BRPI1105600A2 - aparelho de ressonância magnética nuclear, e método para perfilar uma formação - Google Patents

Abstract

aparelho de ressonância magnética nuclear, e método para perfilar uma formação. métodos e sistemas são fornecidos que permitem que medições de nmr em perfilagem durante a perfuração sejam feitas com uma ferramenta tendo ímãs com posições ajustáveis ou móveis entre si. tal movimento pode afetar a profundidade de investigação da ferramenta de nmr. uma variedade de conjuntos móveis pode ser usada para efetuar o movimento, que pode ser executado na superfície ou dentro do poço. a ferramenta também pode incluir um elemento magneticamente permeável para controlar o gradient.e de campo magnético.

Description

APARELHO DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR, E MÉTODO PARA PERFILAR UMA FORMAÇÃO

Fundamentos da invenção Campo da invenção A invenção se refere geralmente ao campo de ferramentas de ressonância magnética nuclear. Mais especificamente, a invenção se refere a ferramentas de ressonância magnética nuclear tendo imãs que são móveis, de modo a controlar a profundidade de investigação para as ferramentas.

Estado da técnica Ressonância magnética nuclear (NMR) pode ser usada para determinar várias características de formações e/ou amostras de subsuperficie. Ferramentas de perfilagem por NMR podem ser usadas dentro do poço para obter estas características que, então, podem ser usadas para ajudar na determinação, por exemplo, da presença, ausência e/ou localização de hidrocarbonetos em uma determinada formação ou amostra. A perfilagem por NMR convencional, bem conhecida na técnica, geralmente envolve implantar em um furo de poço um instrumento de NMR que usa campos magnéticos para gerar e detectar vários sinais de RF de núcleos em uma formação ou amostra. Certas técnicas de NMR de exemplo são descritas na patente norte americana US 6.232.778 cedida a Schlumberger Technology Corp., cuja divulgação inteira é incorporada neste documento por referência.

Mais especificamente, a NMR envolve a perturbação de sistemas de rotação com um campo de radiofrequência (RF) na presença de um campo magnético estático polarizador, Bo. A frequência de operação é definida em termos de Frequência de Larrnor (ω__0) , onde ω_0 = γΒ_0. O campo Bo é definido pela geometria do imã e normalmente é fixo no lugar. Um pulso de RF, Bl, é, então, aplicado para perturbar o sistema de rotação aplicando energia na condição ressonante e ortogonal a Bo. 0 sinal oscilante, em seguida, é recebido pela mesma bobina, ou bobina diferente, as propriedades de NMR da amostra podem ser calculadas. NMR de perfilagem durante a perfuração tipicamente usa somente uma frequência de operação. Esta frequência corresponde a uma profundidade de investigação dentro da formação. Várias ferramentas de NMR de cabo de aço demonstraram que ser capazes de adquirir dados em múltiplas profundidades permite uma medição precisa da invasão de fluidos de perfuração na formação. Adicionalmente, as ferramentas de NMR para perfilagem durante a perfuração (LWD) convencionais incluem imãs permanentes que geralmente são montados em uma posição relativamente fixa que não permite movimento.

Por causa das limitações dos sistemas NMR de LWD convencionais, é extremamente dificil adquirir dados em múltiplas profundidades de investigação. Por conseguinte, há uma necessidade na técnica de métodos e sistemas para obter medições de NMR que superem uma ou mais das deficiências que existem com os métodos convenctonais.

Sumário da Invenção Em um aspecto, é fornecido um aparelho de ressonância magnética nuclear. O aparelho pode incluir um primeiro imã incorporado no comando, um segundo imã tendo um afastamento do primeiro imã e um conjunto móvel para controlar o afastamento entre o segundo imã c o primeiro ímã.

Em outro aspecto, é fornecido um método para perfilar uma formação. O método pode incluir colocar uma ferramenta de ressonância magnética nuclear em um poço na formação, a ferramenta de ressonância magnética nuclear compreendendo um primeiro imã móvel com respeito a um segundo imã, o primeiro ímã e o segundo ímã sendo separados por um primeiro afastamento, e obter uma primeira medição de ressonância magnética nuclear da ferramenta de ressonância magnética nuclear enquanto o primeiro ímã e o segundo imã estão separados pelo primeiro afastamento.

Em outro aspecto, é revelado mover os imãs permanentes usados em um aparelho de NMR a fim de mudar as caracteristicas do campo magnético. No caso de uma ferramenta de avaliação de formação de campo petrolífero, isto pode ser feito antes de colocar a ferramenta dentro do poço ou obtido durante o curso do trabalho de perfilagem dentro do poço. Estas mudanças podem ser alcançadas pela utilização de atuadores mecânicos para mover as posições dos imãs entre si ou outros elementos estruturais (ou magnéticos macios), de modo a mudar a intensidade do campo magnético estático. A posição de imã podería ser mudada antes do uso, no caso de posições fixas, ou ela poderia ser mudada durante a perfilagem com uma linha de controle para um atuador mecânico.

Em outro aspecto, o uso de um atuador mecânico para mudar a estrutura de um material, magneticamente permeável colocado em torno dos imãs permanentes é divulgado. Mudando a forma e a posição desses materiais permeáveis, a mudança do campo magnético estático e, posteriormente do gradiente de campo magnético, é habilitada. A formação do campo magnético pelo uso de uma série de anéis permeáveis é outro aspecto.

Outros aspectos e outras vantagens da invenção serão aparentes da descrição a seguir e das reivindicações anexas.

Breve descrição dos desenhos A Figura 1 ilustra um sistema de locação de poço no qual a presente invenção pode ser empregada de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 2 mostra uma modalidade de um tipo de dispositivo para avaliação de formação durante a perfuração asando NMR de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando imãs móveis em um conjunto de NMR de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 4 é um diagrama de dois imãs reproduzidos em um conjunto de eixos de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 5 é um gráfico que ilustra o perfil de campo ao longo da direção radial do conjunto de imã da Figura 4 de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 6 é um gráfico que ilustra um efeito de afastamento de imã sobre a intensidade de campo magnético de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 7 é um gráfico que ilustra o efeito de afastamento de imã no gradiente de campo magnético de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 8 ilustra um elemento magneticamente permeável disposto entre dois imãs de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 9A ilustra um elemento magneticamente permeável dividido em anéis disposto entre dois imãs de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 9B é um gráfico que ilustra o perfil de campo magnético ao longo da direção radial do conjunto de imã da Figura 9A de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 10 é um gráfico que ilustra linhas de isopotencial magnético do conjunto de imãs da Figura 9A de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 11Δ é um gráfico ilustrando linhas de isopotencial magnético de um conjunto de imãs ilustrado com um elemento permeável de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 11B é um gráfico ilustrando linhas de isopotencial magnético de outro conjunto de imã ilustrado com um elemento permeável menor do que aquele da Figura 11A. A Figura 11C é um gráfico que ilustra o perfil de campo magnético do conjunto de imã mostrado na Figura 11A. A Figura 11D é um gráfico que ilustra o perfil de campo magnético do conjunto de imã mostrado na Figura 11B. A Figura 12A é um gráfico ilustrando linhas de isopotencial magnético de um conjunto de imã ilustrado com múltiplos anéis permeáveis de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 12B é um gráfico que ilustra linhas de isopotencial magnético de outro conjunto de imã ilustrado com um elemento permeável e um afastamento de imã mais curto do que aquele da Figura 12A. A Figura 12C é um gráfico que ilustra o perfil de campo magnético do conjunto de imã mostrado na Figura 12A. A Figura 12D é um gráfico que ilustra o perfil de campo magnético do conjunto de imã. mostrado na Figura 12B.

Descrição detalhada A invenção fornece sistemas e métodos que permitem que medições de NMR sejam feitas com imãs que podem ser movidos, dessa forma afetando a profundidade de investigação da ferramenta de NMR. Vários métodos e sistemas de exemplo serão agora descritos com referência às Figuras 1 a 12 que representam modalidades representativas ou ilustrativas da invenção. A Figura 1 ilustra um sistema de locação de poço no qual a presente invenção pode ser empregada de acordo com uma modalidade de exemplo. A locação de poço pode ser em terra ou no mar. Neste sistema de exemplo, um poço 11 é formado em formações de subsuperficie 106 por perfuração rotativa de uma maneira que é bem conhecida. Modalidades da invenção também podem usar perfuração direcional, conforme será descrito a seguir.

Uma coluna de perfuração 12 é suspensa dentro do poço 11 e tem uma composição de fundo 100 que inclui uma broca de perfuração 105 em sua extremidade inferior. O sistema de superfície inclui conjunto de plataforma e torre 10 posicionado sobre o poço 11, o conjunto 10 incluindo uma mesa rotativa 16, kelly 17, gancho 18 e swivel rotativo 19. A coluna de perfuração 12 é girada pela mesa rotativa 16, energizada por meios não mostrados, que engata no kelly 17 na extremidade superior da coluna de perfuração. Δ coluna de perfuração 12 é suspensa de um gancho 18 fixado a uma catarina (também não mostrada) por meio do kelly 17 e um swivel rotativo 19 que permite a rotação da coluna de perfuração em relação ao gancho. Como é bem sabido, um sistema top drive poderia ser usado alternativamente.

No exemplo desta modalidade, o sistema de superfície ainda inclui fluido de perfuração, ou lama, 26 armazenados em um depósito 27 formado na locação de poço. Uma bomba 29 distribui o fluido de perfuração 2 6 para o interior da coluna de perfuração 12 através de uma abertura no swivel 19, fazendo o fluido de perfuração escoar para baixo através da coluna de perfuração 12, conforme indicado pela seta direcional 8. O fluido de perfuração sai pela coluna de perfuração 12 por meio de aberturas na broca de perfuração 105 e, em seguida, circula para cima através da região anular entre o exterior da coluna de perfuração e a parede do poço 11, como indicado pelas setas direcionais 9. Desta maneira bem conhecida, o fluido de perfuração lubrifica a broca de perfuração 105 e transporta fragmentos e cascalho da formação 106 até à superfície quando ele é retornado para o depósito 27 para recirculaçâo.

Em várias modalidades, os sistemas e métodos divulgados neste documento podem ser usados com qualquer meio de transporte conhecido daqueles versados na técnica. Por exemplo, os sistemas e métodos divulgados neste documento podem ser usados com uma ferramenta de NMR transportada por cabo de aço, linha flexivel, transporte de tubo de perfuração, perfuração de tubo em espiral e/ou uma interface de transporte durante a perfuração. Para fins de exemplo apenas, a Figura 1 representa uma interface durante a perfuração. No entanto, sistemas e métodos divulgados neste documento poderíam igualmente se aplicar a cabo de aço ou qualquer outro meio de transporte adequado. A composição de fundo 100 da modalidade ilustrada inclui um módulo de perfilagem durante a perfuração (LWD) 120, um módulo de medição durante a perfuração (MWD) 130, um sistema e motor roto orientável e broca de perfuração 105. O módulo LWD 120 está alojado em um tipo especial de comando, como é conhecido na técnica, e pode conter um ou uma pluralidade de tipos conhecidos de ferramentas de perfilagem. Também será entendido que mais de um módulo LWD e/ou MWD pode ser empregado, por exemplo, como representado em 120A. {Referências em todo o relatório a um módulo na posição 120 alternativamente podem significar um módulo na posição 120A também.) O módulo LWD inclui recursos de medição, processamento e armazenamento de informações, bem como para comunicação com o equipamento de superfície. Na presente modalidade, o módulo LWD inclui uma dispositivo de medição da ressonância magnética nuclear.

O módulo MWD 130 também está alojado em um tipo especial de comando, como é conhecido na técnica e pode conter um ou mais dispositivos para medir características da coluna de perfuração e da broca de perfuração. A ferramenta MWD ainda inclui um aparelho (não mostrado) para gerar energia elétrica para o sistema dentro do poço. Tipicamente, este pode incluir um gerador de turbina de lama alimentado pelo fluxo de fluido de perfuração, subentendendo-se que outros sistemas de energia e/ou bateria podem ser empregados. Na presente modalidade, o módulo MWD inclui um ou mais dos seguintes tipos de dispositivos de medição: um dispositivo de medição de peso na broca, um dispositivo de medição de torque, um dispositivo de medição de vibrações, um dispositivo de medição de choque, um dispositivo de medição de cunha deslizante, um dispositivo de medição de direção e um dispositivo de medição de inclinação. A Figura 2 mostra uma modalidade de um tipo de dispositivo para avaliação de formação durante a perfuração usando NMR, subentendendo-se que outros tipos de ferramentas NMR/LWD também podem ser utilizados como a ferramenta LWD 120 ou parte de um conjunto de ferramenta LWD 120A. Com referência à Figura 2, em uma modalidade de exemplo da invenção, a seguir designada como um projeto de gradiente baixo, a matriz de imãs compreende um imã superior 232 axialmente separado de um imã inferior 234 . A área entre os imãs 232, 234 é adequada para alojar elementos tais como componentes eletrônicos, uma antena de RF e outros itens semelhantes. Ambos os imãs 232, 234 cercam a luva 228.

Os imãs 232, 234 podem ser polarizados em urr.a direção paralela ao eixo longitudinal da ferramenta 210 com como polos magnéticos similares de frente um para o outro. Para cada írnan 232, 234, as linhas de indução magnética se deslocam para fora de uma extremidade do imã 232, 234 para a formação, para criar um campo estático paralelo ao eixo da ferramenta 210 e se deslocam para dentro para a outra extremidade do ímã 232, 234. Na região entre o imã superior 232 e o imã inferior 234, as linhas de indução magnética se deslocam do centro para fora até a formação, criando um campo estático na direção perpendicular ao eixo da ferramenta 210. As linhas de indução magnética, então, se deslocam para dentro simetricamente acima do imã superior 232 e abaixo do imã inferior 234 e convergem na direção longitudinal dentro da luva 228. A Figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando imãs móveis 306A, B em um conjunto de NMR de acordo com uma modalidade de exemplo. Conforme mostrado na Figura 3, o conjunto de NMR pode incluir um comando 304 e uma variedade de componentes dispostos no mesmo. Por exemplo, o comando 304 pode incluir conexões para um chassi superi.or 302A e chassi inferior 302B, com os eletrônicos 303 para o conjunto de NMR sendo dispostos próximos ao chassi superior 302A. Adicionalmente, o comando 304 pode incluir dois imãs 306A, B com uma antena 308 disposta entre os mesmos. Embora os imãs 306A, B mostrados na Figura 3 sejam dispostos dentro do comando 304, os imãs 306A, B podem ser colocados na parte exterior do colar 304 em algumas modalidades. Como pode ser reconhecido por aqueles versados na técnica tendo o beneficio da presente divulgação, outros arranjos e configurações adequadas dos componentes do conjunto de NMR são possíveis. O conjunto de exemplo mostrado na Figura 3 ainda pode incluir mecanismos para mover e/ou ajustar os imãs 306A, B e/ou o afastamento entre os mesmos. Por exemplo, como mostrado na Figura 3, os imãs 306Ά, B pode ser dispostos no colar 304, de modo que eles sejam colocados simetricamente em torno da antena 308. O parafuso de acionamento 309 pode fazer interface com ou de outra forma engatar em um primeiro imã 306A tendo rosca à direita 311Λ e um segundo imã 306B tendo roscas à esquerda 311B. A rotação do parafuso de acionamento 309 por um motor anular 305 e eixo de saida de motor 307 conectado ao parafuso de acionamento 309 pode mover os imãs 306A, B em direções opostas para aumentar ou diminuir o afastamento de imãs. O motor anular 305 pode ser controlado pelos eletrônicos 303 localizados no chassi superior 302A. Os eletrônicos 303 podem incluir aqueles componentes necessários para interface com a antena 308 para as funções de NMR e o resto da ferramenta para controle, gerenciamento de dados e telemetria. O chassis superior 302A pode encontrar o chassi inferior 302B com uma vedação 313, fornecendo um canal de fluxo de lama 310 por dentro do chassi 302A, 302B.

Um agrupamento mecânico semelhante pode ser projetado para mover cada imã 306A, B independentemente. Em algumas modalidades, a mecânica pode ser usada para pré-ajustar as posições de imã antes que a ferramenta seja implantada dentro do poço ou para ajustar e reajustar as posições de imã durante a operação de perfilagem.

Este arranjo é benéfico em que ele aumenta a probabilidade dos imãs 306Ά, B estarem sempre localizados aproximadamente a distâncias iguais da antena 308, minimiza a complexidade de fiação e minimiza a contagem de peças e a complexidade mecânica. Como alternativa, a implantação poderia conter um motor separado 305 e/ou parafuso de acionamento 309 para cada ímã.

Em várias modalidades, os mecanismos de exemplo descritos acima - ou outros mecanismos adequados para mover e/ou ajustar a posição relativa dos imãs 306A, B - podem ser ativados por inúmeras maneiras. Por exemplo, o motor anular 305 que controla o parafuso de acionamento 309 e que é controlado pelos eletrônicos 303 no chassi superior 302A pode ser ativado quando a ferramenta está em uma localização na superfície. Como alternativa, o motor anular 305 pode ser ativado enquanto a ferramenta está dentro do poço, tal como através de comandos enviados através de telemetria ou outro meio de comunicação. Desta forma, as posições relativas dos ímãs 306A, B podem ser ajustadas dinamicamente (isto é, enquanto a ferramenta está dentro do poço), dessa forma permitindo que a profundidade de investigação para a ferramenta mude dentro do poço. Adicionalmente, em certas modalidades, o afastamento entre os imãs 306A, B pode ser mudado de um mecanismo de retroalimentação com base em uma medição de calibrador do tamanho do poço. Com a mudança com base no tamanho do poço, a profundidade de investigação pode ser otimizada para um tamanho determinado de poço, dessa forma melhorando a razão sinal para ruido durante seções de perfilagem enquanto evitando ou reduzindo erosão de sedimentos. Por conseguinte, em modalidades de exemplo, a ferramenta pode fornecer medições dc NMR em uma pluralidade de profundidades de investigação enquanto dentro do poço. Outras mecânicas ou disposições para mover os imãs 306A, B também são possíveis. Por exemplo, poderíam ser usadas manivelas hidráulicas, pneumáticas e/ou eletrônicas, polias, pistões, engrenagens e afins.

Como discutido mais detalhadamente abaixo, o afastamento entre os ímãs 306A, B pode afetar a intensidade, o tamanho e o gradiente de um campo magnético gerado. A Figura 4 é um diagrama de dois ímãs 306A, B reproduzido em um conjunto de eixos de acordo com uma modalidade de exemplo. Na modalidade ilustrada, os cilindros representam dois ímãs permanentes 306Λ, B com seus polos magnéticos semelhantes voltados um para o outro.

Este tipo de conjunto de imã é usado frequentemente em ferramentas de NMR de LWD.

Para um conjunto de imã semelhante ao mostrado na Figura 4, o campo e o gradiente de campo podem mudar em função de afastamento de imã. Estas mudanças podem ser vistas nas Figuras 5 a 6. A Figura 5 é um gráfico ilustrando o perfil de campo ao longo da direção radial do conjunto de imãs da Figura 4, de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 5 ilustra Bo ao longo de uma direção radial do centro do mandril. Este pode ser chamado um projeto de gradiente de campo. Esta linha é do centro do espaço entre os dois imãs 306A, B, se estendendo para ortogonais ao eixo longo dos imãs 30 6Ά, B. 0 centro dos imãs 306Ά, B no dispositivo de perfilagem está em x = 0". Na modalidade ilustrada, o campo aumenta até um máximo em um ponto localizado a 1" da linha de centro da ferramenta e, então, diminui em função da distância do dispositivo de perfilagem.

Cada profundidade de investigação tem uma frequência dc ressonância particular e esta frequência decai à medida que se move do centro do sistema de imãs. Existem múltiplos tipos de configurações de campo magnético que podem ser criados. Um tipo de exemplo é um projeto de campo de gradiente, um exemplo do qual é mostrado na Figura 4, pois o projeto tem um campo decadente fora da ferramenta. Outro exemplo de configuração é um tipo de ponto de sela. Em algumas modalidades, uma configuração de campo de ponto de sela pode ser definida por ter uma intensidade de campo máxima em um ponto tora da ferramenta que contém os imãs 306A, B, que e, então, decai a distância mais curta ou mais longa do centro da ferramenta. Independentemente da configuração particular, a taxa de decaimento em cada ponto é chamada de gradiente de campo magnético. O gradiente de campo magnético é um conceito usado em diversas aplicações de NMR de poço. Por exemplo, o gradiente pode ser usado para obter medições de difusão molecular (que podem ser usadas, por exemplo, para tipagem de fluidos) e ele também está relacionado à espessura de casca máxima excitável e efeitos de movimento subsequentes. Em NMR LWD particularmente, pode haver significativo movimento lateral da ferramenta durante o processo de perfuração. Este movimento pode mover a fatia recebendo NMR (a região espacial que contribui para a recepção de sinal de NMR) fora da fatia de excitação de NMR (a região espacial que os pulsos de RF excitam a dinâmica de rotação de NMR e geram o sinal de NMR) . Quando as fatias de recebimento e excitação se movem em relação uma à outra durante o tempo de excitação e recepção, o sinal de NMR pode exibir decadência devido a tal movimento. Para uma determinada intensidade do movimento, a quantidade de decaimento correspondente é proporcional à sobreposição da fatia de recepção e da fatia de excitação. Assiin, o decaimento será pequeno quando a área de fatia é muito maior que a quantidade do movimento. O tamanho da fatia de recebimento em comparação com a fatia excitada é de fundamental importância em considerações de movimento. Por conseguinte, em alguns usos e algumas modalidades, pode ser desejável ter uma grande fatia de excitação e recepção em comparação com o movimento da ferramenta esperado.

Um gradiente baixo pode diminuir a sensibilidade ao movimento. Por exemplo, se um campo de excitação de 1 G é usado em um determinado DOI, e o gradiente é 1 G/cm, então, uma casca de 1 cm de espessura é excitada. Se o gradiente é de 10 G/cm, então, uma casca de 0,1 cm de espessura é excitada. A edição de difusão é uma técnica usada para diferenciar fluidos com os mesmos valores de T2 ou Tl. Comprimentos de cadeia de hidrocarbonetos diferentes geralmente difundem a taxas diferentes. Esta medida pode ser realizada usando um gradiente de campo magnético para aumentar a atenuação do sinal por efeitos cie difusão. Ao aplicar uma sequência de pulsos T90-T180 antes um CPMG, o tempo que as rotações têm para difundir pode ser variado. Além deste tempo inicial de eco (Te) , a di fusão pode ser fortemente influenciada pela intensidade de gradiente. Quanto maior o gradiente maior o efeito de difusão geralmente é, em algumas modalidades. Ao mudar os tempos de codificação de eco iniciais, um mapa de D-T2 ou D-Tl (TI ou T2 são dos dados CPMG após a etapa dc codificação de difusão, e D representa difusão) pode ser criado. A perda de sinal de escalas de difusão é de te3 e G2 (onde G é o gradiente). Assim, quanto maior o gradiente menor o tempo de codificação precisa ser. Isto resulta em uma medição mais robusta para efeitos de movimento.

Para uma medição de porosidade LWD pode ser benéfico ter um gradiente baixo, de modo a aumentar a região sensível. No entanto, ao tentar realizar uma medição de edição de difusão, um gradiente mais alto pode ser benéfico, pois ele geralmente permitiría a redução dos tempos de medição. Assim, um sistema de exemplo que pode ser mudado para mover de um gradiente baixo para alto dependendo do objetivo de medição pode ser muito benéfico para uma ferramenta de perfilagem de NMR dentro do poço. Por conseguinte, uma mudança no afastamento entre os imãs 306A, B geralmente faz com que ambos o campo magnético e os gradientes de campo magnético mudem a uma determinada profundidade de investigação (DOI).

As Figuras 6 e 7, abaixo, mostram ambas o efeito de mudar o afastamento entre os ímãs 30 6A, B no campo magnético e no gradiente. A Figura 6 c um gráfico que ilustra um efeito de afastamento de imã na intensidade de campo magnético de acordo com uma modalidade de exemplo. Para os valores mostrados na Figura 6, a intensidade de campo é calculada a uma profundidade de 7" do centro da ferramenta, embora os princípios e as relações mostradas no gráfico não sejam limitadas a qualquer profundidade particular. O afastamento de imã é da extremidade de um imã para a extremidade do outro. A Figura 7 é um gráfico que ilustra o efeito do afastamento de imã no gradiente de campo magnético de acordo com uma modalidade de exemplo. Como com a Figura 6, os valores para intensidade de campo são calculados a uma profundidade de 7" do centro da ferramenta. Como visto, o gradiente pode variar de ~1 G/cm a 22 G/cm mudando o afastamento de imã de 10" para 6". A Figura 8 ilustra um elemento magneticamente permeável 312 disposto entre dois imãs 306A, 306B de acordo com uma modalidade de exemplo. A modalidade da Figura 8 é um exemplo de um método para aumentar a intensidade de campo magnético na profundidade de investigação - isto é, inserir um elemento magneticamente permeável 312 com alta permeabilidade (tal como 50) entre os dois imãs permanentes 30 6A, 306B. Em uma modalidade de exemplo, este elemento permeável 312 orienta o fluxo magnético dos imãs 306A, 306B para a peça de elemento e, então, empurra o campo magnético radialmente para fora em torno do centro do elemento, dessa forma aumentando o campo magnético. Ao mesmo tempo, o elemento magneticamente permeável 312 aumenta o gradiente de campo magnético. Em modalidades de exemplo, como na Figura 8, o elemento permeável 312 pode ser um mandril permeável sólido disposto axialmente entre os dois ímas 306A, 306B. A Figura 9A ilustra um elemento magneticamente permeável 312 dividido em anéis 912A-C dispostos entre dois imãs 306Δ, 306B de acordo com uma modalidade de exemplo.

Como mostrado na Figura 9A, o elemento magneticamente permeável 312 é dividido em três anéis 912A-C, com o anel do meio 912A sendo mais longo do que os dois anéis externos 912B, 912 C de lados iguais. Em várias modalidades., 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.). Este elemento permeável 312 pode ser ainda dividido em anéis menores 912 a fim de mudar o perfil de campo magnético. Estes anéis 912A-C também podem ser mcvidos axialmente e fazendo assim ainda se pode mudar a configuração de campo magnético (por exemplo, intensidade de campo magnético e gradientes de campo). Ao mudar a distribuição do material magnético, o campo magnético e o gradiente de campo magnético são mudados, pois o campo magnético e o gradiente dependem pelo menos parcialmente da distribuição de material magnético. A Figura 9B é um gráfico que ilustra o perfil de campo magnético ao longo da direção radial do conjunto de ímãs da Figura 9A de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 10 é um gráfico que ilustra as linhas de isopotential magnético 918 do conjunto de imãs da Figura 9A de acordo com uma modalidade de exemplo.

As Figuras 11A-D ilustram outros exemplos do efeito de mudar o tamanho do elemento permeável 312 no campo magnético. A Figura 11 é um gráfico ilustrando as linhas de isopotential magnético 1118 de um conjunto de imãs ilustrado com um elemento permeável 312 de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 11B é um gráfico ilustrando as linhas de isopotential magnético 1118 de outro conjunto de imãs ilustrado com um elemento permeável 312 menor que aquele da Figura 11. As Figuras 11A e 11B se baseiam err. um afastamento de imãs de 4 0 cm, com a Figura 11Ά sendo baseada em um SW de 20 cm e a Figura 11B sendo baseada era um SW de 20 cm. A Figura 11C é um gráfico que ilustra o perfil de campo magnético do conjunto de imãs mostrado na Figura 11A. A Figura 11D é um gráfico que ilustra o perfil de campo magnético do conjunto de imãs mostrado na Elqura 11B.

Examinando as Figuras 11A-D, pode ser visto que se os elementos permeáveis 312 são diminuídos no tamanho com. um afastamento de imãs fixo, o perfil de campo e o gradiente mudam. Há um ponto em que o projeto se move de ser uma ferramenta de gradiente para ser um projeto de ponto de sela. Em modalidades de exemplo, para mudar os elementos permeáveis 312 que se situam entre os dois ímãs 306A, 306B, peças magnéticas e não magnéticas podem ser soldadas juntas para criar um inserto para a linha de fluxo 310. Esta peça pode ser intercambi ável com outras peças similares que são configuradas para produzir um campo magnético e gradiente de campo magnético desejados.

Em modalidades de exemplo, o afastamento entre c anéis permeáveis 312A-C ou outras peças que são dispostas entre os imãs 306Ά, R pode ser mudado por uma variedade de mecanismos. Em uma modalidade, anéis deslizantes não magnéticos entre anéis permeáveis 312A-C podem ser usados. Estes anéis deslizantes podem expandir ou contrair, assim movendo os anéis permeáveis 312A-C para dentro e para fora com respeito ao centro do sistema de conjunto dc imãs.

Em modalidades de exemplo, uma implementação mecânica semelhante àquelas implementações de exemplo descritas acima com referência à Figura 3 pode ser usada para deslizar os anéis permeáveis 312A-C. Além disso, o motor anular 305 pode estar em cada uma das extremidades do sistema. Combinado com isto, ou separadamente, pode ser variado o afastamento de imãs. No caso de um projeto de mandril dividido combinado, a variação no afastamento de imãs muda tanto o Bo máximo quanto o gradiente de campo a uma profundidade particular de investigação.

Em algumas modalidades, se o afastamento de imãs é mudado ao mesmo tempo em que os anéis são movidos, então, a mesma intensidade de campo magnético com um gradiente: na is alto ou mais baixo pode ser criada. Ao ter a capacidade de mover ambos os imãs 306A, B e os elementos permeáveis 312, a intensidade e o gradiente de campo magnético podem ser mais adaptados.

As Figuras 12A-D ilustram outros exemplos do efeito de mudar o afastamento de imãs com anéis permeáveis 1212A-D no gradiente de campo magnético. Alterar o afastamento de imãs pode fazer o campo e o gradiente diminuírem. A Figura 12A é um gráfico ilustrando linhas de isopotential magnético 1218 de um conjunto de imãs ilustrado com múltiplos anéis permeáveis 1212A-D de acordo com uma modalidade de exemplo. A Figura 12B é um gráfico que ilustra linhas de isopotencial magnético 1218 de outro conjunto de imãs ilustrado com um elemento permeável 312 e um afastamento de imãs mais curto do que aquele da Figura 12A. As Figuras 12Ά e 12B se baseiam em um SW de 20 crr. e um recorte de 3 x 5 cm, com a Figura 12A sendo baseada em um afastamento de ímã de 50 cm e a Figura 12B sendo baseada em um afastamento de ímã de 46 cm. A Figura 12C é um gráfico que ilustra o perfil de campo magnético do conjunto de ímãs mostrado na Figura 12. A Figura 12D é um gráfico que ilustra o perfil de campo magnético do conjunto de ímãs mostrado na Figura 12B.

Embora modalidades específicas da invenção tenham sido descritas acima em detalhes, a descrição é apenas para fins de ilustração. Diversas modificações e etapas equivalentes correspondentes aos aspectos divulgados das modalidades exemplares, além daquelas descritas acima, podem ser feitas por aqueles versados na técnica sem se afastar do espirito e escopo da invenção definido nas reivindicações seguintes, cujo escopo será acordado como a interpretação mais ampla, de modo a englobar tais modificações e estruturas equivalentes. - REIVINDICAÇÕES -

Claims (20)

1. APARELHO DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR, caracterizado por compreender: um primeiro ímã; um segundo ímã tendo um afastamento do primeiro ímã; e um conjunto móvel para controlar o afastamento.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o conjunto móvel compreender um parafuso.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o conjunto móvel compreender um parafuso se conectando a uma primeira seção tendo roscas à direita e uma segunda seção tendo roscas à esquerda.

4. Aparelho, de acordo com a reivindícação 1, caracterizado por o conjunto móvel compreender um parafuso se conectando a uma primeira seção tendo roscas à direita e uma segunda seção tendo roscas à esquerda, e em que o primeiro imã faz interface com a primeira seção e o segundo ímã faz interface com a segunda seção.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por ainda compreender um motor para girar o parafuso.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por ainda compreender um motor para girar o parafuso, o motor estando em comunicação com uma localização na superfície.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender uma antena disposta entre o primeiro imã e o segundo imã.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender um elemento magneticamente permeável disposto entre o primeiro imã e o segundo imã.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender uma pluralidade de anéis dispostos entre o primeiro ímã e o segundo imã, a pluralidade de anéis compreendendo um material magneticamente permeável.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o elemento magneticamente permeável afetar uma intensidade de um campo magnético gerado pelo primeiro imã e pelo segundo imã.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o elemento magneticamente permeável afetar um gradiente de um campo magnético gerado pelo primeiro imã e pelo segundo imã.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por ainda compreender uma antena e uma pluralidade de anéis compreendendo material magneticamente permeável disposto entre o primeiro ímã e o segundo ímã, em que a pluralidade de anéis afeta uma intensidade e um gradiente de um campo magnético gerado pelo primeiro imã e pelo segundo imã.

13. MÉTODO PARA PERFILAR UMA FORMAÇÃO, caracterizado por compreender as etapas de: colocar uma ferramenta de ressonância magnética nuclear em um poço na formação, a ferramenta de ressonância magnética nuclear compreendendo um primeiro imã móvel com respeito a um segundo imã, o primeiro imã e o segundo imã sendo separados por um primeiro afastamento; e obter uma primeira medição de ressonância magnética nuclear da ferramenta de ressonância magnética nuclear enquanto o primeiro imã e o segundo imã são separados pelo primeiro afastamento.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por ainda compreender as etapas de: ajustar um afastamento entre o primeiro imã e o segundo imã, de modo que o primeiro imã e o segundo imã sejam separados por um segundo afastamento; e obter uma segunda medição de ressonância magnética nuclear da ferramenta de ressonância magnética nuclear enquanto o primeiro imã e o segundo imã são separados pelo segundo afastamento.

15. Método, de acordo com a rei\rindicação 13, caracterizado por o ajuste do afastamento entre o primeiro imã e o segundo imã compreender a etapa de atuar um motor para girar um parafuso de interface com oelo menos um dentre o primeiro imã e o segundo imã.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a atuação do motor compreender transmitir uma instrução de uma localização na superfície para atuar o motor.

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por ainda compreender mudar uma inLensicade de campo magnético inserindo um elemento magneticamente permeável axiaimente entre o primeiro imã e o segundo imã.

18. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por o primeiro imã e o segundo imã gerarem um campo magnético tendo uma intensidade de campo magnético, e em que o ajuste do afastamento entre o primeiro imã e o segundo imã afeta a intensidade de campo magnéticc.

19. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por ainda compreender aumentar a intensidade de um campo magnético do primeiro ímã e do segunde imã diminuindo um afastamento entre o primeiro ímã e o segundo ímã.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por ainda compreender aumentar um gradiente de campo magnético do primeiro ímã e do segundo ímã diminuindo um afastamento entre o primeiro ímã e o segundo imã.