率对比度的定量信息。在各向异性介质中，各向异性-张量轴线可以相对于极化方向倾斜角θ。在这种情况下，交叉极化信号将与sinθ×cosθ乘积的最低阶成比例。地层界面或裂缝可以相对于极化轴线倾斜角θ。交叉极化信号将与前述乘积成比例。已知的在线和交叉极化测量的二维本征型分析将评估倾斜角θ，并确定各向异性地层参数(介电常数和电导率)或裂缝的流体含量或穿过地层界面的介电常数-电导率对比度。

图14示意性地示出包括垂直于极板探头测量轴线AA′的水平薄互层的地层。此情形对应于产生大致等于零交叉极化信号的均匀的各向同性介质。

图16示意性地示出包括垂直于极板探头测量轴线AA′的水平地层界面的地层。探头的响应类似于具有水平薄互层的情形。

图15示意性地示出包括倾斜薄互层的地层，所述倾斜薄互层相对于极板测量轴线AA′倾斜大约30°的角度。组合的端射和垂射测量能够转化具有已知倾斜角θ的这种薄互层地层的各向异性的介电常数和电导率。

图17示意性地示出包括下斜地层界面的地层，所述下斜地层界面相对于极板测量轴线AA′倾斜大约30°的角度。在这种情形中，探头的响应是垂射模式和端射模式的结合的信号。

图18-20示意性地示出包括裂缝的地层。裂缝可以是由于地质构造应力的天然裂缝，或者可以是由钻井操作引起的裂缝。裂缝可以填充有裸眼井的流体混合物(因为富含水而通常导电)，或者填充有油气流体混合物(通常具有电阻性)。假设已知侵入地质构造内的流体混合物的电磁特性，则可以识别地层中的裂缝走向。

图18示意性地示出包括垂直于极板测量轴线AA′的水平裂缝的地层。在这种情形中，填充有具有电阻性流体的裂缝将产生根据垂射模式的重要信号和根据端射模式的大致为零的信号。

图19示意性地示出包括平行于极板测量轴线AA′的垂直裂缝的地层。在这种情形中，填充有具有电阻性流体的裂缝将产生根据垂射模式的大致为零的信号和根据端射模式的重要信号。

图20示意性地示出包括倾斜裂缝的地层，所述倾斜裂缝相对于极板测量轴线AA′倾斜大约30°的角度。在这种情形中，填充有具有电阻性流体的裂缝将产生为垂射模式和端射模式的结合的信号。

图21示意性地图示包括随机形成尺寸和分布的晶簇的地层。在来自现场测试的测井数据上，已经观察到响应于晶簇的交叉极化信号的典型测量值。由这些观察，交叉极化测量在晶簇的情况下提供局部非零信号。这些测量值可以用于定量地表征晶簇和/或所述晶簇的统计尺寸和/或空间分布。

后注

已经相对于电缆测井工具说明了本发明的具体应用。然而，本领域的技术人员理解的是本发明也可应用于随钻测井工具。典型的随钻测井工具置入底部钻具组合，所述底部钻具组合连接到钻柱端部，且钻头连接在所述钻柱末端处。可以在钻柱静止或旋转时进行测量。在钻柱旋转时进行测量的情况下，进行另外的测量以允许测量与钻柱在裸眼井壁中的旋转位置有关。这优选地通过罗盘同时进行地球磁场的方向测量而完成，这可以与当钻柱静止时进行的参考测量相关。

本领域的技术人员还将理解的是本发明可应用于陆上和海上油气井位置。

要理解的是前面使用的术语“极板”通常表示与井壁表面接触的接触元件。在附图中示出的用于保持元件与井壁接合的具体的接触元件是说明性的，并且本领域的技术人员将理解的是其它接触元件，例如具有推靠臂的探测器可以实施其它适当的接触元件。

相同的注释也可应用于附图中示出的具体的探头部署系统。

最后，本领域的技术人员还要理解的是本发明不限于油田行业的应用，而是还可以在其它的地质勘测中使用。

以上附图和说明是举例说明本发明，而不是限制本发明。

权利要求中的任何附图标记不应该被解释为限制权利要求。单词“包括”不排除存在权利要求中所列出的元件之外的其它元件。元件前的单词“一个”不排除存在多个这样的元件。