[發明專利]具有雙層磁體的核磁共振測井儀探頭及天線激勵方法

有效

• 申請號: 201510614329.1
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN105201496B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 肖立志;廖廣志;杜群杰;李新;羅嗣慧
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/022
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 宋揚,黃健

技術領域

本發明涉及核磁共振測井技術領域，尤其涉及一種核磁共振測井儀探頭及天線激勵方法。

背景技術

核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)現象在1946年被發現，之后很快應用在物理、化學、材料科學、生命科學和醫學等領域。20世紀50年代，核磁共振開始在石油天然氣工業中應用，最初應用于油藏巖石物理領域。核磁共振測井儀可以利用核磁共振原理對井眼周圍的地層信息的進行探測，具有獨特的儲層流體的定性識別和定量評價能力。

探頭是核磁共振測井儀的重要部件之一，探頭的結構決定了儀器的測量方式、核磁共振區域和核磁共振信號強度等關鍵性能。核磁共振測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子的靜磁場，天線能發射用于扳轉自旋氫質子的射頻場。撤去射頻場后，自旋氫質子開始沿著靜磁場發生進動，從而產生核磁共振感應信號，通過探測核磁共振感應信號，可以對地層情況進行分析。

現有的核磁共振測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，磁場分布由N極指向S極的閉合磁力線形成，天線環繞在磁體周圍，能向井眼四周360°激發極化的地層區域，使得在井眼周圍沒有探測盲區，可以進行多頻多切片測量，但測量得到的信號只能是360°地層中信號的平均信號。因此，現有技術中的核磁共振測井儀探頭只能進行徑向深度維、軸向深度維的信號檢測，不具有周向多方位敏感區域的信號檢測能力。

發明內容

本發明提供一種核磁共振測井儀探頭及天線激勵方法，用以解決現有技術中核磁共振測井儀探頭只能進行徑向深度維和軸向深度維的信號檢測、不具有周向多方位敏感區域的信號檢測能力的技術問題。

本發明提供一種核磁共振測井儀探頭，包括：探頭骨架以及設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置有多個主磁體；

各個主磁體的中心軸線相互平行，且各個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；

任意兩個主磁體的中心軸線之間的距離不小于第一預設值；

每個所述主磁體的外側均設置有天線，多個所述天線各自獨立饋電。

進一步地，所述屏蔽層上方和下方分別均勻設置有四個主磁體，八個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為徑向。

進一步地，對應主磁體的底面的兩個直角邊分別設置有輔助磁體，所述輔助磁體與對應的直角邊之間的距離不大于第二預設值；

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，且兩個所述輔助磁體的底面長邊分別與所述主磁體的兩個直角邊平行；

所述輔助磁體沿著底面長邊的延伸方向充磁，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，2＜k＜N-1，N＞3。

進一步地，所述探頭骨架上開設有多個凹槽，多個所述天線分別固定設置在多個所述凹槽中，且所述凹槽中填充有高導磁材料。

進一步地，所述核磁共振測井儀探頭，還包括：用于為天線饋電的天線激勵裝置；

所述天線激勵裝置中包括多個激勵通道，多個所述天線分別與多個所述激勵通道電連接。

進一步地，所述探頭骨架中設置有通孔，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，所述通孔中穿設有供鉆井液流通的導流管，所述導流管通過金屬件與所述探頭骨架固定連接。

本發明還提供一種基于上述任一項所述的核磁共振測井儀探頭的天線激勵方法，包括：

激勵一個天線，實現井下單方位角的探測；

激勵至少兩個天線，實現井下多方位角的探測；

激勵全部天線，實現井下全方位探測。