[发明专利]核磁共振设备、系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年3月5日提交的美国临时申请序列号62/128,746的优先权，所述申请据此以引用的方式整体并入本文中。

背景技术

在测井(例如，电缆测井、随钻测井(LWD)和随钻测量(MWD))领域中，核磁共振(NMR)工具已经被用于基于与地表下材料的磁相互作用勘探地理地层。一些井下NMR工具包括：磁体组件，其产生静态磁场；以及线圈组件，其生成射频(RF)控制信号并且检测地表下材料中的磁共振现象。地表下材料的性质可以根据检测的现象进行识别。

当使用基于NMR的工具时，可能难以基于自旋的自然极化实现满意的信噪比(SNR)。除此以外，井下NMR工具的非原位(即，外向型)性质意味着激励场在距离工具的距离上强度自然地下降。因此，天线距离感应体积越远，对应接收的信号的振幅越小。

附图描述

图1A是根据各种实施方案的示例性井系统的图解。

图1B是根据各种实施方案的电缆测井环境中的包括NMR工具的示例性井系统的图解。

图1C是根据各种实施方案的随钻测井(LWD)环境中的包括NMR工具的示例性井系统的图解。

图2A是根据各种实施方案的用于从地下区域获得NMR数据的示例性井下工具的图解。

图2B是根据各种实施方案的用于从地下区域获得NMR数据的另一示例性井下工具的图解。

图3A是示出根据各种实施方案的有关示例性井下工具的方位选择性的坐标图。

图3B是根据各种实施方案的用于从地下区域获得NMR数据的另一示例性井下工具的图解。

图4A是示出根据各种实施方案的用于从地下区域获得NMR数据的示例性技术的流程图。

图4B是示出根据各种实施方案的用于从地下区域获得NMR数据的另一示例性技术的流程图。

图5是根据各种实施方案的NMR工具构造的示意性视图。

图6是图5中示出的NMR工具构造的线框模型视图。

图7图示根据各种实施方案的径向对称磁场分布的一部分的侧面剖视图。

图8图示根据各种实施方案的模型化径向对称磁场分布的一部分的侧面剖视图。

图9图示根据各种实施方案的随着极磁体从中心移动离开模型化径向对称磁场分布的一部分的侧面剖视图。

图10图示根据各种实施方案的在295kHz的工作频率下随着极磁体从中心移动离开模型化径向对称磁场分布的一部分的侧面剖视图。

图11图示根据各种实施方案的在716kHz的工作频率下随着极磁体从中心移动离开模型化径向对称磁场分布的一部分的侧面剖视图。

图12至图13是根据各种实施方案的NMR工具构造的示意性视图。

图14图示根据各种实施方案的通过添加透磁材料至工具构造而创建的磁场中的枕区的磁场分布。

图15至图16是根据各种实施方案的NMR工具构造的示意性视图。

图17图示根据各种实施方案的磁场的对应于图15至图16的NMR工具构造的对称磁场分布。

图18是根据各种实施方案的NMR工具构造的示意性视图。

图19图示根据各种实施方案的磁场的对应于图18的NMR工具构造的不对称磁场分布。

图20是根据各种实施方案的NMR工具构造的示意性视图。

图21是根据各种实施方案的设备和系统的框图。

图22是图示根据各种实施方案的几种方法的流程图。

具体实施方式

在一些实施方案中，基于NMR的工具可以被构建以提供具有提高的SNR的地表下数据。例如，根据本文所公开的各种实施方案构建的工具可能包括策略性地放置的磁体、透磁材料和铜，以在地层中的给定距离处提供比常见工具可以提供的SNR更高的SNR。

一些实例包括用于在地质地层中的体积中产生磁场的磁体组件，所述磁体组件包括：中心磁体，其具有第一轴向端和第二相对轴向端；与中心磁体的第一轴向端间隔开的第一尾段磁体；以及与中心磁体的第二轴向端间隔开的第二尾段磁体。所述磁体组件还包括设置在所述中心磁体与所述第一尾段磁体之间的至少一个垫补磁体，所述垫补磁体被设置成邻近所述透磁材料或至少部分被所述透磁材料包围，所述垫补磁体用于塑造由中心磁体和第一尾段磁体提供的静态磁场子体。井下工具可以附接至磁体组件。现在将详细描述这些实施方案和许多其它实施方案。