CN201347760Y - 对高温和/或高压样品进行磁共振测量的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及对高温和/或高压流体进行磁共振测量的装置，该装置包括：第一流动管，其具有纵轴和内部区域并且包含高温和/或高压样品；一对平行的磁板，其布置在第一流动管的相对侧并且垂直于第一流动管纵轴磁化；及天线，其布置在第一流动管的内部区域。

Description

对高温和/或高压样品进行磁共振测量的装置
技术领域
本发明涉及对高温和/或高压流体进行NMR(核磁共振)或ESR(电子自旋共振)测量。
背景技术
在烃探测领域，经常对储集层流体进行测量。进行这种测量通常是为了获得不同储集层流体性质的信息，例如，电阻率、NMR、光吸收和散射、介电常数等。可对地层中或流体取样工具之出油管线(flowline)中的流体进行测量。流体取样工具广泛用于测井工业。井眼流体取样工具具有一个或多个探测器，该探测器压在井壁上以使储集层流体能够从地层中汲出进入出油管线或设置在流体取样工具中的采样瓶。置于采样瓶中的样品可以保存，以便能够在实验室对其进行测试(即“活油”样品)。
流体取样工具可用于测量储集层压力。这些工具经常在高压和高温环境工作。出油管线中的储集层流体的压力可能超过25000磅/平方英寸(psi)，温度可达到甚至超过200℃。由于高温和高压，商用流体取样工具中所用的出油管线通常由不锈钢或某些其它适宜的金属合金制成。
现有技术中存在商业上可得到的实验室用NMR--兼容压力传感器，其经常与2MHz的实验室NMR测试仪共同使用，以对高温高压流体(如石油)样品进行NMR测量。在实验室设备中，用于激发储集层流体中的质子的NMR射频(RF)线圈置于压力传感器的外部。该压力传感器由非导电性和非磁性塑料制成。压力传感器内壁上的内压至少部分地由传感器外部所含的加压的NMR不灵敏流体补偿。加压的流体降低压力传感器内壁上的净压力，并且可以加热以调整样品的温度。然而，该类型的压力传感器不能用于井下流体采样工具，因为它不能在井筒中所遇到的高温和高压下工作。
用于上述压力传感器的RF天线是布置在压力传感器外部并环绕样品的螺线管线圈。流体样品仅部分地占据RF线圈的内部区域。这导致“填充因数(fill factor)”降低，这种情况下大约为0.3。低填充因数是有问题的，因为NMR测量的信噪比(S/N)与填充因数成正比。现有技术的压力传感器的另一个问题是其需要压力补偿(如上所述)，这增加了取样工具的复杂性、成本和维护费用。一种采用这种压力传感器的设备的最大额定压力和温度分别为10Kpsi和260°F。对于必须能够分析温度和压力分别邻近30Kpsi和400°F的流体的现代流体采样测井下井仪而言，这些最大的额定值太低了。
Lew等人的美国专利4785245(‘245专利)公开了用于监测石油在来自产油层的多相液流中所占分数的NMR装置。‘245专利公开了非金属的流动管(flow pipe)，该流动管具有RF接收线圈和单独的发射天线，二者均安装在流动管的外表面上。该流动管由陶瓷或其它非导电和非磁性材料制成。然而，‘245专利中所公开的NMR磁体、流动管及相关的天线不能进行NMR扩散测量，并且不适于井眼流体取样工具所遭遇的高温高压环境。
在Halliburton Energy Services股份有限公司的美国专利6737864(‘864专利)中，Prammer等人公开了用于流体取样测井下井仪的NMR装置。‘864专利采用由陶瓷、玻璃或塑料制成的流动管。这些材料的强度经受不住典型的井下环境所遇到的压力。而且，RF线圈位于流动管的外部，这限制了测量的S/N，并且不存在用于脉冲场梯度(PFG)扩散测量的梯度线圈。
在美国专利6346813(‘813专利，转让给本发明的受让人)中，Kleinberg公开了用于流体取样测井下井仪的NMR组件。Kleinberg认识到，金属出油管线削弱了位于出油管线外部的天线或其它发射器所发射的电磁(EM)辐射。金属性或高导电的钢出油管线所引起的这种削弱，对于通过布置在出油管线外部的EM传感器而进行的测量而言，导致严重的信噪比问题。‘813专利尤其讨论了RF线圈布置在出油管线内部区域的金属出油管线。该出油管线包围有永磁铁，特别是包围出油管线的环形Halbach磁体布局。然而，Kleinberg并没有公开本发明的某些特征。例如，‘813专利并没有教导，在不包括扩散测量的情况下，PFG线圈可以有利地布置在金属出油管线的外部。
‘864专利及Blades和Prammer等人的美国专利6111408公开了磁体围绕出油管线的两种磁体组件(magnet assembly)。两个专利均公开了环形的Halbach磁体设计，该设计由8片围绕出油管线排列的磁体部件组成。各磁体部件的磁化方向是不同的，即沿顺时针方向从一个部件至下一个部件增加90°。理论上，该设计在测量区域产生较为均匀的磁场。然而，实践中却难以制造这种磁体，而且磁化方向和磁场强度很小地偏离理论规定，即可在出油管线区域导致相当大的磁场梯度。‘864专利还公开8个磁偶极子围绕出油管线的环形排列。
现有专利中公开的有关井眼流体取样和压力工具之NMR磁体的磁体设计具有若干缺点。例如，现有技术的磁体围绕出油管线的磁体设计没有为“穿透性导线(thru-wire)”提供空间。穿透性导线是NMR测量组件与其它测量组件组合所必需的。而且，在需要对静止样品进行NMR测量时，现有技术的设计没有提供位于采样工具内或者经过采样工具的连续流动。例如，NMR扩散测量优选对静止(不流动)的流体进行。在这种场合，现有技术的装置要求在实施NMR测量的同时停止流动(泵送)。通过具有单独的样品和生产流体(through-put fluid)的出油管线，生产流体可以在获取NMR测量管线中静止流体的NMR数据的同时，通过出油管线不间断地泵送。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是上面背景技术部分所列出的技术问题。本实用新型涉及对高温和/或高压流体进行磁共振测量的装置和方法，该装置包括：第一流动管，其具有纵轴和内部区域并且包含高温和/或高压样品；一对平行的磁板，其布置在第一流动管的相对侧并且垂直于第一流动管纵轴磁化；及天线，其布置在第一流动管的内部区域。该装置可与井下流体采样工具共同使用或者用作井下流体采样工具的一部分以对从油藏中采出的流体进行NMR测量，也可用于含气(live)储集层流体的实验室测量。该装置可以完成现代NMR测井下井仪进行的所有测量，包括自旋-自旋驰豫时间(T2)和自旋-晶格驰豫时间(T1)的多维分布函数以及分子扩散系数。由分布函数可计算出氢和其它NMR敏感物的自旋密度。该装置还可用于从NMR电路(circuit)的品质因数(“Q”)的测量结果预测出油管线中流体的视电导率。视电导率可用于预测含水率或水含盐量。本实用新型可以获得以下效果：磁体20的选择对于模制和制造极其简单，并且非常经济；并且磁体20的机械完整性进一步通过在磁体片之间的空隙中注入树脂或灌封材料来保证。这有助于防止磁体片因振动和冲击而移动。
附图说明
就其结构和操作方法而言，据信这些新特性代表了本实用新型的特点，而且当结合附图一起考虑下列的说明时，可以更好地理解这些新特性。然而，应当清楚地理解，提供每一幅附图的目的仅仅是为了举例和说明，并不试图限制本实用新型的范围。
图1是根据本实用新型的放置在井筒中的高压/高温磁共振仪的实施方案的图解。
图2示出了图1的高压/高温磁共振仪所用磁体组件的一个实施方案的侧视图。
图3示出了其内部区域具有RF线圈并且用于图1的高压/高温磁共振仪中的出油管线的实施方案。
图4是信号振幅对纵向(T1)和自旋-自旋(T2)驰豫时间的二维图，其可用图1的高压/高温磁共振仪绘制。其为从饱和回收(saturation recovery)数据的倒数(inversion)得到的T1-T2图。
具体实施方式
图1示出了放置在井筒12中的磁共振仪10。该仪器可以是核磁共振仪或者电子自旋共振仪。此外，尽管所示的具体实施方案处于井筒中，但是本实用新型并不限于井下应用，其也可以用于实验室。尽管本实用新型的一个实施方案涉及可用于测井下井仪中的装有NMR的出油管线段，但是相同的装置也可以用作高压传感器，以对油藏或处理液进行实验室NMR测量。“处理液”是进行处理而得到的任何中间的或最终的流体。本实用新型可用于电缆测井或随钻测井(while drilling)。
图2揭示了具有磁体组件14的NMR组件，其可用于进行NMR自旋回声测量，以测定例如储集层流体的驰豫时间和扩散系数分布。感兴趣的流体可处于实验室环境、处理环境、储罐或出油管线中，或者处于井眼流体采样和压力工具的样品容器中。类似于测井下井仪环境，实验室和处理环境可因高温、高压和腐蚀而出现挑战。然而，测井下井仪却因为有限的井筒直径施以额外的空间限制。NMR组件在井下流体采样工具有限的可用空间中的放置带来大量的挑战。
采样工具通常将流体从地层泵送至出油管线或样品容器。很多测量组件可沿流体流动通道放置，其中之一可以是NMR组件。图2所示的NMR组件包括磁体组件14和相关的电子仪器(未示出)。磁体组件14包括磁体载体(carrier)16，磁体磁极片(pole piece)18，磁体20，及磁体盖22。
所示的磁体组件14采用两个沿与第一出油管线24横切的方向磁化的平行磁板20，然而本实用新型也可以采用电磁铁。与现有技术中使用的Halbach设计相反，磁体20的这种选择对于模制和制造极其简单，并且非常经济。磁体20的这种构造允许较现有技术的磁体围绕出油管线的磁体设计有若干改进。例如，如图2中所示，在磁体载体16的中心孔26为出油管线24和外部脉冲场梯度(PFG)线圈28二者留有足够的空间。该设计还在中心孔26的旁边为两个通道30和32提供额外的空间，所述通道30和32可用于通过穿透性导线束以及一或多条额外的出油管线34和36。
磁体载体16优选由非磁性的不锈钢制成。上面和下面的磁体20驻留在磁体载体16的相对侧。为机械完整性，磁体20优选由多片夹在两个非磁性不锈钢板之间的钐-钴制成。磁体20的机械完整性进一步通过在磁体片之间的空隙中注入树脂或灌封材料来保证。这有助于防止磁体片因振动和冲击而移动。磁体材料的选择可以在本实用新型的范围内改变。例如，可以将钕-铁-硼磁体材料用于磁体。然而，该磁体的温度敏感性会比钐-钴磁体高。
应当理解，图2中所示的每个磁体20在实际中会包括多个更小的磁体，其尺寸、形状、数目和排列取决于具体的磁体材料性质以及在测量区域规定体积上所需要的磁场强度和磁场梯度。所述多个磁体片也可以装在保护套中。磁体的多片式结构允许容易改变不同空间的参数，这有助于裁制测量区域中磁场的强度和均匀性。然而，多个磁体片通常具有略微不同的磁场强度和/或磁化方向，这往往使所需区域的磁场较不均匀。利用下述的磁极片18可以减轻该问题。
为了在样品上实现低磁场梯度，习惯于通过在或者接近磁体20的两面放置称作“磁极片”的导磁性金属板18使磁场均匀化，如图2中所示。例如，将由磁性不锈钢板制成的磁极片18定位于磁体20和磁体载体16之间。磁极片18也可以由磁性冷轧钢或其它具有高导磁性的合适材料构成。调整磁极片18的形状、位置和尺寸，以在样品体积上实现所需的场均匀性。
磁体载体16具有两个由两或多根流动管界定的流动通道。第一流动管24显示其在磁体载体16的中心孔26的中央并沿NMR组件的纵轴定位，其允许流体进入NMR组件的主测量区域。正是在该区域中，通过施加射频(RF)和PFG脉冲产生和检测NMR自旋回声。在进行NMR测量的同时，可以对第一流动管24中的流体进行调整，使其以某一所需的速度流动或者使其在流动管24内完全停止。例如，扩散测量优选在停止的流体上进行，而驰豫时间测量则可以在流动或停止的流体上进行。可以测量流动的流体的速度分布图。美国专利6952096教导了如何由NMR测量结果确定速度分布图，该专利为所有目的引作参考。
通道30中的第二流动管(或者多个单独的流动管)34和36显示其在横向偏离NMR组件的纵轴，其允许流体以相对无限制的方式流经NMR组件。举例来说，这允许采样工具中的其它组件在对停止的流体进行NMR测量时接收流体以进行其各自的分析。因而，即使在第一流动管24中的流体停止时，泵送也可以继续，而且流体也可以继续流经第二流动管34。如果使用多个流动管34和36，则不同的流体，例如，来自不同探测器的流体，可分别经过单独的流动管34和36。
另外，图2示出了NMR组件中的孔32，其横向偏离NMR组件的纵轴，且导线可从中经过。这些导线通称为“穿透性导线”且通常载有信号和电力。这使得NMR组件可以布置在采样工具内的不同位置，或者为了其它工具而布置在采样工具的下面并且是可操作的。典型的现有技术磁体设计如Halbach设计不能容纳额外的出油管线或穿透性导线。
在本实用新型的一个实施方案(图3)中，第一流动管24是圆筒形的金属管。第一出油管线24是两端都与第二出油管线34连接的较短的部件，并且优选具有一个或多个阀以调整经过第一出油管线24的流动。流动管的直径、壁厚和材料的选择要符合NMR组件的压力和温度规范。第一流动管24可由非金属材料制成，假设所使用的具体材料能够经受住所遇到的温度和压力(如在井筒中遇到的温度和压力)，但是在下面的讨论中其被视为金属。该材料提供的结构完整性消除了对压力补偿的需要。
薄壁、非导电的屏蔽套(stand-off sleeve)38布置在第一流动管24的内部区域并顺着第一流动管24的长度延伸。屏蔽套38为RF线圈40(如下所述)提供同导电性金属管壁的隔离或屏蔽。该屏蔽有助于降低金属出油管线24中的涡流效应。该屏蔽通常很薄，约几个毫米厚。利用薄壁屏蔽套38允许天线线圈40尽可能多地环绕样品，同时提供接近1的线圈填充因数并增强RF天线的Q-因数。与RF线圈40直接接触金属出油管线24时相比，这提高了NMR测量的S/N。屏蔽材料优选为非导电和非磁性的，提供对腐蚀性储集层流体的耐受性，并且没有NMR信号。美国专利6938469教导了由NMR的Q测量结果确定样品的电导率，该专利为所有目的引作参考。
圆筒形RF螺线管天线线圈40也可以放置在第一流动管24的内部区域，并圆周地与非导电的屏蔽套38相邻。两个短的薄壁的非导电性定位套42和44布置在第一流动管24的内部区域，在RF线圈40的一个端面布置一个以保护RF线圈40并对流动的流体引起的磨损提供保护。非导电性定位套42和44中的一个或者两个开槽，以便来自RF线圈40的导线能够布线至第一流动管24的末端，并经由加压密封馈连通(pressure-sealing feed through)在第一流动管24的外部通过。屏蔽材料的薄层优选布置在天线线圈的内径上，以提供进一步的保护防止腐蚀和侵蚀。作为选择，屏蔽套38、线圈40以及定位套42和44可制成一整体部件(unitary piece)。此外，也可以使用其它形状的RF线圈。
对于测井下井仪，优选磁体组件14的外径小于仪器外壳的内径。另外，如果要对出油管线中的流体进行脉冲场梯度(PFG)扩散测量，磁体组件14必须具有足够大的孔26(即通过中心的孔)，以容纳第一出油管线24和一对在出油管线24外部的梯度线圈28二者。孔26的直径必须足够大，以便梯度线圈28不会过于接近磁体载体16的内壁。否则，在磁体载体16和周围金属中引起的涡流会干扰PFG线圈28的效率，从而不利地影响自旋回声测量。已知PFG实验中的涡流效应改变自旋回声的相位(即实部和虚部数据的比例)。在实践中，仪表化的(第一)流动管24和PFG线圈28(若有的话)制成外径非常接近磁体组件孔26的内径的可更换的圆筒形组件。因而，人们可以依据需要很容易地在不同的RF和PFG线圈之间进行调换。
磁体盖22是由高导磁性材料如磁性不锈钢或冷轧钢制成的圆筒形外套。磁体盖22是磁体组件14的外壳。磁体盖22为磁通提供返回通路，同时限制磁场以使磁体组件14外部的磁场较弱。这一点很重要，因为磁体组件14外部区域的强磁场会导致钻井泥浆中的磁性金属碎片粘附在仪器外壳的外表面，这会不利地影响测量区域的磁场。
本实用新型的优选实施方案具有小直径的磁体组件14，其在整个测量体积中具有小的磁场梯度。优选小的磁场梯度，以使对自旋-自旋(T2)驰豫时间测量的扩散作用最小化，所述扩散作用可能归因于不均匀的静磁场。
用于测井的仪器在运至井场和从井场运出期间以及测井操作期间会经受高水平的冲击。整个NMR组件以及磁体和RF部件在冲击期间和之后的机械稳定性对于在井下环境中的生存而言是重要的。NMR测量的完整性要求限制单个磁体片在冲击过程中移动或偏移。磁体组件14应当能够经受井下环境中所遇到的高的温度、压力和冲击。
应当理解，可以对这里讨论的详细设计作出小的变更，包括采用较大的磁体，以实现更高磁场强度。可以使用较高的场强以便为NMR测量提供更高的信噪比。本实用新型还提供接近于1的填充因数，以使NMR测量的S/N最大化。具有高S/N对于井眼测量是至关重要的，因为这减少进行强(robust)NMR测量所需要的时间。时间的节省转化为重要的钻机作业成本的节省。
进行脉冲场梯度扩散测量的梯度线圈位于第一出油管线24的外部。梯度线圈可以布置在金属出油管线的外部，因为梯度线圈28由直流脉冲供能，因而产生静磁场分量，其容易穿透非磁性的金属出油管线。脉冲场梯度线圈28优选为两个拉长的多匝四极线圈，其置于第一流动管24的外部并于径向相反的位置(即其角距为180度)接近第一流动管24。两个梯度线圈例如通过陶瓷夹具固定在适当的位置，用螺钉将两个相对的夹具固定在一起。可以用其它的非磁性材料包括金属构建夹具。将梯度线圈28定向，使得脉冲场梯度的方向平行于磁体20所产生的静磁场。也可以使用四极线圈之外的其它类型的梯度线圈。
第一出油管线24和相关的天线对RF线圈40灵敏区的流体提供高S/N测量。实际上，将RF天线40置于出油管线24内会增强S/N，因为天线填充因数(即流体体积与RF线圈的内部体积之比)基本上为1。PFG线圈28可以置于金属出油管线的内部或外部，但是将PFG线圈置于第一流动管外部可以节省第一出油管线24内有限的可用空间。此外，连接梯度电源和梯度线圈天线的导线更容易出入，并且不必经过加压密封馈连通从出油管线的外部至内部布线。
围绕出油管线24和天线的永磁体提供静磁场，该静磁场用于极化流体中的NMR敏感核。NMR以及可由金属出油管线24中的测量结果推演出来的流体性质包括：(1)源于信号振幅测量结果的流体的含氢指数，(2)源于横向磁化衰减的自旋-自旋驰豫时间分布，(3)源于例如信号振幅的极化时间依赖关系的纵向驰豫时间分布，(4)源于例如脉冲场梯度信号振幅衰减测量的扩散系数分布，及(5)化学位移光谱。化学位移光谱的测量，要求磁体在RF天线的NMR敏感体积中具有充分均匀的磁场。NMR测量可用于推演出信号振幅作为自旋-自旋驰豫时间、纵向驰豫时间和扩散系数的函数的各种二维和三维图。图4示出了信号振幅作为自旋-自旋和纵向驰豫时间的函数的二维图。一维的T1和T2分布，可通过分别沿x轴或y轴对振幅求和，由所述图计算出来。美国专利7053611教导了反演NMR测量结果以产生多维图的方法，该专利为所有目的引作参考。
上文概括性而非粗略地论述了本实用新型的特征和技术优势，所以本实用新型的详细说明会更好理解。本实用新型的其它特征和优点将在下文中说明，这构成了本实用新型的权利要求的主题。本领域的技术人员应当理解，所公开的构思和具体实施方案容易用作修改或者设计其它结构以实施与本实用新型相同的目的的基础。本领域的技术人员还应当认识到，这种等效的结构并不脱离如权利要求书中阐述的本实用新型的范围。

Claims (14)

1.一种对高温和/或高压样品进行磁共振测量的装置，其特征在于包括：
第一流动管，其具有纵轴和内部区域并且包含高温和/或高压样品；
一对平行的磁板，其布置在第一流动管的相对侧并且垂直于第一流动管纵轴磁化；及
天线，其布置在第一流动管的内部区域。
2.根据权利要求1的装置，其中所述磁共振测量为核磁共振测量或电子自旋共振测量。
3.根据权利要求1的装置，其中所述第一流动管由金属制成。
4.根据权利要求1的装置，其中所述磁板包括一片或多片永磁材料。
5.根据权利要求1的装置，还包括磁体组件，其中该磁体组件带有所述一对磁板。
6.根据权利要求5的装置，其中所述磁体组件包括高导磁性的外壳。
7.根据权利要求5的装置，其中所述磁体组件包括导线从中经过的穿透性导线通道。
8.根据权利要求5的装置，其中所述磁体组件包括所述第一流动管从中经过的第一流动管通道。
9.根据权利要求5的装置，其中所述磁体组件包括第二流动管从中经过的第二流动管通道。
10.根据权利要求5的装置，其中所述磁体组件包括一个或多个在磁板和第一流动管之间放置的磁极片。
11.根据权利要求5的装置，其中所述磁体组件包括其上安装磁板的磁体载体，高导磁性外壳，及磁体磁极片。
12.根据权利要求11的装置，其中所述磁体载体具有第一流动管从中经过的第一孔，第二流动管从中经过的第二孔，及导线从中经过的第三孔。
13.根据权利要求1的装置，其中所述天线为布置在屏蔽层和保护层之间的线圈。
14.根据权利要求1的装置，还包括脉冲场梯度线圈，其布置在第一流动管的外部，但接近第一流动管。
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8400147B2 (en) * 2009-04-22 2013-03-19 Schlumberger Technology Corporation Predicting properties of live oils from NMR measurements
GB201001917D0 (en) 2010-02-05 2010-03-24 M I Drilling Fluids Uk Ltd Improved downhole tool and method
US8970217B1 (en) 2010-04-14 2015-03-03 Hypres, Inc. System and method for noise reduction in magnetic resonance imaging
US10371653B2 (en) 2010-10-13 2019-08-06 Perm Instruments Inc. Multi-phase metering device for oilfield applications
CA2904267C (en) * 2010-10-13 2018-05-01 Perm Instruments Inc. Multi-phase metering device for oilfield applications
US8726725B2 (en) 2011-03-08 2014-05-20 Schlumberger Technology Corporation Apparatus, system and method for determining at least one downhole parameter of a wellsite
US9121550B2 (en) * 2011-07-12 2015-09-01 Baker Hughes Incorporated Apparatus of a magnetic resonance multiphase flow meter
CN102518434B (zh) * 2011-12-09 2014-10-22 中国石油大学(北京) 核磁共振流体分析微检测探头
GB2503220B (en) * 2012-06-19 2017-11-29 Schlumberger Holdings Sample holder for use in NMR
GB2506851B (en) * 2012-09-28 2014-11-12 Schlumberger Holdings NMR sample containment
US9645277B2 (en) 2013-02-12 2017-05-09 Baker Hughes Incorporated Estimating molecular size distributions in formation fluid samples using a downhole NMR fluid analyzer
US9459330B2 (en) * 2013-03-05 2016-10-04 Schlumberger Technology Corporation System and method for obtaining nuclear magnetic resonance measurements on reservoir fluids for prediction of fluid properties
US9678185B2 (en) 2013-03-15 2017-06-13 Pepsico, Inc. Method and apparatus for measuring physico-chemical properties using a nuclear magnetic resonance spectrometer
US9482631B2 (en) 2013-05-14 2016-11-01 Chevron U.S.A. Inc. Formation core sample holder assembly and testing method for nuclear magnetic resonance measurements
EP2989444B1 (en) 2013-06-18 2020-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Method and system for monitoring the quality of fluids
US9771789B2 (en) 2014-04-11 2017-09-26 Schlumberger Technology Corporation Asymmetric excluder for downhole logging tool
FI126030B (en) * 2014-11-10 2016-05-31 Senfit Oy An apparatus and method for measuring the fluid and an arrangement and method for controlling the solids content of the fluid
US9851315B2 (en) 2014-12-11 2017-12-26 Chevron U.S.A. Inc. Methods for quantitative characterization of asphaltenes in solutions using two-dimensional low-field NMR measurement
US10082594B2 (en) 2015-04-07 2018-09-25 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Magnet arrays for magnetic resonance measurements
BR112017028203B1 (pt) 2015-07-31 2022-08-23 Halliburton Energy Services, Inc Aparelho, método e sistema de avaliação de uma formação subterrânea
CA2940474C (en) 2015-09-09 2020-09-01 Perm Instruments Inc. Systems and methods for sampling fluids using nuclear magnetic resonance (nmr)
CN105781525B (zh) * 2016-03-16 2018-12-04 西南石油大学 一种模拟页岩气水平井固井环空顶替效率的监测方法
US10634746B2 (en) 2016-03-29 2020-04-28 Chevron U.S.A. Inc. NMR measured pore fluid phase behavior measurements
WO2018063246A1 (en) * 2016-09-29 2018-04-05 Halliburton Energy Services, Inc. Rf flip angle adjustment in a downhole nmr tool
US10564308B1 (en) 2017-01-19 2020-02-18 Microsilicon Inc. Electron paramagnetic resonance (EPR) techniques and apparatus for performing EPR spectroscopy on a flowing fluid
US10690800B2 (en) 2017-02-07 2020-06-23 Microsilicon, Inc. Online monitoring of production process using electron paramagnetic resonance(EPR)
US10859549B2 (en) 2017-02-07 2020-12-08 Microsilicon, Inc. Online monitoring of production processes using electron paramagnetic resonance (EPR)
CN108049866B (zh) * 2017-12-11 2021-05-14 中石化石油工程技术服务有限公司 二维核磁共振测井致密气藏定量评价方法
CN108802836B (zh) * 2018-05-28 2020-03-24 中石化石油工程技术服务有限公司 一种核磁共振装置及其录井仪
US11543556B2 (en) * 2020-08-17 2023-01-03 Schlumberger Technology Corporation NMR characterization and monitoring of drilling fluids

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2501794A1 (de) * 1975-01-17 1976-07-22 Kraftwerk Union Ag Verfahren zum messen einer durch ein rohr stroemenden fluidmenge mit hilfe der magnetischen kernspinresonanz
US4638251A (en) * 1984-10-29 1987-01-20 Southwest Research Institute Method and apparatus for measuring flow of non-homogeneous material in incompletely filled flow channels
US4785245A (en) 1986-09-12 1988-11-15 Engineering Measurement Company Rapid pulse NMR cut meter
US4782295A (en) * 1987-06-01 1988-11-01 Lew Hyok S Nuclear magnetic resonance flowmeter
GB2368128B (en) * 1997-10-29 2002-08-28 Western Atlas Int Inc NMR sensing apparatus and methods
US6111408A (en) 1997-12-23 2000-08-29 Numar Corporation Nuclear magnetic resonance sensing apparatus and techniques for downhole measurements
US6346813B1 (en) 1998-08-13 2002-02-12 Schlumberger Technology Corporation Magnetic resonance method for characterizing fluid samples withdrawn from subsurface formations
US6737864B2 (en) 2001-03-28 2004-05-18 Halliburton Energy Services, Inc. Magnetic resonance fluid analysis apparatus and method
US6765380B2 (en) * 2002-05-23 2004-07-20 Schlumberger Technology Corporation Determining wettability of an oil reservoir using borehole NMR measurements
CN1279370C (zh) * 2003-07-03 2006-10-11 石油大学(北京) 测量井下套管内流体特性的探测器及探测系统
US6938469B2 (en) 2003-08-06 2005-09-06 Schlumberger Technology Corporation Method for determining properties of formation fluids
US6952096B2 (en) 2003-09-05 2005-10-04 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for determining speed and properties of flowing fluids using NMR measurements
US7053611B2 (en) * 2004-06-04 2006-05-30 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for using pulsed field gradient NMR measurements to determine fluid properties in a fluid sampling well logging tool
AR048373A1 (es) 2004-07-08 2006-04-26 Spinlock Srl Un dispositivo y un metodo para medir en forma directa y en tiempo real, la proporcion y el caudal de los distintos componentes que conforman un fluido complejo multicomponente , una disposicion de linea de produccion para un fluido complejo multicomponente que utiliza dicho dispositivo y un metodo
US7372263B2 (en) 2005-11-23 2008-05-13 Baker Hughes Incorporated Apparatus and method for measuring cased hole fluid flow with NMR

Also Published As

Publication number Publication date
US7683613B2 (en) 2010-03-23
CN101441185B (zh) 2013-06-05
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