[發(fā)明專利]具有雙層磁體的核磁共振測(cè)井儀探頭及天線激勵(lì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510614329.1
• 申請(qǐng)日: 2015-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN105201496B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖立志;廖廣志;杜群杰;李新;羅嗣慧
• 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;E21B47/022
• 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: 宋揚(yáng),黃健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核磁共振測(cè)井技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種核磁共振測(cè)井儀探頭及天線激勵(lì)方法。

背景技術(shù)

核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)現(xiàn)象在1946年被發(fā)現(xiàn)，之后很快應(yīng)用在物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。20世紀(jì)50年代，核磁共振開始在石油天然氣工業(yè)中應(yīng)用，最初應(yīng)用于油藏巖石物理領(lǐng)域。核磁共振測(cè)井儀可以利用核磁共振原理對(duì)井眼周圍的地層信息的進(jìn)行探測(cè)，具有獨(dú)特的儲(chǔ)層流體的定性識(shí)別和定量評(píng)價(jià)能力。

探頭是核磁共振測(cè)井儀的重要部件之一，探頭的結(jié)構(gòu)決定了儀器的測(cè)量方式、核磁共振區(qū)域和核磁共振信號(hào)強(qiáng)度等關(guān)鍵性能。核磁共振測(cè)井儀探頭主要包括磁體和天線，磁體能形成用于極化自旋氫質(zhì)子的靜磁場(chǎng)，天線能發(fā)射用于扳轉(zhuǎn)自旋氫質(zhì)子的射頻場(chǎng)。撤去射頻場(chǎng)后，自旋氫質(zhì)子開始沿著靜磁場(chǎng)發(fā)生進(jìn)動(dòng)，從而產(chǎn)生核磁共振感應(yīng)信號(hào)，通過探測(cè)核磁共振感應(yīng)信號(hào)，可以對(duì)地層情況進(jìn)行分析。

現(xiàn)有的核磁共振測(cè)井儀探頭多采用柱狀體磁體，磁體的圓面兩邊分別為N極和S極，磁場(chǎng)分布由N極指向S極的閉合磁力線形成，天線環(huán)繞在磁體周圍，能向井眼四周360°激發(fā)極化的地層區(qū)域，使得在井眼周圍沒有探測(cè)盲區(qū)，可以進(jìn)行多頻多切片測(cè)量，但測(cè)量得到的信號(hào)只能是360°地層中信號(hào)的平均信號(hào)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的核磁共振測(cè)井儀探頭只能進(jìn)行徑向深度維、軸向深度維的信號(hào)檢測(cè)，不具有周向多方位敏感區(qū)域的信號(hào)檢測(cè)能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種核磁共振測(cè)井儀探頭及天線激勵(lì)方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中核磁共振測(cè)井儀探頭只能進(jìn)行徑向深度維和軸向深度維的信號(hào)檢測(cè)、不具有周向多方位敏感區(qū)域的信號(hào)檢測(cè)能力的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供一種核磁共振測(cè)井儀探頭，包括：探頭骨架以及設(shè)置在所述探頭骨架中的屏蔽層；

所述屏蔽層的上方和下方分別設(shè)置有多個(gè)主磁體；

各個(gè)主磁體的中心軸線相互平行，且各個(gè)主磁體的中心軸線與所述探頭骨架中心軸線之間的距離相等；

任意兩個(gè)主磁體的中心軸線之間的距離不小于第一預(yù)設(shè)值；

每個(gè)所述主磁體的外側(cè)均設(shè)置有天線，多個(gè)所述天線各自獨(dú)立饋電。

進(jìn)一步地，所述屏蔽層上方和下方分別均勻設(shè)置有四個(gè)主磁體，八個(gè)所述主磁體沿所述探頭骨架的周向均勻分布，且所述屏蔽層上方的主磁體與下方的主磁體交錯(cuò)排布；

所述主磁體呈三棱柱狀、且上下底面均為等腰直角三角形；

所述探頭骨架的中心軸線和所述主磁體的中心軸線所在的平面為第一平面，所述第一平面與所述主磁體的底面直角邊垂直；

所述主磁體的充磁方向?yàn)閺较颉?/p>

進(jìn)一步地，對(duì)應(yīng)主磁體的底面的兩個(gè)直角邊分別設(shè)置有輔助磁體，所述輔助磁體與對(duì)應(yīng)的直角邊之間的距離不大于第二預(yù)設(shè)值；

所述輔助磁體呈四棱柱狀，所述輔助磁體與所述主磁體高度相等，且兩個(gè)所述輔助磁體的底面長(zhǎng)邊分別與所述主磁體的兩個(gè)直角邊平行；

所述輔助磁體沿著底面長(zhǎng)邊的延伸方向充磁，且所述輔助磁體的充磁方向與所述主磁體的充磁方向相反。

進(jìn)一步地，所述主磁體和所述輔助磁體分別與所述屏蔽層粘接固定。

進(jìn)一步地，所述天線由去氧銅皮繞制而成，所述天線呈回型或者蚊香型。

進(jìn)一步地，所述天線包括N匝去氧銅皮，第1匝與第2匝之間的距離等于第N-1匝與第N匝之間的距離，且第k匝與第k+1匝之間的距離大于第1匝與第2匝之間的距離；

其中，k、N均為自然數(shù)，2＜k＜N-1，N＞3。

進(jìn)一步地，所述探頭骨架上開設(shè)有多個(gè)凹槽，多個(gè)所述天線分別固定設(shè)置在多個(gè)所述凹槽中，且所述凹槽中填充有高導(dǎo)磁材料。

進(jìn)一步地，所述核磁共振測(cè)井儀探頭，還包括：用于為天線饋電的天線激勵(lì)裝置；

所述天線激勵(lì)裝置中包括多個(gè)激勵(lì)通道，多個(gè)所述天線分別與多個(gè)所述激勵(lì)通道電連接。

進(jìn)一步地，所述探頭骨架中設(shè)置有通孔，所述通孔的中心軸線與所述探頭骨架的中心軸線重合；

所述通孔中穿設(shè)有支撐架，所述支撐架與探頭殼體固定連接，或者，所述通孔中穿設(shè)有供鉆井液流通的導(dǎo)流管，所述導(dǎo)流管通過金屬件與所述探頭骨架固定連接。

本發(fā)明還提供一種基于上述任一項(xiàng)所述的核磁共振測(cè)井儀探頭的天線激勵(lì)方法，包括：

激勵(lì)一個(gè)天線，實(shí)現(xiàn)井下單方位角的探測(cè)；

激勵(lì)至少兩個(gè)天線，實(shí)現(xiàn)井下多方位角的探測(cè)；

激勵(lì)全部天線，實(shí)現(xiàn)井下全方位探測(cè)。