CN108138563B

CN108138563B - 用于核磁共振测井工具的有源阻尼

Info

Publication number: CN108138563B
Application number: CN201680059033.0A
Authority: CN
Inventors: K·加内桑; S·曼达尔; V·D·M·科罗列娃; G·罗伊; P·塔布里兹; N·西顿; M·D·赫里曼; Y-Q·宋
Original assignee: Schlumberger Technology Corp
Current assignee: Schlumberger Technology Corp
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2036-09-08
Also published as: WO2017058482A1; CN108138563A; SA518391233B1; US20180299579A1; US10677956B2

Abstract

一种用于测量地层的一个或多个性质的方法包括使用井下工具向地下地层施加磁场。将射频信号发射到暴露于所述磁场的所述地下地层中。所述射频信号在所述地下地层中诱发横向磁化，并且所述横向磁化在所述井下工具中诱发初始电压信号。使用所述井下工具中的第一放大器来放大所述初始电压信号，使得所述第一放大器输出第一放大电压信号。将所述第一放大电压信号引入至所述第一放大器的输入端，使得所述第一放大器放大所述第一放大电压信号并且输出第二放大电压信号。

Description

用于核磁共振测井工具的有源阻尼

相关申请的交叉引用

本申请要求在2015年10月1日提交的美国临时申请62/236,071的优先权，所述申请的全文以引用方式并入。

技术领域

本文中描述的实施方案大体上涉及井下工具。更明确地说，此类实施方案涉及核磁共振(“NMR”)测井工具中的有源阻尼。

背景技术

在具有高盐度泥浆的井筒中，NMR探针(即，传感器)与导电泥浆之间的电磁耦合可能会使NMR测井工具的性能恶化，导致不一致的信号振幅。这被称作“盐度效应”。举例来说，在井筒导电性从0西门子每米(“S/m”)增加至20S/m时，MR扫描仪线圈的质量因数(“Q”)减少到约六分之一。使用非导电样本来校准NMR测井工具。然而，如果井筒中的泥浆具有高盐度，那么使用用非导电样本进行的校准会低估地层的孔隙度。一些NMR测井工具还使用导电样本来进行校准。在测井期间，进行对导电性敏感的电测量。之后使用这些测量结果来校正盐度效应。然而，在所述校正较大时，所得的孔隙度不确定性也变成较大。

较小的回波间隙可以帮助提高总的测得NMR孔隙度的准确性，尤其是在横向弛豫时间较短的非常规储层中。限制回波时间减少的一个因素是跟在每一射频(“RF”)脉冲之后的恢复时段，在所述恢复时段期间无法检测到NMR信号。接收器从高功率RF脉冲中以指数方式恢复，并且恢复的时间常数t与Q成比例。因而，t＝2Q/w₀，其中w₀是角工作频率。在低工作频率(像在NMR测井工具中)时，恢复时间可能甚至更长，使得难以减小回波间隙并且难以准确地测量总地层孔隙度。恢复时间或衰荡时间被称作“振铃”。此外，以低工作频率和高接收器Q，NMR信号可能会发生时间延迟以及形状变形，这使定量信号分析变复杂。为了减小接收器Q，用户可添加与探针电容器并联的阻尼电阻器；然而，这也减小了信噪比(“SNR”)。

发明内容

提供本概述以介绍在下文在具体实施方式中进一步描述的一些概念。本概述既不打算识别要求权利保护的标的的重要或必要特征，也不打算用作限制要求权利保护的标的的范围的辅助手段。

公开一种用于测量地层的一个或多个性质的方法。所述方法包括使用井下工具向地下地层施加磁场。将射频信号发射到暴露于所述磁场的所述地下地层中。所述射频信号在所述地下地层中诱发横向磁化，并且所述横向磁化在所述井下工具中诱发初始电压信号。使用所述井下工具中的第一放大器来放大所述初始电压信号，使得所述第一放大器输出第一放大电压信号。将所述第一放大电压信号引入至所述第一放大器的输入端，使得所述第一放大器放大所述第一放大电压信号并且输出第二放大电压信号。

在另一个实施方案中，所述方法包括将井下工具延伸至地下地层中的井筒中。使用所述井下工具向所述地下地层施加磁场。将射频信号发射到暴露于所述磁场的所述地下地层中。所述射频信号在所述地下地层中诱发横向磁化，并且所述横向磁化在所述井下工具中诱发初始电压信号。使用所述井下工具中的第一放大器来放大所述初始电压信号，使得所述第一放大器输出第一放大电压信号。将所述第一放大电压信号引入至积分器和电容器中。在将所述第一放大电压信号引入至所述积分器和所述电容器之后，将所述第一放大电压信号引入至所述第一放大器的输入端，使得所述第一放大器放大所述第一放大电压信号并且输出第二放大电压信号。使用所述井下工具中的第二放大器来放大所述第二放大电压信号，使得所述第二放大器输出输出电压。使用所述输出电压来确定所述地下地层的一个或多个性质。

还公开一种用于测量地层的一个或多个性质的设备。所述设备包括接收初始电压信号的天线。第一放大器电连接至所述天线并且从所述天线接收所述初始电压信号并产生第一放大电压信号。积分器电耦合至所述第一放大器的输出端并且从所述第一放大器接收所述第一放大电压信号。第一电容器电耦合至所述积分器并且从所述积分器接收所述第一放大电压信号。所述电容器的输出端电连接至所述第一放大器的输入端。在将所述第一放大电压信号引入至所述积分器和所述电容器之后，将所述第一放大电压信号引入至所述第一放大器的输入端，使得所述第一放大器放大所述第一放大电压信号并且输出第二放大电压信号。

附图说明

为了可以详细地理解所述特征，可以参考一个或多个实施方案来对以上简要概述进行更具体描述，其中一些实施方案在附图中示出。然而，请注意，附图为说明性实施方案，并且因此，不被视为限制其范围。

图1绘示根据一个实施方案的说明性井场系统的示意性侧视图，所述井场系统包括安置于井筒内的钻柱和井下工具。

图2绘示根据一个实施方案的有源阻尼接收器电路的示意图，所述有源阻尼接收器电路可以安置于井下工具中的随钻测井(“LWD”)工具内。

图3绘示根据一个实施方案示出测得的系统质量因数(“Q_AD”)随盐度而变的图。

图4至图7绘示根据一个实施方案示出针对不同盐度和质量因数(例如，Q_AD ^空气)的测得回波形状的图。

图8至图11绘示根据一个实施方案示出针对不同盐度和质量因数(例如，Q_AD ^空气)的模拟回波形状的图。

图12绘示根据一个实施方案示出针对不同质量因数(例如，Q_AD ^空气)的测得信号振幅随盐度而变的图。

图13绘示根据一个实施方案示出针对不同质量因数(例如，Q_AD ^空气)的模拟信号振幅随盐度而变的图。

图14绘示根据一个实施方案示出测得的噪信比(“NSR”)随盐度和质量因数(例如，Q_AD ^空气)而变的图。

图15至图17绘示根据一个实施方案示出在有有源阻尼和无有源阻尼的情况下振铃随盐度而变的图。

图18绘示根据一个实施方案示出分别在从左到右排序的Q_AD ^空气～10、Q_AD ^空气～20、Q_AD ^空气～40和Q_AD ^空气～60(即，60＝无有源阻尼)时有源阻尼数据集的规范化信号振幅的图。

图19绘示根据一个实施方案示出在Q_AD ^空气～10、Q_AD ^空气～20、Q_AD ^空气～40和Q_AD ^空气～60时最大误差的测量值随有源阻尼接收器的测得Q_AD而变的图。

图20绘示根据一个实施方案的用于测量地下地层的一个或多个性质的方法的流程图。

图21绘示根据一个实施方案的用于执行所述方法的计算系统的示意图。

具体实施方式

本文中公开的有源阻尼技术可以减少接收器的Q随井筒中的泥浆的盐度的变化，同时将最小噪声引入至测量中。这可以保持无阻尼接收器的高SNR。本文中公开的有源阻尼技术还可以用于减少对井筒和地层导电性的敏感性，使得提高盐环境中的孔隙度准确度和精确度。有源阻尼技术还可以用于通过改善对天线振铃的阻尼来减少回波间隙。此外，通过有源阻尼，接收器(例如，NMR天线+前置放大器)的Q可以独立于NMR天线的Q而变化，而不会影响噪声级。在天线的Q由于盐度效应而改变时，接收器的Q可能不会改变那么多。因此，可以减少对测得的井下NMR孔隙度的盐度效应。

图1绘示根据一个实施方案的说明性井场系统100的示意性侧视图，所述井场系统包括安置于井筒102内的钻柱110和井下工具112。井场系统100可以部署在陆上或海上应用中。在这类系统中，可以以本领域的技术人员熟知的方式通过旋转钻井来在地下地层中形成井筒102。一些实施方案还可以使用定向钻井。

钻柱110可以悬挂在井筒102内。井场系统100可以包括位于井筒102上方的平台和井架组合件114，其中井架组合件114包括转盘116、方钻杆118、大钩120和转节122。在钻井作业中，可以通过转盘116使钻柱110旋转，所述转盘在钻柱110的上端处接合方钻杆118。钻柱110可以挂在大钩120上，经由方钻杆118和转节122附接至游动滑车(未图示)，如此准许钻柱110相对于大钩120旋转。如众所周知的，在其它实施方案中，可以使用顶部驱动系统。

钻井液或泥浆124可以储存于在井场处形成的坑126中。泵128可以经由转节122中的口将钻井液124递送至钻柱110的内部，这样会使钻井液124向下流经钻柱110，如方向箭头130所指示。钻井液经由钻头132中的口离开钻柱110，并且接着向上循环通过钻柱110外部与井筒102的壁之间的环空区，如方向箭头134所指示。以此已知方式，钻井液使钻头132润滑并且在钻井液返回到坑126来进行再循环时将地层岩屑向上携带到地面。

在所示实施方案中，井下工具112可以是或包括底部钻具组合(“BHA”)。井下工具112如图所示具有旋转导向系统(RSS)、电动机142和钻头132。井下工具112还可以包括随钻测量(“MWD”)工具136和一个或多个随钻测井(“LWD”)工具(示出两个：138、140)。MWD工具136可以被配置成在钻井筒102时或在之后的任何时间测量一个或多个物理性质。LWD工具138、140可以被配置成在钻井筒102时或在之后的任何时间测量一个或多个地层性质和/或井筒物理性质。地层性质可以包括电阻率、密度、孔隙度、声速、伽马射线等。物理性质可以包括压力、温度、井筒井径、井筒轨迹、钻压、钻头扭矩、振动、冲击、粘滑等。举例来说，LWD工具138、140可以是或包括一个或多个NMR测井工具(示出一个：150)。在其它实施方案中，NMR测井工具150可以是电缆工具而非LWD工具138、140的部分。NMR测井工具150可以包括检测线圈(本文中被称作天线)152，所述检测线圈可以测量地层中的核自旋的性质，诸如纵向(或自旋-晶格)驰豫时间(被称作T₁)、横向(或自旋-自旋)驰豫时间(被称作T₂)和扩散系数(D)。了解这些NMR性质可以帮助确定基本地层性质(诸如渗透性和孔隙度)以及流体性质(诸如流体类型和粘性)。多维NMR技术可以提供不同流体(例如，油、水、气体)的定量分数以及对周围地层中这些流体的扩散性质(包括几何形状和受限扩散的效应)的更好理解。

图2绘示根据一个实施方案的有源阻尼接收器电路200的示意图，所述有源阻尼接收器电路可以安置于井筒工具112中的LWD或电缆NMR工具138、140内(例如，在NMR测井工具150中)。电路200可以包括彼此串联电连接的电压信号发生器202、电阻器204和电感器206。如下文所讨论，电压信号发生器202可以产生由地下地层中的横向磁化诱发的初始电压信号。第一电容器208可以与初始电压信号202、电阻器204和电感器206并联。电阻器204表示天线电路152中的损失，包括由导电地层导致的损失。电感器206和第一电容器208可以电连接至双工器210的输入端。双工器210可以被配置成允许通过信号路径进行双向通信。举例来说，双工器210可以将接收器与发射器隔离，同时准许这些组件共享共同的天线152。

双工器210的输出端可以电连接至前置放大器212。前置放大器212可以使初始电压信号202准备好进行进一步的放大和/或处理。前置放大器212的输出端可以电连接至积分器214。前置放大器212可以输出初始电压213，所述初始电压可以被积分器214接收。积分器214的输出可以是传入积分器214中的输入的时间积分。积分器214的输出端可以电连接至第二电容器216。第二电容器216的输出端可以电连接至前置放大器212的输入端。

积分器214和第二电容器216可以向电路200提供有源阻尼。有源阻尼可以使用负反馈来减少前置放大器212的输入阻抗，由此减少电路200的Q，而不会在前置放大器212的输入端引入额外噪声。

在下面的方程式1中概述了将电路200的Q与电路200的性质相关的表达式。Q₀表示天线152的Q，所述Q包括电感器206的电感L和电阻器204的串联电阻R_S。C_f表示第二电容器216的反馈电容器值，τ表示积分器214的时间常数，并且A表示前置放大器212的增益。对于给定天线，可以选择C_f值来获得所要系统Q，所要系统Q在本文中被称作Q_AD ^空气。

Q₀＝(ω₀*L₁)/R_s (l)

第二电容器216的C_f可以针对给定的一组天线参数而改变以获得不同的有源阻尼Q_AD ^空气。Q_AD ^空气～60对应于无反馈电容器216(即，无有源阻尼)的情况，这类似于常规接收器。C_f值和对应的有阻尼系统Q_AD ^空气列出于表1中。

Q_AD ^空气是指无负载天线(例如，在空气中)的系统的Q，并且Q_AD是指在各种盐度下所述系统的测得Q。

实验参数和建模设置

水盐度在0.78S/m至20S/m的范围中变动，所述范围对应于1.28Ωm至0.05Ωm的水电阻率。根据水电阻率来标出数据。Q_AD ^空气的研究范围是从高阻尼(～10)到无阻尼(～60)。

使用与接收器电路200并联连接的无噪声阻尼电阻器来对有源阻尼建模。这个模型抓住了有源阻尼的基本概念(即，对接收器电路200的Q进行阻尼而不会增加接收器电路200的噪声系数)。选择阻尼电阻器的值以在无有源阻尼(Q_AD ^空气)的情况下产生所要的Q，所述有源阻尼大致等于10、20、40和60。通过使用天线组件的不同测量值来获得不同的盐度。

随盐度而发生的系统Q变化(QAD)

图3绘示根据一个实施方案示出测得的系统质量因数(“Q_AD”)随盐度而变的图300。如图3中所示，当天线152被盐水包围时，天线152中的损失增加，这导致天线152的较低Q并且因此导致较低的系统Q_AD。数据表明，随盐度而发生的系统Q_AD减少(例如，在所研究的整个盐度范围中)在阻尼较大(即，较低系统Q_AD ^空气)时较少。更具体地说，无有源阻尼(Q_AD ^空气～60)时约70％的减少相对于有有源阻尼(Q_AD ^空气～20)时40％的减少。

随盐度而发生的回波形状变化

根据一个实施方案，图4至图7绘示示出在Q_AD ^空气～10、20、40和60(60＝无有源阻尼)时针对不同的盐度和质量因数(例如，Q_AD ^空气)的测得回波形状的图400至700，并且图8至图11绘示示出针对不同的盐度和质量因数(例如，Q_AD ^空气)的模拟回波形状的图800至1000。元件符号402是指表示1.28Ωm的曲线，元件符号404是指表示0.45Ωm的曲线，元件符号406是指表示0.14Ωm的曲线，元件符号408是指表示0.08Ωm的曲线，并且元件符号410是指表示0.045Ωm的曲线。

图400至图1100被规范化到无有源阻尼(Q_AD ^空气～60)时淡水的回波形状。数据表明，可以通过有源阻尼来减少回波振幅和形状随盐度的变化性。建模再现了以下方面的测量结果：(1)较高Q_AD ^空气和较高水电阻率时的较高回波振幅，以及(2)较高接收器Q_AD ^空气时的更多回波延迟和更多回波变形。通过有源阻尼，在盐度改变时，回波振幅、形状和位置可能不会改变。

随盐度而发生的信号振幅变化

根据一个实施方案，图12绘示示出针对不同质量因数(例如，Q_AD ^空气)的测得信号振幅随盐度而变的图1200，并且图13绘示示出针对不同质量因数(例如，Q_AD ^空气)的模拟信号振幅随盐度而变的图1300。更明确地说，图12和图13示出Q_AD ^空气为～10、20、40和60(60＝无有源阻尼)时信号振幅(针对含氢指数进行校正)随盐度而变。元件符号1202是指表示Q_AD ^空气～60的曲线，元件符号1204是指表示Q_AD ^空气～40的曲线，元件符号1206是指表示Q_AD ^空气～20的曲线，并且元件符号1208是指表示Q_AD ^空气～10的曲线。

数据表明，对于较高的Q_AD ^空气，信号振幅较高，并且信号振幅随着盐度增加而减小。对于低的有源阻尼Q_AD ^空气，信号振幅减少(在所研究的整个盐度范围内)较少，Q_AD ^空气～20时约35％减少相对于无有源阻尼(Q_AD ^空气～60)时的～50％减少。可以通过有源信号阻尼来减少信号振幅随盐度的变化。

随盐度而发生的NSR变化

图14绘示根据一个实施方案示出测得的NSR随盐度和质量因数(例如，Q_AD ^空气)而变的图1400。更明确地说，图14示出Q_AD ^空气～10、20、40和60(无有源阻尼)时NSR随盐度而变。数据表明，在给定盐度时，Q_AD ^空气～20和Q_AD ^空气～60时的NSR大致相同。此外，NSR随着盐度增加而增加，并且对于所述盐度中的每一者，在Q_AD ^空气～10时最高。通过～20的有源阻尼，与标准接收器(即，无有源阻尼)相比，NSR不会增加。

随盐度而发生的振铃变化

图15至图17绘示根据一个实施方案示出在有有源阻尼和无有源阻尼时振铃随盐度而变的图1500至1700。更明确地说，图15至图17示出在有有源阻尼(Q_AD ^空气～20)和无有源阻尼(Q_AD ^空气～80)时在180RF脉冲之后的振铃随盐度而变。元件符号1502是指表示Q_AD ^空气～20(例如，有有源阻尼)的曲线，并且元件符号1504是指表示Q_AD ^空气～80(例如，无有源阻尼)的曲线。

时间零是在RF脉冲结束时。数据表明，在低盐度时，与无有源阻尼1504相比，有有源阻尼1502会使振铃减少，并且对于有与无有源阻尼，振铃都随着盐度增加而减小。此外，在有有源阻尼的情况下，振铃振幅的变化(在所研究的盐度范围内)较小。在最高水盐度(例如，0.05Ωm)时，对于有与无有源阻尼，振铃都具有有长时间常数的分量，并且振铃振幅变成相当的。

Q测量的隐含意义

NMR孔隙度精确度可能会随NMR测量的NSR而变，而NMR孔隙度准确度可能会受环境校正影响。然而，环境校正自身可能是取决于在测井期间进行的辅助测量，所述辅助测量包括一定程度的统计不确定性。对于NMR测井工具150，辅助测量可以包括温度、工作频率、系统Q或增益，并且在一些情况中，包括RF脉冲振幅B₁。可以使用方程式(3)来计算在井下测得的NMR孔隙度φ：

AMP_DH和AMP_MC是指在井下测井(DH)期间和在地面的主校准(MC)期间测得的信号振幅。校准函数已分成两个部分：(1)F_AUX(X_DH,X_MC)，其由一组(未指定)辅助测量X决定，以及(2)Q相依项F_Q(Q_DH,Q_MC)，在下文对所述Q相依项进行更详细描述。为了呈现，F_AUX(X_DH,X_MC)＝1，可以从孔隙度表达式中有效地将其去除。实际上，可以根据系统的Q通过在孔隙度已知的水(例如，100孔隙度单位或p.u.)中测量信号振幅来确定校准函数F_Q(Q_DH,Q_MC)，可以通过改变水的盐度来改变所述Q。在图12和图13中标出了信号振幅数据(针对含氢指数进行校正)。表征振幅数据可以规范到某参考值，所述参考值可以是淡水样本的最高Q_AD点。在对每一Q_AD数据集执行规范化之后，在图18中呈现所述数据。

图18绘示根据一个实施方案示出在从左到右排序的Q_AD ^空气～10、Q_AD ^空气～20、Q_AD ^空气～40和Q_AD ^空气～60(60＝无有源阻尼)时多个有源阻尼数据集的规范化信号振幅的图1800。线表示每一单独数据集的对数线性关系的最小二乘拟合。数据表明，半对数关系可以恰当地表示信号振幅的所观察到的Q_AD变化。因此：

在表2中概述不同数据集的拟合参数。

表2表示每一有源阻尼接收器系列(通过Q_AD ^空气界定)的信号振幅的Q相依的半对数拟合的系数。方程式(4)实际上界定每一Q_AD ^空气的校准函数。因此：

现在为信号振幅的Q_AD相依提供函数形式，可以使用方程式(6)至(8)来评估孔隙度对Q_AD测量值的敏感性：

方程式(6)至(8)中的最后一个等式界定孔隙度不确定性。可以按照垂直分辨率来表达相关数据。总的孔隙度不确定性可以小于1pu每2英尺间隔，所述间隔是在淡水条件中以100ft/hr的钻速(“ROP”)进行测井。假定约30秒的扫描速率，此转化成约1.5p.u.每扫描的最大孔隙度不确定性，或在20p.u.地层中1.5/20＝7.5％的分数孔隙度不确定性。此不确定性概算的相当大的一部分可以指派给由本征NSR每回波界定的NMR测量不确定性。将此谨记在心，指派给Q_AD测量的不确定性概算(ΔΦ/Φ)的目标可以是～2.5％。假定NMR测量和Q测量中的不相关噪声，此为NMR测量留下约7％的不确定性容许度，或20p.u.地层中1.4p.u.的不确定性，这可以使用方程(9)来计算：

在图19中标出并在表3中概述所得Q_AD测量％误差。图19绘示根据一个实施方案示出在Q_AD ^空气～10、Q_AD ^空气～20、Q_AD ^空气～40和Q_AD ^空气～60时最大误差的测量结果随有源阻尼接收器的测得Q_AD而变的图1900。元件符号1902是指表示Q_AD ^空气～60的线，元件符号1904是指表示Q_AD ^空气～40的线，元件符号1906是指表示Q_AD ^空气～20的线，并且元件符号1908是指表示Q_AD ^空气～10的线。

如图19中所示和表3中所描述，最大标准偏差被界定为最大绝对误差的一半。表3中的范围反映了测得Q_AD由于环境导电性而导致的变化。对于低有源阻尼Q_AD ^空气，可以提高Q_AD测量精确度。对于Q_AD ^空气～20，可以获得2％-3％的Q_AD测量精确度。此测量精确度可以随着盐度增加而变得更精细。

图20绘示根据一个实施方案的用于测量地下地层的一个或多个性质的方法2000的流程图。如在2002处，方法2000可以包括将井下工具112延伸至地下地层中的井筒中。如上文所描述，井下工具112可以包括一个或多个LWD工具138、140和/或NMR测井工具150。如在2004处，方法2000之后可以包括使用井下工具112(例如，使用NMR测井工具150)向所述地下地层的一部分施加磁场。

如在2006处，方法2000还可以包括将一个或多个射频(“RF”)信号(例如，脉冲)发射到暴露于所述磁场的所述地下地层的部分中。所述RF信号可以在地下地层中诱发横向磁化，所述横向磁化对地下地层的不同性质编码。举例来说，磁化的初始振幅可以与地下地层的孔隙度成正比。所述横向磁化可以在NMR测井工具150中的谐振电路200的天线152中诱发初始电压信号202(参见图2)。。

如在2008处，方法2000还可以包括使用井下工具112中(例如，在NMR测井工具150中)的电路200中的第一放大器(例如，前置放大器212)来放大初始电压信号202以产生第一放大电压信号213。在一些实施方案中，可以从第一放大电压信号213的振幅直接推断出地下地层的孔隙度。然而，在其它实施方案中，第一放大电压信号213的振幅可能取决于横向磁化的振幅以及调谐电路200的频宽。在常规NMR测井工具中，所述调谐电路的频宽可能会受地下地层和井筒中的流体的电性质强烈影响。甚至在测量期间，这些电性质都可能会改变，因此使得将第一放大电压信号213的振幅与地下地层的孔隙度直接相关为有挑战性的。

如在2010处，方法2000还可以包括将第一放大电压信号213(来自第一放大器(例如，前置放大器212)的输出端)引入至第一放大器(例如，前置放大器212)的输入端，其中第一放大电压信号213再次放大以产生第二放大电压信号218。在一个实施方案中，来自第一放大器(例如，前置放大器212)的输出端的第一放大电压信号213可以在被引入至第一放大器(例如，前置放大器212)的输入端中之前经过积分器214和/或电容器216。将此第一放大电压信号213引入至第一放大器(例如，前置放大器212)的输入端中可以使电路200的频宽得以维持或增加并且保持基本上稳定并且实质上不受地下地层的电性质影响。所述频宽可以是ω₀/Q_AD。另外，将第一放大电压信号213引入至第一放大器(例如，前置放大器212)的输入端中可能不会给第二放大电压信号218增加很多噪声。所增加的噪声可能低于由检测线圈周围的导电流体和线圈中的欧姆损失产生的本征噪声。此外，由此反馈回路导致的宽检测频宽可以减少在天线152中可能出现的振铃的量，所述振铃可能会干扰第二放大电压信号218。图15至图17示出此减少的定量结果。在图15中，在脉冲之后的约400μs振铃减少到约100分之一。

如在2012处，方法2000还可以包括使用第二放大器220来放大第二放大电压信号218并且使用滤波器222对第二放大电压信号218进行滤波以产生输出电压信号224。可以使用输出电压信号224来定量地推断不受地下地层或井筒中的流体的电性质影响的、地下地层的本征性质(例如，孔隙度、驰豫性质、扩散性质等)。如在2014处，方法2000还可以包括响应于输出电压信号224而改变钻井筒102的方向或改变被泵抽至井筒102中的流体的流率。

图21绘示根据一个实施方案的用于执行所述方法的计算系统2100的示意图。计算系统2100可以包括计算机或计算机系统2101A，所述计算机或计算机系统可以是单独计算机系统2101A或分布式计算机系统的布置。计算机系统2101A包括一个或多个许可证模块2102，所述许可证模块被配置成根据一些实施方案执行各种任务，诸如本文中公开的一种或多种方法。为了执行这些各种任务，许可证模块2102独立地执行或与一个或多个处理器2104协同执行，所述一个或多个处理器连接至一个或多个存储媒体2106。处理器2104还连接至网络接口2107以允许计算机系统2101A经由数据网络2109与一个或多个额外计算机系统和/或计算系统(诸如2101B、2101C和/或2101D)通信(请注意，计算机系统2101B、2101C和/或2101D可能是或可能不是与计算机系统2101A共享相同的架构，并且可以位于不同的物理位置，例如，计算机系统2101A和2101B可以位于处理设施中，同时与位于一个或多个数据中心中和/或位于不同大陆上的各种国家中的一个或多个计算机系统(诸如2101C和/或2101D)通信)。

处理器可以包括微处理器、微控制器、处理器模块或子系统、可编程集成电路、可编程门阵列或另一控制或计算装置。

存储媒体2106可以实施为一个或多个计算机可读或机器可读存储媒体。请注意，虽然在图21的示例性实施方案中，存储媒体2106如图所示处于计算机系统2101A中，但是在一些实施方案中，存储媒体2106可以分布在计算机系统2101A和/或额外计算系统的多个内部和/或外部外壳内和/或上。存储媒体2106可以包括一种或多种不同形式的存储器，包括半导体存储器装置，诸如动态或静态随机存取存储器(DRAM或SRAM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和闪存存储器；磁盘，诸如固定、软性和可移动磁盘；其它磁性媒体，包括磁带；光学媒体，诸如压缩光盘(CD)或数字视频光盘(DVD)、

光盘或其他类型的光学存储装置；或其它类型的存储装置。请注意，上文讨论的指令可以提供于一个计算机可读或机器可读存储媒体上，或者，可以提供于分布在可能具有多个节点的大型系统中的多个计算机可读或机器可读存储媒体上。此类计算机可读或机器可读存储媒体被视为物品(或制品)的部分。物品或制品可以指任何制造出的单个组件或多个组件。所述存储媒体可以位于运行机器可读指令的机器中或位于远处位点，可以经由网络从所述远处位点下载机器可读指令以供执行。

在一些实施方案中，计算系统2100含有NMR测井模块2108。在计算系统2100的实例中，计算机系统2101A包括NMR测井模块2108。NMR测井模块2108可以用于执行方法2000的一个或多个方面。

应了解，计算系统2100仅为计算系统的一个实例，并且计算系统2100可以具有比所示组件多或少的组件，可以结合图21的示例性实施方案中未绘示的额外组件，和/或计算系统2100可以具有图21中绘示的组件的不同配置或布置。图21中所示的各种组件可以用硬件、软件和/或硬件与软件的组合来实施，包括一个或多个信号处理和/或应用特定集成电路。

另外，可以通过在信息处理设备(诸如通用处理器或应用特定芯片，诸如ASIC、FPGA、PLD或其它适当装置)中运行一个或多个功能模块来实施本文中描述的处理方法中的步骤。这些模块、这些模块的组合和/或其与一般硬件的组合包括在本公开的范围内。

如本文中所使用，术语“内”和“外”；“上”和“下”；“上部”和“下部”；“向上”和“向下”；“上面”和“下面”；“向内”和“向外”；以及如本文中使用的其它类似术语是指彼此的相对位置并且不打算表示特定的方向或空间取向。术语“耦合”、“经耦合”、“连接”、“连接件”、“经连接”、“与……连接”以及“正连接”是指“与……直接连接”或“经由一个或多个中间元件或部件与……连接”。

虽然已在本文中参考特定装置、材料和实施方案来描述前文的描述内容，但是前文的描述内容不打算限于本文中公开的详细情况；而是，其扩展到诸如涵盖在所附权利要求书的范围内的所有功能上等效的结构、方法和使用。虽然前文是针对本发明的实施方案，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以设想到本发明的其它和另外的实施方案。

Claims

1.一种用于测量地层的一个或多个性质的方法，所述方法包括：

使用井下工具向地下地层施加磁场；

将射频信号发射到暴露于所述磁场的所述地下地层中，其中所述射频信号在所述地下地层中诱发横向磁化，并且其中所述横向磁化在所述井下工具中诱发初始电压信号；

使用所述井下工具中的第一放大器来放大所述初始电压信号，使得所述第一放大器输出第一放大电压信号；以及

将所述第一放大电压信号引入至所述第一放大器的输入端，使得所述第一放大器放大所述第一放大电压信号并且输出第二放大电压信号，其中，在将所述第一放大电压信号引入至所述第一放大器的输入端之前，将所述第一放大电压信号引入至电容器，

其中，所述电容器的选择值向所述井下工具提供有源阻尼，其减少所述井下工具中的接收器相对于井筒中流体盐度变化的变化。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在将所述第一放大电压信号引入至所述第一放大器的输入端之前对所述第一放大电压信号进行积分。

3.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：将所述第一放大电压信号引入至积分器；以及在将所述第一放大电压信号引入至所述积分器之后并且在将所述第一放大电压信号引入至所述第一放大器的输入端之前，将所述第一放大电压信号引入至所述电容器。

4.如权利要求1所述的方法，其进一步包括使用所述井下工具中的第二放大器来放大所述第二放大电压信号，使得所述第二放大器输出输出电压。

5.如权利要求4所述的方法，其进一步包括使用滤波器对所述输出电压进行滤波以产生经滤波的输出电压。

6.如权利要求5所述的方法，其进一步包括使用所述经滤波的输出电压来确定所述地下地层的一个或多个性质。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述一个或多个性质是选自由孔隙度、驰豫性质和扩散性质组成的组。

8.如权利要求1所述的方法，其进一步包括至少部分响应于所述第二放大电压信号而改变在所述地下地层中钻出所述井筒的方向。

9. 如权利要求1所述的方法，其中选择所述电容器的值以提供由 Q 值表征的有源阻尼。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述Q值小于40且大于10。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述Q值大约为20。

12. 如权利要求1所述的方法，其中对于对应于水电阻率小于1.28 Ohm-m 的盐度范围，所述电容器的选择值减少所述井下工具中的接收器相对于所述井筒中流体盐度变化的变化。

13.一种用于测量地层的一个或多个性质的方法，所述方法包括：

将井下工具延伸至地下地层中的井筒中；

使用所述井下工具向所述地下地层施加磁场，将射频信号发射到暴露于所述磁场的所述地下地层中，其中所述射频信号在所述地下地层中诱发横向磁化，并且其中所述横向磁化在所述井下工具中诱发初始电压信号；

使用所述井下工具中的第一放大器来放大所述初始电压信号，使得所述第一放大器输出第一放大电压信号；

将所述第一放大电压信号引入至积分器；

将所述第一放大电压信号引入至电容器；

在将所述第一放大电压信号引入至所述积分器和所述电容器之后，将所述第一放大电压信号引入至所述第一放大器的输入端，使得所述第一放大器放大所述第一放大电压信号并且输出第二放大电压信号，其中所述电容器的选择值向所述井下工具提供有源阻尼，其减少所述井下工具中的接收器相对于所述井筒中流体盐度变化的变化；

使用所述井下工具中的第二放大器来放大所述第二放大电压信号，使得所述第二放大器输出输出电压；以及

使用所述输出电压来确定所述地下地层的一个或多个性质。

14.如权利要求13所述的方法，其进一步包括使用滤波器对所述输出电压进行滤波。

15.如权利要求14所述的方法，其进一步包括至少部分响应于所述第二放大电压信号而改变被泵抽至所述井筒中的流体的流率。

16.一种用于测量地层的一个或多个性质的设备，所述设备包括：

天线，所述天线被配置成接收初始电压信号；

第一放大器，所述第一放大器电连接至所述天线并且被配置成从所述天线接收所述初始电压信号并产生第一放大电压信号；

积分器，所述积分器电耦合至所述第一放大器的输出端并且被配置成从所述第一放大器接收所述第一放大电压信号；

第一电容器，所述第一电容器电耦合至所述积分器并且被配置成从所述积分器接收所述第一放大电压信号，其中所述第一电容器的输出端电连接至所述第一放大器的输入端，并且其中在将所述第一放大电压信号引入至所述积分器和所述第一电容器之后将所述第一放大电压信号引入至所述第一放大器的输入端，使得所述第一放大器放大所述第一放大电压信号并且输出第二放大电压信号，其中所述第一电容器的选择值向所述设备提供有源阻尼，其减少所述设备相对于井筒流体盐度变化的变化。

17.如权利要求16所述的设备，其中所述初始电压信号是响应于地下地层中的横向磁化而诱发，并且其中所述地下地层中的横向磁化是响应于射频信号被发射至暴露于磁场的所述地下地层的一部分中。

18.如权利要求16所述的设备，其中所述天线包括电感器、串联电连接至所述电感器的电阻器以及电连接至所述电感器和所述电阻器并且与所述电感器和所述电阻器并联的第二电容器。

19.如权利要求18所述的设备，其进一步包括双工器，所述双工器电连接至所述天线和所述第一放大器并且位于所述天线与所述第一放大器之间。

20.如权利要求19所述的设备，其进一步包括电连接至所述第一放大器的输出端的第二放大器，其中所述第二放大器被配置成接收所述第二放大电压信号并且产生输出电压。