[发明专利]随钻核磁共振测井仪探头及随钻核磁共振测井仪

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振测井技术，尤其涉及一种随钻核磁共振测井仪探头及随钻核磁共振测井仪。

背景技术

随钻核磁共振测井仪是利用核磁共振原理测量油井周围的地层情况，从而探测地层中与油气特征相关的信息，其主要通过探头形成磁场并采集共振信号，进而根据共振信号对赋存在地层岩石孔隙中的流体进行分析，以直接测量储层流体中氢核的密度，并可将利用核磁共振信号获得的核磁数据直接转换为视含水孔隙度，还可以确定储层中不同流体的存在、含量及流体的相关特性。

其中，探头是在油气井下激发核磁共振现象和接收核磁共振信号的关键部件，探头的结构设计决定了测井仪的测量方式、产生核磁共振的共振区域及核磁共振信号强度等关键性能。探头主要包括磁体和天线，磁体用于在井眼周围的地层中产生静磁场，以对地层中的液态油气水中的氢原子进行激发；天线用于向地层发射射频脉冲以形成脉冲磁场，通过该脉冲磁场激发地层中已经被所述静磁场极化的氢原子产生核磁共振现象，同时还用于接收和采集地层的氢原子产生的核磁共振信号。

图1为现有技术中的随钻核磁共振测井仪探头的结构示意图，如图1所示，该探头主要包括：上下相对设置的两个主磁体11，设置在两个主磁体11之间的天线12，以及用于容置并固定主磁体11和天线12的探头骨架；其中，主磁体11呈圆环状，且两主磁体11的同极相对。这种结构下，主磁体11形成的静磁场B₀的方向和天线发射射频脉冲所形成的脉冲磁场B₁的方向在探头中间位置的横截面上互相垂直(B₀垂直于B₁核磁共振的必要激发条件之一)，即，在地层对应该位置处形成环形的、可产生核磁共振的敏感区域M。

现有技术的这种探头的静磁场强度较低，其产生核磁共振的共振频率也较低，从而导致信号强度不够高，另外，由于主磁体和天线的设置方式使得敏感区域M在垂向上的高度较小，一般为：20～25.5mm，而在测量过程中每组信号的采集需要经历一个3～5秒的测量周期，而同时探头是持续钻进的，从而使在这个测量周期内，敏感区域M的位置切换过于频繁，导致了测量结果的信噪比较低(研究表明，信噪比与敏感区域高度成正比)，影响测量精度。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种用于探测地层岩石和流体信息的随钻核磁共振测井仪探头及随钻核磁共振测井仪，达到了提高可产生核磁共振的敏感区域的高度，提高信噪比，从而提高测量精度的目的。

本发明提供一种随钻核磁共振测井仪探头，包括：柱状的探头骨架，所述探头骨架的中心轴处穿设有供钻井液流通的泥浆管；在所述探头骨架内、且在所述泥浆管上同轴套设有圆环状的第一主磁体和第二主磁体，所述第一主磁体和第二主磁体均为轴向充磁，且所述第一主磁体和所述第二主磁体极性相同的一端相对设置；在所述探头骨架的外围侧壁上、且对应所述第一主磁体和第二主磁体的中间位置固定嵌设有用于形成脉冲磁场的天线；在所述第一主磁体和第二主磁体之间、且在所述泥浆管上同轴套设有至少一对的圆环状的聚焦磁体，构成所述每对聚焦磁体中的两个聚焦磁体关于所述天线的中截面对称，所述聚焦磁体为径向充磁，且所述聚焦磁体与所述探头骨架相对固定设置。

本发明还提供一种随钻核磁共振测井仪，包括：井下钻具及井上信号处理设备，所述井下钻具的钻铤中固定设置有如上所述的随钻核磁共振测井仪探头。

本发明提供的随钻核磁共振测井仪探头静磁场分布，可使能够产生核磁共振的敏感区域在垂向的延伸长度得到显著增加，当钻头钻进时，在保证探头的自转不会影响测量的同时；还能使得在采集每组信号的测量周期内，敏感区域的位置切换次数下降，提高了测量的信噪比及测量结果的精度。

附图说明

图1为现有技术中的随钻核磁共振测井仪探头的结构示意图；

图2为本发明随钻核磁共振测井仪探头实施例的结构示意图；

图3为图1中第一主磁体或第二主磁体一实施例的结构示意图；

图4为图1中第一主磁体或第二主磁体另一实施例的结构示意图；

图5为图1中第一主磁体或第二主磁体又一实施例的结构示意图；

图6为图1中聚焦磁体实施例的结构示意图；

图7为本发明探头所形成的磁场强度分布示意图；

图8为图1中天线的结构示意图。

具体实施方式