[發(fā)明專利]隨鉆核磁共振測(cè)井儀探頭及隨鉆核磁共振測(cè)井儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210137281.6
• 申請(qǐng)日: 2012-05-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102650208A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖立志;李新;胡海濤;于慧俊;劉化冰;郭葆鑫;安天琳;宗芳榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): E21B49/00
• 分類號(hào): E21B49/00;E21B49/08
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 黃健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核磁共振測(cè)井技術(shù)，尤其涉及一種隨鉆核磁共振測(cè)井儀探頭及隨鉆核磁共振測(cè)井儀。

背景技術(shù)

隨鉆核磁共振測(cè)井儀是利用核磁共振原理測(cè)量油井周圍的地層情況，從而探測(cè)地層中與油氣特征相關(guān)的信息，其主要通過(guò)探頭形成磁場(chǎng)并采集共振信號(hào)，進(jìn)而根據(jù)共振信號(hào)對(duì)賦存在地層巖石孔隙中的流體進(jìn)行分析，以直接測(cè)量?jī)?chǔ)層流體中氫核的密度，并可將利用核磁共振信號(hào)獲得的核磁數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為視含水孔隙度，還可以確定儲(chǔ)層中不同流體的存在、含量及流體的相關(guān)特性。

其中，探頭是在油氣井下激發(fā)核磁共振現(xiàn)象和接收核磁共振信號(hào)的關(guān)鍵部件，探頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定了測(cè)井儀的測(cè)量方式、產(chǎn)生核磁共振的共振區(qū)域及核磁共振信號(hào)強(qiáng)度等關(guān)鍵性能。探頭主要包括磁體和天線，磁體用于在井眼周圍的地層中產(chǎn)生靜磁場(chǎng)，以對(duì)地層中的液態(tài)油氣水中的氫原子進(jìn)行激發(fā)；天線用于向地層發(fā)射射頻脈沖以形成脈沖磁場(chǎng)，通過(guò)該脈沖磁場(chǎng)激發(fā)地層中已經(jīng)被所述靜磁場(chǎng)極化的氫原子產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象，同時(shí)還用于接收和采集地層的氫原子產(chǎn)生的核磁共振信號(hào)。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的隨鉆核磁共振測(cè)井儀探頭的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該探頭主要包括：上下相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)主磁體11，設(shè)置在兩個(gè)主磁體11之間的天線12，以及用于容置并固定主磁體11和天線12的探頭骨架；其中，主磁體11呈圓環(huán)狀，且兩主磁體11的同極相對(duì)。這種結(jié)構(gòu)下，主磁體11形成的靜磁場(chǎng)B₀的方向和天線發(fā)射射頻脈沖所形成的脈沖磁場(chǎng)B₁的方向在探頭中間位置的橫截面上互相垂直(B₀垂直于B₁核磁共振的必要激發(fā)條件之一)，即，在地層對(duì)應(yīng)該位置處形成環(huán)形的、可產(chǎn)生核磁共振的敏感區(qū)域M。

現(xiàn)有技術(shù)的這種探頭的靜磁場(chǎng)強(qiáng)度較低，其產(chǎn)生核磁共振的共振頻率也較低，從而導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度不夠高，另外，由于主磁體和天線的設(shè)置方式使得敏感區(qū)域M在垂向上的高度較小，一般為：20～25.5mm，而在測(cè)量過(guò)程中每組信號(hào)的采集需要經(jīng)歷一個(gè)3～5秒的測(cè)量周期，而同時(shí)探頭是持續(xù)鉆進(jìn)的，從而使在這個(gè)測(cè)量周期內(nèi)，敏感區(qū)域M的位置切換過(guò)于頻繁，導(dǎo)致了測(cè)量結(jié)果的信噪比較低(研究表明，信噪比與敏感區(qū)域高度成正比)，影響測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供一種用于探測(cè)地層巖石和流體信息的隨鉆核磁共振測(cè)井儀探頭及隨鉆核磁共振測(cè)井儀，達(dá)到了提高可產(chǎn)生核磁共振的敏感區(qū)域的高度，提高信噪比，從而提高測(cè)量精度的目的。

本發(fā)明提供一種隨鉆核磁共振測(cè)井儀探頭，包括：柱狀的探頭骨架，所述探頭骨架的中心軸處穿設(shè)有供鉆井液流通的泥漿管；在所述探頭骨架內(nèi)、且在所述泥漿管上同軸套設(shè)有圓環(huán)狀的第一主磁體和第二主磁體，所述第一主磁體和第二主磁體均為軸向充磁，且所述第一主磁體和所述第二主磁體極性相同的一端相對(duì)設(shè)置；在所述探頭骨架的外圍側(cè)壁上、且對(duì)應(yīng)所述第一主磁體和第二主磁體的中間位置固定嵌設(shè)有用于形成脈沖磁場(chǎng)的天線；在所述第一主磁體和第二主磁體之間、且在所述泥漿管上同軸套設(shè)有至少一對(duì)的圓環(huán)狀的聚焦磁體，構(gòu)成所述每對(duì)聚焦磁體中的兩個(gè)聚焦磁體關(guān)于所述天線的中截面對(duì)稱，所述聚焦磁體為徑向充磁，且所述聚焦磁體與所述探頭骨架相對(duì)固定設(shè)置。

本發(fā)明還提供一種隨鉆核磁共振測(cè)井儀，包括：井下鉆具及井上信號(hào)處理設(shè)備，所述井下鉆具的鉆鋌中固定設(shè)置有如上所述的隨鉆核磁共振測(cè)井儀探頭。

本發(fā)明提供的隨鉆核磁共振測(cè)井儀探頭靜磁場(chǎng)分布，可使能夠產(chǎn)生核磁共振的敏感區(qū)域在垂向的延伸長(zhǎng)度得到顯著增加，當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，在保證探頭的自轉(zhuǎn)不會(huì)影響測(cè)量的同時(shí)；還能使得在采集每組信號(hào)的測(cè)量周期內(nèi)，敏感區(qū)域的位置切換次數(shù)下降，提高了測(cè)量的信噪比及測(cè)量結(jié)果的精度。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的隨鉆核磁共振測(cè)井儀探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明隨鉆核磁共振測(cè)井儀探頭實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中第一主磁體或第二主磁體一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1中第一主磁體或第二主磁體另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖1中第一主磁體或第二主磁體又一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖1中聚焦磁體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明探頭所形成的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布示意圖；

圖8為圖1中天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式