一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测井装置及方法，属于石油钻井工程技术领域，具体是涉及一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置及方法。包括仪器探头，所述仪器探头包括：在轴向上间隔一定距离设置的两个管柱状磁体，每个管柱状磁体组包括若干个沿轴向依次设置的磁环，每个磁环由若干个扇形磁块构；绕置于线圈支架上的探头天线，其外部设置有天线套筒，所述天线套筒上开有槽体；其中，所述线圈产生的射频场与所述管状磁体产生的静磁场正交匹配。因此，本发明专利技术的优点是：可用于地质导向钻井作业中，同时随着井深的增加可以根据环境温度对NMR测量数据进行调整，保证测量结果的准确度。

An azimuth while drilling nuclear magnetic resonance logging device and method for geological guidance

【技术实现步骤摘要】
一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置及方法
本专利技术涉及一种测井装置及方法，属于石油钻井工程
，具体是涉及一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置及方法。
技术介绍
将核磁共振技术(NMR)应用于井下环境中，其基本原理是利用地层中氢原子核与磁场相互作用发生共振以实现对地层信息的观察和测量，该项技术不受岩石骨架的影响，能够直接获取孔隙度信息，并且探测工具不含放射源，对环境影响小，更有利于现场施工作业。随着低、深、海、非等复杂油气藏越来越多的成为勘探开发的对象，核磁共振测井技术也面临着新的技术挑战，尤其是现阶段页岩油气的开发，使水平井技术得到大规模的应用，而作为水平井钻井利器之一的地质导向技术将是今后井眼轨迹控制技术钻井工具的发展方向。地质导向工具在水平井作业过程中，钻孔的井周地层是不均匀的，而地质导向作业对地层信息的方位性要求很高，因此需要探测工具具备较强的方位分辨能力。方位随钻核磁共振技术可以实现各个方向的原状地层信息探测并实时上传给地面系统，有助于钻井工程师进行实时的钻井决策，保证井眼轨迹处在目的层中。现有技术中的方位随钻核磁共振测井装置及方法不具备方位分辨能力，在井下难以根据环境温度的变化调整测量方法以保证测量数据的质量，难以实时准确地校正补偿NMR测量结果。因此，对现有技术中的用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置及方法进行改进，以满足不同应用场景的需求，是当前迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。本专利技术目的是解决现有技术所存在的上述问题及不足之处，提供一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置及方法，该装置及方法具有方向敏感性，可用于地质导向钻井作业中，在钻具处于旋转或滑动钻进模式下均能适用，同时随着井深的增加可以根据环境温度对NMR测量数据进行调整，保证测量结果的准确度。。为解决上述问题，本专利技术的方案是：一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，包括仪器探头，所述仪器探头包括：在轴向上间隔一定距离设置的两个管柱状磁体，每个管柱状磁体组包括若干个沿轴向依次设置的磁环，每个磁环由若干个扇形磁块构；绕置于线圈支架上的探头天线，其外部设置有天线套筒，所述天线套筒上开有槽体；其中，所述线圈产生的射频场与所述管状磁体产生的静磁场正交匹配。优选的，上述的一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，所述管柱状磁体沿径向从内至外依次包括磁极磁钢，磁极磁钢包布、磁体外保护套筒。优选的，上述的一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，所述探头天线包括：软磁材料构成的圆筒状套筒，位于所述圆筒状套筒外部的线圈支架，套于所述线圈支架上上的线圈，位于所述线圈外的高强度钢化玻璃套筒；所述线圈支架材质为聚四氟乙烯，其中间位置均匀设置螺旋线槽，所述线圈绕制于螺旋线槽中，线圈两端出线经过小孔引出。优选的，上述的一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，所述天线套筒沿轴向分为对称的两个半圆形筒体结构；并且至少一个所述半圆形筒体结构上开有槽体。优选的，上述的一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，所述天线套筒沿轴向分为对称的两个半圆形筒体结构；并且仅一个所述半圆形筒体结构上开有槽体。优选的，上述的一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，还包括：储能短节，用于为发射电路储存高压电能，所述储能短节由多个电容组串联和/或并联组成，各电容组通过滤波模块与射频发射电路相连。优选的，上述的一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，还包括：测控电子电路短节，其包括：主控电路，与主控电路相连的电源变换电路，上位机，随钻方位测量电路，射频发射电路，回波采集电路，所述射频发射电路和所述回波采集电路与探头天线总成相连。一种利用上述装置进行测井的方法，包括：无方位测量模式，用于对钻具方位不敏感的随钻测井作业中，具体为：在天线套筒上下两部分均设置刻槽，从所述刻槽向周向发射射频脉冲，通过刻槽接收从地层返回的核磁共振回波信号。优选的，上述述的一种利用上述装置进行测井的方法，包括：滑动方位测量模式，用于在滑动钻进的过程中，采集带有方位核磁共振回波信号，具体为：将所述天线套筒沿轴线分为两半，仅在其中一半设置刻槽，通过方位传感器测得的方位数据以判断地层的孔隙度信息。优选的，上述述的一种利用上述装置进行测井的方法，包括：旋转方位测量模式，用于获取持续旋转钻进的钻具周向地层的方位孔隙度信息，具体为：将所述天线套筒沿轴线分为两半，仅在其中一半设置刻槽，利用所述述刻槽面随钻具旋转完成对周向所有角度地层的探测，所述述刻槽每旋转到每一个角度，记录探头天线接收的回波信号、该位置方位传感器获取的方位信号以及转速传感器传感器记录的当前位置当前时间的钻具转速，通过记录的数据获取该位置、该方位下探头设置有刻槽的天线外罩对应的地层孔隙度值。因此，本专利技术的优点是：可用于地质导向钻井作业中(钻具处于旋转或滑动钻进模式均适用)，同时随着井深的增加可以根据环境温度对NMR测量数据进行调整，保证测量结果的准确度。附图说明并入本文并形成说明书的一部分的附图例示了本专利技术的实施例，并且附图与说明书一起进一步用于解释本专利技术的原理以及使得所属领域技术人员能够制作和使用本公开。图1为方位随钻核磁共振测井装置总体结构；图2为探头上部主磁体单元结构图；图3为探头下部主磁体单元结构图；图4为天线总成结构示意图；图5为天线外保护罩结构图；图6为探头与测控电子电路短节转接结构示意图；图7为探头共振区静磁分布示意图；图8为共振天线绕制方法示意图；图9为一种天线调谐电容组合示意图；图10为装置储能短节结构框图；图11为装置测控电子电路系统结构框图；图12为方位随钻核磁共振测量方法流程。将参照附图描述本专利技术的实施例。具体实施方式实施例本实施例提供的一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置主要由无磁钻铤、钻井液通道、主磁体组、射频天线、控制及通讯电路、测量及存储电路、天线调谐电路、温度传感器、方位传感器、转速传感器、数据处理及压缩模块以及各种保护与减振结构组成，可根据地面指令或预置程序通过各项传感器反馈向地层发射射频脉冲，而后通过接收天线采集回波信号进行处理及反演后，将地层孔隙度信息储存于仪器内或经MWD上传至地面系统，供作业工程师进行实时钻井决策，优化井眼轨迹，确保钻具更多的处于目的储层中。下面分别进行介绍。(一)装置机械本体结构本实施例中，装置总本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，包括仪器探头(105)，所述仪器探头(105)包括：/n在轴向上间隔一定距离设置的两个管柱状磁体，每个管柱状磁体组包括若干个沿轴向依次设置的磁环，每个磁环由若干个扇形磁块构；/n绕置于线圈支架上的探头天线，其外部设置有天线套筒，所述天线套筒上开有槽体(503)；/n其中，所述线圈产生的射频场与所述管状磁体产生的静磁场正交匹配。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，包括仪器探头(105)，所述仪器探头(105)包括：
在轴向上间隔一定距离设置的两个管柱状磁体，每个管柱状磁体组包括若干个沿轴向依次设置的磁环，每个磁环由若干个扇形磁块构；
绕置于线圈支架上的探头天线，其外部设置有天线套筒，所述天线套筒上开有槽体(503)；
其中，所述线圈产生的射频场与所述管状磁体产生的静磁场正交匹配。


2.根据权利要求1所述的一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，其特征在于，
所述管柱状磁体沿径向从内至外依次包括磁极磁钢，磁极磁钢包布、磁体外保护套筒。


3.根据权利要求1所述的一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，其特征在于，所述探头天线包括：
软磁材料构成的圆筒状套筒，位于所述圆筒状套筒外部的线圈支架，套于所述线圈支架上上的线圈，位于所述线圈外的高强度钢化玻璃套筒；
所述线圈支架材质为聚四氟乙烯，其中间位置均匀设置螺旋线槽，所述线圈绕制于螺旋线槽中，线圈两端出线经过小孔引出。


4.根据权利要求1所述的一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，其特征在于，所述天线套筒沿轴向分为对称的两个半圆形筒体结构；并且至少一个所述半圆形筒体结构上开有槽体。


5.根据权利要求1所述的一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，其特征在于，所述天线套筒沿轴向分为对称的两个半圆形筒体结构；并且仅一个所述半圆形筒体结构上开有槽体。


6.根据权利要求1所述的一种用于地质导向的方位随钻核磁共振测井装置，其特征在于，还包括：储能短节(103)，用于为发...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛为民，魏志刚，盛利民，窦修荣，艾维平，李万军，彭浩，孔祥吉，钱锋，景宁，张皓哲，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11