CN111380890A - 核磁共振井下二维谱流体识别探头及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种核磁共振井下二维谱流体识别探头及装置，该探头包括：探头骨架5具有轴向中心孔；天线螺线管9设置在探头骨架5的轴向中心孔内；第一磁体3和第二磁体10位于探头骨架5的轴向中心孔的相对的两侧；第一楔形极板4设置在第一磁体3的靠近探头骨架5的轴向中心孔的一侧，具有靠近探头骨架5的轴向中心孔的第一立面；第二楔形极板6设置在第二磁体10的靠近探头骨架5的轴向中心孔的一侧，具有靠近探头骨架5的轴向中心孔的第一立面；第一楔形极板4的第一立面和第二楔形极板6的第一立面相对设置且成设定角度，配合形成梯度磁场。本发明可以形成二维谱梯度磁场，有效区分流体组分。
Description
技术领域
本发明涉及核磁共振井下流体识别领域，尤其涉及一种核磁共振井下二维谱流体识别探头及装置。
背景技术
在油气勘探领域，测井解释的核心内容是对储层流体性质的识别，一直以来，勘探与开发的过程中，流体中各组分(例如，油和水)识别是一项难以解决的技术问题，尤其是在均匀场中，轻质油和水的核磁共振信号较为接近，很难区分，而二维谱可以直接分辨轻质油和水，二维谱分析是指通过分析流体中各组分的弛豫时间和扩散系数，来判断流体中各组分的类型是轻质油还是水。
针对井下轻烃和水识别，目前已经出现基于核磁共振(NuclearMagneticResonance，NMR)原理对流体进行识别的仪器，图1为现有技术中的井下二维谱流体识别探头的结构径向剖视图，如图1所示，提供静磁场的磁体2套在流体管1上，磁体2外设有外壳3。在上述结构中，磁体2是一个圆筒形磁体，其在流体管1所处的柱体空间上难以形成满足要求的二维谱梯度磁场，对于流体组分中的轻质油和水无法有效区分。
发明内容
本发明实施例提供一种核磁共振井下二维谱流体识别探头，用以形成二维谱梯度磁场，有效区分流体组分，包括：
探头骨架5、天线螺线管9、第一磁体3、第二磁体10、第一楔形极板4和第二楔形极板6，其中，
探头骨架5具有轴向中心孔；
天线螺线管9设置在探头骨架5的轴向中心孔内，天线螺线管9围成的内部空间与探头骨架5的轴向中心孔配合形成二维谱通道；
第一磁体3和第二磁体10位于探头骨架5的轴向中心孔的相对的两侧；
第一楔形极板4设置在第一磁体3的靠近探头骨架5的轴向中心孔的一侧，具有靠近探头骨架5的轴向中心孔的第一立面；
第二楔形极板6设置在第二磁体10的靠近探头骨架5的轴向中心孔的一侧，具有靠近探头骨架5的轴向中心孔的第一立面；
第一楔形极板4的第一立面和第二楔形极板6的第一立面相对设置且成设定角度，配合形成梯度磁场。
本发明实施例提供一种核磁共振井下二维谱流体识别装置，用以形成二维谱梯度磁场，有效区分流体组分，包括上述核磁共振井下二维谱流体识别探头。
在本发明实施例中，天线螺线管9设置在探头骨架5的轴向中心孔内，天线螺线管9围成的内部空间与探头骨架5的轴向中心孔配合形成二维谱通道；第一楔形极板4的第一立面和第二楔形极板6的第一立面相对设置且成设定角度，配合形成梯度磁场，该梯度磁场为二维谱梯度磁场，可有效区分流体组分中的轻质油和水。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为现有技术中的井下二维谱流体识别探头的结构径向剖视图；
图2为本发明实施例中核磁共振井下二维谱流体识别探头的结构轴向剖视图；
图3为本发明实施例中核磁共振井下二维谱流体识别探头的结构左径向剖视图；
图4为本发明实施例中核磁共振井下二维谱流体识别探头的结构右径向剖视图；
图5为利用本发明实施例提出的核磁共振井下二维谱流体识别装置区分流体组分的具体过程；
图6为本发明实施例中核磁共振井下二维谱流体识别装置的使用状态示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参考图2、图3和图4，图2为本发明实施例中核磁共振井下二维谱流体识别探头的结构轴向剖视图；图3为本发明实施例中核磁共振井下二维谱流体识别探头的结构左径向剖视图；图4为本发明实施例中核磁共振井下二维谱流体识别探头的结构右径向剖视图。
本发明实施例提出的核磁共振井下二维谱流体识别探头，包括：探头骨架5、天线螺线管9、第一磁体3、第二磁体10、第一楔形极板4和第二楔形极板6，其中，
探头骨架5具有轴向中心孔；
天线螺线管9设置在探头骨架5的轴向中心孔内，天线螺线管9围成的内部空间与探头骨架5的轴向中心孔配合形成二维谱通道；
第一磁体3和第二磁体10位于探头骨架5的轴向中心孔的相对的两侧；
第一楔形极板4设置在第一磁体3的靠近探头骨架5的轴向中心孔的一侧，具有靠近探头骨架5的轴向中心孔的第一立面；
第二楔形极板6设置在第二磁体10的靠近探头骨架5的轴向中心孔的一侧，具有靠近探头骨架5的轴向中心孔的第一立面；
第一楔形极板4的第一立面和第二楔形极板6的第一立面相对设置且成设定角度，配合形成梯度磁场。
在一实施例中，第一楔形极板4的第一立面和第二楔形极板6的第一立面可相对于轴向中心孔轴对称，可得到更好的梯度磁场。
具体实施时，由于第一楔形极板4的第一立面和第二楔形极板6的第一立面相对设置且成设定角度，且磁场极性相反，因此在第一楔形极板4的第一立面和第二楔形极板6的第一立面之间的空间区域，可形成梯度磁场。
在一实施例中，第一楔形极板4具有与第一立面相背设置的第二立面；第二楔形极板6具有与第一立面相背设置的第二立面；第一楔形极板4的第二立面和第二楔形极板6的第二立面平行相对设置；第一楔形极板4的第一立面、第二立面，第二楔形极板6的第一立面、第二立面配合形成垂直于第一楔形极板4的第二立面和第二楔形极板6的第二立面的梯度磁场。
在一实施例中，核磁共振井下二维谱流体识别探头还包括：设置在第一磁体3与第二磁体10外围的导磁轭板。由于上述核磁共振井下二维谱流体识别装置在使用时，因第一磁体3远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧与第二磁体10远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧所产生的磁场外泄而磁性吸附在金属材质的套管上，会阻碍核磁共振井下二维谱流体识别装置在井下的下放和提升；而导磁轭板可以实现对第一磁体3和第二磁体10的导磁及磁轭，即引导第一磁体3远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧与第二磁体10远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧形成磁通路径，从而避免上述问题。
在一实施例中，导磁轭板可以包括：设置于第一磁体3远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧的第一主轭板2；设置于第二磁体10远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧的第二主轭板7。这种结构的导磁轭板不仅可以较好的实现导磁及磁轭，还易于装配。需要说明的是，导磁轭板可采用磁导通性能较差的非金属等材质。
在一实施例中，导磁轭板可以包括：设置于第一主轭板2远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧的第一侧轭板1；设置于第二主轭板7远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧的第二侧轭板8；第一侧轭板1和第二侧轭板8对接形成闭合空心壳体。
这种结构的导磁轭板不仅可以较好的实现导磁及磁轭，还易于装配。需要说明的是，导磁轭板可采用磁导通性能较差的非金属等材质。
在一实施例中，探头骨架5的轴向中心的两侧分别对应开有第一凹槽和第二凹槽；第一磁体3、第一楔形极板4和第一主轭板2设置于第一凹槽内；第二磁体10、第二楔形极板6和第二主轭板7设置于第二凹槽内。
在一实施例中，第一楔形极板4的第二立面与第一主轭板2的靠近探头骨架5的轴向中心的侧面平齐；第二楔形极板6的第二立面与第二主轭板7的靠近探头骨架5的轴向中心的侧面平齐。
在一实施例中，探头骨架5除第一凹槽和第二凹槽之外的表面、第一主轭板2的远离探头骨架5的轴向中心的侧面及第二主轭板7的远离探头骨架5的轴向中心的侧面均为弧面，探头骨架5、第一主轭板2和第二主轭板7相配合围成圆柱体。
在一实施例中，第一侧轭板1和第二侧轭板8对接形成的闭合空心壳体为圆筒体，套在探头骨架5、第一主轭板2和第二主轭板7相配合围成圆柱体的外侧。
由于核磁共振井下二维谱流体识别装置的主体一般是圆柱形的，以便于在圆柱形的勘探井中使用，因此本发明实施例中的核磁共振井下二维谱流体识别探头主体为圆柱形，如此可以更适配地安装于核磁共振井下二维谱流体识别装置中，使得核磁共振井下二维谱流体识别装置的结构更加紧凑，从而有利于降低核磁共振井下二维谱流体识别装置的体积。
本发明实施例还提出了一种核磁共振井下二维谱流体识别装置，包括上述核磁共振井下二维谱流体识别探头。
在一实施例中，核磁共振井下二维谱流体识别探头是沿着核磁共振井下二维谱流体识别装置的轴向安装的。
图5为利用本发明实施例提出的核磁共振井下二维谱流体识别装置区分流体组分的具体过程，如图5所示，包括：
步骤501，将井下流体流过核磁共振井下二维谱流体识别探头；
由于核磁共振井下二维谱流体识别装置所用的井一般是直井，核磁共振井下二维谱流体识别装置可以纵向放入直井中(如图6所示)，然后将井下流体(例如水、油、气或其任意组合)流过核磁共振井下二维谱流体识别探头，即流过天线螺线管9围成的内部空间与探头骨架5的轴向中心孔配合形成的二维谱通道。
步骤502，控制天线螺线管9发射一连串脉冲信号；
天线螺线管9发射的脉冲信号为正交于梯度磁场的电磁波，流体中蕴含的氢原子会被核磁共振井下二维谱流体识别探头中的第一磁体3和第二磁体10进行横向方向上的极化，从而在纵向方向释放一组交变磁场，即此时位于二维谱通道内的流体受激后会产生核磁共振信号。
步骤503，接收流体受激后产生的核磁共振信号；
流体受激后产生的核磁共振信号被天线螺线管9接收。
步骤504，根据核磁共振信号，测量流体中各组分的弛豫时间和扩散系数；
步骤505，根据流体中各组分的弛豫时间和扩散系数，分析流体中各组分的类型是轻质油还是水。
在本发明实施例中，核磁共振井下二维谱流体识别探头，包括：探头骨架5、天线螺线管9、第一磁体3、第二磁体10、第一楔形极板4和第二楔形极板6，其中，探头骨架5具有轴向中心孔；天线螺线管9设置在探头骨架5的轴向中心孔内，天线螺线管9围成的内部空间与探头骨架5的轴向中心孔配合形成二维谱通道；第一磁体3和第二磁体10位于探头骨架5的轴向中心孔的相对的两侧；第一楔形极板4设置在第一磁体3的靠近探头骨架5的轴向中心孔的一侧，具有靠近探头骨架5的轴向中心孔的第一立面；第二楔形极板6设置在第二磁体10的靠近探头骨架5的轴向中心孔的一侧，具有靠近探头骨架5的轴向中心孔的第一立面；第一楔形极板4的第一立面和第二楔形极板6的第一立面相对设置且成设定角度，配合形成梯度磁场。当流体流过二维谱通道时，天线螺线管9发射脉冲信号，在梯度磁场的作用下产生核磁共振信号，根据该核磁共振信号，可分析流体中各组分的弛豫时间和扩散系数，从而快速识别流体组分中的轻质油和水。
另外，第一楔形极板4的第一立面和第二楔形极板6的第一立面可相对于轴向中心孔轴对称，可得到更好的梯度磁场。设置在第一磁体3与第二磁体10外围的导磁轭板，可引导第一磁体3远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧与第二磁体10远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧形成磁通路径，从而避免对核磁共振井下二维谱流体识别装置在井下的下放和提升的阻碍。设置于第一磁体3远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧的第一主轭板2；设置于第二磁体10远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧的第二主轭板7；设置于第一主轭板2远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧的第一侧轭板1；设置于第二主轭板7远离探头骨架5的轴向中心孔的一侧的第二侧轭板8；第一主轭板2和第二主轭板7对接形成闭合空心壳体，这种结构导磁轭板不仅可以较好的实现导磁及磁轭，还易于装配。核磁共振井下二维谱流体识别探头主体为圆柱形，如此可以更适配地安装于核磁共振井下二维谱流体识别装置中，使得核磁共振井下二维谱流体识别装置的结构更加紧凑，从而有利于降低核磁共振井下二维谱流体识别装置的体积。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种核磁共振井下二维谱流体识别探头，其特征在于，包括：探头骨架(5)、天线螺线管(9)、第一磁体(3)、第二磁体(10)、第一楔形极板(4)和第二楔形极板(6)，其中，
探头骨架(5)具有轴向中心孔；
天线螺线管(9)设置在探头骨架(5)的轴向中心孔内，天线螺线管(9)围成的内部空间与探头骨架(5)的轴向中心孔配合形成二维谱通道；
第一磁体(3)和第二磁体(10)位于探头骨架(5)的轴向中心孔的相对的两侧；
第一楔形极板(4)设置在第一磁体(3)的靠近探头骨架(5)的轴向中心孔的一侧，具有靠近探头骨架(5)的轴向中心孔的第一立面；
第二楔形极板(6)设置在第二磁体(10)的靠近探头骨架(5)的轴向中心孔的一侧，具有靠近探头骨架(5)的轴向中心孔的第一立面；
第一楔形极板(4)的第一立面和第二楔形极板(6)的第一立面相对设置且成设定角度，配合形成梯度磁场。
2.如权利要求1所述的核磁共振井下二维谱流体识别探头，其特征在于，第一楔形极板(4)具有与第一立面相背设置的第二立面；
第二楔形极板(6)具有与第一立面相背设置的第二立面；
第一楔形极板(4)的第二立面和第二楔形极板(6)的第二立面平行；
第一楔形极板(4)的第一立面、第二立面，第二楔形极板(6)的第一立面、第二立面配合形成垂直于第一楔形极板(4)的第二立面和第二楔形极板(6)的第二立面的梯度磁场。
3.如权利要求1所述的核磁共振井下二维谱流体识别探头，其特征在于，还包括：
设置在第一磁体(3)与第二磁体(10)外围的导磁轭板。
4.如权利要求3所述的核磁共振井下二维谱流体识别探头，其特征在于，导磁轭板包括：
设置于第一磁体(3)远离探头骨架(5)的轴向中心孔的一侧的第一主轭板(2)；
设置于第二磁体(10)远离探头骨架(5)的轴向中心孔的一侧的第二主轭板(7)。
5.如权利要求4所述的核磁共振井下二维谱流体识别探头，其特征在于，导磁轭板还包括：
设置于第一主轭板(2)远离探头骨架(5)的轴向中心孔的一侧的第一侧轭板(1)；
设置于第二主轭板(7)远离探头骨架(5)的轴向中心孔的一侧的第二侧轭板(8)；
第一侧轭板(1)和第二侧轭板(8)对接形成闭合空心壳体。
6.如权利要求4所述的核磁共振井下二维谱流体识别探头，其特征在于，探头骨架(5)的轴向中心的两侧分别对应开有第一凹槽和第二凹槽；
第一磁体(3)、第一楔形极板(4)和第一主轭板(2)设置于第一凹槽内；
第二磁体(10)、第二楔形极板(6)和第二主轭板(7)设置于第二凹槽内。
7.如权利要求4所述的核磁共振井下二维谱流体识别探头，其特征在于，第一楔形极板(4)的第二立面与第一主轭板(2)的靠近探头骨架(5)的轴向中心的侧面平齐；
第二楔形极板(6)的第二立面与第二主轭板(7)的靠近探头骨架(5)的轴向中心的侧面平齐。
8.如权利要求6所述的核磁共振井下二维谱流体识别探头，其特征在于，探头骨架(5)除第一凹槽和第二凹槽之外的表面、第一主轭板(2)的远离探头骨架(5)的轴向中心的侧面及第二主轭板(7)的远离探头骨架(5)的轴向中心的侧面均为弧面，探头骨架(5)、第一主轭板(2)和第二主轭板(7)相配合围成圆柱体。
9.如权利要求8所述的核磁共振井下二维谱流体识别探头，其特征在于，第一侧轭板(1)和第二侧轭板(8)对接形成的闭合空心壳体为圆筒体，套在探头骨架(5)、第一主轭板(2)和第二主轭板(7)相配合围成圆柱体的外侧。
10.一种核磁共振井下二维谱流体识别装置，其特征在于，包括权利要求1至7任一所述核磁共振井下二维谱流体识别探头。
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