BR112013012234B1

BR112013012234B1 - aparelho de ressonância magnética nuclear, e método

Info

Publication number: BR112013012234B1
Application number: BR112013012234-0A
Authority: BR
Inventors: Timothy Hopper; David T. Oliver; Anatoly Dementyev
Original assignee: Prad Research And Development Limited
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2021-02-02
Also published as: BR112013012234A2; US20150035529A1; US8860413B2; US9841529B2; MX338744B; EP2628028A2; RU2551483C2; CN103299215A; WO2012068219A3; EP2628028A4; EP2628028B1; CN103299215B; RU2013127645A; US20120126809A1; MX2013005580A; WO2012068219A2

Abstract

APARELHO DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR, E MÉTODO. Métodos e sistemas só proporcionados, que permitem que medições RMN de perfilagem durante a perfuração sejam feitas com imas colocados fora do comando de perfuração e elementos magneticamente permeáveis, para controlar o gradiente do campo magnético. Um grupo de imãs pode ser disposto e/ou embutido em um comando de perfuração, com uma antena axialmente disposta entre eles. Alternativamente, um grupo de imãs e uma antena disposta entre eles podem ser dispostos sobre uma camisa, que é deslizada sobre um recesso num comando de perfuração. Além disso, um elemento permeável pode ser axialmente posicionado entre o grupo de imãs para afetar a profundidade de investigação.

Description

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção

A invenção se refere, em geral, ao campo das ferramentas de ressonância magnética nuclear. Mais especificamente, a invenção se refere a ferramentas de ressonância magnética nuclear com perfilagem durante a perfuração, tendo ímãs externos ao comando de perfuração e elementos magneticamente permeáveis para controlar o gradiente do campo magnético.

Antecedentes

A ressonância magnética nuclear (RMN) pode ser usada para determinar várias características das formações e/ou amostras subterrâneas. Ferramentas de perfilagem RMN podem ser utilizadas em fundo de poços para obter estas características, que podem ser, então, utilizadas para auxiliar na determinação de, por exemplo, a presença, ausência, e/ou localização de hidrocarbonetos numa dada formação ou amostra.

Perfilagem RMN convencional, bem conhecida na arte, em geral, envolve a implantação de uma ferramenta de RMN num poço, que utiliza campos magnéticos para gerar e detectar vários sinais de RF a partir de núcleos numa formação ou amostra. Alguns exemplos de técnicas de RMN são descritos na Patente dos EUA N°. 6.232.778, atribuída à Schlumberger Technology Corp., cuja divulgação completa é aqui incorporada por referência.

Medições de RMN, em geral, são realizadas, fazendo com que os momentos magnéticos dos núcleos numa formação precessem em torno do eixo. O eixo, em torno do qual a precessão de núcleos pode ser estabelecida pela aplicação de um campo magnético estático forte, de polarização B0, na formação, tal como através da utilização de ímãs permanentes.

Em ferramentas convencionais de RMN com perfilagem durante a perfuração (LWD), esses ímãs permanentes são geralmente colocados dentro do comando de perfuração, que fornece um alojamento de proteção para os ímãs e outros componentes das ferramentas de RMN. Essa proteção pode ser útil para reduzir o risco de danos por perfuração, em termos de impacto e desgaste. Tais ferramentas convencionais podem envolver a construção dos ímãs em um alojamento, para fornecer uma estrutura para os ímãs serem nela fixados. Essa estrutura pode diminuir o volume de material magnético, que pode ser utilizado. Isto é crítico para RMN, já que a relação sinal-ruído (SNR) varia em função da intensidade do campo magnético e do gradiente do campo magnético. Outras desvantagens, tais como difícil acessibilidade dos ímãs e outros componentes da ferramenta de RMN, também existem com sistemas convencionais de LWD, que colocam os conjuntos de ímã RMN dentro do comando de 3 perfuração.

O documento US 6218833 descreve um aparelho e método de ressonância magnética nuclear com compensação de temperatura. O documento US 2010/283459 descreve a determinação de propriedades geológicas de formações de subsuperfície usando métodos de RMN para perfilagem de poços, particularmente para corrigir os efeitos do fluxo de fluido durante perfuração sub-balanceada em sinais de RMN. O documento EP 0940688 descreve um aparelho de ressonância magnética nuclear e um método para gerar um campo magnético axissimétrico com linhas de contorno longas e retas na região de ressonância. O documento WO 0047869 descreve um método e aparelho para proteger um sensor de impacto e abrasão durante a perfuração de um poço. O documento US 2002/153888 descreve o uso de um sistema especialista no fundo do poço para aquisição e avaliação de medições de RMN contemporâneas à perfuração de poços e com o uso de uma comunicação de ligação descendente da superfície para modificar os parâmetros do sistema de aquisição de fundo de poço.

Por conseguinte, existe uma necessidade na arte de métodos e sistemas para obtenção de medições de RMN, que superem uma ou mais das deficiências, que existem com métodos convencionais.

Sumário da Invenção

A presente invenção reside em um aparelho de ressonância magnética nuclear como definido na reivindicação 1 e em um método como definido na reivindicação 7.

Outros aspectos e vantagens da invenção ficarão evidentes a partir da descrição seguinte e das reivindicações anexas.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 ilustra um sistema para região de poço, no qual o presente invento pode ser empregado, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 2 mostra uma forma de realização de um tipo de dispositivo para avaliação de formação durante a perfuração usando RMN.

A Figura 3 é um diagrama esquemático, que ilustra ímãs embutidos em um comando de perfuração, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 4 é um diagrama esquemático, que ilustra ímãs e uma antena na camisa disposta sobre um comando de perfuração, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 4A é um diagrama esquemático, que ilustra o conjunto magnético da Figura 4 com a adição de peças magnéticas e não magnéticas na linha de escoamento, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 5 é um diagrama de dois ímãs reproduzidos num conjunto de eixos, de acordo com um exemplo de forma derealização.

A Figura 6 é um gráfico, que ilustra um efeito da seção transversal do imã (e, por inferência, do volume) sobre a intensidade do campo magnético, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 7 é um gráfico, que ilustra o perfil de campo ao longo da direção radial do conjunto magnético da Figura 5, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 8 ilustra um elemento permeável magneticamente disposto entre dois ímãs, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 9A ilustra um elemento magneticamente permeável dividido em anéis dispostos entre dois ímãs, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 9B é um gráfico, que ilustra o perfil de campo magnético ao longo da direção radial do conjunto magnético da Figura 9A, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 9C é um gráfico, que ilustra as linhas magnéticas equipotenciais do conjunto magnético da Figura 9A, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 10 ilustra uma fatia de RMN simulada de um campo magnético gerado por um conjunto magnético, como aquele da Figura 9A, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 11A é um gráfico, ilustrando linhas magnéticas equipotenciais de um conjunto magnético ilustrado com um elemento permeável, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 11B é um gráfico, que ilustra linhas magnéticas equipotenciais de outro conjunto magnético ilustrado com um elemento permeável menor do que aquele da Figura 11A, de acordo com um exemplo de forma de realização.

A Figura 11C é um gráfico, que ilustra o perfil de campo magnético do conjunto magnético mostrado na Figura 11A.

A Figura 11D é um gráfico, que ilustra o perfil de campo magnético do conjunto magnético mostrado na Figura 11B.

Descrição Detalhada

A invenção proporciona sistemas e métodos, que permitem a execução de medições de RMN com perfilagem durante a perfuração, com ímãs colocados fora do comando de perfuração e elementos magneticamente permeáveis, para controlar o gradiente do campo magnético. Vários exemplos de métodos e sistemas serão agora descritos com referência às Figuras 1-10, que mostram formas de realização representativas e ilustrativas do invento.

A Figura 1 ilustra um sistema para região de poço, no qual o presente invento pode ser empregado, de acordo com um exemplo de forma de realização. A região de poço pode ser em terra firme ou mar adentro. Nesse exemplo de sistema, um poço 11 é aberto em formações subterrâneas 106, por perfuração rotativa de uma maneira, que é bem conhecida. Formas de realização da invenção também podem usar perfuração direcional, como será descrito mais tarde.

Uma coluna de perfuração 12 é suspensa no interior do poço 11 e tem uma composição de fundo 100, que inclui uma broca 105 na sua extremidade inferior. O sistema de superfície inclui o conjunto de plataforma e torre 10 posicionado sobre o poço 11, o conjunto 10 incluindo uma mesa rotativa 16, kelly 17, gancho 18 e cabeça injetora 19. A coluna de perfuração 12 é rodada pela mesa giratória 16, energizada por meios não representados, que engata o kelly 17 na extremidade superior da coluna de perfuração. A coluna de perfuração 12 é suspensa por um gancho 18, fixado a uma catarina (também não representada) através do kelly 17 e de uma cabeça injetora 19, que permite a rotação da coluna de perfuração em relação ao gancho. Como é bem conhecido, um sistema top drive pode ser alternativamente utilizado.

No exemplo dessa forma de realização, o sistema de superfície ainda inclui fluido ou lama de perfuração 26 armazenado em um tanque 27 formado no local do poço. Uma bomba 29 proporciona o fluido de perfuração 26 para o interior da coluna de perfuração 12 através de uma cabeça injetora 19, fazendo com que o fluido de perfuração flua para baixo através da coluna de perfuração 12, como indicado pela seta direcional 8. O fluido de perfuração sai da coluna de perfuração 12, através de aberturas na broca 105 e, em seguida, circula no sentido ascendente através da região anelar entre o exterior da coluna de perfuração e a parede do poço 11, tal como indicado pelas setas direcionais 9. Neste modo bem conhecido, o fluido de perfuração lubrifica a broca 105 e conduz cortes da formação 106 para cima até a superfície, onde ele é retornado para o tanque 27, para recirculação.

Em várias formas de realização, os sistemas e métodos aqui descritos podem ser usados com qualquer meio de transporte conhecido pelas pessoas com conhecimentos correntes na matéria. Por exemplo, os sistemas e métodos aqui descritos podem ser usados com uma ferramenta de RMN conduzida pela rede fixa, cabo de aço, transporte do tubo de perfuração, e/ou uma interface de transporte durante a perfuração. Para o propósito apenas de exemplo, a Figura 1 representa uma interface durante a perfuração. No entanto, os sistemas e métodos aqui descritos podem aplicar-se igualmente a rede fixa ou quaisquer outros meios adequados de transporte. A composição de fundo 100 da forma de realização ilustrada inclui um módulo de perfilagem durante a perfuração (LWD) 120, um módulo de medição durante a perfuração (MWD) 130, um sistema roto-orientável e motor, e broca 105.

O módulo de LWD 120 encontra-se alojado num tipo especial de comando de perfuração, como é conhecido na arte, e pode conter um ou uma pluralidade de tipos conhecidos de ferramentas de perfilagem. Também deve ficar claro, que mais de um módulo de LWD e/ou MWD pode ser empregado, por exemplo, como representado em 120A. (Referências no documento atual a um módulo na posição de 120 podem também significar, alternativamente, um módulo na posição de 120A). O módulo de LWD inclui recursos para medir, processar e armazenar informações, bem como para se comunicar com os equipamentos de superfície. Na presente forma de realização, o módulo de LWD inclui um dispositivo de medição de ressonância magnética nuclear.

O módulo de MWD 130 também está alojado num tipo especial de comando de perfuração, como é conhecido na arte, e pode conter um ou mais dispositivos para medir características da coluna e broca de perfuração. A ferramenta de MWD ainda inclui um aparelho (não representado) para gerar energia eléctrica para o sistema de poço. Isto pode, normalmente, incluir um gerador de turbina a lama, alimentado pelo fluxo do fluido de perfuração, sendo entendido que outros sistemas de energia e/ou a bateria podem ser empregados. Na presente forma de realização, o módulo de MWD inclui um ou mais dos seguintes tipos de dispositivos de medição: um dispositivo de medição de peso sobre a broca, um dispositivo de medição de torque, um dispositivo de medição das vibrações, um dispositivo de medição de choques, um dispositivo de medição do entrave ao deslizamento, um dispositivo de medição de direção, e um dispositivo de medição de inclinação.

A Figura 2 mostra uma forma de realização de um tipo de dispositivo para avaliação de formação durante a perfuração usando RMN, subentendendo-se que outros tipos de ferramentas de RMN/LWD também podem ser utilizadas como a ferramenta de LWD 120, ou parte de um grupo de ferramentas de LWD 120A. Referindo-nos à Figura 2, num exemplo de forma de realização do invento, a seguir referido como um projeto de baixo gradiente, o conjunto magnético compreende um ímã superior 232 axialmente separado de um imã inferior 234. A área entre os ímãs 232, 234 é adequada para alojar elementos, tais como componentes eletrônicos, uma antena de RF, e outros itens semelhantes. Ambos os ímãs 232, 234 cercam a camisa 228.

Os ímãs 232, 234 podem ser polarizados numa direção paralela ao eixo longitudinal da ferramenta 210, com polos magnéticos voltados um para o outro. Para cada ímã 232, 234, as linhas magnéticas de indução se deslocam para fora, a partir de uma extremidade do ímã 232, 234, para dentro da formação, para criar um campo estático paralelo ao eixo da ferramenta 210, e se deslocam para dentro até a outra extremidade do ímã 232, 234. Na região entre o ímã superior 232 e ímã inferior 234, as linhas magnéticas de indução se deslocam do centro para fora, para dentro da formação, criando um campo estático na direção perpendicular ao eixo da ferramenta 210. As linhas magnéticas de indução, em seguida, se deslocam para o interior, de forma simétrica, sobre o imã superior 232 e abaixo do ímã inferior 234, e convergem na direção longitudinal dentro da camisa 228.

A Figura 3 é um diagrama esquemático, que ilustra os ímãs 306A, 306B embutidos em um comando de perfuração 304, de acordo com um exemplo de forma de realização. Em algumas formas de realização, os ímãs 306A, 306B podem ser semelhante aos ímãs 232, 234 da Figura 2. Em algumas formas de realização, os ímãs 306A, 306B podem ser embutidos de tal modo, que toda uma superfície externa do ímã 306A, 306B fique exposta. Como mostrado na Figura 3, dois ímãs 306A, 306B podem ser embutidos no comando de perfuração 304, espaçados axialmente entre si. Uma antena de RF 308 também pode ser colocada no espaço axial entre os dois ímãs 306A, 306B, para gerar o campo B1, que é necessário para realizar RMN. No exemplo de formas de realização, o comando de perfuração pode incluir recessos para alojar um ou mais dos ímãs 306A, 306B e a antena 308. Um chassi eletrônico 302 também pode ser colocado no interior do comando 304, e pode contatar, ou ficar próximo de, uma linha de escoamento 310 (ou seja, para que lama ou outros líquidos fluam no seu interior), ou canal disposto no interior do comando 304.

Um elemento permeável 312 pode também ser inserido na linha de escoamento 310, e pode ser inserido, em geral, axialmente entre os dois ímãs permanentes 306A, 306B. Tal como aqui utilizado, o termo permeável refere-se geralmente à permeabilidade magnética. Num exemplo de forma de realização, como mostrado na Figura 3, o elemento permeável 312 pode ser inserido dentro da linha de escoamento 310, de tal modo que o elemento permeável 312 se sobreponha axialmente a cada um dos ímãs permanentes 306A, 306B, ocupando, assim, a totalidade do espaço axial entre os dois ímãs permanentes 306A, 306B. Em algumas formas de realização, o elemento permeável 312 pode se estender axialmente a partir de um ímã permanente 306A para o outro 306B, mas não precisa se sobrepor a um ou a ambos os ímãs permanentes 306A, 306B. Numa outra forma de realização alternativa, o elemento permeável 312 não precisa ocupar todo o espaço axial entre os dois ímãs permanentes 306A, 306B. Em vários exemplos de formas de realização, o elemento permeável 312 pode ser feito de qualquer material, que tenha uma permeabilidade magnética diferente de zero. Por exemplo, isso pode incluir aço 1010 ou aço inoxidável 15_5. Além disso, como mostrado na Figura 3, o elemento permeável 312 pode também ser disposto axialmente e/ou estar em contato com o restante da linha de escoamento 310, que pode ser feita de um elemento não magneticamente permeável 312.

No exemplo de formas de realização, o elemento permeável 312 pode incluir um mandril permeável localizado na linha de escoamento 310, no interior da ferramenta, que pode ser utilizado para formar o campo magnético. Esse mandril pode ser dividido em diversos anéis permeáveis e não permeáveis, que permitem a formação de um campo magnético, Bo, e do gradiente de campo magnético, g. Certos efeitos dos elementos permeáveis 312 sobre o formato de um campo magnético gerado são revelados na Patente dos EUA N°. 6.400.149, cuja completa divulgação é aqui incorporada por referência. Além disso, o efeito dos elementos permeáveis 312 e do espaçamento dos ímãs sobre o campo magnético e o gradiente do campo magnético será discutido em mais detalhe abaixo.

A Figura 4 é um diagrama esquemático, que ilustra os ímãs 306A, 306B e uma antena 308 sobre a camisa 416 disposta num comando de perfuração 304, de acordo com um exemplo de forma de realização. No exemplo de formas de realização, o comando de perfuração 304 pode ser feito de um comando superior 404A e um comando inferior 404B. Entre os comandos superior 404A e inferior 404b pode haver um recesso 414, sobre o qual a camisa 416 pode ser deslizada e opcionalmente travada no lugar. A camisa 416 pode incluir dois ímãs permanentes 306A, 306B e uma antena 308, cada um dos quais podendo ser deslizado sobre a camisa 416. Além disso, a camisa 416 pode incluir um elemento permeável e/ou ser feita de um material permeável, que pode ser de composição e função semelhante ao elemento permeável 312 disposto no interior da linha de escoamento 310 da Figura 3. Em algumas formas de realização, um elemento permeável (não representado) pode ser incluído na linha de escoamento 310, como na Figura 3. Por ter os ímãs 306A, 306B e a antena 308 construídos como uma camisa 416, que desliza sobre o comando de LWD 304, a camisa 416 pode ser reparada e substituída separadamente, em vez de todo o comando 304.

A Figura 4A é um diagrama esquemático, que ilustra o conjunto magnético da Figura 4 com a adição de peças magnéticas e não magnéticas na linha de escoamento 310, de acordo com um exemplo de forma de realização. Como mostrado na Figura 4A, em algumas formas de realização, a linha de escoamento 310 pode incluir uma combinação de partes magnéticas 419 e não magnéticas 417. Em várias formas de realização, uma variedade de diferentes seções da linha de escoamento 310 pode incluir peças magnéticas 419. O uso de peças magnéticas 419 na linha de escoamento 310 pode formar o campo magnético estático. Peças magnéticas 419 e não magnéticas 417 podem ser utilizadas para produzir a linha de escoamento 310, tanto para formas de realização semelhantes à forma de realização ilustrada na Figura 3, e semelhantes à forma de realização ilustrada na Figura 4, como para outras formas de realização compatíveis com a presente descrição. Em algumas formas de realização, as peças magnéticas 419 e não magnéticas 417 podem ser soldadas entre si. Outros métodos para juntar as peças 417, 419 entre si podem incluir rosqueamento das peças 417, 419 entre si, ou outros métodos adequados, que podem ser conhecidos pelos peritos na arte tendo o benefício da presente descrição. O uso de peças magnéticas e não magnéticas para fazer a linha de escoamento 310 pode permitir uma maior formação e/ou homogeneização do campo magnético.

A Figura 5 é um diagrama de dois ímãs 306A, 306B reproduzidos num conjunto de eixos, de acordo com um exemplo de forma de realização. Como mostrado na Figura 5, material magnético não permeável (macio) é colocado entre os ímãs 306 A, 306B. Na forma de realização ilustrada, os cilindros representam dois ímãs permanentes 306A, 306B, com os seus polos magnéticos similares voltados um para o outro.

Se houver, ou não, um elemento permeável 312 disposto entre os ímãs 306A, 306B, o campo e gradiente de campo criado pelos dois ímãs 306A, 306B pode variar em função do espaçamento e volume dos ímãs, como mostrado nas Figuras 4-6. Em algumas formas de realização, o campo pode variar de maneira semelhante ao volume do material magnético, com uma distância fixa entre os ímãs 306A, 306B. Este tipo de conjunto magnético é frequentemente usado em ferramentas LWD RMN.

A Figura 6 é um gráfico, que ilustra um efeito de seção transversal do imã (e, por inferência, de volume) sobre a intensidade do campo magnético, de acordo com um exemplo de forma de realização. O gráfico mostra a intensidade do campo magnético, a uma profundidade de investigação localizada fora da ferramenta (por exemplo, em uma bissetriz dos ímãs, localiza radialmente a certa distância do eixo longitudinal do conjunto magnético). Esse gráfico mostra a drástica melhoria, que pode ser obtida na frequência operacional de RMN para um espaçamento fixo dos ímãs e profundidade fixa de investigação, se a área da secção transversal dos ímãs (e, portanto, o volume) for aumentada.

A Figura 7 é um gráfico, que ilustra o perfil de campo ao longo da direção radial do conjunto magnético da Figura 5, de acordo com um exemplo de forma de realização. Em outras palavras, o gráfico ilustra o perfil de campo Bo ao longo da direção radial, a partir do centro do mandril. Isso pode ser chamado de um projeto de campo de gradiente. Esta linha é a partir do centro do espaço entre os dois ímãs 306A, 306B, que se estendem na perpendicular ao eixo longo dos imãs 306A, 306B. O centro dos imãs 306A, 306B no dispositivo de perfilagem está em x = 0". O campo aumenta até um valor máximo, num ponto situado a 1" a partir da linha de centro da ferramenta e, em seguida, diminui em função da distância a partir do dispositivo de perfilagem.

Existem vários tipos de configuração de campo magnético, que podem ser criados. Um exemplo é um projeto de campo de gradiente, cujo exemplo é mostrado na Figura 7, já que o projeto tem um campo de decaimento no exterior da ferramenta. Outro exemplo de configuração é um tipo de ponto de sela. Em algumas formas de realização, uma configuração de campo com ponto de sela pode ser definida por ter uma intensidade máxima de campo em um ponto fora da ferramenta que contém os ímãs 306A, 306B, que depois decai em distâncias mais curtas ou mais longas a partir do centro da ferramenta. Independentemente da configuração particular, a taxa de decaimento em cada ponto é muitas vezes referida como o gradiente do campo magnético.

O gradiente do campo magnético é um conceito utilizado em várias aplicações de RMN de poços. Por exemplo, o gradiente pode ser utilizado para obter medições de difusão molecular (que podem ser usadas, por exemplo, para a tipificação de fluido) e que também está relacionado com a espessura máxima da camada excitável e os efeitos de movimento subsequente. Em LWD RMN particularmente, pode haver movimento lateral significativo da ferramenta durante o processo de perfuração. Esse movimento pode mover a fatia receptora de RMN (a região espacial que contribui para a recepção do sinal de RMN) para fora da fatia de excitação RMN (a região espacial que os pulsos de RF excitam a dinâmica de centrifugação RMN e geração do sinal de RMN). Quando as fatias de recepção e de excitação se movem entre si, durante o tempo de excitação e recepção, o sinal de RMN pode apresentar decaimento devido a esse movimento. Para uma magnitude particular de movimento, a quantidade correspondente de decaimento é proporcional à sobreposição da fatia de recepção e da fatia de excitação. Assim, o decaimento será pequeno, quando a área da fatia for muito maior do que a quantidade de movimento. O tamanho da fatia de recepção em relação à fatia excitada é fundamentalmente importante em considerações de movimento. Por conseguinte, em algumas utilizações e algumas formas de realização, pode ser desejável ter uma grande fatia de excitação e recepção em comparação com o movimento esperado da ferramenta.

Um baixo gradiente pode diminuir a sensibilidade ao movimento. Como um exemplo, se um campo de excitação de 1G for usado num dado DOI, e o gradiente for de 1G/cm, então uma camada de 1 cm de espessura é excitada. Se o gradiente for de 10G/cm, então, uma camada grossa de 0,1 cm de espessura é excitada.

Edição de difusão é uma técnica utilizada para diferenciar fluidos com os mesmos valores T1 ou T2. Diferentes comprimentos de cadeia de hidrocarbonetos geralmente se difundem em diferentes taxas. Esta medição pode ser conseguida por meio de um gradiente de campo magnético para aumentar a atenuação do sinal através de efeitos de difusão. Através da aplicação de uma sequência de pulsos T90-T180 antes de uma CPMG, o tempo, em que as centrifugações têm para se difundir, pode ser variado. Em adição a esse tempo de eco inicial (Te), a difusão pode ser fortemente influenciada pela intensidade do gradiente. Quanto maior for o gradiente, maior será o efeito de difusão, em geral, em algumas formas de realização. Ao alterar os tempos de codificação de eco inicial, um mapa D- T2 ou D-T1 (T1 ou T2 são a partir dos dados CPMG após a etapa de codificação de difusão, e D representa difusão) pode ser criado. A perda de sinal das escalas de difusão é de te3 e G2 (em que G é o gradiente). Assim, quanto maior for o gradiente, menor precisa ser o tempo de codificação. Isso resulta em uma medição mais robusta para efeitos de movimento.

Para obter uma medição de porosidade LWD, pode ser benéfico ter um baixo gradiente, de modo a aumentar a região sensível. No entanto, quando se tenta realizar uma medição de edição da difusão, um maior gradiente pode ser benéfico, pois ele irá permitir geralmente a redução dos tempos de medição. Assim, um exemplo de sistema, que pode ser alterado para passar de um baixo a um alto gradiente dependente do objetivo de medição, pode ser muito benéfico para uma ferramenta de perfilagem RMN de poço.

A formação do campo magnético também pode ser feita, alterando o espaçamento dos ímãs. Se o espaçamento entre os ímãs 306A, 306B for alterado, o campo magnético e os gradientes de campo magnético mudam a uma profundidadede investigação (DOI).

A Figura 8 ilustra um elemento magneticamente permeável 312, disposto entre dois ímãs 306A, 306B, de acordo com um exemplo de forma de realização. A forma de realização da Figura 8 é um exemplo de um método para aumentar a intensidade do campo magnético com a profundidade de investigação — isto é, para inserir um elemento magneticamente permeável 312 com permeabilidade elevada (tal como 50) entre os dois ímãs permanentes 306A, 306B. Num exemplo de forma de realização, esse elemento permeável 312 guia o fluxo magnético dos ímãs 306A, 306B para dentro da peça do elemento e, em seguida, empurra o campo magnético de forma radial para fora em torno do centro do elemento, aumentando assim o campo magnético. Ao mesmo tempo, o elemento magneticamente permeável 312 aumenta o gradiente do campo magnético. No exemplo de formas de realização, tal como na Figura 8, o elemento permeável 312 pode ser um mandril permeável sólido disposto axialmente entre os dois ímãs 306A, 306B.

A Figura 9A ilustra um elemento magneticamente permeável 312 dividido em anéis 912A-C dispostos entre dois ímãs 306A, 306B, de acordo com um exemplo de forma de realização. Como mostrado na Figura 9A, o elemento magneticamente permeável 312 é dividido em três anéis 912A- C, com o anel central 912A sendo mais longo do que os dois anéis exteriores 912B, 912C de mesmo lado. Em várias formas de realização, uma variedade de outros arranjos é possível (por exemplo, divididos em qualquer número de anéis 912, os anéis 912 tendo uma variedade de tamanhos ou tamanhos uniformes etc.). Esse elemento permeável 312 pode ainda ser dividido em dois anéis mais estreitos 912, a fim de modificar o perfil do campo magnético. Esses anéis 912A-C também podem ser movidos axialmente, e isso pode variar ainda mais a configuração do campo magnético (por exemplo, a intensidade do campo magnético e gradientes de campo). Ao alterar a distribuição do material magnético, o campo magnético e o gradiente do campo magnético são alterados, já que o campo magnético e o gradiente dependem, pelo menos parcialmente, da distribuição do material magnético.

A Figura 9B é um gráfico, que ilustra o perfil de campo magnético ao longo da direção radial do conjunto magnético da Figura 9A, de acordo com um exemplo de forma de realização. A Figura 9C é um gráfico, que ilustra as linhas magnéticas equipotenciais 918 do conjunto magnético da Figura 9A, de acordo com um exemplo de forma de realização.

As Figuras 10A-D ilustram outros exemplos do efeito da alteração do tamanho do elemento permeável 312 sobre o campo magnético. A Figura 10A é um gráfico, que ilustra as linhas magnéticas equipotenciais 1118 de um conjunto magnético ilustrado com um elemento permeável 312, de acordo com um exemplo de forma de realização. A Figura 10B é um gráfico, que ilustra linhas magnéticas equipotenciais 1118 de outro conjunto magnético ilustrado com um elemento permeável 312 menor do que aquele da Figura 10A. As Figuras 10A e 11B são baseadas em um espaçamento de imãs de 40 cm, com a Figura 10A sendo baseada numa SW de 20 centímetros, e a Figura 10B sendo baseada numa SW de 20 cm. A Figura 10C é um gráfico, que ilustra o perfil do campo magnético do conjunto magnético mostrado na Figura 10A. A Figura 10D é um gráfico, que ilustra o perfil do campo magnético do conjunto magnético mostrado na Figura 10B.

Ao examinar as Figuras 10A-D, pode ser visto que, se as partes permeáveis forem diminuídas em tamanho com um espaçamento fixo de ímãs, o gradiente e perfil de campo são alterados. Há um ponto, em que o projeto é convertido de uma ferramenta de gradiente para um projeto com ponto de sela. No exemplo de formas de realização, para variar as peças permeáveis, que se situam entre os dois ímãs 306A, 306B, peças magnéticas e não magnéticas podem ser soldadas entre si para criar um encaixe para a linha de escoamento 310. Essa peça pode ser permutável com outras peças semelhantes, que são configuradas para produzir um campo magnético e gradiente de campo magnético desejados.

Claims

1. APARELHO DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR, compreendendo: um comando de perfuração (304) tendo uma linha de escoamento (310) disposta nele, para o fluxo de líquidos no interior da linha de escoamento; um primeiro ímã (306A) embutido no comando de perfuração (304); um segundo ímã (306B) axialmente separado do primeiro ímã (306A); uma antena (308) disposta entre os primeiro (306A) e segundo (306B) ímãs; um elemento magneticamente permeável (312) posicionado entre os primeiro (306A) e segundo (306B) ímãs, em que o elemento (312) compreende uma pluralidade de anéis (912); caracterizado pelo fato de que o referido elemento magneticamente permeável (312) é disposto no interior da linha de escoamento (310).

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da linha de escoamento (310) incluir uma seção (419) feita de um material magnético.

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato da linha de escoamento (310) ainda incluir uma seção (417) feita de um material não magnético.

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do elemento permeável (312) compreender três anéis e em que o anel central (312B) é mais longo do que os dois anéis exteriores (912A, 912C) dali.

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos anéis (912) do elemento permeável serem móveis axialmente no interior da linha de escoamento (310) para variar a configuração do campo magnético.

6. MÉTODO, compreendendo: implantação de uma ferramenta de perfilagem de ressonância magnética nuclear dentro de um poço (11) próximo a uma formação; e medição de uma característica de ressonância magnética nuclear da formação, em que a ferramenta de perfilagem de ressonância magnética nuclear compreende: um comando de perfuração (304) tendo uma linha de escoamento (310) disposta nele, para o fluxo de líquidos no interior da linha de escoamento; um primeiro ímã (306A) embutido no comando de perfuração (304); um segundo ímã (306B) axialmente espaçado do primeiro ímã (306A); uma antena (308) disposta entre os primeiro (306A) e segundo (306B) ímãs; um elemento magneticamente permeável posicionado entre os primeiro (306A) e segundo (306B) ímãs, em que o elemento (312) compreende uma pluralidade de anéis (912); caracterizado pelo fato de que o referido elemento magneticamente permeável (312) é disposto no interior da linha de escoamento (310).