多探测深度的核磁共振测井仪及其探头、天线激励方法技术

本发明专利技术提供一种多探测深度的核磁共振测井仪及其探头、天线激励方法，其中核磁共振测井仪探头包括：外壳、磁体、以及天线阵列装置；所述磁体固定设置在所述外壳中；所述天线阵列装置包括沿所述磁体周向分布的至少两组天线阵列，每组所述天线阵列包括N层各自独立馈电的天线；第k层天线设置在所述磁体与第k+1层天线之间，其中，k＝1、2、……N-1；所述天线固定在支架上，所述支架与所述壳体固定连接。本发明专利技术提供的核磁共振测井仪探头、核磁共振测井仪及天线激励方法，通过激励不同的天线阵列，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】

本专利技术涉及核磁共振测井
，尤其涉及一种核磁共振测井仪探头、核磁共振测井仪及天线激励方法。
技术介绍
核磁共振(NuclearMagneticResonance，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。核磁共振测井仪可以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氢质子的静磁场，天线能发射用于扳转自旋氢质子的射频场，撤去射频场后，自旋氢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，可以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，可以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。专利
技术实现思路
本专利技术提供一种核磁共振测井仪探头、核磁共振测井仪及天线激励方法，用以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：外壳、磁体、以及天线阵列装置；所述磁体固定设置在所述外壳中；所述天线阵列装置包括沿所述磁体周向分布的至少两组天线阵列，每组所述天线阵列包括N层各自独立馈电的天线；第k层天线设置在所述磁体与第k+1层天线之间，其中，k＝1、2、……N-1；所述天线固定在支架上，所述支架与所述壳体固定连接。进一步地，所述天线阵列装置包括至少一组反射型天线阵列，所述反射型天线阵列的第一层天线为反射型天线，第二层天线为马鞍型天线或者条带型天线；其中，所述反射型天线的表面积大于所述条带型天线的表面积。进一步地，所述反射型天线与所述条带型天线呈弧面状，且所述反射型天线的中心朝向所述磁体凹陷，所述条带型天线的中心背离所述磁体凹陷。进一步地，所述条带型天线的弧面曲率小于所述反射型天线的弧面曲率。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电路；所述天线阵列中的多层天线分别与所述天线激励电路电连接。进一步地，所述磁体为圆柱形磁体，所述圆柱形磁体的充磁方向为径向，所述天线阵列装置包括四组天线阵列，所述四组天线阵列沿所述磁体周向均匀分布。进一步地，所述磁体包括主磁体和屏蔽磁体，所述主磁体和所述屏蔽磁体为长方体，所述主磁体的厚度大于所述屏蔽磁体的厚度；所述至少两组天线阵列设置在所述主磁体的一侧。进一步地，所述磁体为环状结构，所述壳体中穿设有供钻井液流通的泥浆管，且所述泥浆管上套设有所述磁体；所述至少两组天线阵列沿所述磁体周向均匀分布。本专利技术还提供一种核磁共振测井仪，包括上述任一项所述的核磁共振测井仪探头。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：激励一组天线阵列中的天线，实现单方位角的探测；激励至少两组天线阵列中的天线，实现多方位角的探测；激励同一天线阵列中不同层的天线，实现不同径向深度的探测。本专利技术提供的核磁共振测井仪探头、核磁共振测井仪及天线激励方法中，磁体周围分布有至少两组天线阵列，每组天线阵列包括至少两层各自独立馈电的天线，通过激励不同的天线阵列，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；并且，第一层天线设置在磁体与第二层天线之间，通过激励不同的天线，可以探测不同径向深度的地层信息，进一步提高了径向深度上的探测能力。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的核磁共振测井仪探头的结构示意图；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天线阵列装置的结构示意图；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天线阵列的结构示意图；图4为图3所示天线阵列的侧视图。附图标记：1-磁体2-天线阵列装置21-第一层天线22-第二层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。实施例一本专利技术实施例一提供一种核磁共振测井仪探头。图1为本专利技术实施例一提供的核磁共振测井仪探头的结构示意图。如图1所示，本实施例中的核磁共振测井仪探头，可以包括：外壳(图中未示出)、磁体1、以及天线阵列装置2；磁体1固定设置在外壳中；天线阵列装置2包括沿磁体1周向分布的至少两组天线阵列，每组天线阵列包括N层各自独立馈电的天线；第k层天线设置在磁体1与第k+1层天线之间，其中，N为≥2的自然数，k＝1、2、……N-1；天线固定在支架上，支架与壳体固定连接。具体地，磁体1可以为圆柱形、长方体形、环形或不规则形状，天线阵列装置2包括多组天线阵列，天线阵列为射频天线阵列，多组天线阵列的类型可以相同，也可以不同，且多组天线阵列沿磁体1周向分布。每组天线阵列中可以包括多层天线，其中，第一层天线设置在磁体1的外侧，第二层天线设置在第一层天线的外侧，以此类推，第k+1层天线设置在第k层天线的外侧，即多个天线在磁体1的外侧分层设置。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天线阵列装置2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天线阵列的结构示意图。如图2和图3所示，天线阵列装置2中包括多组天线阵列，天线阵列中包括两层天线，第一层天线21设置在磁体1与第二层天线22之间。天线可以通过支架固定在壳体上，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：外壳、磁体、以及天线阵列装置；所述磁体固定设置在所述外壳中；所述天线阵列装置包括沿所述磁体周向分布的至少两组天线阵列，每组所述天线阵列包括N层各自独立馈电的天线；第k层天线设置在所述磁体与第k+1层天线之间，其中，k＝1、2、……N‑1；所述天线固定在支架上，所述支架与所述壳体固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种核磁共振测井仪探头，其特征在于，包括：外壳、磁体、以
及天线阵列装置；
所述磁体固定设置在所述外壳中；
所述天线阵列装置包括沿所述磁体周向分布的至少两组天线阵列，每
组所述天线阵列包括N层各自独立馈电的天线；
第k层天线设置在所述磁体与第k+1层天线之间，其中，k＝1、2、……
N-1；
所述天线固定在支架上，所述支架与所述壳体固定连接。
2.根据权利要求1所述的核磁共振测井仪探头，其特征在于，所述
天线阵列装置包括至少一组反射型天线阵列，所述反射型天线阵列的第一
层天线为反射型天线，第二层天线为马鞍型天线或者条带型天线；
其中，所述反射型天线的表面积大于所述条带型天线的表面积。
3.根据权利要求2所述的核磁共振测井仪探头，其特征在于，所述
反射型天线与所述条带型天线呈弧面状，且所述反射型天线的中心朝向所
述磁体凹陷，所述条带型天线的中心背离所述磁体凹陷。
4.根据权利要求3所述的核磁共振测井仪探头，其特征在于，所述
条带型天线的弧面曲率小于所述反射型天线的弧面曲率。
5.根据权利要求1所述的核磁共振测井仪探头，其特征在于，还包
括：用于为天线馈电的天线激励电路；
所述天线阵列中的多层天线分别与...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖立志，孙哲，廖广志，罗嗣慧，李新，杜群杰，刘伟，陈伟梁，王杰，
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