[发明专利]一种核磁共振测井仪探头

说明书

技术领域

本发明属于石油测井装置领域，主要涉及测井仪探头，特别是涉及一种核磁共振测井仪探头。

背景技术

核磁共振测井利用地层孔隙中富含氢原子的液体（石油、水）和气体（天然气）中氢核受到激发后产生的核磁共振信号，通过测井解释，可用于定量确定有效孔隙度、自由流体孔隙度、束缚水孔隙度、孔径分布、渗透率以及原油的粘度和湿润度等参数。

目前核磁共振测井的探头设计主要是基于“Inside-out”思想，Schlumberger公司的CMR贴壁式方案， Numar公司的MAIL系列探头的材料改进以及探头的结构优化，以及MRX和MREx系列的偏心探头。其区别在于：“Inside-out”至少采用两部分永磁体，分别对两块永磁体进行轴向反向充磁，通过对轴向放置的永磁体间距的调整得到最佳的环形探测区域，永磁体用于产生核磁共振的静磁场B₀，在两柱形永磁体之间放置用于产生射频磁场B₁的天线，天线包括线圈和磁芯，线圈一般为螺线管结构的改进，磁芯为软磁材料其选用较多的为软磁铁氧体或磁钢，这样就在井眼周围形成一个静磁场B₀与射频磁场B₁严格正交，且B₀大小均匀近环形探测区域。在不同深度的地层，B₀的大小不同，即形成梯度磁场，可以通过改变射频信号得到不同深度地层的环形探测区域。由于仪器的长度有限，该方案的探测区域较小，测井速度也较慢。CMR贴壁式探头采用三块长方永磁体径向充磁，三块永磁体平行同极放置，仅在永磁体磁极的一侧安放天线，所以仅在地层中临天线侧产生射频磁场，形成近圆柱体的探测区域。CMR探头仅在一个方向的一个小区域内产生均匀的静磁场，探测区域小，只能进行单频测量。MAIL系列探头采用圆柱体结构永磁体径向充磁在圆柱外表面处安放天线，在径向切面实现B₀与B₁严格正交。MRIL探头的天线中没有加放磁芯，射频磁场的稳定性不好，射频功率高。

发明内容

发明目的：

本发明涉及一种核磁共振测井仪探头，其目的在于通过对探头磁体的结构设计和射频线圈的位置安放，能在井下产生梯度场，得到远近不同的探测区域。

技术方案：

一种核磁共振测井仪探头，固定在核磁共振测井仪上，其特征在于：包括永磁体和天线；永磁体为弦切柱状结构，天线对称设置在永磁体的非圆弧部分的两侧，在永磁体的圆弧边固定有用于延长磁极的磁片。

永磁体由10-20块弦切柱状结构的磁柱粘结而成，粘结后的总长度为200cm，磁柱采用烧结钕铁硼或钐钴材料制成，磁柱的横截面为圆的两个对称弦的中间部分，截面形成对称的弧；在磁柱圆弧的外部安放有与其同高的圆柱壳形磁片单体，紧贴永磁体磁柱圆弧边放置，磁片单体厚度为10mm，磁片整体由10-20块磁片单体粘结而成，数量与磁柱的数量保持一致。

磁柱的横截面为一个半径为60-70mm圆形，两个对称弦的弦间距离为90-100mm。

天线紧贴永磁体的弦切边设置，包括磁芯和射频线圈，磁芯紧贴永磁体，射频线圈绕置在磁芯上；磁芯采用软磁铁氧体材料，并逐片叠置而成。

磁芯紧贴永磁体的两侧平面居中放置，磁芯由截面尺寸为60mm×20mm的40-50块磁芯叠片叠置而成，其总长与永磁体相同。

优点及效果：

本发明这种核磁共振测井仪探头，具有以下优点和有益效果：

（1）采用居中方式测井，采用磁能积较高的烧结钕铁硼或钐钴材料作为永磁体的材料，在永磁体的圆弧边固定有用于延长磁极作用的磁片；

（2）天线充分利用磁体的剩余空间产生射频磁场，天线磁芯的叠片结构用于减小射频磁场产生的涡流损耗；

（3）探头在井眼周围的地层中产生梯度磁场，实现对井眼周围地层不同深度的多维测井，增大磁体圆弧边所对应地层的探测深度。

附图说明：

图1是本发明居中型核磁共振测井仪探头主视图，为半剖视图；

图2是本发明居中型核磁共振测井仪探头结构俯视图；

图3是本发明居中型核磁共振测井仪天线磁芯部分视图；

图4是改进天线结构后探头的径向截面半剖视图。

附图标记说明：

1、磁柱；2、磁芯；3、射频线圈；4、磁片单体；5、磁芯叠片；2-1、第一磁芯；2-2、第二磁芯；2-3、第三磁芯。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：