BRPI0812244B1

BRPI0812244B1 - Método e aparelho para perfilagem de poço po rmn de alta relação sinal-ruído

Info

Publication number: BRPI0812244B1
Application number: BRPI0812244-0A
Authority: BR
Inventors: Arcady Reiderman
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2019-10-08
Also published as: GB2463803A; WO2008150979A1; US20070222444A1; NO20093291L; WO2008150979A4; CN101680936A; NO342087B1; CN101680936B; GB0919191D0; BRPI0812244A2; WO2008150979A9; US7663363B2; GB2463803B

Abstract

método para medir propriedades de ressonância magnética nuclear de uma formação, aparelho para medir propriedades de ressonância magnética nuclear de uma formação e método para produzir um instrumento de perfilagem a presente invenção refere-se ao método para medir as propriedades magnéticas nucleares (rmn) de uma formação, o método incluindo aplicar um campo magnético a núcleos da formação durante um intervalo de polarização. o campo magnético tendo uma intensidade de polarização; alterando o campo magnético para uma intensidade de medição, a intensidade de medição aplicada aos núcleos da formação durante um intervalo de medição, a intensidade de medicação aplicada aos núcleos; aplicando à formação pelo menos um trem de pulsos de radiofrequência (rf) durante o intervalo de medição, e medindo um sinal rmn proveniente da formação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA MEDIR PROPRIEDADES DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR DE UMA FORMAÇÃO, APARELHO PARA MEDIR PROPRIEDADES DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR DE UMA FORMAÇÃO E MÉTODO PARA PRODUZIR UM INSTRUMENTO DE PERFILAGEM.

Referência Remissivas a Pedidos Correlatos

O presente pedido é depositado conforme o artigo 1.53b do 37 U.S.C. como uma continuação em parte do pedido de patente US n° 11/494.043, depositado em 27 de julho de 2006, que por sua vez reivindica prioridade para o pedido de patente US SN 11/037.488, depositado em 18 de Janeiro de 2005, que por sua vez reivindica prioridade para o pedido provisórios US SN 60/542.932 depositado em 9 de fevereiro de 2004, estes pedidos sendo incorporados a título de referência na sua totalidade. Antecedentes da Invenção

A presente invenção refere-se à utilização de ressonância magnética nuclear para medir as propriedades de uma formação geológica. Mais especificamente, a medição é efetuada em um furo de sondagem. Descrição da Técnica Relacionada

Na exploração por hidrocarbonetos, é importante efetuar medições exatas de formações geológicas. As formações geológicas abaixo da superfície do solo podem conter reservatórios de petróleo e gás. As formações geológicas podem incluir camadas de formação e várias estruturas. Em uma busca por petróleo e gás, é importante a aquisição de conhecimentos acerca da localização e da composição dos planos de estratificação de formação e das várias estruturas. Particularmente, é importante o conhecimento acerca das formações geológicas com um alto grau de precisão para que os recursos não sejam desperdiçados. A medição das propriedades das formações geológicas presta informações que podem ser úteis para a determinação das localizações de petróleo e gás. Tipicamente o petróleo e o gás são recuperados pela perfuração de furos de sondagem na subsuperfície do solo. Os furos de sondagem também prestam acesso para a tomada de medições das formações geológicas.

Segue-se folha 1a

Petição 870180138765, de 08/10/2018, pág. 6/16

1a

Petição 870180138765, de 08/10/2018, pág. 7/16 trumento de perfilagem é baixado na extremidade de um cabo no interior do furo de sondagem. O instrumento de perfilagem transmite dados através do cabo para a superfície para gravação. A saída do instrumento de perfilagem assume várias formas e pode ser designada de um 'perfil'. Um tipo de medição envolve a utilização de ressonância magnética nuclear (RMN) para medir propriedades das formações geológicas.

Uma recente geração de instrumentos de perfilagem por ressonância magnética nuclear (RMN) baseada sobre a utilização de ímãs permanentes foi introduzida há cerca de uma década (veja, por exemplo, as patentes US N°: 4.717.878 concedida a Tatcher & outro, 5 055 787 concedida a Kleiberg e outro; 6 452 388 concedida a Reiderman e outro. A recente geração de instrumentos de perfilagem RMN demonstrou vantagens em relação às tecnologias RMN precedentes tal como a perfilagem RMN de campo magnético. Entre as vantagens proporcionadas se incluem relação de sinal para ruído mais alta (SNR), definição mais elevada na aquisição de espectros de relaxação RMN, capacidade de medições de difusão, e um volume definido de investigação com a ausência de efeitos de prótons em um fluido de furo de sondagem sobre os dados RMN adquiridos.

A recente geração de instrumentos de perfilagem RMN tipicamente exibiu uma alta taxa de decréscimo de um campo magnético estático do ímã permanente com a distância de um sensor RMN. A alta taxa de decréscimo do campo magnético estático geralmente resulta em uma região de investigação relativamente pequena. Como uma consequência da pequena região de investigação, a relação SNR de medições RMN é demasiadamente baixa para permitir uma velocidade de perfilagem desejada com resolução vertical aceitável. A baixa taxa de SNR também limita as medições RMN a uma profundidade de investigação de cerca de 5 a 10 cm (2 a 4 polegadas). A profundidade da investigação de cerca de 5,08 a 10,16 centímetros (duas a quatro polegadas) é uma região substancialmente invadida pelos jorros de lama de perfuração. Em geral, o jorro de lama de perfuração interfere com a tomada de medições precisas de RMN das formações geológicas.

O que se necessita são aparelhos e métodos para realizar as medições de RMN com uma maior SNR do que a anteriormente obtida em um instrumento de perfilagem. Preferencialmente, a maior SNR permite a velocidade desejada de perfilagem com uma resolução vertical aceitável para a região de investigação que excede 5,08 a 10,16 centímetros (duas a quatro polegadas) de profundidade.

Sumário da Invenção

As deficiências da técnica anterior são superadas e vantagens adicionais são prestadas através de um método para medir propriedades de ressonância magnética (RMN) de uma formação, o método incluindo a aplicação de um campo magnético aos núcleos da formação durante um intervalo de polarização, o campo magnético tendo uma intensidade de polarização; alterar o campo magnético para uma intensidade de medição, a intensidade de medição aplicada aos núcleos da formação durante um intervalo de medição; aplicar à formação pelo menos um trem de pulsos de frequência de radio (RF) durante o intervalo de medição e medir um sinal RMN da formação.

É também descrito um produto de programa de computador armazenado sobre suporte legível por máquina, o produto incluído instruções para medir propriedades de ressonância magnética nuclear (RMN) de uma formação a partir de um furo de sondagem, as instruções incluindo instruções para aplicar um campo magnético aos núcleos da formação durante um intervalo de polarização, o campo magnético compreendendo uma primeira intensidade de polarização; decrescendo o campo magnético a uma primeira intensidade de medição, a primeira intensidade de medição aplicada aos núcleos da formação durante um intervalo de medição, aplicando à formação pelo menos um trem de pulsos de radiofrequência (RF) durante o intervalo de medição; e medindo o sinal RMN da formação.

Também é descrito um produto de programa de computador armazenado em meios legíveis por máquina, o produto, incluindo instruções para a medição das propriedades de ressonância nuclear magnética (NMR) de uma formação de um poço, as instruções, incluindo instruções para a aplicação de um campo magnético aos núcleos de formação durante um in tervalo de polarização, o campo magnético compreendendo uma primeira intensidade de polarização; a diminuição do campo magnético para uma primeira intensidade medição, a primeira intensidade de medição aplicada aos núcleos de formação durante um intervalo de medição; a aplicação à formação de pelo menos um trem pulso de rádio freqüência (RF) durante o intervalo de medição e a medição de um sinal de RMN da formação.

É adicionalmente descrito um método para produzir um instrumento de perfilagem para medir as propriedades de ressonância magnética nuclear (RMN) de uma formação a partir de um furo de sondagem, o método incluindo selecionar um núcleo magnético, aplicar pelo menos um enrolamento de comutação em torno do núcleo magnético, no qual o enrolamento conduz corrente elétrica para magnetizar o núcleo e é adaptado para comutar entre um campo magnético de polarização e um campo magnético de medição; selecionar uma antena; e dispor o núcleo magnético, o enrolamento e a antena em um conjunto, no qual o instrumento de perfilagem inclui o conjunto.

Breve Descrição dos Desenhos

Referindo-se a seguir aos desenhos nos quais elementos idêntics recebem a mesma numeração nas várias figuras.

A figura 1 ilustra uma modalidade típica de um instrumento de perfilagem em um furo de sondagem penetrando o solo;

A figura 2 ilustra uma modalidade típica de um magneto da técnica anterior para medições de perfilagem de poço RMN;

A figura 3 ilustra um exemplo da técnica anterior de dependência radial de um campo magnético;

As figuras 4A, 4B, 4C e 4D coletivamente referidas como figura 4, representam aspectos típicos de campos magnéticos e resultante magnetização usada nas medições de perfilagem de poço RMN;

A figura 5 ilustra uma modalidade típica do instrumento de perfilagem para efetuar as medições de perfilagem de poço RMN;

A figura 6 ilustra uma modalidade típica do instrumento de perfilagem com duas antenas;

A figura 7 ilustra uma modalidade típica do conjunto de magneto com duas antenas e um imã permanente de pré-polarização;

A figura 8A. 8B, 8C e 8D, coletivamente designada como fig 8, ilustram aspectos típicos de uma fonte comutável rápida de um campo magnético de polarização;

A figura 9 ilustra uma modalidade típica de um núcleo magnético produzido com uma pilha de anéis enrolados de fita;

A figura 10 ilustra uma modalidade típica do núcleo magnético produzido de feixes longitudinais.

As figuras 11 A, 11B, 11C, e 11D coletivamente reportadas como figura 11, ilustram gráficos típicos de um campo magnético estático com uma intensidade, dois trens de CPMG, e magnetização versus tempo.

As figuras 12A, 12B, 12C e 12D coletivamente referidas como figura 12 ilustram gráficos típicos do campo magnético estático com duas intensidades, dois trens de CPMG, e magnetização versus tempo;

As figuras 13A, 13B e 13C, coletivamente referidas como figura 13, ilustram aspectos típicos de aquisição de dados de relaxação RMN de uma região substancialmente mais profunda.

A figura 14 ilustra uma modalidade típica de um computador acoplado ao instrumento de perfilagem;

A figura 15 apresenta um método típico para operar o instrumento de perfilagem para efetuar medições RMN no furo de sondagem; e

A figura 16 apresenta um método típico para produzir o instrumento de perfilagem.

Descrição Detalhada da Invenção

Os ensinamentos apresentam aparelhos e métodos para efetuar medições de ressonância magnética nuclear (RMN) com uma alta relação de sinal para ruído (SNR). A alta relação SNR assegura uma velocidade de perfilagem de cerca de 9,00 m a 12,00 m por minuto (30 a 40 pés), com uma resolução vertical de medição de cerca de 0,60 ma 1,20 m/minuto (0,60 a 0,91 pé). A alta relação SNR também assegura a realização de medições RMN de formações geológicas além das regiões invadidas com jorro de Ia ma de perfuração.

Em modalidades típicas, o aparelho inclui um magneto comutável alongado e bobina sensora com um elevado número de espiras para uso em um instrumento de perfilagem de poço. Também em modalidades típicas, o método requer a aplicação aos núcleos em uma região de investigação um alto campo de polarização magnética sucedido por um campo magnético de medição relativamente mais baixo. Enquanto o campo magnético de medição está sendo aplicado, uma série de pulsos de radiofrequência a uma baixa frequência é também aplicada aos núcleos. Ecos resultantes da precessão dos núcleos são medidos para determinar características da região de investigação. A baixa frequência dos pulsos de radiofrequência permite um número aumentado de espiras em uma bobina receptora recebendo os ecos. Segue-se que o número aumentado de espiras assegura uma alta relação SNR. Antes do aparelho e do método ser descritos em detalhe determinadas definições são apresentadas.

Por uma questão de conveniência, deve observar-se que as variáveis usadas aqui se apresentam através da totalidade da descrição. Por conseguinte, variáveis previamente definidas deixam de ser geralmente reintroduzidas. Por conveniência de referência, as seguintes definições são previstas. O termo MAt representa uma magnetização longitudinal, que envolve uma constante de tempo Ti, onde Ti é o tempo requerido para o vetor de magnetização se restaurado em 63% de sua amplitude original (designada de tempo de relaxação longitudinal). O termo M_xy(t) representa uma magnetização transversal, que envolve uma constante de tempo T₂. onde T₂é o tempo requerido para o vetor de magnetização baixar para 37% de sua amplitude original (designado de tempo de relaxação transversal). O termo trem de pulsos de radiofrequência (RF) com respeito às medições RMN trata de uma série de pulsos de radiofrequência projetados para produzir sinais RMN das formações geológicas. Tipicamente, o trem de pulsos RF é um trem de pulsos CPMG que inclui um pulso inicial' também designado de um pulso preparatório. O pulso inicial é aplicado para fazer girar espins nucleares em um plano perpendicular em um campo magnético estático.À medida que os núcleos entram em precessão no campo magnético estático, os núcleos produzem o sinal RMN (designado de decaimento de indução livre). Os núcleos eventualmente entram em defasagem e deixam de produzir o sinal RMN. Outro pulso de radiofrequência se sucedendo ao pulso inicial realinha os núcleos no plano perpendicular para produzir um espin-eco. Sucessivos pulsos de radiofrequência designados de pulsos de refocalização são usados para voltar magnetizar os núcleos após os espins de núcleo entrarem em defasagem. Em algumas modalidades, o trem de pulsos de RF podem incluir um pulso de RF. O termo excitação relaciona-se com a aplicação de campo magnético estático e do trem de pulsos CPMG aos núcleos da formação geológica. A excitação causa os núcleos a precessar e produzir os ecos de espin. Os ecos de espin também são designados de sinais de eco RMN.

Referindo-se à figurai, um instrumento de perfilagem de poços 10 é mostrado disposto em um furo de sondagem 2. O furo de sondagem 2 é perfurado através do solo 7 e e penetra a formação 4, que inclui várias camadas 4A-4E. O instrumento 10 é tipicamente baixado em e extraído do furo de sondagem 2 pelo uso de um cabo elétrico blindado 6 ou transporte similar como conhecido da técnica. Conforme usado aqui, o instrumento de perfilagem de poço 10 é usado para tomada de medições de ressonância magnética nuclear com alta SNR das formações 4.

Em modalidades típicas, o furo de sondagem 2 inclui materiais tais como seriam encontrados na exploração petrolífera, inclusive uma mistura de líquida inclusive água, fluido de perfuração, lama, óleo e fluidos de formação que integram as várias formações. Aqueles versados na técnica as várias características conforme podem ser encontradas em um ambiente de subsolo podem ser designadas de formações. Por conseguinte, deve ser considerado que embora o termo formação geralmente se aplique às formações geológicas de interesse pode ser, em determinados casos incluir quaisquer pontos geológicos de interesse (tal como uma área de prospecÇão).

A figura 2 representa uma modalidade típica de uma unidade sensora de uma medição de perfilagem de poço RMN da técnica anterior. Referindo-se à figura 2, um ímã permanente 9 é transversalmente magnetizado na direção 11.0 ímã permanente 9 gera um campo magnético estático Bo que decai radialmente (com o raio r) do ímã permanente 9 como Bo oc 1/r². A figura 3 ilustra uma relação de dependência radial da técnica anterior do campo magnético estático B_o. O campo magnético estático B_o exibe um gradiente para uma faixa de r. Referindo-se à figura 2, um campo magnético de radiofrequência (RF) B_R que é tipicamente pulsado, é gerado por uma antena 12. O campo magnético estático Bo tem uma direção 14. O campo magnético RF B_RF tem uma direção 15. O campo magnético estático Bo e o campo magnético RF B_RF são mutuamente ortogonais. Tipicamente, as medições RMN são realizadas enquanto o instrumento de perfilagem 10 está se deslocando em uma direção axial 16 (direção do eixo geométrico do furo de sondagem 2). Para facilitar uma substancial simetria de translação requerida para efetuar as medições RMN enquanto o instrumento de perfilagem 10 está em deslocamento, o magneto permanente 10 e a antena 12 são de construção alongada. A condição alongada também assegura uma simetria axial substancial de magnitudes do campo magnético estático Βοο θ do campo magnético RF B_RF. Devido ao gradiente do campo magnético estático B_ona direção radial, os núcleos são excitados somente substancialmente em uma região de excitação estreita onde o campo magnético estático Bo corresponde a uma frequência do campo magnético RF B_RF . A frequência situa-se dentro de uma banda de frequência Δω que é incluída dentro de uma largura de banda do campo magnético R B_RF. Um exemplo de uma região de excitação estreita 19 cerca de r= r₀ correspondente a uma frequência operacional w_a do campo magnético RF B_RF é mostrada na figura 3. A figura 3 também ilustra um gradiente associado à região de excitação 19. Uma espessura Δγ do casco de excitação é dada por . Δ<ζ>

r-G₀

d) onde y é a relação giromagnética para os núcleos e G_o é o gradiente do campo magnético estático B_o em r = r₀ .

Baseado sobre o Princípio de Reciprocidade, um sinal RMN (S) induzido na antena 12 pode ser calculado como segue:

(2) onde u>o é a frequência operacional, M_a é a magnetização dos núcleos, B'a é uma função de sensibilidade de antena para a antena 12 (isto é, o campo magnético RF B_RF produzido pela corrente unitária fluindo na antena 12); e V_s é um volume sensível.

As seguintes equações podem ser formuladas para a frequência operacional ω_οθ o volume sensível V_s;

<y₀ = r · ^Bo (3) _τζ Δά>

v_s =—ττ·^2ΛΓ·η>·^

V * ⁰ (onde l_A é o comprimento da antena 12) (4)

Parra Bqx 1/r². o gradiente do campo magnético estático B_oa r = r₀ pode ser expresso como segue:

r θο — r₀ (5)

Devido à frequência operacional ω₀ (da equação (3)) ser proporcional ao campo magnético estático B_o e o volume sensível (das equações (4) e (5)) ser inversamente proporcional ao campo magnético estático B_o, o sinal RMN (da equação (2)) não depende do campo magnético estático Bo. Substituindo as equações (5), (4), e (3) na equação (2), o sinal NMB pode ser escrito como segue:

S*x-M_n B_A ·Δ<υτ₀ ²-l_A. (6)

Referindo-se à equação (6), pode ser visto que a redução da frequência operacional ω₀ não resultará em sinal RMN S mais baixo. Também pode ser observado de um campo magnético estático mais baixo B_o de acordo com a equação (3) e que o B_o mais baixo corresponde a um menor gradiente de campo magnético G_o de acordo com a equação (5). Referindose à equação (1), pode ser visto que o gradiente de campo magnético estático menor G_o resultará em um Ar maior. O Ar maior (ou maior extensão radial do volume sensível) assegura melhor estabilidade das medições RMN com respeito ao deslocamento transversal do instrumento de perfilagem de poços 10;

O magneto da técnica anterior (o ímã permanente 10) apresentado na figura 2 proporciona o campo magnético estático B_o que serve como um campo magnético polarizador e como um campo de medição. Tipicamente, a magnetização M_n é proporcional ao campo magnético B_o polarizador dos núcleos. Por conseguinte, com respeito à equação (6), o RMN sinal S tem uma dependência linear sobre o campo magnético estático Bo. Nos casos usando o ímã permanente 10, baixando a frequência operacional u>o para um raio de investigação dado r₀ resulta na redução do campo magnético Bo e de forma correspondente a magnetização M_n. Assim, o baixar a frequência operacional ω₀ resulta no baixar o sinal RMN S nos sistemas RMN da técnica anterior.

Os ensinamentos proporcionam diferentes intensidades de campo magnético estático durante a polarização e intervalos de tempo de medição. As diferentes intensidades de campo magnético estático são designadas como um campo magnético polarizador B_P (o campo magnético com intensidade B_P e o campo magnético de medição Bm (o campo magnético estático com intensidade B_M). O campo magnético polarizador B_r e o campo magnético de medição Bm são fornecidos por um magneto que é comutável. A figura 4 apresenta aspectos típicos de campos magnéticos e magnetização resultante usados em medições RMN com as diferentes intensidades de campo magnético estático. Referindo-se à figura 4, os núcleos são polarizados por um campo magnético polarizador B_P 20. Tipicamente, o campo magnético B_P 20 é geralmente aplicado por um período de tempo comparável a um tempo de relaxação longitudinal previsto máximo. Após o campo magnético polarizador B_P 20 ser aplicado, o campo magnético polarizador B_P20 é reduzido por um fator de três a dez para produzir um campo magnético de medição B_M 22. O campo magnético de medição Bm 22 é usado para medições de relaxação RMN. O intervalo de tempo para comutar do campo magnético de polarização B_p 20 para o campo magnético de medição B_M 22 é substancialmente mais curto que um tempo de relaxação longitudinal mínimo previsto na região sob investigação. A comutação da intensidade de campo magnético de Br para B_M é considerado um método adiabático porque a direção do campo magnético estático praticamente não se altera. O campo magnético de medição B_M 22 é aplicado aos núcleos da formação 4 durante um intervalo de medição. Após a comutação ser completada, o campo magnético RF B_RF é aplicado aos núcleos na região de investigação. O campo magnético RF B_RF é tipicamente pulsado em uma forma de sequência de pulsos CPMG (ou trem de pulsos CPMG). De modo genérico, o campo magnético RF B_RF é ortogonal ao campo magnético polarizador Bp e ao campo magnético de medição B_M. A figura 4B ilustra uma sequência de pulsos CPMF típica.

A frequência operacional ω₀ do campo magnético B_RFé escolhida para selecionar uma profundidade de investigação desejada r₀ onde r₀ cc fcf. A magnetização nuclear M_xy é um plano perpendicular ao campo magnético estático. A figura 4C ilustra uma modalidade típica da magnetização nuclear M_xy. A magnetização nuclear M_xy induz um sinal de spin-eco em uma antena no instrumento de perfilagem 10. A figura4D ilustra um componente de magnetização nuclear típico M_z. O componente de magnetização nuclear M_z tem uma direção idêntica à direção do campo magnético de polarização Bp e ao campo magnético de medição Β_Μ· A direção do campo magnético de polarização B_P e do campo magnético de medição B_Mé a direção do eixo geométrico Z onde a direção do eixo geométrico-Z é perpendicular com o eixo geométrico de furo de sondagem 2.

A figura 5 ilustra um exemplo do instrumento de perfilagem 10 para a implementação dos ensinamentos aqui contidos. O instrumento de perfilagem 10 inclui um núcleo magnético 30 e um enrolamento de comutação 32. O enrolamento de comutação 32 conduz corrente elétrica para magnetizar o núcleo magnético 30 na direção 34 para criar um dipolo transversal.

O momento do dipolo transversal é perpendicular a direção axial 16 que é colinear com o furo de sondagem 2. O dipolo transversal proporciona quer o campo magnético de polarização B_p quer o campo magnético de medição B_Mdependendo do grau de magnetização do núcleo magnético 30. Referindose à figura 5, o instrumento de perfilagem 10 também inclui uma antena RMN 36 para gerar o campo magnético RF BR_rf. Referindo-se à figura 5, o instrumento de perfilagem 10 também inclui uma antena RMN 36 para gerar o campo magnético RF B_RF. Uma direção 38 (a direção do eixo geométricoX) do campo magnético RF B_RF é perpendicular à direção do campo magnético de polarização B_P e o campo magnético de medição B_M (paralelo ao eixo geométrico-Z. A antena RMN 36 também pode ser usada como uma bobina receptora para receber o sinal RMN. Conforme será explanado mais abaixo,é preferível para o núcleo magnético 30 ter uma magnetização residual após a corrente elétrica no enrolamento de comutação 32 ser removida ara maneira a facilitar a geração do campo magnético polarizador B_R 20 a uma alta intensidade.

Como acima descrito, os ensinamentos são baseados sobre a realização de medições RMN com (1) um campo magnético de alta polarização e correspondente alta magnetização nuclear na região de investigação e (2) um campo magnético de medição relativamente baixo B_M e correspondente frequência operacional relativamente baixa ωο- O raciocínio abaixo explana como um campo magnético de medição mais baixo B_M para uma magnetização nuclear dada (proporcional ao campo magnético de polarização Bp) facilita uma alta relação SNR.

A Equação (6) para o sinal RMN ilustra que, para uma magnetização nuclear dada M_n, o sinal RMN não depende da frequência operacional ωο. De maneira a avaliar que efeito a baixa frequência operacional exerce sobre o SNR, o SNR pode ser expresso como segue baseado sobre a equação (6) e que o ruído térmico da antena é proporcional à raiz quadrada de um resistor de perda eficaz R_eff:

(7) onde Β'αι é a função de sensibilidade da antena para a antena RMN 36 por uma espira dos enrolamentos de antena e n_r é o número de espiras na bobina receptora. A função de sensibilidade de antena depende de uma geométrica de um núcleo e enrolamentos da antena RMN 36.

As fontes contribuindo para resistor de perda eficaz R_eff são perdas de resistência de fio usado para a antena RMN 36 e perdas devido ao acoplamento com ambientes condutivos. Os ambientes condutivos podem incluir pelo menos uma lama de perfuração condutiva no furo de sondagem 2 e formações condutivas 4. Perdas do tipo elétrico Pi_0Sse são associadas às perdas por resistência e as perdas do tipo magnético Pi_ossm são associadas às perdas devido ao acoplamento com ambientes condutivos. As perdas do tipo magnético Pi_ossm com um fraco efeito pelicular são proporcionais ao fluxo magnético ao quadrado e a frequência operacional ωο ao quadrado. O fraco efeito pelicular é típico para perdas na formação 4 e no furo de sondagem 2. O fluxo magnético é essencialmente proporcional a uma corrente produto de espiras da antena RMN 36. As perdas do tipo elétrico P/osse são proporcionais à corrente elevada ao quadrado e são lineares com um número de espiras na antena RMN 36. Uma dependência de frequência das perdas do tipo elétrico Pi_0Sse é aproximadamente uma raiz quadrada da frequência de corrente na antena RMN 3. Assim, as perdas totais podem ser descritas como ^PloSS = ^PlossM ^{+ P}lossE = (L ⁿr)² ' ^PM (*>) + ‘ ^ΡΕ(^ω) (8) onde l_r é igual a corrente na bobina receptora F_m (ω) χ ω² é a dependência de frequência das perdas do tipo magnético Pi_ossm, e Fe (ω) 4ω é a dependência de frequência das perdas do tipo elétrico P/osse·

Baseado sobre o acima, o resistor de perda eficaz pode ser expresso como:

^Peff ~ ^Ploss i ~ ' ⁿr ' ^{ω +} E '^Hr ’ (9) onde k_M e kE são constantes.

Dependendo da condutividade da lama de perfuração condutiva e das formações condutivas 4, as perdas do tipo magnético P|_0SSm podem ser quer comparáveis a ou dominarem as perdas do tipo elétrico Piosse em uma faixa de frequência 0,5 - 1 MHz. A faixa de frequência 0,5 a 1 MHz é típica · para o instrumento de perfilagem 10. Se a perdas do tipo magnética P/_0Ssm dominarem, então segue-se das equações (9) e (7) que o SNR é inversamente proporcional à frequência operacional ωο e independente do número de espiras na bobina receptora de tal modo que

SNRoc—.

(10)

Pode ser visto com as equações (10) e (3) que o baixar a frequência operacional ω₀ e, correspondentemente, baixar o campo magnético de medição B_M resulta em um SNR mais alto. O SNR mais alto é baseado sobre a polarização nuclear prestada pelo campo polarizador B_p não ser reduzida quando a frequência operacional ωο é reduzida.

A frequência operacional ωο pode ser reduzida a um ponto onde as perdas do tipo magnético Piossm tornam-se desprezíveis com respeito às perdas do tipo elétrico P/_osse na equação (9). Quando as perdas do tipo magnético Pi_ossm são desprezíveis com respeito às perdas do tipo elétrico Piosse, então o SNR podem ser expressas como

(H)

Assim quando um regime de baixa frequência operacional caracterizado por perdas do tipo magnético Pi_ossm é atingido, um maior aumento no SNR torna-se possível pelo aumentar o número de espiras na bobina receptora. Com respeito a equação (11),o SNR tem uma fraca dependência sobre a frequência operacional ωο,

Um limite mais elevado para o numero de espiras na bobina receptora é normalmente estabelecido por capacidade residual e correspondentes autorressonâncias na bobina receptora. Uma frequência operacional mais baixa ωο assegura um número aumentado de espiras na bobina receptora.

De acordo com os princípios de reciprocidade, um maior número de espiras na antena NR 36 é benéfico para gerar o campo magnético RF. Expressões para perda de energia relacionada à antena RMN 36 podem ser desenvolvidas como:

P_loss = P_lossM + P_íossE =(Ι·₅)²· P_M W +·P_E(CO) (12) onde n_s é o número de espiras na antena RMN 36. Corrente elétrica na antena RMN 36 requerida para uma intensidade de campo magnético RF B_RFdada é inversamente proporcional ao numero de espiras n_s. A corrente elétrica pode ser expressa como / χ 1/n. Assim, para uma baixa frequência operacional ω₀. as perdas do tipo magnético P_íossM (12) podem ser ignoradas e a equação (12) pode ser reformulada como:

(13)

Pelo determinar a perda de potência P_/oss relacionada à antena RMN 36 e a corrente elétrica /, o resistor de perda efetia da antena 36 poode ser determinado utilizando a equação (9).

As equações (13) e (11) podem ser combinadas para obter a seguinte expressa para a eficiência do sensor RMN.

SNR -Jn_r -n_s

.. --------oc 2L-. . .

V Ploss (14)

Um número mais elevado de espiras na antena RMN 36 tipicamente não requer um substancial aumento na área em seção transversal de enrolamentos da antena RMN 36. Menos efeitos peliculares e de proximida de à frequência operacional ω₀ asseguram melhor utilização da área em seção transversal dos enrolamentos.

Uma vantagem do alto SNR é que a velocidade de perfilagem RMN pode ser aumentada. Todavia, o instrumento de perfilagem 10 tem de 5 ser projetado para velocidade de RMN aumentada. Uma velocidade de perfilagem RMN desejada é de cerca de 9 a 12 m/minuto (30 a 40 pés) com uma resolução vertical de medições de 0,60 a 1,20 m (3 a 4 pés). Um limite prático da velocidade de perfilagem RMN é normalmente estabelecida por um número de ciclos de medição necessário para acumular dados e realizar 10 SNR adequada. Por exemplo, para uma abertura de 0,60 m (2 pés) de comprimento na antena RMN 36, uma velocidade de perfilagem RMN de 12 m/minuto (40 pés) e um intervalo de ciclo de medição (comprimento do trem de pulsos CPMG) de 1,5 segundos, o deslocamento do instrumento de perfilagem 10 é de 0,30 m (1 pé). Decaimento de sinal perceptível pode ser pre15 visto devido à condições de excitação de RF incorretas. As condições de excitação de RF incorreta resultam porque uma parte significativa da região de investigação exposta a pulsos CPMG de ocorrência frequente não é afetada pelo pulso preparatório de noventa graus. Uma solução é utilizar a antena NMR36 que tem uma abertura substancialmente mais longa que o des20 locamento do instrumento de perfilagem 10 durante um intervalo de ciclo de medição. Todavia, a abertura substancialmente mais longa proporcionará uma resolução vertical menos satisfatória de medições.

A figura 6 ilustra uma modalidade típica do instrumento de perfilagem 10 com duas antenas. Referindo-se à figura 6, o instrumento de perfi25 lagem 10 inclui uma antena longa 40 e uma antena curta 42. A antena longa 40 transmite pulsos RF (também designados de pulsos CPMG ou pulsos de refocalização) através de um comprimento suficiente em uma direção de deslocamento do instrumento de perfilagem 10. A direção de deslocamento é representada como a direção axial 16 na figura 6.A antena curta 42 recebe 30 os sinais RMN induzidos pela precessão dos núcleos na região de investigação. Tipicamente, a antena curta 42 não se desloca além de uma região que é afetada pelo pulso preparatório e os pulsos de refocalização. De maneira a acelerar a recuperação de alta polarização nuclear que é associada com ao campo magnético de polarização B_P. um ímã permanente de pré-polarização pode ser disposto à frente do núcleo magnético 30. A figura 7 ilustra uma modalidade típica do instrumento de perfilagem 10 (se deslocando na direção axial 16) com duas antenas e um ímã permanente de pré-polarização 44.

A figura8 ilustra aspectos típicos de uma fonte comutável rápida para produzir o campo magnético de polarização B_p e o campo magnético de medição Bm- Referindo-se à figura 8A, um primeiro enrolamento 52 e um segundo enrolamento 54 são mostrados dispostos em lados opostos do núcleo magnético 30. Em algumas modalidades, o primeiro enrolamento 52 e o segundo enrolamento 54 podem constituir um enrolamento contínuo tal como o enrolamento de comutação 32 mostrado na figura 5. Para comutação rápida, o primeiro enrolamento 52 e o segundo enrolamento 54 requerem baixa indutância. Geralmente, a baixa indutância é obtida pelo utilizar um pequeno número de espiras, em alguns casos somente uma espira em cada um do primeiro enrolamento 52 e do segundo enrolamento 54. Durante a operação da fonte comutável rápida, um pulso de corrente é aplicado a cada um do primeiro enrolamento 52 e do segundo enrolamento 54 em uma direção 56 como ilustrada na figura 8A. O pulso de corrente cria magnetização do núcleo magnético 30 em substancialmente uma direção transversal. A magnetização na direção transversal cria um dipolo magnético transversal. A figura 8B ilustra uma vista superior em seção transversal do núcleo magnético 30 representando magnetização transversal 58.

O núcleo magnético 38 é produzido de um material magnético que tem histerese substancial. A histerese resulta em magnetização residual remanescente após o pulso de corrente. A figura 8C ilustra um ciclo de histerese típico 64 correspondente à comutação do dipolo magnético transversal entre as condições ligada e desligada. Referindo-se à figura 8C, após o primeiro pulso de corrente 60, a magnetização do núcleo magnético 30 corresponde à magnetização residual 62. Tipicamente, a intensidade da magnetização transversal 58 corresponde à magnetização residual 62. Na magneti zação residual 62, nenhuma corrente elétrica é requerida no primeiro enrolamento 52 e no segundo enrolamento 54 para manter um campo magnético na região de investigação na formação 4. A magnetização residual 62 torna a fonte comutável rápida eficaz habilitando 2.599 A -m² de dipolo magnético por comprimento de 1 m a serem gerados com consumo de energia de CC de cerca de 200 W por quatro segundos de um ciclo de magnetização/desmagnetização. Mais uma vez, referindo-se à figura 8C, um segundo pulso de corrente 66 desmagnetiza o núcleo magnético 30 a um estado de baixa magnetização 68 correspondente ao campo magnético de medição Βμ· A figura 8C também ilustra um campo magnético 70 subordinado ao tempo 70 que inclui o campo magnético de polarização B_P e o campo magnético de medição B_M. O campo magnético 70 inclui uma borda de fuga 72. Um intervalo de tempo correspondente à borda de fuga 72 é bastante curto para assegurar que nenhuma relaxação longitudinal significativa ocorra durante o intervalo de tempo, porém, também bastante longo para comutar intensidades do campo magnético de B_P para B_M para ser o método adiabático descrito acima. A figura8D ilustra uma vista em seção transversal superior do núcleo magnético 30 representando magnetização transversal reduzida 69. Tipicamente, a magnetização transversal reduzida 69 corresponde ao baixo estado de magnetização 68 no ciclo de histerese 64.

Outra modalidade da fonte de comutação rápida pode ser baseada sobre um dipolo magnético longitudinal. O dipolo magnético longitudinal é desenvolvido a partir de uma magnetização do núcleo magnético 30 dirigida ao longo do eixo geométrico longitudinal do núcleo magnético 30. Um enrolamento de comutação para o dipolo magnético longitudinal pode ser uma bobina do tipo de solenoide disposta em torno do núcleo magnético similar à antena curta 42 representada na figura 6.

A figura 9 ilustra uma modalidade típica do núcleo magnético 30. Referindo-se à figura 9, o núcleo magnético 30 é constituído de uma pilha de anéis de fita enrolados 80. Os anéis de fita enrolados 80 podem ser produzidos de fitas magnéticas amorfas que são adequadas para magnetização longitudinal.

As fitas nos pacotes 82 ou anéis 80 são separadas por camadas não-condutivas. A espessura de fita é selecionada para ser bastante delgada para reduzir corrente de Foucault nas fitas eletricamente condutivas. A corrente de

Foucault poderia de outro modo causar retardo inconveniente na comutação do campo magnético estático entre B_P e B_M..

O núcleo magnético 30 também pode ser produzido de um material magnético do tipo de ferrita não-condutiva.

A figura 11 ilustra um exemplo de gráficos de campo magnético e magnetizações associadas com o instrumento de perfilagem.10 efetuando medições RMN. Referindo-se à figura 11 A, o campo de polarização magnética B_P 20 é comutado para o campo magnético de medição B_M 22. Após a comutação ter ocorrido, pelo menos dois trens de pulsos CPMG são realizados consecutivamente. Para fins de ensinamento, somente dois trens de pulsos CMG são discutidos, um primeiro trem CPMG 88 e um segundo trem CPMG 90 é representado na figura 11B. O primeiro trem CPMG 88 tem uma frequência operacional ω_Οι ligeiramente diferente da frequência operacional ωο2 do segundo trem CPMG 90. A separação entre as frequências operacionais ωοι θ ω₀2 é bastante grande para separa espacialmente os regimes de excitação de acordo com r₀ «7^ · Todavia, as regiões de excitação são espacialmente bastante próximas para atribuir os sinais RMN aproximadamente à mesma profundidade de investigação. Quando o primeiro trem CPMG 88 é operado, condições de excitação são obtidas na região de excitação próxima a r_0? (designada de primeira região) com espessura Ar = onde - G_Oi é o gradiente do campo magnético de medição B_M a

Ύ' ^oi r_Oi, Após o pulso preparatório do primeiro trem CPMG 88, a magnetização da primeira região é substancialmente em um plano perpendicular à direção do campo magnético de medição Bm- A magnetização além da primeira região em uma região designada da segunda região é substancialmente inafetada pelo primeiro trem CPMG 88. A magnetização da segunda região decai a um novo estado de equilíbrio correspondente ao campo magnético de medição B_m . A figura 11D ilustra um exemplo de um componente longitudinal de magnetização nuclear na segunda região. O componente longitudinal é geralmente na direção do eixo geométrico Z perpendicular à direção axial 16 (vide a figura 5). Referindo-se à figura 11 D, o componente longitudinal decai ao longo da curva 98 da magnetização de polarização inicial M_ZP 99 para a condição de magnetização inicial M_Z2 100. O segundo trem CPMG 90 é operado após um intervalo de tempo inicial 91 (vide a figura 11B) tendo uma duração de TR.

O segundo trem CPMG 90 excita núcleos na segunda região. A figura 11C ilustra exemplos de sinais de spin-eco resultantes dos trens de pulsos CPMG.

Referindo-se à figura 11C, um primeiro trem de ecos 92 resulta do primeiro trem CPMG 88 e um segundo trem de ecos resulta do segundo trem CPMG 90. O primeiro trem de ecos 92 e o segundo trem de ecos 94 também são designados de um componente transversal de magnetização nuclear. O componente transversal de magnetização nuclear tipicamente situa-se no plano X-Y.

O componente longitudinal de magnetização nuclear em função do tempo (isto é, da curva 98) pode ser expresso como:

TR

M_Z2(TR) = (Μ_ZP -M_zo) t ⁷¹ +M_Z0.

(15)

Na equação (15), M_ZP é a magnetização de polarização inicial 99 para o primeiro trem CPMF 88 à frequência operacional ω₀2, M_Z2 (TR) é a condição de magnetização inicial 100 para o segundo do trem CPMG 90 à frequência operacional ω₀₂ em função de TR; Ti é o tempo de relaxação longitudinal. A magnetização de polarização inicial 99 é adquirida através da medição de uma amplitude do primeiro trem de ecos 92. De maneira similar, a condição de magnetização inicial 100 é adquirida através da medição de um amplitude do segundo trem de ecos 94.

Baseado sobre a equação (15), o tempo de relaxação Ti pode ser acessado. Uma pluralidade de frequências operacionais pode ser usada para adquirir uma série de pontos em uma curva de relaxação T₁ . De ma neira simultânea, dados de relaxação T₂ são obtidos de uma pluralidade dos trens de ecos CPMG.

Uma estimativa pode ser feita do tempo de relaxação longitudinal para reduzir a duração do campo magnético de polarização. Nos casos de espectro de relaxação multiexponencial, a estimativa fará uso do componente mais longo. A estimativa possibilita extrapolar e por conseguinte corrigir a uma polarização plena nas situações em que polarização nuclear completa não ocorre.

A figura 12 ilustra outro exemplo de gráficos de campos magnéticos e magnetizações associada ao instrumento de perfilagem 10 efetuando medições RMN. A figura 12A ilustra o campo magnético de polarização B_p 20 e um campo magnético típico com duas intensidades B_Mi e B_M2- Um primeiro campo magnético de medição B_Mi 102 e um segundo campo magnético de medição B_M2 104 são mostrados na figura 13A. As duas intensidades B_Mi θ Bm2 asseguram a seleção da primeira região e da segunda região de preferência à utilizar os dois trens de pulsos CPMG com diferentes frequências operacionais como representado na figura 11B. O primeiro trem CPMG 88 e o segundo trem CPMG 9 representados na figura 12B têm a mesma frequência operacional ω₀. A figura 12C ilustra um exemplo de um gráfico do componente transversal de magnetização nuclear versus tempo para os sinais de spin-eco resultantes do primeiro trem CPMG 90. A figura 12D ilustra um exemplo de um gráfico do componente longitudinal de magnetização nuclear versus tempo.

A operação do instrumento de perfilagem 19, como representada na fig 4, 11, e 12, não especifica quaisquer experimentos ou medições a serem conduzidas durante um intervalo de polarização. O intervalo de polarização é um intervalo de tempo durante o qual o campo magnético de polarização Bp 20 é aplicado à formação 4. De preferência o intervalo de polarização é usado para adquirir informações adicionais. O intervalo de polarização pode ser usado para adquirir dados de relaxação RMN de uma região substancialmente mais profunda que a primeira região e a segunda região.

A figura 13 representa aspectos típicos da operação do instru mento de perfilagem 10 para adquirir dados de relaxação RMN de regiões substancialmente mais profundas da formação 4. A figura 13A ilustra aspectos típicos de dependência radial do campo magnético de polarização B_P 20 em função do raio r e do campo magnético de medição B_M 22 em função r. Referindo-se à figura 13A, uma primeira região de excitação 114 em torno de r_Oi é excitada pelo campo magnético de medição B_M22 e o trem de pulsos CPMG com a frequência operacional ω₀. Uma segunda região de excitação 116 em torno de Γο2 é excitada pelo campo magnético de polarização B_F 20 e o trem de pulsos CPMG com a frequência operacional u>o . A figura 13B ilustra um diagrama de ciclagem típico para o campo magnético estático. Referindo-se à figura 13B, aspectos de ciclagem de um primeiro campo magnético estático 120 e de um segundo campo magnético estático 122 são ilustrados. O primeiro campo magnético estático 120 corresponde à primeira região de excitação 114. De modo similar, o segundo campo magnético estático 122 corresponde à segunda região de excitação 116. Para a operação do instrumento de perfilagem 10 representado na figura 13, dois grupos de trens de pulsos CPMG são empregados. Referindo-se à figura 13C, um primeiro grupo de trem de pulsos CPMG representado por curvas de trem de ecos 131- 134 é aplicado durante um primeiro intervalo 130. O primeiro intervalo 130 ocorre durante a aplicação do campo magnético de medição B_M22. O primeiro grupo de trem de pulsos CPMG tipicamente inclui uma pluralidade de trens de pulsos CPMG similar ao primeiro trem de pulsos CPMG 88 e ao segundo trem de pulsos CPMG 90 nas figuras 11B ou 12B.

Primeiras curvas de trem de ecos 131-134 são derivadas de pontos correspondentes às magnitudes de spin-eco representadas na figura 4C para um único trem de ecos CPMG. Mais uma vez referindo-se à fig 13C, um segundo grupo de trem de pulsos CPMG é aplicado durante um segundo intervalo de tempo 140. O segundo grupo de trem de pulsos CPMG é aplicado durante a aplicação do campo magnético de polarização B_p à segunda região de excitação 116. O segundo intervalo de tempo 140 inclui segundas curvas de trem de ecos 141-144. Quando a magnetização nuclear na segunda região de excitação 116 aumenta (devido ao campo magnético estáti23 co crescer em intensidade de B_M para B_P), pontos de partida de cada curva de trem de ecos (isto é, magnitudes de spin-eco) aumentam de acordo com a curva de relaxação Ti. Como com as operações representadas na figura 11, cada um dos trens de pulsos CPMG relacionados às primeiras curvas de trem de eco 131-134 são operados a frequências ligeiramente diferentes de maneira a separar espacialmente as regiões de excitação. O segundo grupo de trem de pulsos CPMG relacionado às segundas curvas de trem de ecos 141-144 pode ter o mesmo conjunto de frequências operacionais do primeiro grupo de trem de pulsos CPMG relacionado às primeiras curvas de trem de ecos 131-134. A separação espacial das regiões de excitação resultantes do primeiro grupo de trem de pulsos CPMG e do segundo grupo de trem de pulsos CPMG é assegurada pela dependência radial do campo magnético de polarização B_p e do campo magnético de medição B_M . A seleção do mesmo conjunto de frequências operacionais para o primeiro intervalo de tempo 130 e o segundo intervalo de tempo 140 significa que o campo magnético de medição B_M correspondente ao raio de investigação r_Oi é igual ao campo magnético de polarização B_P correspondente ao raio de investigação r₀2 (veja as curvas B_p(r) e B_M (r) na figura 13A).

Uma comparação entre as primeiras curvas de trem de ecos 131-134 e as segundas curvas de trem de ecos 141-144 presta informações valiosas sobre a dependência radial de propriedades da formação 4 relacionadas com a invasão de filtrado de lama de perfuração. De maneira geral, um perfil de invasão do filtrado de lama do furo de sondagem é indicativo da permeabilidade da formação 4.

Referindo-se à figura 14, um aparelho para implementação dos presentes ensinamentos é representado. Na figura 14, aparelho inclui um computador 100 acoplado ao instrumento de perfilagem de poços 10. Tipicamente, o computador 100 inclui componentes conforme necessário para assegurar a operação do instrumento de perfilagem de poços 10. Entre os componentes típicos se incluem, sem limitação, pelo menos um processador, armazenamento, memória, dispositivos de entrada, dispositivos de saída e similares. Como estes componentes são do conhecimento daqueles versados na técnica deixam de ser representados em detalhe e descritos aqui.

Tipicamente, os ensinamentos aqui são reduzidos a um algoritmo que armazenado em suportes legíveis por máquina. O algoritmo é implementado pelo computador 100 e assegura medição de propriedades da formação 4 a partir do furo de sondagem 2.

A figura 15 apresenta um método típico 150 para operar o instrumento de perfilagem 10 para realizar medições RMN no furo de sondagem 2. Uma primeira etapa 151 requer a aplicação de um campo magnético com uma intensidade polarizadora para polarizar núcleos da formação 4 durante o intervalo de polarização. Uma segunda etapa 152 solicita o decréscimo da intensidade do campo magnético a uma intensidade de medição. O campo magnético com a intensidade de medição é aplicado aos núcleos da formação 4 durante o intervalo de medição. Uma terceira etapa prevê o aplicar à formação 4 pelo menos um trem de pulsos de RF. Uma quarta etapa 154 prevê a medição de um sinal RMN da formação 4.

A figura 16 apresenta um método típico 160 para produzir o instrumento de perfilagem 10. Uma primeira etapa requer a seleção de um núcleo magnético 30. Uma segunda etapa 162 prevê a aplicação de pelo menos um enrolamento de comutação 32 em torno do núcleo magnético 30. Tipicamente, o enrolamento de comutação 32 conduz corrente elétrica para magnetizar o núcleo magnético 30 e é adaptado para comutar entre o campo magnético de polarização B_p 20 e o campo magnético de medição B_M 22. Uma terceira etapa 163 requer a seleção de uma antena 36. Uma quarta etapa 164 requer a colocação de núcleo magnético 30, do enrolamento de comutação 32, e da antena 35 formando um conjunto, cujo conjunto é incluído no instrumento de perfilagem.

Na realização dos presentes ensinamentos, vários componentes de análise podem ser utilizados, inclusive sistemas digitais e/ou analógicos. O sistema pode ter componentes tais como um processador, suportes de armazenamento, memória, entrada, saída, link de comunicações (por cabo, sem fio, lama pulsada, sistemas óticos, ou outros), interfaces de usuário, programas de software, processadores de sinais (digitais ou analógicos) e outros componentes dessa natureza (tais como resistores, capacitores, indutores e outros) para assegurar a operação e análise dos aparelhos e métodos aqui descritos em qualquer uma de várias maneiras bem apreciadas na técnica. Considera-se que os presentes ensinamentos podem ser, porém, não indispensavelmente, implementados em conjunção com uma série de instruções executáveis por computador, armazenadas em suportes legíveis por computador, inclusive memória (ROMs, RAMs), componentes ópticos (CD-ROMs), ou elementos magnéticos (discos, discos rígidos) ou qualquer outro tipo que quando executados causam um computador a implementar o método da presente invenção. Estas instruções podem assegurar a operação de equipamento, controle, coleta e análise de dados e outras funções consideradas relevantes por um projetista de sistema, proprietário, usuário ou outro dito pessoal além das funções descritas na presente descrição.

Ainda, vários outros componentes podem ser incluídos e requeridos para a realização dos aspectos dos ensinamentos aqui apresentados. Por exemplo, fontes de alimentação de energia (por exemplo, pélo menos um gerador, uma fonte de alimentação remota e uma batería), fonte de alimentação de pressão, unidade de refrigeração, força motriz (tal como uma força de translação), força propulsora ou uma força de rotação, magneto, eletromagneto, transceptor, controlador, unidade óptica, unidade elétrica ou uma unidade eletromecânica em suporte dos vários aspectos descritos aqui ou em suporte de outras funções além da presente descrição.

Aqueles versados na técnica reconhecerão que os vários componentes ou tecnologias podem prestar determinadas funcionalidades ou características necessárias ou vantajosas. Por conseguinte, estas funções e características conforme podem ser necessárias em apoio das reivindicações apensas e suas variações são reconhecidas com sendo intrinsecamente incluídas como parte dos ensinamentos aqui apresentados e como parte da invenção apresentada.

Embora a invenção tenha sido descrita com referência a modalidades típicas, será compreendido por aqueles versados na técnica que vá26 rias alterações podem ser introduzidas e equivalentes podem ser aplicados em substituição aos seus elementos sem se afastar do âmbito da invenção. Além disso, muitas modificações serão apreciadas por aqueles versados na técnica sem se afastar do seu âmbito essencial. Por conseguinte, é proposto 5 que invenção não seja limitada à modalidade de realização específica apresentada, como a modalidade ideal para a realização da presente invenção, porém, que a invenção inclui todas as modalidades que se enquadrem dentro do âmbito das reivindicações apensas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método (150) para medir propriedades de ressonância magnética nuclear de uma formação (4), o método caracterizado pelo fato de compreender:

(a) aplicar (151) um campo magnético (20, 22) aos núcleos da formação (4) durante um intervalo de polarização, o campo magnético (20, 22) compreendendo uma intensidade de polarização;

(b) alterar (152) o campo magnético (20, 22) para uma intensidade de medição, a intensidade de medição aplicada aos núcleos da formação (4) durante um intervalo de medição em que uma uniformidade do campo magnético (20, 22) com a intensidade de medição é substancialmente inalterada da uniformidade do campo magnético (20, 22) com a intensidade de polarização;

(c) aplicar (153) à formação (4) pelo menos um trem de pulsos de radiofrequência (RF) durante o intervalo de medição; e (d) medir (154) um sinal RMN da formação (4).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da intensidade de medição ser inferior à intensidade de polarização.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do pelo menos um trem de pulsos RF compreender um trem de pulsos CPMG (88, 90) e no qual os sinais RMN compreendem informações relativas a intervalo de relaxação transversal, T2, para os núcleos.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos sinais RMN compreenderem informações relativas a um tempo de relaxação longitudinal, Ti, para os núcleos.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender alterar o campo magnético (20, 22) durante o intervalo de medição para pelo menos uma intensidade de medição adicional de maneira a adquirir informações sobre um tempo de relaxação longitudinal, Ti, para os núcleos.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado ainda pelo fato de compreender pelo menos um trem de pulsos RF aplicado duran-

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2 te um intervalo de medição, em que os trens de pulsos RF compreendem frequências operacionais ligeiramente diferentes.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado ainda pelo fato de compreender pelo menos um trem de pulsos RF aplicado à formação (4) durante um intervalo de polarização adicional subsequente ao intervalo de medição.
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado ainda pelo fato de compreender pelo menos um trem de pulsos RF adicional aplicado durante o intervalo de polarização adicional, o pelo menos um trem de pulsos RF adicional compreendendo uma frequência operacional ligeiramente diferente do pelo menos um trem de pulsos RF aplicado durante o intervalo de polarização adicional.
9. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado ainda pelo fato de compreender alterar a intensidade do campo magnético (20, 22) aplicado durante o intervalo de polarização para pelo menos uma intensidade de polarização adicional durante o intervalo de polarização.
10. Aparelho para medir propriedades de ressonância magnética nuclear (RMN) de uma formação (4) a partir de um furo de sondagem (2), o aparelho de instrumento compreendendo:

(a) um instrumento de perfilagem (10);

(b) um núcleo magnético (30) disposto no instrumento de perfilagem (10);

(c) uma antena (36, 40, 42) para pelo menos uma dentre transmitir um trem de pulsos de radiofrequência (RF) e receber um sinal RMN; e caracterizado pelo fato de (d) pelo menos um enrolamento de comutação (32, 52, 54) disposto em torno do núcleo magnético (30); em que o enrolamento (32, 52, 54) conduz corrente elétrica para magnetizar o núcleo (30) e é adaptado para comutar entre um campo magnético de polarização (20) e um campo magnético de medição (22) em que a uniformidade do campo magnético de medição (22) é substancialmente inalterada da uniformidade do campo magnético de polarização (20).

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11. Instrumento de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato do enrolamento (32, 52, 54) ser disposto em torno do núcleo magnético (30) para formar pelo menos de um dipolo magnético transversal e um dipolo magnético longitudinal.
12. Instrumento de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato do núcleo magnético (30) compreender um material magnético, o material magnético compreendendo uma substancial histerese magnética, em que a histerese assegura a magnetização residual do núcleo após a corrente elétrica cessar no enrolamento.
13. Instrumento de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato do núcleo magnético (30) compreender uma série de anéis enrolados (80) em forma de fita ligados longitudinalmente, os anéis (80) compreendendo material magnético amorfo.
14. Instrumento de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato do núcleo magnético (30) compreender uma série de lâminas longitudinais, as lâminas compreendendo pelo menos uma tira de fita (82), a fita (82) compreendendo um material magnético amorfo.
15. Instrumento de acordo com a reivindicação 10, caracterizado ainda pelo fato de compreender pelo menos uma outra antena (36, 40, 42) para pelo menos um dentre transmitir o trem de pulsos RF e receber o sinal RMN.
16. Instrumento de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de ainda compreender um magneto precedendo o núcleo magnético (30) em uma direção de propagação ao longo de um eixo geométrico de furo de sondagem (2).
17. Instrumento de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato do núcleo magnético (30) compreender um material magnético de ferrita não-condutivo.
18. Método (160) para produzir um instrumento de perfilagem (10) para medir as propriedades de ressonância magnética nuclear (RMN) de uma formação (4) a partir de um furo de sondagem (2), o método caracterizado pelo fato de compreender:

Petição 870190054589, de 13/06/2019, pág. 7/12 (a) selecionar (161) um núcleo magnético (30);

(b) aplicar (162) pelo menos um enrolamento de comutação (32, 52, 54) em torno do núcleo de comutação, em que o enrolamento conduz corrente elétrica para magnetizar o núcleo e é adaptado para comutar entre

5 um campo magnético de polarização (20) e um campo magnético de medição (22) e em que uma uniformidade do campo magnético de medição (22) é substancialmente inalterada em relação à uniformidade do campo magnético de polarização (20);

(c) selecionar (163) uma antena (36, 40, 42);

10 (d) dispor (164) o núcleo magnético (30), o enrolamento, e a antena (36, 40, 42) em um conjunto, em que o instrumento de perfilagem (10) compreende o conjunto.