FR2769096A1 - Methode de diagraphie rnm, pour forage notamment, mettant en oeuvre le temps de relaxation longitudinale et des sequences d'impulsions pour l'optimisation de la puissance - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une méthode pour déterminer la durée de relaxation longitudinale de la résonance magnétique nucléaire d'un milieu. La méthode comprend la polarisation magnétique des noyaux dans le milieu suivant un champ magnétique statique, l'inversion momentanée de la polarisation magnétique des noyaux à l'intérieur de chacune d'une pluralité de volumes spatiaux différents à l'intérieur du milieu, l'aimantation transversale des noyaux dans chacun des volumes spatiaux après une durée de rétablissement individuelle correspondant à chacun des volumes spatiaux, et la mesure d'une amplitude de signal de résonance magnétique à partir de chacun des volumes spatiaux.

Description

La présente invention a trait au domaine des appareils de détection par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) et des méthodes et techniques de mesure y relatives. Plus spécifiquement, la présente invention a trait aux appareils et méthodes de diagraphie RMN pour la détection par RMN dans les formations géologiques entourant les puits de forage. La présente invention a trait également aux méthodes d'utilisation des mesures par RMN pour déterminer les propriétés pétrophysiques des formations géologiques entourant le puits.

La description de l'invention et de son arrière-plan sont abordées dans le contexte de la diagraphie des puits, car cette diagraphie est une application bien connue des techniques de mesure RMN, mais il doit être explicitement compns que la présente invention n'est pas limitée au domaine de la diagraphie des puits de forage.

Un appareil décrit dans le brevet U.S. n"4.710.713 (Taicher et al.) est typique des instruments RMN utilisés pour mesurer certaines propriétés pétrophysiques des formations géologiques depuis l'intérieur d'un puits de forage percé à travers ses formations. Des instruments de diagraphie RMN pour les puits, tels que celui divulgué par Taicher et al comprennent typiquement un aimant pour polariser suivant un champ magnétique statique les noyaux d'atome dans des formations géologiques entourant le puits, et au moins une antenne pour transmettre de l'énergie par radio fréquence ("RF") dans les formations. Les impulsions RF réorientent les axes de spin de certains noyaux dans les formations géologiques dans une direction prédéterminée. Au fur et à mesure que les axes de spin tournent précessionnellement, et se réorientent eux-mêmes en alignement avec le champ magnétique statique, ils émettent de l'énergie RF qui peut être détectée par l'antenne. L'amplitude de l'énergie RF émise par les noyaux en précession, et la vitesse à laquelle l'intensité change, dépendent de certaines propriétés pétrophysiques d'intérêt dans les formations géologiques.

Il y a plusieurs paramètres opérationnels principaux dans la diagraphie de puits par RMN qui devrait être optimisés pour qu'un instrument de diagraphie RMN fonctionne de façon efficace. Ces paramètres comprennent la vitesse de diagraphie (vitesse de déplacement de l'instrument le long du puits), la moyenne et la puissance de pointe fournie à l'instrument et transmise comme impulsions RF, et le rapport si gnalibruit ("SNR"). D'autres paramètres d'intérêt comprennent la résolution verticale de l'instrument et la profondeur radiale d'investigation des mesures faites par l'instrument à l'intérieur des formations entourant le puits. Les deux derniers de ces paramètres sont principalement déterminés par les configurations de l'antenne et de l'aimant de l'instrument de diagraphie RMN. Des améliorations à ces deux paramètres sont l'objet de nombreux brevets et autres publications. L'attribution d'une plus grande flexibilité aux exigences de puissance de pointe de l'instrument, et les limitations de la vitesse de diagraphie imposées par la physique de la mesure RMN ont été les plus difficiles à surmonter.

Une propriété des mesures RMN faites dans des milieux poreux tels que les formations géologiques, réside dans le fait qu'il y a de façon typique une différence significative entre la distribution des durées de relaxation longitudinale ("li") et la distribution des durces de relaxation transversale ("72") des fluides remplissant les pores du milieu poreux. Par exemple, des hydrocarbures légers et du gaz naturel tels qu'habituellement présents dans les pores de certaines formations géologiques, peuvent avoir des durées de relaxation Tl, d'une longueur de plusieurs secondes, tandis que les durée de relaxation T2, peuvent n'avoir qu'une durée du 1/1000 de la précédente. Cet aspect de la diagraphie RMN est dû principalement à l'effet de diffusion se produisant dans les gradients d'intensité du champ magnétique statique. Ces gradients d'intensité se situent en partie à l'intérieur des pores des formations géologiques, et sont causés par des différences de susceptibilité magnétique entre la partie solide de la formation géologique (référencée comme "matrice" rocheuse) et le fluide remplissant les pores.

Pour réaliser des mesures RMN précises sur n'importe quel milieu, y compris des formations géologiques, les noyaux du matériau devraient être polarisés par le champ magnétique statique pendant une durée T1 environ cinq fois plus grande que la plus longue durée de relaxation Tl de n'importe lequel des composants individuels à l'intérieur du matériau. Ceci n'est généralement pas le cas pour des mesures RMN de diagraphie des puits, puisque certains composants des formations, tel qu'expliqués précédemment, peuvent avoir des durées de relaxation T1 de plusieurs secondes (nécessitant une durée de polarisation d'environ 30 secondes). C'est un temps de polarisation tel qu'il rend inexploitable économiquement les vitesses de diagraphie. Au fur et à mesure que l'instrument se déplace le long du puits, les formations géologiques qui sont soumises au champ magnétique statique induit par l'instrument changent constamment. Voir par exemple An Expérimental Investigation of Methane in Rock Materials,C, Straley, SPWLA
Logging Symposium Transactions, Paper AA (1997).

Comme résultat de ces considérations sur la vitesse de diagraphie, un temps de polarisation de 8 à 10 secondes est devenu très courant pour la plupart des procédures de diagraphie RMN, comprenant celles utilisées pour la détection du gaz naturel. Voir par exemple Selection of Optimal Acquisition Parameters for MRlL Logs. R. AKKURT ET AL, The Log Analyst, Vol. 36, N"6, PP43-52 (1996).

Des procédures de mesure de diagraphie RMN typiques comprennent la transmission d'une série d'irnpulsions d'énergie RF dans une séquence d'impulsions Carr-Purcell-Meiboom-Gill ("CPMG"). Pour les instruments de diagraphie connus de l'art, les séquences d'impulsion CPMG ont une durée totale d'environ 0,5 à 1 se conde, dépendant du nombre des impulsions individuelles et de l'intervalle de temps ("tir') entre les impulsions individuelles RF. Chaque série d'impulsions CPMG peut être désignée comme "paquet de mesure".

Dans la procédure de diagraphie de puits typique RMN, seulement 5 à 10% du temps total entre chaque paquet de mesure RMN est utilisé pour la transmission de la puissance RF de la séquence d'impulsion CPMG. Les 90 à 95 % de temps restant sont utilisés pour la polarisation des formations géologiques suivant le champ magnétique statique. En outre, plus de la moitié de la durée totale dans n'importe quelle séquence CPMG a lieu effectivement entre les impulsions RF individuelles, plutôt qu'au cours de la transmission réelle de la puissance RF. Comme résultat de la petite durée fractionnaire du temps de transmission RF dans la séquence de mesure RMN typique, les composants de transmission de puissance RF dans l'instrument de diagraphie, sont utilisés de façon inefficace en considération du temps. Dans les applications de diagraphie, cette inefficacité peut être préjudiciable à la capacité globale d'obtention de mesures RMN précises, puisque la puissance électrique qui peut être raisonnablement fournie à l'instrument de diagraphie RMN (dont une partie, bien sûr, est utilisée pour générer des impulsions RF pour les mesures par RMN) est limitée par la capacité de transport du câble électrique qui est utilisé pour déplacer l'instrument de diagraphie le long du puits.

Plusieurs méthodes sont connues de l'art pour traiter le problème du temps de non-transmission dans un paquet de mesure R.M.N. La première méthode suppose une relation connue fixe, entre T1 et T2 comme il est suggéré, par exemple, dans "Processing of Data from an NMR Jogging Pool", (R. Freedman et al, Society ofPetroleum Engineers paper n030560 (1995)). En se basant sur la supposition d'une relation fixe entre T1 et T2, le temps d'attente (repolarisation) entre les séquences de mesure individuelles CPMG est raccourci et les résultats de la mesure sont ajustés en utilisant des valeurs de T2 mesurées au cours des séquences CPMG. Les inconvénients de cette méthode sont décrits, par exemple, dans Selection of ODtimal Acquisition Parameters for MRIL Los, R. Alclcurt et al, The Log Analyst, vol. 36, n06, pp 43-52 (1996). Ces inconvénients peuvent être résumés comme il suit. Premièrement le rapport entre T1 et T2, n'est pas un rapport fixe, et peut varier en fait sur une importante plage rendant tout ajustement de la valeur supposée de la mesure de T1 basée sur celles de T2, au mieux inexactes.

Deuxièmement, dans des milieux poreux, T1 et T2, sont des distributions plutôt que des valeurs simples. Il s'est avéré difficile d'ajuster" les distributions T1 basées sur celles des valeurs de T2,
Une autre méthode connue de l'art pour accroître l'effi- cacité de la puissance d'un instrument de diagraphie RMN est décrit par exemple, dans,
Improved Lo2 Qualitv with a Dual-Frequencv Pulsed NMR Pool, R.N. Chandler et al, So ciety of Petroleum Engineers paper n"28365 (1994). La référence Chandler et al. décrit l'utilisation de gros condensateurs de fond pour stocker l'énergie électrique dans le temps d'attente (repolarisation) et l'utilisation d'une pointe de puissance élevée pendant l'application des impulsions RF dans les séquences CPMG pour améliorer le rapport signal/bruit ("SNR"). Il y a plusieurs inconvénients à la méthode décrite dans la référence Chandler et al. En premier, il est très coûteux d'avoir de gros condensateurs dans un instrument de diagraphie, qui doit pouvoir fonctionner à haute température (généralement au-dessus de 350"F (200"C). Deuxièmement l'utilisation des pointes de puissance élevée RF pour améliorer le SNR comprend des circuits de commutation de la transmission coûteux et compliqués. Le problème de la conception d'un circuit de commutation n'est rendu plus délicat que par l'exigence de la capacité de résistance de l'instrument de diagraphie à 350" F ( 200"C) ou davantage. L'utilisation de pointe de puissance est également peu efficace pour améliorer le SNR puisque le SNR croît seulement avec la racine quatrième de l'accroissement de la puissance d'impulsion de pointe RF.

Un autre appareil de diagraphie RMN, connu comme instrument de diagraphie de résonance magnétique combinable ("CMR"), est décrit dans le brevet 5.432.446 (MacInnis et api). L'instrument de diagraphie CMR comprend des aimants permanents disposés pour induire un champ magnétique à deux distances latérales différentes le long du puits de forage et à deux profondeurs radiales différentes d'investigation à l'intérieur de la formation géologique. Chaque profondeur d'investigation a un gradient d'amplitude de champ magnétique substantiellement nul à l'intérieur d'un volume sensible prédéterminé. L'objectif de l'appareil divulgué par le brevet MacInnis et al '446 consiste à comparer les indications de sortie depuis les premier et second volumes sensibles pour déterminer les effets de "l'invasion" du fluide dans le puits sur les mesures RMN. Un inconvénient de l'outil CMR, cependant, est que ces deux volumes sensibles ne sont qu'à 0,8 cm de distance de la surface de l'outil et ne s'étendent radialement que d'environ 2,5 cm vers l'extérieur depuis la surface de l'outil dans la formation géologique. Des mesures faites par l'outil CMR sont l'objet d'importantes erreurs causées par, entre autres, la rugosité dans la paroi du puits, par des dépôts de la phase solide de la boue de forage (appelés "gateau de boue") sur la paroi du puits de forage en n'importe quelle épaisseur substantielle, et par le contenu de fluide dans la formation de la zone envahie.

Dans les techniques de mesure de diagraphie RMN, la réduction d'un temps dit "temps mort" (temps entre une impulsion initiale RF à 90 degré et une première des impulsions de rephasage à 180 degré dans la séquence CPMG) au cours desquelles aucune mesure d'écho de spin n'est faite en raison de la "résonance" de l'antenne dans le champ magnétique statique) est importante pour pouvoir résoudre la présence des composants des formations géologiques, ayant des temps T2, très courts. Au fur et à me sure que le temps mort se réduit, il devient nécessaire dans une séquence d'impulsions
CPMG de réduire le temps ("TE") entre les impulsions de rephasage individuelles à 180 degré dans la séquence CPMG. Certains appareils, tels que celui décrits dans Measurement of Total NMR Porositv Adds New Value to NMR Logging" R. Freedman et al, SPWLA
Logging Symposium Transactions, paper OO (1997), ont atteint un temps de premier écho (et TE subséquent) aussi petit que 0,2 millisecondes (msec.). Puisque la distribution attendue T2 des formations géologiques typiques s'étend jusqu'à une seconde ou plus, cependant une séquence de mesure CPMG d'au moins une durée totale d'une seconde est nécessaire pour mesurer les propriétés pétrophysiques des formations géologiques typiques. il résulte des exigences combinées d'avoir à mesurer des durées de relaxation T2 très longs et très courts, qu'une séquence de mesure CPMG doit inclure au moins 8000 échos ("trains d'écho") en utilisant des instruments tels que le CMR.

La plupart des paramètres pétrophysiques d'intérêt tels que la saturation irréductible de l'eau, le volume fractionnaire du fluide mobile ("libre"), la perméabilité, etc... ne sont basés que sur une différenciation entre les parties "courtes" (définies comme étant comprises entre 0 et environ 33 msec) et "longues" définies comme étant supérieures à environ 33 msec) de la distribution T2. A supposer que la séquence d'impulsion CPMG (et le train d'écho en résultant) soit d'une durée d'environ 1 seconde, seulement environ 3% de la durée totale du train d'écho est substantiellement sensible aux composants de la formation géologique ayant des valeurs courtes T2, comparativement à environ 97% du train d'écho qui est substantiellement sensible aux composants de la formation géologique ayant des valeurs longues T2, La nature du train d'écho typique a par conséquent pour résultat des valeurs stables, précises pour des paramètres tels que le volume fractionnaire du liquide libre ("FFI") mais peut avoir pour résultat une stabilité et une précision insatisfaisantes des valeurs déterminées pour d'autres propriétés pétrophysiques telles que la saturation irréductible en eau ("BVI"). Voir par exemple, lmproved Log Oua litv with a Dual-Frequency Pulsed NMR Tool R.N.Chandler et al., Society of Petroleum
Engineers paper n028365 (1994).

Puisque la nature de la relation entre des propriétés pétrophysiques intéressantes et certaines propriétés RMN, est au mieux incertaine, il est souhaitable de pouvoir mesurer la durée de relaxation longitudinale T1 des formations géologiques. Dans les techniques de mesure de diagraphie RMN, cependant, la mesure de T1 ne s'est pas avérée pratique en utilisant les appareils de diagraphie RMN et les techniques connus de l'art. Même si seulement une faible précision était requise, les méthodes les plus efficaces de mesure de T1 exigeraient au moins plusieurs secondes entre les paquets de mesure individuels pour permettre aux noyaux des formations géologiques de se repolariser suivant le champ magnétique statique. Historiquement, la plupart des mesures en labo ratoire et toutes les mesures de terrain des propriétés pétrophysiques des formations géologiques ont été limitées aux mesures de T1 En se basant sur ces résultats on a établi les relations entre les propriétés pétrophysiques et la durée de relaxation FI D'un point de vue pratique, cependant la plupart des applications commerciales de mesure RMN de diagraphie remplacent la durée de relaxation Tl par des mesures de durée de relaxation 1;.

Dans la plupart des cas, cependant, la substitution directe de j T/ par T2 pour l'interpré- tation pétrophysique ne peut pas être justifiée. La raison principale du manque de possibilité directe de substituer T1 par T2 est que T2 ,est souvent affecté par la diffusion moléculaire à l'intérieur des gradients de champ magnétique internes présents dans les pores des formations géologiques. Ces gradients internes sont causés par des différences de susceptibilité magnétique, en présence du champ magnétique statique induit par l'instrument RMN, entre la partie solide des formations géologiques (la "matrice" rocheuse) et le fluide dans les porosités. Des pores ou porosités de plus petite taille ont généralement des gradients de champ magnétique internes plus grands que les plus grandes porosités, par conséquent toute corrélation entre la taille des pores et la distribution T1 ne dépend pas directement d'une corrélation entre la taille des pores et la distribution In2 .

Une méthode pour accroître l'efficacité temporelle des séquences d'impulsions RMN est décrite dans le brevet U.S. n"4.832.037 (Granot). La méthode décrite dans le brevet Granot '037 comprend l'application du champ magnétique statique aux matériaux à analyser, en appliquant momentanément un champ de gradient aux matériaux à analyser, et en appliquant une impulsion RF à une antenne à une première fréquence pour polariser de façon transversale les noyaux du matériau à l'intérieur d'une zone géométrique spécifique. La zone géométrique spécifique est l'emplacement auquel l'intensité du champ magnétique total, qui est la somme du champ magnétique statique et du champ de gradient, correspond à la fréquence Larmor des noyaux polarisés à l'intérieur de la zone géométrique spécifique, Après que le champ de gradient ait été basculé, on mesure et on analyse spectralement le signal de décroissance d'induction libre ("F1D") Au cours d'un temps d'attente, généralement égal à environ Tl entre des expérimentations de résonance magnétique successives dans la même zone géométrique spécifique, on peut aw pliquer des impulsions de gradient supplémentaires et des impulsions RF à différentes fréquences pour mesurer le signal FID à partir des différentes zones géométriques à l'intérieur des matériaux soumis à analyse, au cours du temps d'attente, En mesurant le signal FID à partir de l'intérieur de différentes zones géométriques au cours du temps d'attente, on peut analyser substantiellement dans le même intervalle de temps une pluralité de zones différentes des matériaux comme cela est nécessaire pour analyser une simple zone géométrique à l'intérieur des matériaux. La méthode du brevet Granot '037 n'est cependant pas utile pour la diagraphie. Premièrement, l'utilisation des impulsions de gradient telles que celles nécessaires à la technique Granot, augmenterait de manière dramatique la consommation d'énergie de l'instrument de diagraphie. Puisque la capacité de transport d'énergie du câble de diagraphie est limitée, on préfère ne pas avoir des utilisations supplémentaires de puissance dans l'instrument de diagraphie, telles que les bobines inductrices d'un gradient d'énergie. Deuxièmement, la méthode du brevet Granot '037 est prévue principalement pour les mesures du signal tlD, plutôt que pour les mesures de la décroissance de l'amplitude de l'écho de spin et T2 plus typiques des techniques de diagraphie. L'utilisation des champs de gradient momentanés superposés au champ magnétique statique rendrait plus difficile la mesure de la décroissance de l'amplitude de l'écho de spin et de T2 puisque les noyaux polarisés dans les formations géologiques de n'importe quel volume spatial n'auraient pas l'opportunité de recouvrer un équilibre magnétique entre les mesures successives faites conformément à la technique divulguée dans le brevet Granot '037.

La présente invention concerne une méthode pour déterminer le temps ( T1) de relaxation longitudinale de résonance magnétique nucléaire d'un milieu. La méthode comprend la polarisation magnétique des noyaux dans le milieu suivant un champ magnétique statique. Les noyaux sont momentanément inversés quant à leur polarisation magnétique à l'intérieur de chacun des volumes d'une pluralité de volumes spatiaux différents à l'intérieur du milieu. L'inversion est réalisée en transmettant une série d'impulsions à 1800, chacune à une fréquence correspondant à l'intensité du champ magnétique statique à l'intérieur de chaque volume sensible. Les noyaux de chaque volume sensible sont alors aimantés transversalement après une durée de rétablissement individuelle correspondant à chacun des volumes spatiaux. Une amplitude de signal de résonance magnétique à partir de chacun des volumes spatiaux est mesurée pour calculer la courbe de relaxation T1 . Dans la forme de réalisation préférée de l'invention, I'aimantation transversale est induite dans chacun des volumes sensibles individuels en transmettant les impulsions en radio-fréquence à des fréquences correspondant à l'intensité du champ magnétique statique à l'intérieur de chaque volume sensible. Dans la forme de réalisation préférée, l'aimantation transversale est réalisée en transmettant une série de séquences d'impulsion de lecture CPMG, chaque séquence étant transmise à une fréquence correspondant à chacun des volumes sensibles, et comprenant la mesure d'amplitude des échos de spin résultant dans chaque séquence CPMG.

Selon un autre aspect de l'invention, la distribution de temps de relaxation transversale du milieu peut être mesurée par un rapport signal/bruit amélioré. Le milieu est polarisé suivant un champ magnétique statique. Un premier train d'écho CPMG est acquis à partir de l'intérieur d'un premier volume sensible. Le premier train CPMG a un intervalle d'écho et une durée suffisamment grande pour déterminer la présence des composants à relaxation lente dans le milieu. On acquiert ensuite une plura lité de trains d'écho CPMG supplémentaires. Chacun des trains d'écho supplémentaires correspond à un volume sensible différent et chacun des trains d'écho CPMG supplémentaires a un intervalle d'écho et une durée inférieure à la durée et à l'intervalle d'écho du premier train d'écho CPMG. On mesure différents volumes sensibles en transmettant chaque séquence supplémentaire CPMG à une radiofréquence différente. Dans la forme de réalisation préférée, les trains d'écho supplémentaires ont une durée et un intervalle d'écho adaptés pour déterminer la présence des composants dans la formation ayant un durée de relaxation transversale inférieure à environ 33 millisecondes. La durée totale de tous les trains d'écho supplémentaires est environ égale à la durée du premier train d'écho. Dans la forme de réalisation préférée, la puissance en radiofréquence totale transmise dans tous les trains d'écho supplémentaires est approximativement égale à la puissance en radiofréquence transmise dans le premier train d'écho.

La figure I est un diagramme de l'intensité du champ magnétique statique en fonction de la distance depuis l'aimant dans un appareil de diagraphie (RMN), utilisé par la présente invention.

La figure 2 est un diagramme de temps des impulsions de puissance en radiofréquence générées par l'appareil de diagraphie RMN dans la méthode de la présente invention utilisée pour mesurer la durée de relaxation transversale des formations géologiques.

La figure 3 est un diagramme de temps des impulsions en radiofréquence utilisées pour mesurer la durée de relaxation longitudinale des formations géologiques.

Les figures 4-6 sont des exemples de distributions de la durée de relaxation transversale utilisées pour tester la méthode de la présente invention.

Un appareil de diagraphie RMN qui convient à l'utili- sation de la présente invention est décrit, par exemple, dans la demande de brevet U.S.08/606.089 déposée le 23 février 1996 intitulée 'NMR Apparatus and Method". L'appareil décrit dans la demande de brevet 08/606.089 comprend un aimant pour induire un champ magnétique statique dans les formations géologiques. Le champ magnétique statique comporte un gradient d'amplitude dirigé radialement vers l'intérieur dans la direction de l'axe longitudinal de l'instrument. L'appareil décrit dans la demande n 08/606.089 comprend une antenne à travers laquelle sont conduites les impulsions de puissance RF pour exciter les noyaux des formations géologiques entourant l'instrument. L'antenne comprend une bobine entourant une ferrite à grande perméabilité magnétique. La ferrite comprend une bobine de contrôle de fréquence disposée autour. En faisant passer une tension DC sélectivement contrôlable à travers la bobine de contrôle de la fréquence, la fréquence de réglage de l'antenne peut être sélectivement contrôlée, au cours de la transmission et de la récep tion de l'énergie RF. L'appareil divulgué dans la demande de brevet 08/606.089 peut exécuter des mesures RMN à une pluralité de fréquences différentes. Etant donné que le champ magnétique statique induit par l'aimant divulgué dans la demande de brevet 08/606.089 comporte un gradient d'amplitude, la conduite des mesures RMN à différentes fréquences aura pour résultat que ces différentes mesures de fréquence RMN auront lieu dans différents volumes sensibles (d'excitation).

Il doit être clairement compris que l'appareil décrit dans la demande de brevet 08/606.089 n'est pas le seul appareil qui puisse être utilisé pour cette invention. Aux fins de cette invention, il est seulement nécessaire que l'appareil RMN soit capable d'exciter sélectivement différents volumes sensibles par résonance magnétique nucléaire, et recevoir sélectivement des signaux RMN de chacun des volumes sensibles sélectivement excités. L'utilisation de fréquences multiples pour les séquences de mesure
RMN individuelles dans un gradient de champ magnétique statique est un moyen particulièrement commode par lequel on peut réaliser la méthode de la présente invention, et de cette façon l'appareil décrit dans la demande de brevet 08/606.089 est un instrument particulièrement commode, mais n'est pas l'instrument exclusif avec lequel puisse être mis en en oeuvre la méthode de la présente invention.

La figure l montre un graphique d'intensité du champ magnétique statique, en fonction de la distance depuis l'aimant, pour l'appareil de diagraphie décrit dans la demande de brevet 08/606.089. L'amplitude du champ magnétique statique décroît globalement par rapport à la distance radiale depuis l'aimant. Comme il est bien connu de l'art, on rencontre les conditions de résonance magnétique nucléaire lorsqu'un champ magnétique en radiofréquence est appliqué aux matériaux polarisés suivant un champ magnétique statique où la fréquence du champ magnétique RF est adaptée au produit de l'intensité du champ magnétique statique et de la vitesse gyromagnétique des noyaux polarisés par le champ magnétique statique, ce produit étant référencé comme "fréquence de Larmor". Comme on peut déduire à partir du graphique de la figure 1, par ajustement de la fréquence du champ magnétique RF, la distance depuis l'aimant à laquelle ont lieu les conditions de résonance magnétique nucléaire, peut être changée en correspondance avec l'amplitude de champ magnétique statique à cette distance particulière depuis l'aimant. Par exemple, si la fréquence fl est la fréquence la plus élevée, la résonance aura lieu à la plus petite distance de l'aimant, et ainsi de suite jusqu'aux fréquences les plus faibles f2 en passant par fN Puisque la résonance magnétique nucléaire ne se produit que là où l'intensité du champ magnétique statique est adaptée à la fréquence du champ magnétique RF, les mesures de résonance magnétique nucléaire peuvent être conduites à l'in térieur d'un certain nombre de volumes sensibles non recouvrant différents en induisant la résonance magnétique nucléaire à des fréquences différentes. Un ensemble particulier de volumes sensibles non recouvrant qui en résulterait en utilisant l'appareil décrit dans la demande de brevet 08/606.089 par exemple, comprendrait des cylindres annulaires minces ayant chacun un rayon moyen correspondant à l'amplitude du champ magnétique statique particulière dans laquelle la résonance magnétique nucléaire aurait lieu pour une fréquence particulière du champ magnétique RF. L'épaisseur de chaque cylindre annulaire dépendrait de la largeur de bande d'un circuit récepteur de l'instrument RMN et de la vitesse à laquelle le champ magnétique statique varierait en amplitude.

Cette caractéristique du champ magnétique statique, ainsi que l'aptitude à choisir la fréquence du champ magnétique RF, dans l'appareil décrit dans la demande de brevet 08/606.089, rend possible la conduite des mesures RMN de recouvrement de temps à l'intérieur des différents volumes sensibles. Par des expérimentations de recouvrement de temps par RMN dans différents volumes sensibles, il est possible d'utiliser plus efficacement, dans l'appareil, les composants rnsmetteurs de RF. La manière avec laquelle les composants de transmission RF sont utilisés plus efficacement sera expliquée maintenant.

1.Séquence d'impulsions CPMG de fréquence multiple pour l'amélioration de la mesure de la durée de relaxation transversale du SNR
Les propriétés de relaxation transversale magnétique nucléaire des matériaux sont typiquement mesurées en utilisant des séquences d'impulsions
Carr-Purcell-Meiboom-Gill ("CPMG"). Pour la relaxomètrie RMN des fluides dans les porosités d'un milieu poreux, les séquences CMPG devraient inclure un nombre sufflsant d'impulsions de rephasage à 1800 pour pouvoir acquérir substantiellement la totalité du spectre de relaxation. Cela signifie que la séquence d'impulsion CPMG devrait habituellement s'étendre jusqu'a environ cinq fois la durée de relaxation transversale attendue la plus longue Le spectre de relaxation transversale est typiquement échantillonné à la vitesse d'impulsion maximale possible de façon à ne perdre aucun écho d'impulsion dont les amplitudes sont en rapport avec les composants de relaxation rapides (T2 courts ) du milieu poreux. La vitesse maximale correspond à la valeur minimale du temps (TE) d'interécho, ou la plus courte, dont puisse être capable tel instrument RMN particulier. Cependant, les données acquises en utilisant le plus court TE peuvent être redondantes pour acquérir des informations en rapport avec les composants de relaxation plus lents des formations géologiques. Il est connu de l'art d'utiliser cette redondance pour l'amélioration du SNR, par sommation des amplitudes d'écho de spin mesurées sur un nombre d'intervalles de temps prédéterminé, ou par l'utilisation de la décomposition analytique ("SVD") d'une valeur particulière.

La méthode d'application des impulsions RF conforme à la présente invention peut être mieux comprise en comparant les deux séquences d'impulsion suivantes RMN, qui ont ma même consommation moyenne d'énergie La première séquence d'impulsion de la sorte est une paire de séquence d'impulsion CPMG à polarité altemée (définie comme une séquence de paire à phase alternée ("PAPS"). Les séquences
PAPS sont connues de l'art et peuvent être décrites par l'expression suivante: 9O0-r-(i8O0-2r)1 T,
dans laquelle I représente le nombre d'impulsions de rephasage à 1800 (égal au nombre des trains d'échos CPMG), Tr représente le temps d'attente (repolarisation), et x représente l'intervalle de Carr-Purcell, qui est égal à environ 1/2 TE
La séquence de mesure RMN de la présente invention, cependant, est optimisée en excitant individuellement la résonance magnétique nucléaire à l'intérieur d'une quantité, J+ 1, de volumes différents sensibles différents sur un cycle complet de mesure . Cette séquence de mesure est réalisée de la façon suivante. En référence maintenant à la figure 2, on peut utiliser une séquence de mesure PAPS initiale pour exciter des noyaux à l'intérieur d'un premier volume sensible utilisant un intervalle de Carr
Purcell représenté par 1' et un nombre d'impulsions de rephasage à 1800 représentées par I', comme dans l'expression suivante:
90 #x-#-(180 -2#')l'- Tr
Pour la clarté de l'illustration de la figure 2, seulement la premiére moitié de chaque séquence PAPS est représentée en figure 2. La séquence initiale est représentée en figure 2 par une impulsion à 900 à une fréquence f1 suivie d'une période d'attente égale à T'. A l'issue de la période d'attente, une série I' d'impulsions de rephasage à 1800 à la fréquence fl, chacune séparée par une période d'attente 2t', est appliquée à l'antenne. (il n'a pas été représenté dans le diagramme de temps de la figure 2 le paquet de mesure de phase inverse correspondant au paquet de mesure qui vient d'être décrit formant la seconde moitié de la séquence de mesure PAPS). La séquence de mesure
PAPS initiale est destinée à mesurer les caractéristiques de relaxation des composants des formations géologiques qui ont des durées de relaxation transversale relativement longues.

Dans la séquence de mesure PAPS initiale, le TE peut être relativement long (par exemple, 24 msec., avec une limite supérieure en rapport avec la grandeur de n'importe quel gradient du champ magnétique statique, pour éviter les effets de diffusion sur les signaux
RMN) pour minimiser le nombre total d'impulsions générées, minimisant de cette façon la quantité d'énergie consommée en générant les impulsions dans la séquence de mesure
PAPS initiale.

La séquence de mesure PAPS initiale peut être suivie d'une série de séquences de mesure PAPS supplémentaires. Ces séquences de mesure
PAPS supplémentaires sont utilisées pour exciter la résonance magnétique nucléaire à l'intérieur d'un nombre J de volumes sensibles supplémentaires conformément à l'expres- sion suivante: (90 SS (180 y - 2#)l- Tr)j; j=1,2,3,...,j
dans laquelle 1'=IT/T', J (I-I')/I", et I" est choisi pour minimiser l'erreur relative pour calculer les paramètres pétrophysiques. Pour exciter les volumes sensibles J+1 en utilisant l'appareil de diagraphie RMN décrit dans la demande de brevet US-08/606.089, par exemple, un paquet de fréquences opérationnelles individuelles
J+1 peut être utilisé, chacun d'eux correspond à une des amplitudes de champ magnétique statique de J+ 1 situées à l'intérieur des volumes spatiaux différents J+1 à l'intérieur de la formation géologique.

La répartition dans le temps des séquences d'impulsions supplémentaires est montrée dans la partie inférieure du diagramme de temps à la figure 2.

Une impulsion à 900 à fréquence f2 est transmise. Après une période d'attente 1", un paquet compressé, numéroté 1", d'impulsions de rephasage à 1800 est appliqué à cette même fréquence f2. Cette procédure peut être répétée, presque immédiatement après la fin de la séquence d'impulsion transmise à la fréquence f2 , pour une autre séquence d'impulsion supplémentaire transmise à la fréquence f3 et ainsi de suite jusqu'à une séquence d'impulsion supplémentaire finale transmise à fréquence fj+ . A noter que le nombre total des impulsions RF pour toutes les séquences d'impulsion J supplémentaires peut être égal à environ la durée utilisée dans la séquence PAPS initiale.

Les séquences d'impulsions supplémentaires sont prévues pour mesurer les caractéristiques de relaxation des composants des formations géologiques qui ont des durées de relaxation relativement courtes (précédemment décrites comme étant inférieures à environ 33 msec.). Le TE des séquences d'impulsion supplémentaires PAPS est typiquement inférieur à celui de la séquence PAPS initiale. Typiquement, le TE des séquences d'impulsions supplémentaires devrait être d'environ 0.5 msec. ou moins, et il est envisagé que le TE puisse être aussi petit que l'appareil de diagraphie particulier puisse etre capable de l'utiliser (lequel TE pour au moins un instrument connu de l'art est d'environ 0.2msec.). Puisque les composants de la formation géologique mesu rés en utilisant les séquences d'impulsion supplémentaires ont des durées de relaxation courts, la temps de la séquence d'impulsion, et en correspondance le nombre total d'impulsions dans chaque séquence supplémentaire, peut être beaucoup plus petit qu'il ne l'est dans la séquence PAPS initiale. 11 est prévu que puisque le T2 des composants de la formation mesurés au cours des séquences d'impulsion supplémentaires, est typiquement inférieur à environ 33 msec., une longueur totale de séquence d'environ 50 msec pour chacune des séquences dtimpulsion supplémentaires suffira pour mesurer de façon précise les composants de la formation à durée de relaxation courte. Il devrait être noté cependant, que le temps d'attente (temps de rétablissement) entre les séquences de mesure individuelles, à l'intérieur de chaque volume sensible, ntest pas substantiellement changé puisque seule une séquence d'impulsion d'excitation RMN a lieu à l'intérieur de chaque volume sensible au cours de chaque cycle de mesure complet, puisqu'un cycle de mesure complet comprend une des séquences PAPS initiales et des séquences d'impulsion J supplémentaires.

La séquence d'impulsion de la présente invention a été comparée aux séquences d'impulsions de l'art antérieur pour déterminer l'amélioration en précision des paramètres pétrophysiques calculés pour une quantité particulière d'énergie
RF dans chaque type de séquence d'impulsions et pour toute quantité particulière de bruit dans les signaux d'amplitude d'écho de spin
La première étape dans la comparaison de l'invention avec les séquences d'impulsions de l'art antérieur consiste à générer une distribution de durée de relaxation (également connue comme la courbe de décroissance de l'amplitude de l'écho de spin) à partir des distributions d'échantillons T2 typiques des formations géologiques. Des distributions typiques de la relaxation de T2 pour les formations géologiques s'étendent d'environ 1 msec jusqu'à 200 msec et ont un caractère bimodal. Les figures 4 à 6 représentent des distributions de durée de relaxation bimodales typiques, indiquées dans plusieurs tableaux ci-dessous comme respectivement échantillon #1, échantillon #2 et échantillon #3. L'exemple de distribution de la figure 4 comprend une quantité relativement grande d'eau "libre" et une quantité relativement petite d'eau "liée". La distribution de la figure S comprend un mélange d'eau libre et liée plus équilibré, et la distribution de la figure 6 comprend une quantité relativement grande d'eau liée. Comme il est connu de l'art, la distribution bimodale de la distribution de la relaxation des formations géologiques typiques, est liée à la présence et aux quantités fractionnaires relatives d'eau "libre" et d'eau "liée" des formations géologiques. Les distributions de T2 représentées aux figures 4 à 6 ont été utilisées pour générer des distributions de durée de relaxation correspondante (courbes d'amplitude d'écho de spin) par simple calcul arithmétique. Les distributions de durée de relaxation ainsi générées représentent des signaux d'amplitude d'écho de spin "sans bruits", puisqu'elles ont été calculées explicitement à partir des distributions de T2.

L'étape suivante dans la comparaison de l'invention avec l'art antérieur consiste à générer des signaux d'amplitude d'écho de spin "réel" par simulation aléatoire, ou modélisation de "Monte Carlo" . La courbe "réelle" de décroissance d'amplitude représente des signaux d'amplitude d'écho de spin qui pourraient vraisemblablement être mesurés par un instrument de diagraphie RMN réel disposé dans un milieu ayant une distribution T2 égale à celle utilisée pour générer la courbe d'amplitude d'écho de spin "sans bruits" correspondante. Le bruit simulé peut être ajouté aux signaux d'amplitude d'écho de spin "sans bruits" pour générer des signaux d'amplitude d'écho d'impulsion synthétiques. La quantité de bruit ajoutée aux signaux d'amplitude "sans bruits" peut être choisie par le concepteur du système, et pour la commodité est décrite dans les tableaux cidessous selon le rapport apparent signal/bruit ("SNR").

Un paquet de signaux d'amplitude d'écho de spin "réel" synthétique peut être généré pour être en correspondance avec chaque méthode de séquence d'impulsion à comparer, à la fois avec l'art antérieur, et avec la méthode de la présente invention. Ensuite, les signaux d'amplitude d'écho de spin synthétiques "réels" peuvent être analysés conformément aux techniques multi-exponentielles bien connues basées sur la décomposition de la valeur singulière et sur les moindres carrés linéaires non négatifs pour déterminer la distribution apparente T2 des signaux "réels" ainsi analysés. Les techniques d'analyse connues de l'art comprennent la détermination de paramètres pétro- physiques telle que la porosité apparente > qui peut être obtenue par extrapolation de l'amplitude d'écho de spin à une valeur qui fournirait un premier écho de zéro.

Une pluralité de différents paquets d'amplitude d'écho de spin "réels" simulés (chacun ayant un ensemble de "bruit" différent simulé ajouté au groupe d'amplitude d'écho de spin sans bruits) ont été analysées pour chacune des distributions de T2 représentées aux figures 4 à 6. Les valeurs de porosité apparente calculées à partir de chaque paquet d'amplitude d'écho de spin "réel" ont été analysées statistiquement en termes de valeur moyenne de porosité apparente et de déviation standard de la valeur de la porosité apparente.

Ci-dessous les tableaux comparent les résultats obtenus en utilisant des séquences d'impulsion de l'art antérieur à la séquence d'impulsion de la présente invention. Pour les séquences d'impulsion conformes à l'art antérieur, on a choisi les paramètres suivants : TE = 2t =1 msec I = 1000. Pour la séquence d'impulsion de la présente invention, on a utilisé les paramètres suivants TE' = 2T' = 2 msec , I' = 500; TE = 1 msec.; I"= 40 ; et J = 12. Le tableau 1 montre les résultats comparatifs de la distribution
T2 représentée en figure 4, le Tableau 2 représente les résultats comparatifs de la distribution T2 représentée en figure 5, et le Tableau 3 montre les résultats comparatifs de la distribution T2 montrée en figure 6. Les résultats comparatifs montrés dans chaque tableau représentent un rapport de la déviation standard des valeurs calculées de la porosité, à la valeur moyenne de la porosité et représentent le rapport de la déviation standard de la moyenne logarithmique de la distribution T2 (représentée par T2LM ) par rapport à la valeur moyenne de la moyenne logarithmique de la distribution. Comme il est connu de l'art, une plus grande exactitude du résultat correspondrait à un rapport plus faible.

Tableau 1
Séquence d'impulsion de l'ArtAntérieur Séquence d'Impulsion multifréquence
SNR #(#nmr)/ < # nmr > (T2LMY2LM > #(#nmr)/ < #nmr (T2LM)/ < T2LM
10 0,090 0,255 0,044 0,146
20 0,056 0,161 0,024 0,072
50 0,024 0,081 0,013 0,043
Tableau 2
Séquence d'impulsion de l'ArtAntérieur Séquence d'Impulsion multifréquence
SNR #(#nmr)/ < #nmr > (T2LM)/ < T2LM > #(#nmr)/ < #nmr (T2LM)/T2LM
10 0,082 0,241 0,047 0,137
20 0,054 0,153 0,024 0,06
50 0,029 0,077 0,014 0,04
Tableau 3
Séquence d'impulsion de l'ArtAntérieur Séquence d'Impulsion multifréquence SNR #(#nmr)/ < # nmr > (T2LM)/ < T2LM > #(#nmr)/ < #nmr (T2LM)/ < T2LM
10 0,092 0,206 0,079 0,172
20 0,063 0,146 0,029 0,074
50 0,029 0,072 0,05 0,039
Le SNR (rapport signal/bruit) est défini comme:
[ amplitude totale/déviation standard du bruit].

On peut également obtenir des améliorations dans le calcul de la perméabilité apparente en utilisant la méthode de séquence d'impulsion de la présente invention. Par exemple, une méthode de calcul de la perméabilité à partir des données RMN appelées la méthode "SDR" définit la perméabilité en termes de porosité
RMN et T2LM par la relation suivante:
Knmra #nmr4T2LM
Voir par exemple, C.E. Morriss et al., operating Guide for the Combinable Magnetie Resonance Tool, The Log Analyst, Nov.-Dec. 1996, Society of Professional Well Log Analystes, Houston, TX. L'erreur relative de la perméabilité peut être définie par l'expression: #(Knmr)/ < Knmr > 4#(#nmr)/ < #nmr > 2#2LM)/ < T2LM >
Une comparaison de tableau pour Knmr est montrée cidessous:
Tableau 4
Séquence dtimpulsion del'Art Antérieur Séuuence d'Impulsion à fréquence multiple
SNR #(Knmr)/ < Knmr > #(Knmr) < Knmr >
10 0.0810 0.462
20 0.522 0.228
50 0.0276 0.150
Une comparaison est également présentée ci-dessous dans le Tableau 5 par rapport aux techniques de l'art antérieur de l'erreur de perméabilité relative pour différentes techniques d'impulsion conformes à la méthode de la présente invention, chacune ayant approximativement le même contenu énergétique total RF. Les paramètres de chaque séquence d'impulsion (numérotés de I à 5 ci-dessous) sont comme il suit: 1) TE'=2x'=2ms; I'=500TE=1ms I"=20 J=24 SNR=20 2) TE'=2n'=2ms; I'=500TE=lms I"=40 J=12 SNR=20 3) TE'=2t'=2ms; I'=500TE=lms I"=80 J=6 SNR=20 4) TE'=2T'=2ms; I'=500TE=lms I"=120 J=4 SNR=20 5) Art antérieur CPMG: I=1000 TE=lms SNR=20
Tableau 5
Séquence d'impulsion 1 2 3 4 5(art antérieur)
Echantillon #1a(mrY < Knmr > 0,23 0,21 0,29 0,35 0,52
Echantillon #2 o(Knmr)/ < Knmr > 0,24 0,24 0,23 0,31 0,.55
Echantillon #3 a(Knmr)/ < Rninr > 0,28 0,26 0,26 0,36 0,.54
On peut conclure d'après les résultats montrés au Tableau 5 que v(Knmr)/ < Kmnr > est substantiellement insensible à la valeur de I" dans une plage d'environ 20 à 80 et, en correspondance, J, étant dans une plage d'environ 24 à 6. La précision attendue en utilisant la séquence d'impulsion de la présente invention est d'environ deux fois celle qui utilise les séquences d'impulsion connues de l'art où les deux types de séquence d'impulsion ont environ la même énergie totale RF.

2. Mesure de Tl en utilisant l'impulsion de Fréquence MultiPle
Les techniques d'écho d'impulsion connues de l'art pour mesurer le temps (T1) de relaxation longitudinal RMN comprennent le rétablissement de l'inversion ("IR") et le rétablissement de la saturation ("SR"). Dans la technique IR, après la polarisation des noyaux suivant un champ magnétique statique, une impulsion RF à 1800 est appliquée à l'antenne de l'instrument causant l'inversion du système de spin nucléaire dans le volume sensible. L'impulsion à 1800 est suivie d' une durée de rétablissement Ri qui est typiquement une certaine valeur prédéterminée dans la plage de 0,05 à 5 fois la valeur attendue de T1 Puis une impulsion "de lecture" à 900 est appliquée à l'antenne. On mesure l'amplitude de la décroissance d'induction libre ("FID") suivant l'impulsion de lecture à 900. Cette mesure d'amplitude forme un point sur une "courbe" de relaxation T1. La courbe de relaxation représente une relation de l'amplitude de FID par rapport à la temps de rétablissement R1. Typiquement la courbe de relaxation est déterminée en mesurant les amplitudes de FID en un nombre de durées de rétablissement prédéterminés différents. La courbe de relaxation peut être utilisée pour déterminer la durée de relaxation T1 comme il est connu de l'art.

Après la première impulsion de lecture et la mesure de l'amplitude FID, le système de spin nucléaire est ensuite autorisé à recouvrer l'équilibre (alignement avec le champ magnétique statique) après une période de temps, W.. W. est approximativement égal à 5 fois Tl On peut ensuite mesurer un autre point de la courbe de relaxation T1 en appliquant à nouveau une impulsion à 1800, en attendant une durée de rétablissement différente R2 en appliquant une autre impulsion de lecture à 90 et en mesurant l'amplitude FID. Une expression des mesures de la relaxation dans la méthode de rétablissement d'inversion est: M(R J =Mt2Moexp(-R/T > );i =1, 2, N
La transmission d'une séquence d'impulsion IR pour effectuer des mesures Tî est très coûteuse en temps, puisqu'une acquisition de simplement un point le long de la courbe de relaxation T1 nécessite un intervalle de temps d'environ Ri+W > 5(T
La technique de recouvrement de la saturation ("SR") est beaucoup moins coûteuse en temps. Le système de spin nucléaire est initialisé rapidement en utilisant plusieurs impulsions à 90 (appelées impulsions de préparation), pour réduire l'aimantation globale des noyaux à zéro, et ensuite le système de spin nucléaire est autorisé à recouvrer pendant une durée prédéterminée avant d'appliquer une impulsion de lecture. Puisque la condition initiale (aimantation zéro) est fournie par les impulsions à 90 , aucun temps d'attente n'est nécessaire à la réorientation suivant le champ magnétique statique. Ainsi un i-ième point de la courbe de relaxation est acquis dans un intervalle de temps d'environ Ri. Une expression de la relaxation dans les mesures de type SR est la suivante:
M(Ri=M0(1-exp(-Ri/T1)j
Etant donné que dans la technique IR la relaxation démarre depuis l'aimantation nucléaire globale égale à -M0 la plage d'aimantation est 2Mo, comparativement à une plage de MO dans le cas de la technique SR. Par conséquent des mesures IR résultent de façon typique en un rapport signal/bruit plus élevé, en supposant que la courbe de relaxation T1 est acquis au cours du même intervalle de temps la même chose que pour la mesure de type SR.

Les deux techniques peuvent utiliser les séquences d'impulsion CPMG comme substitut des impulsions de lecture à 90 . Puisque des informations T2 provenant de la séquence CPMG ne sont pas nécessaires pour mesurer T1, seule la somme des échos dans chaque séquence CPMG peut être mesurée de façon à accroître le rapport global signal/bruit. Dans tous les cas, les techniques IR/CPMG et SR/CPMG sont relativement coûteuses en temps de mise en oeuvre et de cette façon n'ont pas été utilisées de façon extensive dans des applications de diagraphie.

En utilisant le système de mesure de fréquence multiple décrit dans la présente invention, il est cependant possible de fournir une technique plus efficace pour mesurer TI qui peut être décrite comme il suit. En référence maintenant à la figure 3, une pluralité de volumes sensibles différents repolarisés suivant un champ magnétique statique sont polarisés inversement en succession rapide. Les polarisations inverses sont réalisées en transmettant, en succession rapide, une série d'impulsions RF à 1800 ("inversion") à des fréquences correspondant chacune à l'amplitude de champ magnétique statique dans un des volumes sensibles. Cela est représenté à la figure 3 comme nombre un
N d'impulsion "en inversion" à 1800, une impulsion pour chacune des fréquences f1 à travers fN. Il n'y a virtuellement pas besoin de temps d'attente entre les impulsions de polarisation inverses pour chacun des volumes sensibles individuels puisqu'il n'y a substantiellement aucune interaction magnétique nucléaire entre les volumes sensibles. Le délai de temps minimum entre chaque impulsion de polarisation inverse n'est pratiquement limité par conséquent que par la vitesse à laquelle l'instrument RMN peut transmettre des impulsions à 1800 à différentes fréquences
Les impulsions à inversion à 1800 peuvent ensuite être suivies d'une première durée de rétablissement (plus courte) R1 après laquelle est transmise une première séquence d'impulsion de "lecture" CPMG, représentée à la figure 3 par CPMGi qui a une durée Ttr La première séquence CPMG est transmise à la première fréquence, qui peut être la même fréquence que la première impulsion à inversion à 1800.

Les amplitudes des échos de la première séquence CPMG sont mesurées pour déterminer le premier "point" de la courbe de relaxation Tl.

Une seconde séquence CPMG peut ensuite être transmise à la seconde fréquence (représentée en CPMG&commat;f2) après une seconde durée de rétablissement R2 > R1 + Ttr Un second "point" sur la courbe de relaxation T1 est alors acquis pour former les mesures d'amplitude d'écho de la seconde séquence CPMG commençant à t = R2 Après une troisième durée de rétablissement R3 > R2+Ttr une troisième séquence
CPMG (représentée à CPMG&commat;f3) peut être transmise à la troisième fréquence. Le troisième "point" sur la courbe de relaxation T1 peut être acquis par la mesure des amplitudes d'écho de la troisième séquence CPMG.

La transmission des séquences CPMG peut ensuite être répétée, à chaque fréquence restante, pour chacune des fréquences, N, originellement transmises comme impulsions à inversion à 1800 Il y aura ensuite N points sur la courbe de relaxation mesurée à partir des volumes d'excitation différente N. Pour acquérir une courbe de relaxation complète T1, la dernière durée de rétablissement RN est de préférence égale à approximativement la période de temps W( (comme précédemment expliqué, environ égale à 5 fois T1). La séquence de mesure T1 réalisée conformément à cette méthode peut être exploitée substantiellement de façon continue, comme il est suggéré par le diagramme de temps de la figure 3, puisque le premier volume sensible sera substantiellement ré-établi dans son aimantation initiale M0 par le temps d'achèvement de la mesure du dernier point (N-ième) de la courbe T1. il est envisagé qu'environ trente fréquences (N=30) fourniront un échantillonnage suffisant pour déterminer de façon précise la courbe de relaxation Tl.

Il est donné ci-après une comparaison de la durée des expériences dans l'acquisition de la courbe de relaxation T1 pour utiliser le SR/CPMG de l'art antérieur avec la méthode de l'invention.

Considérant les points espacés logarithmiquement, avantageusement: Rj=Rj21
Dès lors une séquence SR/CPMG nécessite approxi mativement: (le temps nécessaire pour chaque séquence GPMG est supposé être négligeable):
N
TsR=J2i=Rl(2Y+i -I) 1=1
Pour la séquence de mesure d'impulsion de la présente invention, la séquence a une mesure N-1 contenue dans le dernier et le plus long intervalle
RN" Pour cette raison:
T=RN=R1N.

A noter qu'une séquence de mesure fR nécessiterait un temps TIR NR1(2N+1-1) qui est environ 2N fois supérieur au temps nécessaire à la séquence d'impulsion conforme à la présente invention. Une comparaison du rapport si-<
Le facteur 2 apparaissant dans la demière équation est dû à la plage d'aimantation 2Mo dans la séquence de l'invention comme opposé à la plage d'aimantation Mg de la séquence SRICPMG connue de l'art.
il devrait être noté que la méthode pour mesurer T1 divulguée ici n'est pas limitée aux applications de diagraphie. Par exemple, la mesure de T1 des échantillons carottés des formations géologiques, retirés du puits peut être faite de fa çon plus efficace en utilisant la méthode de la présente invention. D'autres applications de T1 peuvent être améliorées de façon similaire en utilisant la méthode de la présente invention.

L'homme de l'art concevra d'autres formes de réalisation de la présente invention qui ne s'éloignent pas de l'esprit de celle-ci. En conséquence, la portée de la présente invention ne devrait être limitée que par les revendications qui suivent.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1. Méthode de détermination de la durée de relaxation longitudinale de résonance magné tique nucléaire d'un milieu, caractérisée: en ce qu'elle comprend les étapes consistant à: - polariser magnétiquement les noyaux dans le dit milieu suivant un champ ma gnétique statique; - inverser momentanément la dite polarisation magnétique des dits noyaux à l'in térieur de chacune d'une pluralité de volumes spatiaux différents à l'intérieur du dit milieu; - aimanter transversalement les dits noyaux dans chacun des dits volumes spa- tiaux après une durée de rétablissement pour chacun des dits volumes spatiaux ; et -a mesurer le signal de résonance magnétique à partir de chacun des dits volumes spatiaux.
1. 2.- Méthode telle que définie selon la revendication 1, caractérisé:

   en ce que le dit champ magnétique statique a une am

   plitude différente à l'intérieur de chacun des dits volumes spatiaux; 3.- Méthode telle que définie selon la revendication 2, caractérisée:

   en ce que la dite étape inversement polarisante com

   prend la transmission des impulsions en radio fréquence à 1800 à des fréquences cor

   respondant à l'amplitude du dit champ magnétique statique à l'intérieur de chacun des

   dits volumes spatiaux;
2. 4.- Méthode telle que définie selon la revendication 1, caractérisée:

   en ce que les dites étapes d'aimantation transversale

   et de mesure du dit signal comprennent des séquences d'impulsions CPMG 5.- Méthode de mesure de résonance magnétique nucléaire d'un milieu caractérisée:

   en ce qu'elle comprend les étapes consistant à:

   polariser magnétiquement les noyaux dans le dit milieu avec un champ magnétique

   statique;

   - acquérir un premier train d'écho CPMG dans un premier volume sensible, ayant

   une durée suffisamment grande pour déterminer la présence des composants à

   relaxation lente dans le dit milieu;

   - acquérir une pluralité de trains d'écho supplémentaires, chacun des dits trains

   d'écho supplémentaires correspondant à un volume sensible différent, chacun des

   dits trains d'écho CPMG supplémentaires ayant une durée inférieure aux dites du

   rée et intervalle d'écho du dit premier train d'écho CPMG; 6.- Méthode telle que définie selon la revendication 5, caractérisée:

   en ce que les dits premier et dits trains d'écho CPMG

   supplémentaires sont acquis en utilisant une fréquence radio différente pour chacun

   des dits trains d'écho, chacun des dits trains d'écho correspondant à un volume sensi

   ble différent dans le dit milieu;
3. 7.- Méthode telle que définie selon la revendication 5, caractérisée:

   en ce que le dit intervalle d'écho et la dite durée du dit

   premier train d'écho sont adaptés à déterminer la présence des composants dans le dit

   milieu ayant une durée de relaxation transversale plus longue qu'environ 33 millise condes; 8.- Méthode telle que définie selon la revendication 5, caractérisée:

   en ce que le dit intervalle d'écho et la dite durée des

   dits trains d'écho supplémentaires sont adaptés à déterminer la présence des compo

   sants dans le dit milieu ayant une durée de relaxation transversale inférieure à 33

   millisecondes;
4. 9.- Méthode telle que définie selon la revendication 5, caractérisée:

   en ce qu'une puissance en radio fréquence moyenne

   transmise en acquérant le dit premier train d'écho est approximativement égale à une

   puissance moyenne en radio fréquence transmise en acquérant tous les dits trains

   d'écho supplémentaires, 10.- Méthode telle que définie selon la revendication 5, caractérisée:

   en ce que la dite durée du dit premier train d'écho est

   approximativement égale à la somme des durées de tous les dits trains d'écho supplé

   mentaires.