[實(shí)用新型]對(duì)高溫和/或高壓樣品進(jìn)行磁共振測(cè)量的裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820128824.7
• 申請(qǐng)日: 2008-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201347760Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅伯特·弗里德曼;克里什納默西·加尼森;道格拉斯·W·格蘭特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 普拉德研究及開(kāi)發(fā)股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B49/08
• 分類號(hào): E21B49/08;G01V3/32
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 封新琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對(duì)高溫和/或高壓流體進(jìn)行NMR(核磁共振)或ESR(電子自旋共振)測(cè)量。

背景技術(shù)

在烴探測(cè)領(lǐng)域，經(jīng)常對(duì)儲(chǔ)集層流體進(jìn)行測(cè)量。進(jìn)行這種測(cè)量通常是為了獲得不同儲(chǔ)集層流體性質(zhì)的信息，例如，電阻率、NMR、光吸收和散射、介電常數(shù)等。可對(duì)地層中或流體取樣工具之出油管線(flowline)中的流體進(jìn)行測(cè)量。流體取樣工具廣泛用于測(cè)井工業(yè)。井眼流體取樣工具具有一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，該探測(cè)器壓在井壁上以使儲(chǔ)集層流體能夠從地層中汲出進(jìn)入出油管線或設(shè)置在流體取樣工具中的采樣瓶。置于采樣瓶中的樣品可以保存，以便能夠在實(shí)驗(yàn)室對(duì)其進(jìn)行測(cè)試(即“活油”樣品)。

流體取樣工具可用于測(cè)量?jī)?chǔ)集層壓力。這些工具經(jīng)常在高壓和高溫環(huán)境工作。出油管線中的儲(chǔ)集層流體的壓力可能超過(guò)25000磅/平方英寸(psi)，溫度可達(dá)到甚至超過(guò)200℃。由于高溫和高壓，商用流體取樣工具中所用的出油管線通常由不銹鋼或某些其它適宜的金屬合金制成。

現(xiàn)有技術(shù)中存在商業(yè)上可得到的實(shí)驗(yàn)室用NMR--兼容壓力傳感器，其經(jīng)常與2MHz的實(shí)驗(yàn)室NMR測(cè)試儀共同使用，以對(duì)高溫高壓流體(如石油)樣品進(jìn)行NMR測(cè)量。在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中，用于激發(fā)儲(chǔ)集層流體中的質(zhì)子的NMR射頻(RF)線圈置于壓力傳感器的外部。該壓力傳感器由非導(dǎo)電性和非磁性塑料制成。壓力傳感器內(nèi)壁上的內(nèi)壓至少部分地由傳感器外部所含的加壓的NMR不靈敏流體補(bǔ)償。加壓的流體降低壓力傳感器內(nèi)壁上的凈壓力，并且可以加熱以調(diào)整樣品的溫度。然而，該類型的壓力傳感器不能用于井下流體采樣工具，因?yàn)樗荒茉诰仓兴龅降母邷睾透邏合鹿ぷ鳌?/p>

用于上述壓力傳感器的RF天線是布置在壓力傳感器外部并環(huán)繞樣品的螺線管線圈。流體樣品僅部分地占據(jù)RF線圈的內(nèi)部區(qū)域。這導(dǎo)致“填充因數(shù)(fill?factor)”降低，這種情況下大約為0.3。低填充因數(shù)是有問(wèn)題的，因?yàn)镹MR測(cè)量的信噪比(S/N)與填充因數(shù)成正比。現(xiàn)有技術(shù)的壓力傳感器的另一個(gè)問(wèn)題是其需要壓力補(bǔ)償(如上所述)，這增加了取樣工具的復(fù)雜性、成本和維護(hù)費(fèi)用。一種采用這種壓力傳感器的設(shè)備的最大額定壓力和溫度分別為10Kpsi和260°F。對(duì)于必須能夠分析溫度和壓力分別鄰近30Kpsi和400°F的流體的現(xiàn)代流體采樣測(cè)井下井儀而言，這些最大的額定值太低了。

Lew等人的美國(guó)專利4785245(‘245專利)公開(kāi)了用于監(jiān)測(cè)石油在來(lái)自產(chǎn)油層的多相液流中所占分?jǐn)?shù)的NMR裝置。‘245專利公開(kāi)了非金屬的流動(dòng)管(flow?pipe)，該流動(dòng)管具有RF接收線圈和單獨(dú)的發(fā)射天線，二者均安裝在流動(dòng)管的外表面上。該流動(dòng)管由陶瓷或其它非導(dǎo)電和非磁性材料制成。然而，‘245專利中所公開(kāi)的NMR磁體、流動(dòng)管及相關(guān)的天線不能進(jìn)行NMR擴(kuò)散測(cè)量，并且不適于井眼流體取樣工具所遭遇的高溫高壓環(huán)境。

在Halliburton?Energy?Services股份有限公司的美國(guó)專利6737864(‘864專利)中，Prammer等人公開(kāi)了用于流體取樣測(cè)井下井儀的NMR裝置。‘864專利采用由陶瓷、玻璃或塑料制成的流動(dòng)管。這些材料的強(qiáng)度經(jīng)受不住典型的井下環(huán)境所遇到的壓力。而且，RF線圈位于流動(dòng)管的外部，這限制了測(cè)量的S/N，并且不存在用于脈沖場(chǎng)梯度(PFG)擴(kuò)散測(cè)量的梯度線圈。

在美國(guó)專利6346813(‘813專利，轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)中，Kleinberg公開(kāi)了用于流體取樣測(cè)井下井儀的NMR組件。Kleinberg認(rèn)識(shí)到，金屬出油管線削弱了位于出油管線外部的天線或其它發(fā)射器所發(fā)射的電磁(EM)輻射。金屬性或高導(dǎo)電的鋼出油管線所引起的這種削弱，對(duì)于通過(guò)布置在出油管線外部的EM傳感器而進(jìn)行的測(cè)量而言，導(dǎo)致嚴(yán)重的信噪比問(wèn)題。‘813專利尤其討論了RF線圈布置在出油管線內(nèi)部區(qū)域的金屬出油管線。該出油管線包圍有永磁鐵，特別是包圍出油管線的環(huán)形Halbach磁體布局。然而，Kleinberg并沒(méi)有公開(kāi)本發(fā)明的某些特征。例如，‘813專利并沒(méi)有教導(dǎo)，在不包括擴(kuò)散測(cè)量的情況下，PFG線圈可以有利地布置在金屬出油管線的外部。