CN102024546B - 一种用于恒定梯度场岩样分析仪的梯度永磁体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油地质核磁共振岩样分析技术，是一种用于恒定梯度场岩样分析仪的梯度永磁体，由轭板、磁钢、极板、侧轭板构成，其中由轭板、侧轭板构成封闭框架结构，磁钢与轭板连接，极板与磁钢连接磁体极板采用截面为梯形的软铁，梯度极板梯形截面的长短底边比例为5∶130至5∶100之间，两极板角度a在10°-30°之间，其两极板间形成的气隙L在150mm至364mm之间。本发明解决了长期没有解决的难题，测量时无需额外增加梯度发生设备，就可以产生一个恒定梯度的磁场，以满足地层流体分子自扩散系数测量的物理环境，测量成本低廉，降低了仪器故障几率。

Description

一种用于恒定梯度场岩样分析仪的梯度永磁体

技术领域：

本发明涉及石油地质核磁共振岩样分析技术，是一种用于恒定梯度场岩样分析仪的梯度永磁体。

背景技术

核磁共振岩样分析仪的磁体是核磁共振系统重要组成部分，它为核磁共振提供一个不可缺少的特定磁场环境，如均匀磁场、梯度磁场。中国专利CN1564273A公开了一种适于便携式核磁共振装置使用的永磁体，这一类磁体的特点是磁场采用均匀磁场，磁场的均匀度可以达到200ppm以下。应用这类磁体的核磁共振岩样分析仪器可以测量地层岩样的孔隙度、渗透率、含水饱和度、可动流体饱和度等物性参数，但是配备这种均匀磁场磁体的核磁岩样共振分析仪不具备测量地层流体的分子自扩散系数功能，因为分子自扩散系数测量的物理环境是在梯度磁场的环境下，才能够测得。如果考虑装有这类磁体的核磁共振岩样分析仪具有测量地层流体自扩散系数功能，需要对磁体和电子设备进行改造。首先，需要在磁体极板上增加一层防涡流层，以防止梯度脉冲在极板内产生涡流，影响系统信噪比和梯度切换速度；其次需要在两极板间加上两个相对的平面梯度线圈和梯度线圈冷却系统，使得在原有的均匀磁场基础上叠加一个梯度磁场；再次，在电子设备上需要增加一套梯度放大器和梯度脉冲控制器。增加这套梯度设备不仅使得整套设备成本大大增加，而且仪器可靠性较低。另外，采用核磁共振测井仪探头均采用恒定梯度磁场的磁体，测得的地层参数，无法与脉冲梯度场下测得的岩样数据进行比对，不能模拟核磁共振测井仪在井下作业的情况。永磁磁体不能够完全适应油气田勘探开发生产中的测井、录井的需求。

发明的内容

本发明目的是提供一种供测量地层岩样的孔隙度、渗透率、含水饱和度、可动流体饱和度和地层流体分子自扩散系数的核磁共振岩样分析仪使用的梯度永磁体，达到测量时无需增加梯度设备，测量成本低，故障率小。

本发明解决其技术问题所采用具体技术方案是：

一种用于恒定梯度场核磁共振岩样分析仪的梯度永磁体，由轭板1、磁钢2、极板3、侧轭板4构成，其中由轭板1、侧轭板4构成封闭框架结构，其特征是：磁钢2与轭板1连接，极板3与磁钢2连接磁体极板采用截面为梯形的软铁，梯度极板梯形截面的长短底边比例为5∶130至5∶100之间，两极板3角度a在10°-30°之间，其两极板间形成的气隙L在150mm至364mm之间。

所述的磁钢2与轭板1、极板与3与磁钢2采用粘接。

所述的磁钢2与轭板1、极板与3与磁钢2采用BJ-39胶粘接。

所述的侧轭板均采用20-40mm厚电工纯铁，磁钢采用温度系数为-0.03~0.05％的2：17SmCo，其磁能积为N26。

所述的梯度磁场的样品测量区域范围为Φ30-50，高60-80mm的圆柱体，梯度方向沿圆柱体径向。

在气隙的几何中心可形成主场为700~1000Gs，梯度方向垂直于磁场方向，梯度为16~30Gs/cm的恒定梯度磁场。

本发明发明恒定梯度场磁体主场B0为780Gs；梯度强度可以达到18Gs/cm；梯度线性度可以达到±5％，

所述的侧轭板4采用电工纯铁DT4C材料加工制成。

本发明对永磁体的设计，解决了长期没有解决的难题，测量时无需额外增加梯度发生设备，就可以产生一个恒定梯度的磁场，以满足地层流体分子自扩散系数测量的物理环境。本发明测量成本低廉，降低了仪器故障几率。

另外，考虑到核磁共振测井仪磁体的磁场强度，可以设计出在磁场强度、磁场梯度大小完全一致的磁体，可模拟核磁共振测井仪作业情况的。

装有本发明的恒定梯度场核磁共振岩样分析仪，除具有普通核磁共振岩样分析仪所有功能外，还具有测量地层岩样分子自扩散系数、核磁共振测井仪定标，核磁共振测井仪测量结果比对等功能。

附图说明

图1是本发明主视图；

图2本发明剖视图。

具体实施方式

本发明其原理如图2所示，由于磁体两个磁极极板采用梯形截面，磁体两极间的气隙形成一个对称的等腰梯形。根据磁路原理，对局部而言，两级间气隙小的位置磁阻最小，在这个位置产生的B₀最大，反之在两极间气隙大的位置产生的B₀最小。因此在整个气隙内产生一组有规律变化的梯度磁场。由于极板梯度是线性变化的，因此气隙内的磁场的梯度变化也是线性的。

本发明结构如附图1所示，磁体由轭板1、磁钢2、极板3、侧轭板4构成，其中轭板1、极板3、侧轭板4采用电工纯铁DT4C材料加工制成，磁钢2采用2∶17SmCo磁性材料制成。

由轭板1、侧轭板4构成封闭框架结构，其特征是：磁钢2与轭板1连接，极板3与磁钢2连接磁体极板采用截面为梯形的软铁，梯度极板梯形截面的长短底边比例为5∶130至5∶100之间，两极板3角度a在10°-30°之间，如附图2所示，磁体两极板间形成的气隙L在150mm至364mm之间。

本发明磁体组装过程是：

首先，将磁钢2充磁至饱和状态；

其次，将磁钢2按着尺寸要求利用BJ-39粘接剂分别粘接到轭板1上；

再次，将BJ-39粘接剂均匀涂在已经粘接好的磁钢2表面，然后利用工装平稳地将极板3放置在磁钢2上，调整好极板与磁钢间的相对位置后，利用工装固定好极板，待到粘接剂完全固化后方可取下工装。由于轭板1、磁钢2、极板3之间表现为吸力，又由于这三者间都采用粘接剂粘接，因此不会发生相对的位置变化；

最后，首先将两块侧轭板安装到一块轭板上，然后利用安装工装再将另外一侧的轭板安装到侧轭板上。这一过程要避免发生轭板与侧轭板间的撞击。

由于磁体机械加工的误差及磁体安装误差的存在，梯度磁体的磁场某些截面内的均匀度及梯度的线性度与理论计算的结果会出现一定得差异。需要经过后期磁场的调整方可以达到设计要求。

首先调整截面I、II、III、IV内磁场的均匀度，要求每个截面的磁场均匀度不大于600ppm。

然后在调整每个截面的均匀度同时，并兼顾磁场梯度线性度的调整。

如附图2所示，所述的梯度磁场的样品测量区域大小直径D为Φ30-50，高B为60-80mm的圆柱体，梯度方向沿圆柱体径向。

在气隙的几何中心可形成主场为700~1000Gs，梯度方向垂直于磁场方向，梯度为16~30Gs/cm的恒定梯度磁场。

本发明发明恒定梯度场磁体主场B0为780Gs；梯度强度可以达到18Gs/cm；梯度线性度可以达到±5％，可以模拟核磁共振测井仪在井下作业的情况，满足整套核磁系统需要。

Claims (6)

1.一种用于恒定梯度场核磁共振岩样分析仪的梯度永磁体，由上、下轭板(1)、磁钢(2)、极板(3)、左、右侧轭板(4)构成，该梯度永磁体由上、下轭板(1)与左、右侧轭板(4)构成封闭框架结构，其特征是：上轭板依次与一磁钢、一极板连接，下轭板依次与另一磁钢、另一极板连接，永磁体极板(3)采用截面为梯形的软铁，梯度极板梯形截面的短底边与长底边比例为5:130至5:100之间，梯度极板梯形截面的斜边与极板的和磁钢连接的边之间的角度a在10°-30°之间，其两极板间形成的气隙L在150mm至364mm之间；

上、下轭板(1)、极板(3)、左、右侧轭板(4)采用电工纯铁DT4C材料加工制成，磁钢(2)采用2：17SmCo磁性材料制成。

2.根据权利要求1所述的用于恒定梯度场核磁共振岩样分析仪的梯度永磁体，其特征是两磁钢(2)分别与上、下轭板(1)、两极板(3)分别与两磁钢(2)采用粘接。

3.根据权利要求1所述的用于恒定梯度场核磁共振岩样分析仪的梯度永磁体，其特征是两磁钢(2)与上、下轭板(1)、两极板(3)分别与两磁钢(2)采用BJ-39胶粘接。

4.根据权利要求1所述的用于恒定梯度场核磁共振岩样分析仪的梯度永磁体，其特征是梯度磁场的样品测量区域大小直径为Φ30-50mm，高60-80mm的圆柱体，梯度方向沿圆柱体径向。

5.根据权利要求1所述的用于恒定梯度场核磁共振岩样分析仪的梯度永磁体，其特征是在气隙的几何中心可形成主场为700-1000Gs，梯度方向垂直于磁场方向，梯度为16-30Gs/cm的恒定梯度磁场。

6.根据权利要求1所述的用于恒定梯度场核磁共振岩样分析仪的梯度永磁体，其特征是恒定梯度场磁体主场B0为780Gs；梯度为18Gs/cm；梯度线性度为±5％。

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