核磁共振设备、系统和方法技术方案

本文公开了包括磁体组件的设备和系统，所述磁体组件包括：中心磁体，其具有第一轴向端和第二相对轴向端；具有近端和远端的第一尾段磁体，所述近端与所述中心磁体的所述第一轴向端间隔开；以及与所述中心磁体的所述第二轴向端间隔开的第二尾段磁体；至少一个第一垫补磁体，其被设置成邻近第一透磁材料或至少部分被第一透磁材料包围，所述至少一个第一垫补磁体被设置成靠近所述第一尾段磁体的在所述中心磁体的近端的一端，或者靠近所述第一尾段磁体的在所述中心磁体的远端的一端；以及附接至所述磁体组件的井下工具。公开了附加设备、系统和方法。

Nuclear magnetic resonance device, system and method

This paper discloses a device and a system including a magnet assembly, the magnet assembly includes a center magnet having a first end and a second axial relative axial end; the tail section has a first magnet proximal end and a distal end, the proximal end to the center of the magnet of the first axial end spaced from the second axis; the end and the central magnet spaced from the second end of the magnet; at least one first shimming magnet, which are arranged to be adjacent to the first magnetic material or at least in part by the first magnetic material surrounded by the at least one first shimming magnet is disposed adjacent to the first end of the magnet in the the center of the proximal end of the magnet, one end of the distal or adjacent the first end of the magnet in the center of the magnet; and of the downhole tool is connected to the magnet assembly. Additional apparatus, systems, and methods are disclosed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】核磁共振设备、系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2015年3月5日提交的美国临时申请序列号62/128,746的优先权，所述申请据此以引用的方式整体并入本文中。
技术介绍
在测井(例如，电缆测井、随钻测井(LWD)和随钻测量(MWD))领域中，核磁共振(NMR)工具已经被用于基于与地表下材料的磁相互作用勘探地理地层。一些井下NMR工具包括：磁体组件，其产生静态磁场；以及线圈组件，其生成射频(RF)控制信号并且检测地表下材料中的磁共振现象。地表下材料的性质可以根据检测的现象进行识别。当使用基于NMR的工具时，可能难以基于自旋的自然极化实现满意的信噪比(SNR)。除此以外，井下NMR工具的非原位(即，外向型)性质意味着激励场在距离工具的距离上强度自然地下降。因此，天线距离感应体积越远，对应接收的信号的振幅越小。附图描述图1A是根据各种实施方案的示例性井系统的图解。图1B是根据各种实施方案的电缆测井环境中的包括NMR工具的示例性井系统的图解。图1C是根据各种实施方案的随钻测井(LWD)环境中的包括NMR工具的示例性井系统的图解。图2A是根据各种实施方案的用于从地下区域获得NMR数据的示例性井下工具的图解。图2B是根据各种实施方案的用于从地下区域获得NMR数据的另一示例性井下工具的图解。图3A是示出根据各种实施方案的有关示例性井下工具的方位选择性的坐标图。图3B是根据各种实施方案的用于从地下区域获得NMR数据的另一示例性井下工具的图解。图4A是示出根据各种实施方案的用于从地下区域获得NMR数据的示例性技术的流程图。图4B是示出根据各种实施方案的用于从地下区域获得NMR数据的另一示例性技术的流程图。图5是根据各种实施方案的NMR工具构造的示意性视图。图6是图5中示出的NMR工具构造的线框模型视图。图7图示根据各种实施方案的径向对称磁场分布的一部分的侧面剖视图。图8图示根据各种实施方案的模型化径向对称磁场分布的一部分的侧面剖视图。图9图示根据各种实施方案的随着极磁体从中心移动离开模型化径向对称磁场分布的一部分的侧面剖视图。图10图示根据各种实施方案的在295kHz的工作频率下随着极磁体从中心移动离开模型化径向对称磁场分布的一部分的侧面剖视图。图11图示根据各种实施方案的在716kHz的工作频率下随着极磁体从中心移动离开模型化径向对称磁场分布的一部分的侧面剖视图。图12至图13是根据各种实施方案的NMR工具构造的示意性视图。图14图示根据各种实施方案的通过添加透磁材料至工具构造而创建的磁场中的枕区的磁场分布。图15至图16是根据各种实施方案的NMR工具构造的示意性视图。图17图示根据各种实施方案的磁场的对应于图15至图16的NMR工具构造的对称磁场分布。图18是根据各种实施方案的NMR工具构造的示意性视图。图19图示根据各种实施方案的磁场的对应于图18的NMR工具构造的不对称磁场分布。图20是根据各种实施方案的NMR工具构造的示意性视图。图21是根据各种实施方案的设备和系统的框图。图22是图示根据各种实施方案的几种方法的流程图。具体实施方式在一些实施方案中，基于NMR的工具可以被构建以提供具有提高的SNR的地表下数据。例如，根据本文所公开的各种实施方案构建的工具可能包括策略性地放置的磁体、透磁材料和铜，以在地层中的给定距离处提供比常见工具可以提供的SNR更高的SNR。一些实例包括用于在地质地层中的体积中产生磁场的磁体组件，所述磁体组件包括：中心磁体，其具有第一轴向端和第二相对轴向端；与中心磁体的第一轴向端间隔开的第一尾段磁体；以及与中心磁体的第二轴向端间隔开的第二尾段磁体。所述磁体组件还包括设置在所述中心磁体与所述第一尾段磁体之间的至少一个垫补磁体，所述垫补磁体被设置成邻近所述透磁材料或至少部分被所述透磁材料包围，所述垫补磁体用于塑造由中心磁体和第一尾段磁体提供的静态磁场子体。井下工具可以附接至磁体组件。现在将详细描述这些实施方案和许多其它实施方案。图1A是根据各种实施方案的示例性井系统100a的图解。示例性井系统100a包括NMR测井系统108和地表面106下方的地下区域120。井系统可能包括图1A中未示出的额外特征或不同特征。例如，井系统100a可能包括额外的钻井系统部件、电缆测井系统部件等。地下区域120可能包括一个或多个地下地层或区域的全部或一部分。图1A中示出的示例性地下区域120包括多个地表下层122和穿透所述地表下层122的井筒104。地表下层122可能包括沉积层、岩层、砂层或这些的组合以及其它类型的地表下层。地表下层中的一个或多个可能包含流体，诸如盐水、油、气体等。虽然图1A中示出的示例性井筒104是垂直井筒，但是NMR测井系统108可以实现为其它井筒取向。例如，NMR测井系统108可以被适应用于水平井筒、斜井筒、曲线井筒、垂直井筒或这些的组合。示例性NMR测井系统108包括测井工具102、表面设备112和计算子系统110。在图1A中示出的实例中，测井工具102是当设置在井筒104中时操作的井下测井工具。图1A中示出的示例性表面设备112在例如靠近井口105的表面106处或表面106上方操作，以控制测井工具102以及可能的其它井下设备或井系统100的其它部件。示例性计算子系统110可以接收并分析来自测井工具102的测井数据。NMR测井系统可能包括额外特征或不同特征，并且NMR测井系统的特征可以如图1A中所呈现或按照其它方式布置和操作。在一些情况下，计算子系统110中的全部或部分可以被实现为表面设备112、测井工具102或二者的部件，或者可以与表面设备112、测井工具102或二者的一个或多个部件成一体。在一些情况下，计算子系统110可以被实现为与表面设备112和测井工具102分开的一个或多个计算结构。在一些实现方式中，计算子系统110嵌在测井工具102中，且计算子系统110和测井工具102当设置在井筒104中时可以同时操作。例如，虽然在图1A中示出的实例中计算子系统110被示出在表面106上方，但是计算子系统110的全部或部分可以驻留在表面106下方，例如位于或靠近测井工具102的位置处。井系统100a可能包括允许在计算子系统110、测井工具102和NMR测井系统108的其它部件中通信的通信或遥测设备。例如，NMR测井系统108的部件可能各自在各种部件中尤其包括用于有线或无线数据通信的一个或多个收发器或类似设备。例如，NMR测井系统108可能包括用于光学遥测、电缆遥测、有线钻杆遥测、泥浆脉冲遥测、声学遥测、电磁遥测或这些和其它类型的遥测的组合的系统和设备。在一些情况下，测井工具102从计算子系统110或其它源接收命令、状态信号或其它类型的信息。在一些情况下，计算子系统110从测井工具102或其它源接收测井数据、状态信号或其它类型的信息。在井系统的生命周期的各种阶段处，NMR测井操作可以结合各种类型的井下操作一起执行。表面设备112和测井工具102的结构属性和部件可以被适应用于各种类型的NMR测井操作。例如，NMR测井可以在钻井操作期间、电缆测井操作期间或在其它情境下执行。为此，表面设备112和测井工具102可能包括或者可以结合钻井设备、电缆测井设备或用于其它类型的操作的其它设备一起操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其包括：用于在地质地层中的体积中产生磁场的磁体组件，所述磁体组件包括：中心磁体，其具有第一轴向端和第二相对轴向端；第一尾段磁体，其与所述中心磁体的所述第一轴向端间隔开；以及第二尾段磁体，其与所述中心磁体的所述第二轴向端间隔开；设置在所述中心磁体与所述第一尾段磁体之间的至少一个第一垫补磁体，所述第一垫补磁体被设置成邻近第一透磁材料或至少部分被第一透磁材料包围，所述第一垫补磁体用于塑造由所述中心磁体和所述第一尾段磁体提供的第一静态磁场子体；以及附接至所述磁体组件的井下工具。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.05 US 62/128,7461.一种设备，其包括：用于在地质地层中的体积中产生磁场的磁体组件，所述磁体组件包括：中心磁体，其具有第一轴向端和第二相对轴向端；第一尾段磁体，其与所述中心磁体的所述第一轴向端间隔开；以及第二尾段磁体，其与所述中心磁体的所述第二轴向端间隔开；设置在所述中心磁体与所述第一尾段磁体之间的至少一个第一垫补磁体，所述第一垫补磁体被设置成邻近第一透磁材料或至少部分被第一透磁材料包围，所述第一垫补磁体用于塑造由所述中心磁体和所述第一尾段磁体提供的第一静态磁场子体；以及附接至所述磁体组件的井下工具。2.如权利要求1所述的设备，其进一步包括：铜，其径向设置在所述第一垫补磁体与所述第一透磁材料之间，或在所述中心磁体与中心透磁材料之间。3.如权利要求1所述的设备，其中所述至少一个第一垫补磁体包括多个单一的环形形状的元件和/或被塑造以形成环状物的一系列矩形元件。4.如权利要求1所述的设备，其进一步包括：设置在所述中心磁体与所述第二尾段磁体之间的至少一个第二垫补磁体，所述第二垫补磁体被设置成邻近第二透磁材料或至少部分被所述第二透磁材料和铜包围。5.如权利要求4所述的设备，其进一步包括：邻近额外的透磁材料或至少部分被额外的透磁材料包围的至少一组额外的垫补磁体，以向外扩展所述至少一个第一垫补磁体和所述至少一个第二垫补磁体的布置，并且所述第一透磁材料和所述第二透磁材料呈沿所述工具的纵向轴线的对称形式。6.如权利要求4所述的设备，其中与所述第一垫补磁体和所述第二垫补磁体相关联的地质地层检查深度是不同的。7.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述中心磁体界定第一磁场取向，且所述第一尾段磁体和所述第二尾段磁体各自界定与所述第一磁场取向大致上正交的第二磁场取向。8.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述中心磁体或所述第一尾段磁体和所述第二尾段磁体中的至少一个包括一个或多个永磁体。9.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述中心磁体以及所述第一尾段磁体和所述第二尾段磁体界定包括多个不同子体的总静态磁场体积，所述多个不同的子体包括在平行于所述工具的纵向轴线的第一方向上是细长的第一静态磁场子体，所述第一静态磁场子体中的磁场在所述第一方向上大致上均匀地定向，所述设备进一步包括：定位在沿所述纵向轴线的相应位置处的天线，当所述天线正在操作时所述天线中的每一个用于检测来自所述不同子体中的相应一个的核磁共振响应。10.如权利要求9所述的设备，其中对所述第一透磁材料的传导性进行选择，以将所述透磁材料中的损耗减小至低于所述天线或所述地质地层中的预期损耗。11.如权利要求1所述的设备，其进一步包括：天线组件，其包括设置在所述中心磁体上方的横向偶极子天线，其中铜和中心透磁材料设置在所述中心磁体与所述天线组件之间。12.一种设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·C·贾克曼，L·李，A·雷德曼，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国,US