具有多层磁体的核磁共振测井仪探头及天线激励方法技术

本发明专利技术提供一种具有多层磁体的核磁共振测井仪探头及天线激励方法,其中，核磁共振测井仪探头包括：探头骨架、多个磁体组件以及多个天线；所述探头骨架呈圆柱状，多个所述磁体组件在所述探头骨架周向上均匀分布；所述磁体组件包括从上至下依次设置的至少两层磁体，所述磁体的充磁方向为径向，且所述磁体组件中相邻两层磁体的充磁方向相反；每个所述磁体组件的外侧均设置有天线，多个所述天线各自独立馈电。本发明专利技术提供的核磁共振测井仪探头及天线激励方法中，通过激励不同的天线，可以实现不同方位角的地层信息探测，提高了核磁共振测井仪探头的周向分辨能力，实现了径向、轴向、周向三维尺度下的地层探测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及核磁共振测井
，尤其设及一种核磁共振测井仪探头及天线激 励方法。
技术介绍
阳00引核磁共振（NuclearMa即eticResonance,NMR)现象在1946年被发现，之后很快 应用在物理、化学、材料科学、生命科学和医学等领域。20世纪50年代，核磁共振开始在 石油天然气工业中应用，最初应用于油藏岩石物理领域。核磁共振测井仪可W利用核磁共 振原理对井眼周围的地层信息的进行探测，具有独特的储层流体的定性识别和定量评价能 力。 探头是核磁共振测井仪的重要部件之一，探头的结构决定了仪器的测量方式、核 磁共振区域和核磁共振信号强度等关键性能。核磁共振测井仪探头主要包括磁体和天线， 磁体能形成用于极化自旋氨质子的静磁场，天线能发射用于扳转自旋氨质子的射频场，撤 去射频场后，自旋氨质子开始沿着静磁场发生进动，从而产生核磁共振感应信号，通过探测 核磁共振感应信号，可W对地层情况进行分析。 现有的核磁共振测井仪探头多采用柱状体磁体，磁体的圆面两边分别为N极和S 极，磁场分布由N极指向S极的闭合磁力线形成，天线环绕在磁体周围，能向井眼四周360° 激发极化的地层区域，使得在井眼周围没有探测盲区，可W进行多频多切片测量，但测量得 到的信号只能是360°地层中信号的平均信号。因此，现有技术中的核磁共振测井仪探头只 能进行径向深度维、轴向深度维的信号检测，不具有周向多方位敏感区域的信号检测能力。
技术实现思路
阳〇化]本专利技术提供一种核磁共振测井仪探头及天线激励方法，用W解决现有技术中核磁 共振测井仪探头只能进行径向深度维和轴向深度维的信号检测、不具有周向多方位敏感区 域的信号检测能力的技术问题。 本专利技术提供一种核磁共振测井仪探头，包括：探头骨架、多个磁体组件W及多个天 线； 所述探头骨架呈圆柱状，多个所述磁体组件在所述探头骨架周向上均匀分布； 所述磁体组件包括从上至下依次设置的至少两层磁体，所述磁体的充磁方向为径 向，且所述磁体组件中相邻两层磁体的充磁方向相反； 每个所述磁体组件的外侧均设置有天线，多个所述天线各自独立馈电。 进一步地，所述天线由去氧铜皮绕制而成，所述天线呈回型或者蚊香型。 进一步地，所述天线包括N应去氧铜皮，第1应与第2应之间的距离等于第N-1应 与第N应之间的距离，且第k应与第k+1应之间的距离大于第1应与第2应之间的距离； 阳01引其中，k、N均为自然数，2 <k<N-1，N> 3。 进一步地，每个所述天线外侧还设置有辅助天线，所述辅助天线与所述天线各自 独立馈电。 进一步地，每个所述磁体组件包括上中下=层磁体，其中，中层磁体的厚度小于上 层磁体和下层磁体的厚度。 进一步地，所述探头骨架中设置有多个与所述磁体相匹配的容置腔，多个所述磁 体分别固定设置在所述多个容置腔中。 进一步地，所述探头骨架上开设有多个凹槽，多个所述天线分别固定设置在多个 所述凹槽中。 进一步地，所述核磁共振测井仪探头，还包括：用于为天线馈电的天线激励装置； 所述天线激励装置中包括多个激励通道，多个所述天线分别与多个所述激励通道 电连接。 进一步地，所述探头骨架中设置有通孔，所述通孔的中屯、轴线与所述探头骨架的 中屯、轴线重合； 所述通孔中穿设有支撑架，所述支撑架与探头壳体固定连接，或者，所述通孔中穿 设有供钻井液流通的导流管，所述导流管通过金属件与所述探头骨架固定连接。 本专利技术还提供一种基于上述任一项所述的核磁共振测井仪探头的天线激励方法， 包括： 激励一个天线，实现井下单方位角的探测； 激励至少两个天线，实现井下多方位角的探测； 激励全部天线，实现井下全方位探测。本专利技术提供的核磁共振测井仪探头及天线激励方法中，多个磁体组件在探头骨架 周向上均匀分布，每个磁体组件的外侧均设置有天线，且多个天线各自独立馈电，通过激励 不同的天线，可W实现不同方位角的地层信息探测，提高了核磁共振测井仪探头的周向分 辨能力，实现了径向、轴向、周向=维尺度下的地层探测。并且，每个磁体组件均包括从上至 下依次设置的至少两层磁体，相邻两层磁体的充磁方向相反，能够使磁力线更加聚犹，使静 磁场在同一径向深度、不同轴向深度上的磁场强度更加均匀，提高了核磁共振测井仪探头 的性能。【附图说明】 图1为本专利技术实施例一提供核磁共振测井仪探头中多个磁体组件的结构示意图； 图2为本专利技术实施例一提供的核磁共振测井仪探头中回型天线的结构示意图； 图3为本专利技术实施例一提供的核磁共振测井仪探头中蚊香型天线的结构示意图； 图4为本专利技术实施例一提供的核磁共振测井仪探头中回型天线与磁体组件的位 置不意图一； 图5本专利技术实施例一提供的核磁共振测井仪探头中回型天线与磁体组件的位置 示意图二。 附图标记： 1-上层磁体2-中层磁体3-下层磁体4-回型天线 5-蚊香型天线【具体实施方式】 为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例 中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。 W35] 实施例一 本专利技术实施例一种核磁共振测井仪探头。本实施例中的核磁共振测井仪探头，可 W包括：探头骨架、多个磁体组件W及多个天线；探头骨架呈圆柱状，多个磁体组件在探头 骨架周向上均匀分布。 图1为本专利技术实施例一提供核磁共振测井仪探头中多个磁体组件的结构示意图。 如图1所示，探头中包括八个磁体组件，每个磁体组件包括从上至下依次设置的至少两层 磁体，磁体的充磁方向为径向，且磁体组件中相邻两层磁体的充磁方向相反；每个磁体组件 的外侧均设置有天线，多个天线各自独立馈电。 具体地，多个磁体组件可W组成中屯、对称结构，每个磁体组件与探头骨架中屯、轴 线之间的距离均相等，且多个磁体组件在探头骨架周向上均匀分布。 每个磁体组件包括从上至下依次设置的至少两层磁体，磁体的充磁方向为径向， 也就是说磁体沿着探头骨架的半径延伸方向充磁。具体地，磁体的充磁方向可W为由内向 外或者由外向内。并且，每个磁体组件中相邻两层磁体的充磁方向相反，中层磁体2的充磁 方向可W为由内向外，相应地，上层磁体1和下层磁体3的充磁方向均为由外向内。 本实施例中，每个磁体组件中均包括多层磁体，并且每层磁体的充磁方向相反，能 够使磁力线更加聚犹，使静磁场在同一径向深度、不同轴向深度上的磁场强度更加均匀，提 高了核磁共振测井仪探头的性能。 优选的是，中层磁体2的厚度小于上层磁体1和下层磁体3的厚度能够使磁体组 件外侧的磁场强度更加均匀。 每个磁体组件外侧均设置有天线，多个天线分别是独立馈电的，对其中一个天线 发送激励信号不会影响其它的天线。 在实际工作过程中，探头进入井下后，多个磁体组件产生的静磁场会激发周向上 多个方位角的氨质子，当需要探测某一方位角的地层信息时，可W对该方位角对应的天线 发送激励信号，天线产生的射频磁场能够扳转氨质子，停止对天线发送激励信号后，氨质子 会沿着静磁场发生进动，产生核磁共振感应信号，通过探测该核磁共振感应信号，可W获取 相应单方位角的地层信息。类似的，激励本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核磁共振测井仪探头，其特征在于，包括：探头骨架、多个磁体组件以及多个天线；所述探头骨架呈圆柱状，多个所述磁体组件在所述探头骨架周向上均匀分布；所述磁体组件包括从上至下依次设置的至少两层磁体，所述磁体的充磁方向为径向，且所述磁体组件中相邻两层磁体的充磁方向相反；每个所述磁体组件的外侧均设置有天线，多个所述天线各自独立馈电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖立志，廖广志，杜群杰，罗嗣慧，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11