FR2871235A1 - Methode et appareil pour utilisation de mesures rmn de gradient de champ pulse pour determiner les proprietes des fluides dans un outil de diagraphie de puits par echantillonnage des fluides - Google Patents

Abstract

Une méthode pour déterminer une propriété d'un fluide de formation comprend l'acquisition d'une série de mesures de résonance magnétique nucléaire (RMN) d'un échantillon de fluide en utilisant une séquence d'impulsions qui comprend des impulsions de gradient de champ pulsé pour encoder l'information de diffusion, selon laquelle chaque mesure RMN de la série est acquise avec une valeur différente d'un paramètre des impulsions de gradient de champ pulsé pour produire un effet de diffusion différent, selon laquelle l'acquisition est effectuée dans un outil d'échantillonnage de fluide de formation dans un trou de sonde; l'inversion de la série de mesures RMN pour produire une fonction de distribution qui associe les propriétés de diffusion de l'échantillon de fluide à une propriété RMN de l'échantillon de fluide; et la détermination de la propriété du fluide de formation à partir de la fonction de distribution.

Description

FR 20.2887

MÉTHODE ET APPAREIL POUR UTILISATION DE MESURES RMN DE GRADIENT DE CHAMP PULSÉ POUR DÉTERMINER LES PROPRIÉTÉS DES FLUIDES DANS UN OUTIL DE DIAGRAPHIE DE PUITS PAR ÉCHANTILLONNAGE DES FLUIDES HISTORIQUE DE L'INVENTION Domaine de l'invention L'invention concerne des méthodes et appareils de détermination des propriétés des fluides de formation. Plus particulièrement, l'invention concerne la détermination des propriétés des s fluides de formation en utilisant un outil d'échantillonnage de fluide de fond de trou équipé d'un module RMN.

Art antérieur L'industrie du pétrole et du gaz a mis au point différents outils capables de déterminer des propriétés des fluides de formation. Par exemple, des outils d'échantillonnage et d'essai des io fluides de puits tels que l'outil MDTTM (Modulai- Formation Dynamics Testing) de Schlumberger peuvent fournir des informations importantes sur le type et les propriétés des fluides de réservoir, en plus de fournir des mesures de la pression, perméabilité et mobilité du réservoir. Ces outils peuvent effectuer des mesures des propriétés des fluides en fond de trou, à l'aide de modules de capteurs montés sur les outils. Ces outils peuvent aussi soutirer des échantillons de fluide du réservoir qui peuvent être recueillis dans des bouteilles et amenés à la surface pour analyse. Les échantillons recueillis sont envoyés de manière routinière à des laboratoires de détermination des propriétés des fluides pour analyse des propriétés physiques comprenant, entre autres, viscosité de l'huile, rapport gaz/huile, densité massique ou densité API, composition moléculaire, H2S, asphaltènes, résines et différentes autres concentrations d'impuretés. Cependant, les données du laboratoire peuvent ne pas être utiles ou pertinentes pour les propriétés des fluides du réservoir car les propriétés des échantillons peuvent avoir changé lorsque les échantillons sont remontés en surface.

FR 20.2887 Par exemple, le fluide de formation peut contenir un gaz dissous qui se sépare des liquides quand la pression extérieure chute. De manière similaire, le fluide de formation peut comprendre des substances qui peuvent précipiter quand la température extérieure chute. Dans tous les cas, les donnés de laboratoire mesurées peuvent ne pas être pertinentes pour les propriétés réelles des fluides du réservoir in situ. Par conséquent, il est désirable qu'une analyse des fluides de formation soit effectuée dans les conditions de fond.

Plusieurs brevets U.S. dévoilent des méthodes et appareils pour effectuer des mesures RMN en fond de trou sur des échantillons de fluide soutirés des formations terrestres. Par exemple, le brevet U.S. n 6.346.813 Bl délivré à Kleinberg (le brevet -813) dévoile un module RMN io sur une conduite d'écoulement de l'outil MDTTM pour déterminer différentes propriétés des fluides à partir de signaux de résonance magnétique. Le brevet -813 est cédé au déposant de la présente invention. Le brevet U.S. n 6.107.796 délivré à M. Prammer dévoile des appareils et méthodes pour déterminer le niveau de contamination dans un échantillon de brut d'une formation qui peut être contaminé par un filtrat de boue à base d'huile. La méthode dévoilée dans ce brevet surveille les changements des réponses RMN des échantillons de fluide en fonction du temps alors que les échantillons de fluide sont pompés de la formation dans l'outil d'échantillonnage.

Les fluides de formation contiennent souvent plusieurs composants, chacun d'entre eux ayant vraisemblablement une propriété de diffusion différente. Par conséquent, la mesure des coefficients de diffusion peut fournir des informations précieuses sur les propriétés des fluides de formation. Certaines méthodes RMN tirent parti des gradients de champ magnétique pour tester les propriétés de diffusion des fluides de formation. Par exemple, le brevet U.S. n 6.737.864 délivré à Prammer et al. dévoile un appareil pour effectuer des mesures Ti sur les fluides s'écoulant dans la conduite d'écoulement d'un outil d'échantillonnage de fluide. Cette application dévoile également une méthode à gradient statique pour effectuer des mesures de diffusion sur des échantillons stationnaires. La méthode consistant à obtenir les données de diffusion à partir des mesures RMN suppose une constante de diffusion unique. Cependant, il est bien connu que les bruts affichent une distribution des coefficients de diffusion. Par conséquent, il est désirable d'avoir des FR 20.2887 méthodes qui puissent fournir des coefficients de diffusion des fluides de formation sans supposer qu'ils ont des constantes de diffusion identiques.

Le brevet U.S. n 6.111.408 (le brevet -408) délivré à Blades et al. dévoile des méthodes et appareils pour mesurer les temps de relaxation (Tl et T2) et les coefficients de diffusion (D) des fluides dans un module RMN d'un outil d'échantillonnage de fluide. Une méthode dévoilée dans ce brevet utilise un électro-aimant pour générer un gradient de champ pulsé (PFG) oscillant compris entre des impulsions de refocalisation d'une séquence d'impulsions CPMG. Le PFG oscillant est verrouillé en phase (synchronisé) avec les impulsions CPMG (voir FIG. 5 du brevet -408). Le gradient de champ pulsé dé-phase les spins, puis est io désactivé pendant une certaine période pendant laquelle les spins diffusent. Après la période de diffusion, le gradient de champ pulsé oscillant est activé pour re-phaser les spins suivis d'un écho de spin. Le premier écho de spin est alors re-focalisé par un train d'impulsions radio-fréquence à 180 degrés pour obtenir davantage d'échos de spin. Bien que les impulsions du PFG oscillant verrouillées en phase puissent fournir un encodage de la diffusion, il est souhaitable d'avoir de meilleures méthodes et appareils pour réaliser l'encodage de la diffusion.

Le brevet U.S. n 6.346.813 B1 délivré à Kleinberg dévoile un module RMN pour caractériser les fluides dans un outil d'échantillonnage et d'essai des fluides, tel que l'outil MDTTM. Ce brevet dévoile des méthodes pour associer les temps de relaxation et les coefficients de diffusion des fluides à la viscosité, au rapport gaz/huile (GOR) et à d'autres propriétés des fluides présentant un intérêt. Un brevet U.S. associé N 5. 796.252 délivré à Kleinberg et al. (le brevet -252) dévoile l'utilisation d'une séquence PFG-CPMG pour encoder l'information de diffusion. Une méthode d'approximation simple est alors utilisée pour obtenir un coefficient de diffusion à partir des données PFG-CPMG. Le coefficient de diffusion est alors utilisé pour corriger les amplitudes des échos de spin afin d'obtenir des volumes d'huile plus précis dans les réservoirs. Les méthodes dévoilées dans le brevet -252 supposent également un coefficient de diffusion unique pour les bruts.

Le brevet U.S. n 6.462.542 B1 délivré à L. Venkataramanan et al. (le brevet -542) dévoile des séquences d'impulsions de mise en forme de la diffusion . L'information de diffusion 30 est encodée en utilisant un gradient statique du champ magnétique appliqué à l'aide d'un outil FR 20. 2887 de diagraphie RMN au câble ou de diagraphie en cours de forage (LWD). Ces séquences d'impulsions sont des modifications des séquences CPMG. La séquence d'impulsions diffèrent de la séquence CPMG en ce sens qu'un ou quelques-uns des premiers échos sont obtenus avec un long espacement des échos afin de produire une atténuation de la diffusion des échos. Les échos restants sont obtenus avec un espacement court pour minimiser les effets de la diffusion (D). Le brevet -542 dévoile également une inversion d'un modèle physique utilisant une série de séquences d'impulsions de mise en forme de la diffusion qui fournit des fonctions de distribution à 2 dimensions de D-T2, T1-T2 et Tl/T2-T2.

Le brevet U.S. 6.570.382 par H irlimann et al. dévoile également des séquences d'impulsions io de mise en forme de la diffusion qui peuvent comprendre une séquence de gradients de champ pulsé.

Bien que différents appareils et méthodes RMN soient disponibles pour déterminer les propriétés des fluides de formation, de meilleurs méthodes et appareils pour déterminer les propriétés des fluides de formation sont encore nécessaires.

RÉSUMÉ DE L'INVENTION Un aspect de l'invention couvre les méthodes pour déterminer une propriété des fluides de formation. Une méthode conformément à une réalisation de l'invention comprend l'acquisition d'une série de mesures de résonance magnétique nucléaire (RMN) d'un échantillon de fluide en utilisant une séquence d'impulsions qui comprend des impulsions de gradient de champ pulsé pour encoder l'information de diffusion, selon laquelle chaque mesure RMN de la série est acquise avec une valeur différente d'un paramètre des impulsions de gradient de champ pulsé pour produire un effet de diffusion différent, selon laquelle l'acquisition est effectuée dans un outil d'échantillonnage de fluide de formation dans un trou de sonde; l'inversion de la série de mesures RMN pour produire une fonction de distribution qui associe les propriétés de diffusion de l'échantillon de fluide à une propriété RMN de l'échantillon de fluide; et la détermination de la propriété du fluide de formation à partir de la fonction de distribution.

FR 20.2887 Un autre aspect de l'invention couvre un capteur RMN. Un capteur RMN conformément à une réalisation de l'invention comprend un aimant permanent capable de générer un champ magnétique essentiellement homogène dans l'ensemble d'une chambre à échantillon; une antenne radiofréquence entourant la chambre à échantillon, dans laquelle l'antenne s radiofréquence est configurée pour générer des champs magnétiques oscillants qui ont des moments magnétiques essentiellement orthogonaux à une direction du champ magnétique essentiellement homogène généré par l'aimant permanent; et au moins une bobine connectée à une unité de contrôle, dans laquelle la ou les bobine(s) et l'unité de contrôle sont configurées pour générer un gradient de champ magnétique pulsé dans l'ensemble de la io chambre à échantillon de manière contrôlée pour que le gradient de champ magnétique pulsé ait la force sélectionnée et une durée prédéterminée.

D'autres aspects de l'invention deviendront apparents à partir de la description, des plans et des revendications ci-dessous.

Brève description des dessins

is La FIG. 1 illustre un outil d'essai (échantillonnage) des fluides de formation de l'art antérieur ayant un module RMN.

La FIG. 2 représente un capteur RMN conformément à une réalisation de l'invention.

La FIG. 3 illustre une méthode de détermination des propriétés des fluides de la formation conformément à une réalisation de l'invention.

La FIG. 4 illustre une séquence d'impulsions PFG-CPMG conformément à une réalisation de l'invention.

La FIG. 5 illustre une séquence d'impulsions SEPFG-CPMG conformément à une réalisation de l'invention.

FIG. 6 illustre une série de données PFG-CPMG encodées par diffusion qui peut être utilisée 25 pour déterminer une propriété des fluides de formation en utilisant une méthode conformément à une réalisation de l'invention.

FR 20.2887 La FIG. 7 est un tracé d'une fonction de distribution 2D calculée à partir de la série de données illustrées à la FIG. 6 conformément à une réalisation de l'invention.

La FIG. 8 illustre une fonction de distribution 1D extraite de la fonction de distribution 2D illustrée à la FIG. 7 conformément à une réalisation de l'invention.

s DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Les réalisations de l'invention couvrent des appareils et méthodes pour déterminer des propriétés des fluides du réservoir en utilisant un module RMN dans un outil de fond, tel un outil d'échantillonnage de fluide dévoilé dans le brevet U.S. n 6.346.813 B1 délivré à Kleinberg. Un exemple de tester de fluide de formation est l'outil Modulai- Formation io Dynamics Testing vendu sous le nom commercial de MDTTM par Schlumberger Technology Corp. (Houston, TX).

La FIG. 1 illustre un exemple d'outil d'essai (échantillonnage) de fluide de formation 10 (par ex., un outil MDTTM) qui comprend les modules suivants: un module électronique 11, qui peut comprendre un processeur et une mémoire; un module d'alimentation hydraulique 12; un module de sondes 13, qui peut être déployé pour former un joint hydraulique avec la formation; un module de pompage 17; un analyseur optique de fluide (OFA) 14; et un module multi-échantillons 16. De plus, l'outil d'échantillonnage des fluides de formation 10 comprend un module RMN 15. Le module RMN 15 peut comprendre un capteur RMN de l'invention.

Un capteur RMN conformément à des réalisations de l'invention comprend un aimant permanent qui peut produire un champ magnétique statique essentiellement homogène sur l'ensemble du volume de l'échantillon de fluide. De plus, le capteur RMN comprend au moins une bobine qui peut produire des gradients de champ pulsé (PFG) de forces et durées définies sur l'ensemble du volume de l'échantillon. Un champ magnétique statique homogène, de pair avec un gradient de champ magnétique pulsé, peut fournir des mesures ayant de meilleurs rapports signal/bruit parce qu'un volume de l'échantillon plus important est mis en résonance, par rapport à un champ magnétique statique ayant un gradient de champ statique qui ne peut mettre qu'une petite portion de l'échantillon (une tranche FR 20. 2887 d'échantillon ) en résonance. Le capteur RMN de l'invention comprend également une bobine (une antenne RF) pour produire des impulsions de champ magnétique radiofréquence (RF). Le moment magnétique de l'antenne RF est essentiellement perpendiculaire au moment magnétique du champ magnétique statique.

La FIG. 2 représente un capteur RMN conformément à une réalisation de l'invention. Comme illustré à la FIG. 2, un capteur RMN 20 comprend un aimant 21 (par ex., un aimant permanent) qui est conçu pour produire un champ magnétique essentiellement homogène (Bo) dans un volume de l'échantillon 22. L'aimant permanent 21 peut être fabriqué en samariumcobalt ou tout autre matériau approprié. L'aimant permanent 21, qui peut être o constitué d'un seul élément ou de plusieurs éléments qui entourent le volume de l'échantillon 22, peut de plus comprendre des pièces polaires perméables fixées sur ses surfaces pour modifier la forme du champ magnétique et pour réduire le gradient de champ magnétique dans la région de l'échantillon, de manière à ce que le champ statique soit essentiellement homogène sur l'ensemble du volume de l'échantillon (chambre à échantillon) 22.

is Dans certaines réalisations, le volume de l'échantillon 22 peut être configuré pour se raccorder à une conduite d'écoulement du fluide de formation de manière à ce que le capteur 20 puisse être utilisé pour mesurer ou surveiller les propriétés des fluides traversant le volume de l'échantillon (chambre à échantillon) 22. Une antenne RF (bobine) 23 entoure le volume de l'échantillon 22. L'antenne RF 23 est conçue pour rayonner un champ magnétique radiofréquence (RF) oscillant (BI) ayant un moment magnétique essentiellement perpendiculaire (orthogonal) à celui du champ magnétique statique produit par l'aimant permanent 21. L'antenne RF 23 peut être constituée d'une bobine solénoïde, d'une bobine en selle de cheval ou de tout autre bobine appropriée. Ceux versés dans l'art apprécieront que la même antenne RF 23 peut fonctionner comme un émetteur pour transmettre le champ magnétique oscillant et comme un récepteur pour recevoir les signaux, comme dévoilé dans le brevet U.S. n 6.346.813 B1 délivré à Kleinberg. Des antennes émettrices et réceptrices séparées peuvent aussi être utilisées.

Le capteur RMN 20 illustré à la FIG. 2 comprend également deux bobines de gradient 25a et 25b qui sont configurées pour produire des gradients de champ magnétique sur l'ensemble du volume de l'échantillon 22. Les bobines de gradient 25a et 25b sont connectées à une unité de FR 20.2887 contrôle 27 qui peut mettre sous tension les bobines de gradient 25a et 25b à une puissance prédéfinie pendant une durée prédéterminée. Bien que deux bobines de gradient 25a et 25b soient illustrées, ceux versés dans l'art apprécieront qu'une ou plusieurs bobines de gradient peuvent être utilisées sans s'écarter du domaine d'application de l'invention. Pendant la durée d'une impulsion de gradient, des champ magnétiques opposés bg peuvent être créés pour induire un gradient de champ magnétique g sur l'ensemble du volume de l'échantillon. Le gradient de champ magnétique g est habituellement mesuré en gauss/cm. Le capteur 20 peut être protégé et supporté par un boîtier 24. Le boîtier 24 peut être fabriqué en un acier magnétique ayant une perméabilité magnétique élevée pour confiner le champ magnétique Bo - i0 et pour assurer la résistance de l'ensemble.

De plus, certaines réalisations de l'invention peuvent comprendre un blindage 26 qui sépare l'antenne RF 23 de l'aimant permanent 21. Le blindage peut être fabriqué en un matériau (par ex., cuivre) qui peut empêcher le champ magnétique RF oscillant produit par l'antenne RF 23 d'interagir avec l'aimant permanent 21 de manière à ce que l'oscillation magnéto-acoustique dans l'aimant soit minimisée.

Un capteur RMN conformément à des réalisations de l'invention peut être utilisé pour effectuer des mesures associées aux propriétés de diffusion et de relaxation des échantillons de fluide. Puisque ces propriétés sont en général différentes pour l'huile et pour l'eau, ces mesures peuvent fournir un moyen de déterminer la proportion relative d'eau et d'huile dans un échantillon de fluide. De plus, ces mesures peuvent fournir des informations sur les propriétés des huiles, y compris leurs compositions, viscosités et rapports gaz/huile (quantités de gaz en solution contenues dans l'huile). De manière similaire, pour un échantillon de fluide qui peut être constitué (1) de gaz et d'eau, (2) de gaz, d'huile et d'eau, (3) d'huile et de gaz, ou (4) d'huile et d'eau, les mesures peuvent fournir un moyen pour déterminer les proportions relatives des différents composants qui sont présents. De plus, ces mesures peuvent fournir des informations sur les propriétés des hydrocarbures qui sont importantes pour déterminer la valeur monétaire du réservoir et qui sont également essentielles à la prise de décisions pour la complétion du puits.

La FIG. 3 représente une méthode conformément à une réalisation de l'invention. Comme illustré à la FIG. 3, la méthode 30 comprend l'étape d'acquisition d'une série de donnés RMN FR 20.2887 encodées par diffusion (étape 32). L'encodage de la diffusion est effectué en utilisant les impulsions de gradient de champ pulsé dans chaque acquisition. L'un des paramètres des impulsions PFG est modifié pour chaque mesure dans la série de données de manière à ce que chaque mesure comprenne un effet de diffusion différent Ensuite, les données encodées par diffusion sont inversées conformément à un modèle direct, c-à-d., un modèle physique décrivant la décroissance des signaux des échos de spin (étape 34). L'inversion produit une fonction de distribution associée aux propriétés des fluides, par exemple, une fonction de distribution à deux dimensions (2D), f(D,T2), qui associe les coefficients de diffusion (D) avec les temps de relaxation spin-spin (T2). Enfin, les propriétés des fluides souhaitées (par o ex., coefficients de diffusion, viscosités, composition moléculaire, etc.) peuvent être extraites de la fonction de distribution (étape 36). Ces étapes sont décrites en plus amples détails aux sections suivantes.

Une mesure de gradient de champ RMN pulsé est une technique standard pour mesurer les coefficients de diffusion des molécules dans les liquides et les solides. La technique la plus utilisée pour les liquides est la méthode de Stejskal et Tanner (The Journal of Chemical Physics, v. 42, n 1, 288-292, 1965), qui est dénommée la méthode PFG. La méthode PFG peut être utilisée pour mesurer précisément des coefficients de diffusion aussi faibles que 10-8 cm2/s. Pour les liquides visqueux et les solides ayant une relaxation transversale plus rapide et/ou une diffusion plus lente, un gradient de champ pulsé à échos stimulés (SEPFG) mis au point par Tanner (The Journal of Chemical Physics, Vol. 52, Na 5, pp. 2523 2526, 1970) est communément utilisé. Les méthodes SEPFG donnent de meilleurs résultats que les méthodes PFG seulement si les temps de relaxation spin- réseau (Tl) sont beaucoup plus importants que les temps de relaxation transversaux ou spin-spin (T2). Les deux séquences PFG et SEPFG utilisent des gradients de champ pulsé pour encoder l'information de diffusion dans les mesures des échos de spin.

Une méthode de l'invention peut utiliser une séquence d'impulsions PFG ou SEPFG. La raison physique à la base de ces deux techniques est que le mouvement brownien des molécules cause une atténuation des amplitudes des signaux RMN qui peut être associée aux coefficients de diffusion des composants moléculaires de l'échantillon. Les impulsions à 180 degrés supplémentaires sont utilisées pour re-focaliser le premier écho et sont ajoutées dans FR 20.2887 le but d'acquérir des informations sur l'autre mécanisme de décroissance des signaux, c-à-d., la décroissance des échos de spin T2. Dans la description suivante, ces séquences seront dénommées PFG-CPMG (c-à-d., séquence de gradients de champ pulsé de Stejskal et Tanner suivie d'un train d'impulsions à 180 degrés) et SEPFG-CPMG (c-à-d., séquence de gradients de champ pulsé à échos stimulés de Tanner suivie d'un train d'impulsions à 180 degrés).

La FIG. 4 est un diagramme illustrant une séquence d'impulsions PFG-CPMG conformément à une réalisation de l'invention. Comme illustré, deux impulsions de gradients de champ pulsé (PFG) 1 et 2 sont insérées après la première impulsion à 90 et la première impulsion à 180 , respectivement, dans une séquence d'impulsions PFG typique. Le premier écho est o ensuite re-focalisé par application d'un train d'impulsions à 180 . Les impulsions PFG sont séparées par un délai A et chacun présente une force de gradient de champ g et une durée 8. Le délai A, la force de gradient de champ g et la durée 8 peuvent chacun être modifié pour produire un effet de diffusion différent.

Une méthode conformément à des réalisations de l'invention pour déterminer les propriétés des fluides du réservoir comprend l'acquisition d'une série de mesures PFG-CPMG ou SEPFG-CPMG. Le nombre de mesures dans chaque série dépend de nombreux facteurs. En général, environ 10 mesures ou moins dans une série peut s'avérer suffisant. Chaque mesure dans la série diffère des autres en ce qu'elle a une quantité d'atténuation de la diffusion des échos différente du fait de la modification d'un ou plusieurs paramètres des impulsions dans les séquences PFG-CPMG ou SEPFG- CPMG. Comme indiqué ci-dessus et illustré à la FIG. 4, ces paramètres comprennent la durée du gradient pulsé (8), la force du gradient pulsé (g) , la séparation (délai) des impulsions de gradient (A) dans la séquence PFG.

Les mesures RMN ainsi obtenues sont encodées par diffusion et peuvent être inversées pour produire une fonction de distribution associée aux propriétés des fluides. Par exemple, la fonction de distribution peut être une fonction de distribution à deux dimensions (2D), f(D,T2), associant les coefficients de diffusion (D) aux temps de relaxation spin- spin (T2) de l'échantillon. Pour un échantillon huile-eau, la distribution 2D f(D,T2) peut être utilisée pour estimer, entre autres choses, les volumes relatifs de l'huile et de l'eau, la viscosité de l'huile, la composition moléculaire de l'huile et le rapport gaz/huile.

FR 20.2887 De plus, les distributions à une dimension (1D) des temps de diffusion et de relaxation pour l'huile et l'eau peuvent être calculés séparément à partir de la distribution 2D. De plus, des séries de séquences PFG-CPMG partiellement polarisées peuvent être acquises et inversées pour produire une fonction de distribution à 3 dimensions f(D, T2iT1) qui comprend le temps s de relaxation spin-réseau (T1) ou un rapport Tl/ T2.

La série de données de gradients de champ pulsé peut être inversée sur la base d'un modèle physique (un modèle direct) qui décrit la décroissance des signaux des échos de spin pour obtenir (en général) la fonction de distribution des temps de diffusion et de relaxation à 3 dimensions, f(D, T2iT1), pour l'échantillon de fluide. S'il existe un temps de récupération ou d'attente suffisant avant chaque mesure dans la série de données, il n'existe alors aucune dépendance TI et l'inversion produit une fonction de distribution à deux dimensions, f(D,T2). Ces fonctions de distribution fournissent des informations précieuses sur les propriétés des échantillons de fluide.

Description des séquences d'impulsions, du capteur et du modèle direct En se référant à nouveau à la FIG. 4, la séquence d'impulsions PFG-CPMG comprend une impulsion d'excitation à 90 produite par un champ magnétique RF (B1) le long de l'axe x dans le cadre de référence tournant autour de Bo à la fréquence de Larmor moyenne (col,). L'impulsion à 90 fait tourner le vecteur de magnétisation dans le plan transversal (c-à-d., x- y). Un gradient de champ magnétique (g) de durée (8) est alors appliqué, qui provoque un déphasage des spins dépendant de la position. Après un court délai, une impulsion à 180 est appliquée pour changer les signes des phases des spins (ou le sens de rotation des spins dans les plans transversaux). Après un autre court délai, une seconde impulsion de gradient est appliquée pour re-phaser les spins qui ont été dé-phasés par la première impulsion de gradient. Le re-phasage n'est efficace que si les spins n'ont pas diffusés de leurs positions initiales. Pour ces spins qui ont diffusés jusqu'à une nouvelle position pendant le temps de diffusion (A), le re-phasage ne sera pas parfait. Le re-phasage imparfait provoqué par la diffusion des spins conduit à une atténuation de la diffusion de écho Des informations sur le temps de relaxation spin-spin (T2) sont fournies par application supplémentaire d'une série d'impulsions à 180 qui génère un train d'échos de spin. L'expression générale, pour un FR 20.2887 champ magnétique statique homogène, de la magnétisation transversale (M(t)) mesurée par la séquence d'impulsions illustrée à la FIG. 4 est donnée par l'équation suivante: M(t) = f f ff(D, T1,T2)Éexp(-t/T2) (1-exp(-- )) exp(-(y ÉgÉ8)2D(A-8/3))dDdT1dT2i (1) où M(t) est évaluée aux temps t auxquels surviennent les échos de spin de la FIG. 4.

L'Eq. 1 est une intégrale de Fredholm du premier degré qui est satisfaite par une fonction de distribution 3D de coefficients de diffusion et de temps de relaxation, f(D, T1, T2). Le facteur exponentiel de la fonction à intégrer qui contient T2 tient compte de la relaxation spin-spin de la magnétisation, tandis que le facteur qui contient TI tient compte de la polarisation incomplète de la magnétisation si elle commence à partir d'un état initial de magnétisation nulle. Un temps de récupération W précède la première impulsion à 90 illustrée à la FIG. 4. Si le temps d'attente W est suffisamment long (par ex., 5 fois le temps T1 maximum dans l'échantillon), le facteur de polarisation incomplète est alors égal à un. Dans ce cas, la fonction de distribution 3D est réduite à la fonction de distribution 2D, f(D, T2).

Le facteur exponentiel qui contient les paramètres du gradient de champpulsé, tels que dérivés par Stejskal et Tanner (1965), tient compte de atténuation des échos provoquée par la diffusion. Le facteur d'atténuation du gradient de champ pulsé de l'Eq. 1 est plus compliqué s'il existe un gradient statique (gs) en plus du gradient de champ pulsé. Dans ce cas, Stejskal et Tanner démontrent que le facteur d'atténuation résultant de la diffusion à l'Eq. 1 contient deux termes supplémentaires: un terme croisé g.gs et un second terme qui est proportionnel au carré du gradient statique, c-à-d., gs.gs. Les réalisations préférées de cette invention utilisent un champ magnétique statique qui est essentiellement homogène sur l'ensemble du volume de l'échantillon afin que les complications découlant des gradients de champ statique soient évitées. Cependant, ceux versés dans l'art apprécieront qu'il existe des modifications des séquences de gradients de champ pulsé de Stejskal et Tanner qui peuvent réduire les effets du gradient statique. En utilisant de telles séquences de gradients de champ pulsé modifiées, des réalisations de l'invention peuvent être mises en application en présence de gradients statiques. Des séquences appropriées peuvent comprendre, mais sans s'y limiter, les séquences de gradients de champ pulsé dévoilées par Karlicek et Lowe ("A Modified Pulsed Gradient Technique for Measuring Diffusion in the Presence of Large Background FR 20.2887 Gradients" dans le J. of Mag. Res., v 37, p. 75 91, 1980), et Cotts et al. ("Pulsed Field Gradient Stimulated Echo Methods for Improved NMR Diffusion Measurements in Heterogeneous Systems" dans le J. of Mag. Res., v. 83, p. 252 266, 1989).

Pour mesurer la diffusion dans des liquides visqueux et des solides, Tanner (J. of Chemical Physics, v. 52, n 5, 2523-2526) a mis au point une variante de la séquence de Stejskal et Tanner dénommée séquence de gradients de champ pulsé à échos stimulés (SEPFG). Cette séquence peut fournir des mesures plus robustes qui peuvent détecter de très faibles coefficients de diffusion, et qui est optimale dans les systèmes pour lesquels T1 T2. Une séquence à échos stimulés de Tanner, couplée à une séquence CPMG, est illustrée à la FIG. 5.

Comme illustré à la FIG. 5, une paire d'impulsions à 90 est insérée entre les deux impulsions PFG. Dans cette séquence, la seconde impulsion à 90 fait tourner la magnétisation dans la direction z (le long de la direction du champ statique) où elle subit une relaxation longitudinale (T1) pendant l'intervalle de temps (M) compris entre les seconde et troisième impulsions à 90 . Cependant, en pratique, seule environ la moitié des spins orientés au hasard, c-à-d., ceux qui sont projetés le long de l'axe y dans le cadre en rotation, sont tournés dans la direction z par la seconde impulsion à 90 . Par conséquent, il y a perte d'environ 50 % des signaux dans la méthode à échos stimulés. Le stockage de la magnétisation dans la direction z pendant l'intervalle compris entre les seconde et troisième impulsions à 90 permettent d'avoir un temps de diffusion (A) plus important pour mesurer les coefficients de diffusion faibles. Cette technique circonvient à la forte atténuation des signaux qui résulterait autrement de relaxations T2 rapides, par ex., dans les liquides très visqueux ou les solides, si la séquence de Tanner et Stejskal était utilisée.

Si l'on ignore les gradients statiques, la magnétisation de la séquence d'impulsions SEPFG- CPMG satisfait équation: M(t)=ffff(D,T1,T2)Éexp(-t/T2)É(1-exp(-W))É exp(- A z-(--1 -1)) T1 TI T2 exp(-(y É g É (5) 2 D (A - 5 / 3)) dD dT1 dT2} . (2) FR 20.2887 L'Eq. 2 diffère de l'Eq. 1 en ce qu'il existe un facteur exponentiel supplémentaire dans la fonction à intégrer. Ce facteur, qui contient la différence des inverses de TI et T2, tient compte du fait qu'il existe une relaxation longitudinale mais pas de relaxation transversale dans l'intervalle (M) compris entre les seconde et troisième impulsions à 90 de la FIG. 5. Le paramètre, M, est le temps pendant lequel la magnétisation est stockée dans la direction longitudinale, c-à- d., la différence de temps entre les troisième et seconde impulsions à 90 .

De manière similaire au cas de la séquence de Stejskal et Tanner (PFG), la présence d'un gradient de champ magnétique statique (gs) complique l'atténuation de la diffusion de la séquence d'échos stimulés (SEPFG). En présence d'un gradient de champ magnétique io statique (gs), il existe un terme croisé g.gs plus un second terme proportionnel au carré du gradient statique gs.gs. Les coefficients des termes supplémentaires sont décrits dans Tanner (1970, Eq. 7), ce qui indique également que l'atténuation induite du gradient de champ pulsé provoquée par la diffusion revêt une forme identique à celle de l'Eq. 1. Par conséquent, la magnétisation de la séquence SEPFG-CPMG illustrée à la FIG. 5 encode les effets de la diffusion de manière similaire à la séquence PFG-CPMG. Par conséquent, en l'absence de gradients statiques, le terme d'atténuation de la diffusion de l'Eq. 2 est identique à celui de l'Eq. 1. Des réalisations préférées de l'invention utilisent un aimant qui produit un champ essentiellement homogène pour simplifier l'analyse des données. Cependant, s'il existe un gradient de champ statique, ceux versés dans l'art apprécieront que les effets des termes du gradient statique peuvent être réduits ou éliminés en utilisant une séquence modifiée de gradients de champ pulsé à échos stimulés (voir par ex. Cotts et al. "Pulsed Field Gradient Stimulated Echo Methods for Improved NMR Diffusion Measurements in Heterogeneous Systems" dans le J. of Mag. Res., v. 83, p. 252 266, 1989).

L'exemple suivant illustre l'utilité d'une méthode de l'invention. La FIG. 6 illustre une série de donnés RMN qui sont obtenues avec les paramètres des impulsions indiqués au Tableau 1.

FR 20.2887 Tableau 1: Paramètres des impulsions PFG utilisés pour la série de données PFG-CPMG illustrée à la FIG. 6 Mesure S (s) A (s) g (gauss/cm) 1 S/O S/O S/O 2 0,002 0,02 30,0 3 0,004 0,02 30,0 4 0,006 0,02 30,0 0,008 0,02 30,0 6 0,012 0,02 30,0 7 0,015 0,02 30,0 La série de données illustrée à la FIG. 6 est composée d'une CPMG standard avec 5000 échos et un espacement des échos de 0,2 ms (trace 1), et 6 séquences PFG-CPMG de Stejskal et Tanner ayant chacune 5000 échos (traces 2-7). Le second écho et les suivants (traces 2-7) de s la séquences PFG-CPMG ont également des espacements de 0,2 ms. Pour ces données, il n'existe pas de dépendance TI car les séquences étaient toutes entièrement polarisées. Dans ce cas, la fonction de distribution 3D est réduite à une fonction 2D de la diffusion (D) et du temps de relaxation spin-spin (T2), comme illustré à la FIG. 7.

Comme indiqué ci-dessus, l'information de diffusion dans une série de séquences de Io gradients de champ pulsé peut être encodée dans les données par variation d'un ou plusieurs des trois paramètres des impulsions dans le terme d'atténuation de la diffusion des Eq. 1-2. Pour la série de données illustrée à la FIG. 6, qui est utilisée pour calculer la fonction de distribution 2D de la FIG. 7, le paramètre 6 a été modifié pour chacune des 6 séquences PFGCPMG de la série (traces 2-7). Les deux autres paramètres des impulsions, A et g, sont maintenus constants.

Dans cet exemple, la première mesure est obtenue avec une séquence CPMG standard (c-àd., sans PFG). Il convient de remarquer qu'il n'est pas nécessaire d'inclure une mesure CPMG standard dans une série de données PFG-CPMG. En fait, l'inclusion d'une mesure CPMG standard peut provoquer des artéfacts dans la fonction de distribution 2D car la mesure CPMG standard ne fournit aucune information de diffusion.

Le calcul des fonctions de distribution à partir d'une série de données demande l'inversion d'un modèle direct spécifié par l'Eq. 1 pour une série de données PFG-CPMG ou par l'Eq. 2 FR 20.2887 pour une série de données SEPFG-CPMG. Ces équations sont dénommées intégrales de Fredholm du premier degré, l'inversion desquelles peut être effectuée par différentes méthodes comme détaillé dans de nombreux brevets, livres et publications. Par exemple, le brevet U.S. n 5.291.137 délivré à Freedman dévoile une méthode d'inversion par traitement s de fenêtrage qui peut être utilisée à cette fin. Ce brevet est incorporé par référence dans sa totalité.

Les paragraphes suivants décrivent le procédé de calcul d'une fonction de distribution (par ex., FIG. 7) à partir d'une série of données comme illustrées à la FIG. 6. Le modèle direct de l'Eq. 1 pour la magnétisation mesurée par une séquence PFG-CPMG peut être simplifié, sans perte de généralité, en utilisant une série de mesures entièrement polarisées, c-àd., W>>T1i pour laquelle la fonction de polarisation peut être posée égale à 1. Alors, l'intégration par rapport à T1 réduit la fonction de distribution 3D à une fonction 2D de distribution (D) et temps de relaxation spin-spin (T2).

L'utilisation d'une série de données entièrement polarisées donne une illustration plus compréhensible de la manière dont fonctionne la méthode de l'invention. Cependant, les méthodes de l'invention ne sont pas limitées à des séries de données entièrement polarisées. En fait, le calcul d'une fonction de distribution 3D utilisant une série of données partiellement polarisées ne présente guère plus de difficultés et peut être traitée de la manière décrite ci-dessous. De manière similaire, la solution de l'Eq. 2 utilisant des séries de données SEPFG- CPMG peut être obtenue par la même méthode. Par conséquent, le calcul peut être illustré par équation suivante: M(t) = JJf (D, T2) É exp(-t /T2) É exp(-(y. g. 8) 2 D É (A - 8 / 3)) dD dT2, ou par une version discrète appropriée pour une solution numérique: MI =Ef1,kexp(- )exp(-(y.g.8)2Dk(A- 8/3)). 1,k T2, où l'indice] = 1, 2, 3, NE dénote le /me écho et NE est le nombre total d'échos acquis dans la séquence PFG-CPMG. Les temps de relaxation T2,1 avec l = 1, 2, 3, ..., N sont un ensemble de N temps de relaxation fixes qui couvrent l'intervalle des valeurs T2 attendues. Il (3) (4) FR 20.2887 est commode, mais pas essentiel, que les temps de relaxation fixes soient choisis également espacés sur une échelle logarithmique. De manière similaire, les Dk sont un ensemble de N coefficients de diffusion fixes choisis pour couvrir l'intervalle des valeurs D attendues. La matrice N par N, f k, est la représentation discrète de la fonction 2D de distribution des temps de diffusion et de relaxation continue. Les échos surviennent aux temps: t=tel+(j-1)Éte, (5) où tel est le temps où survient le premier écho, c-à-d., tel = 2-c; 'r est le temps compris entre io l'impulsion à 90 et la première impulsion à 180 de la FIG. 4; et te est l'espacement entre le second écho et les suivants. Les amplitudes des échos mesurées sont alors associées au modèle direct de l'Eq. 4 par l'équation: Mp =MJ +Jp. (6) où l'indice p = 1, 2, 3, ..., P est utilisé pour indiquer une mesure particulière dans une série de P mesures. Il convient de remarquer que l'indice p est également utilisé pour repérer les paramètres des impulsions utilisés dans une séquence PFG-CPMG particulière (par ex., les paramètres sont gp et Op).

L'Eq. 6 indique que les amplitudes mesurées des échos corrigés pour tenir compte de la phase (Mn comprennent celles données par le modèle direct (M p) et un terme qui tient compte des bruits thermiques aléatoires (.J). Les amplitudes mesurées des échos sont typiquement enregistrées à l'aide d'une détection en quadrature à deux canaux. Les amplitudes mesurées des eux canaux sont corrigées pour tenir compte de la phase et la puissance de bruit (@[p) pour chaque mesure peut alors être calculée à l'aide des méthodes dévoilées dans les brevets U.S. n 5.291.137 et 6.229.308 B1, tous deux décernés à Freedman. Ces deux brevets sont incorporés dans leur totalité par référence L'inversion de l'Eq. 1 peut être effectuée par les méthodes dévoilées dans ces deux brevets. Par exemple, un ensemble de sommes de fenêtrage 7,n sont calculées à partir des amplitudes des échos de spin corrigées pour tenir compte de la phase, c-à-d., à partir de équation: FR 20.2887 N.r I,n = E M p = I,p + Jm.

J=N, +Pm où 1m est la somme du modèle direct (c-à-d., amplitudes théoriques sans bruit des échos) sur un ensemble de fenêtres prédéterminées, qui peut être écrite sous la forme:

N N

1m=EEFe(T2,1)exp( (Y'Sp'8p)2Dk(Op (5'p/3). (8) 1=1 k=1 Dans les équations ci-dessus, l'indice m = 1, 2, ..., nw, où ri!" est le nombre de sommes de fenêtrage pour la mesure dans la série de données ayant un indice p = 1, 2, ..., Nmeas, où 10 Nmeas est le nombre de mesures dans la série de données. Les quantités Nin' et Nm+1 de l'Eq. 7 sont les points d'extrémité droit et gauche (no. échos), respectivement, de la mème fenêtre pour la peine mesure; pm est défini pour respecter la convention introduite dans le brevet U.S. n 5.291.137, selon laquelle seule la première fenêtre contient son point d'extrémité gauche et est définie par la relation: P. =1 Sml (9) où Sm,1 est la fonction delta de Kronecker bien connue. Par conséquent, pl =0 et p,,, =1 quand m n'est pas égal à 1. À 1' Eq. 8, les fonctions de sensibilité F ;' (T21) sont définies par 20 équation: Nm+1 t p Fm (T2,1) = E exp( ) . l=Nin+Pm T2,1 où tif' est le temps auquel survient le P e écho pour la mesure p dans la série de données.

Comme illustré au brevet U.S. n 5.291.137, la variance du bruit sommée sur la mème fenêtre est donnée par la variance du bruit par écho multipliée par le nombre d'échos dans la fenêtre pour le bruit sans corrélation. Ceci est exprimé par les équations: <(Jm)2 > 6 y +n,PP' (7) (10) FR 20.2887 où, 2n p = Nm+1 Nm + 5m,1 est le nombre d'échos dans la mème fenêtre pour la pème mesure de la série de données.

La matrice des temps de diffusion et de relaxation peut être calculée, sujette à une contrainte 5 de positivité, en minimisant, par rapport à f, k à l'Eq. 8, une fonction de coût (ou une autre fonction cible) de la forme: 77 [+ Î p I p 2 F{f1,k l= m m + a[ l fl,k p m 2'F p,n,p 1É k La minimisation de l'Eq. 12 par rapport aux amplitudes dans la matrice de distribution des temps de diffusion et de relaxation fournit une solution du problème inverse en ajustant les sommes de fenêtrage mesurées aux valeurs théoriques. Le terme contenant le paramètre a est dénommé régularisation par norme carrée et est ajouté dans le but de choisir des solutions stables et physiquement raisonnables parmi l'infinité de solutions possibles. Le paramètre a peut être soit fixe, soit calculé à partir des données. La minimisation des fonctions de coût de la forme indiquée à l'Eq. 12 est décrite en détails dans le brevet U.S. n 6.229. 308 B1 et ne sera pas répétée aux présentes dans un but de brièveté.

Le tracé de la matrice f1 k résultante de la minimisation de l'Eq. 12 produit une distribution 2D des temps de diffusion et de relaxation illustrée à la FIG. 7. La série de données utilisée dans cette inversion est la série de données PFG-CPMG illustrée à la FIG. 6 pour un échantillon de fluide contenant 70 % de brut de viscosité intermédiaire et 30 % d'eau. Le tracé de la fonction de distribution 2D illustrée à la FIG. 7 peut être produit par n'importe quel logiciel commercial tel que MatlabTM disponible auprès de Mathworks Corporation (Natick, MA). Comme illustré à la FIG. 7, la fonction de distribution 2D, telle qu'elle est calculée par une méthode de l'invention, prédit deux composants avec précision. Le pic centré sur D = 2,5 x 10"5 cm2/s et T2 = 5 x 103 ms est celui de l'eau, et le pic centré sur D = 1 x 10"6 cm2/s et T2 = 260 ms est celui de l'huile. (12)

FR 20.2887 Une fois que la fonction de distribution a été calculée, la fonction de distribution (f, k) calculée de l'Eq. 1 peut être utilisée pour calculer les amplitudes des échos de spin prédites théoriquement pour chaque mesure dans la série de données. La série de données calculée peut alors être comparée aux données illustrées à la FIG. 6. Toute déviation des amplitudes s théoriques des échos à partir des valeurs mesurées peut être utilisée pour calculer un paramètre chi carré ou de qualité de l'ajustement qui est utile pour évaluer la qualité de la solution. Il sera apparent à ceux versés dans l'art que l'analyse présentée ci-dessus peut être facilement étendue au calcul des fonctions de distribution 3D.

Distributions à une dimension des temps de relaxation et des coefficients de diffusion Les distributions à une dimension des temps de relaxation et des coefficients de diffusion peuvent être calculées à partir des distributions 2D ou 3D par intégration par rapport aux autres variables. Par exemple, la fonction de distribution 1D des temps de relaxation peut être calculée à partir de l'intégrale: f(T2)= Jf(T2,D)dD. (13) Il convient de remarquer que les équations ci-dessus utilisent une notation transparente pour les fonctions de distribution, selon laquelle le nombre et le type des arguments sont utilisés pour indiquer la dimensionalité et le type de distribution. En utilisant la forme discrète de la fonction de distribution 2D de l'Eq. 4, la fonction discrète de distribution des temps de relaxation peut être calculée par sommation, c-à-d. :

N

f (T2,1) = E Îi,k (14) k=1 Des fonctions de distribution de la diffusion à une dimension peuvent être obtenues de manière similaire par intégration de f(T2,D) par rapport à T2 ou par sommation de f,k par rapport à l'indice 1. La fonction de distribution 1D de la diffusion illustrée à la FIG. 8 a été calculée à partir de la fonction de distribution 2D (illustrée à la FIG. 7) par sommation de fr,k FR 20.2887 par rapport à l'indice 1. Ceci est équivalent à la projection du tracé 2D sur l'axe de diffusion. Le pic A et le pic B de la FIG. 8 représentent les fonctions de distribution ID du coefficient de diffusion du pic de l'huile et du pic de l'eau, respectivement, de la FIG. 7.

La description ci-dessus illustre une méthode de l'invention telle qu'elle est utilisée dans l'inversion d'une série de données encodées par diffusion. L'inversion fait appel à un modèle direct et produit une fonction de distribution qui associe les coefficients de diffusion des fluides aux propriétés RMN (par ex., temps de relaxation) des fluides. Des propriétés individuelles des fluides peuvent être extraites de la fonction de distribution. Par exemple, la FIG. 8 illustre les coefficients de diffusion des composants du fluide tels qu'ils sont calculés io par cette approche. Les fonctions de distribution et les propriétés des fluides dérivées (coefficients de relaxation et temps de diffusion) peuvent trouver de nombreuses applications dans la caractérisation des fluides de formation, tel qu'illustré aux sections suivantes.

Saturations et propriétés des fluides du réservoir Dans de nombreuses situations revêtant un intérêt pratique, les coefficients de diffusion des différents composants d'un fluide de réservoir sont distincts. En général, les molécules de gaz ont les coefficients de diffusion les plus élevés, suivies de l'eau, puis de l'huile. Par rapport aux huiles de viscosité intermédiaire (par ex, viscosité supérieure à 5 cp et inférieure à 30 cp), les molécules d'eau diffusent environ 10 fois plus rapidement. Ceci est évident sur le tracé de la FIG. 7 pour un échantillon de fluide contenant de l'eau et une huile de viscosité intermédiaire À la FIG. 7, les signaux de l'huile et de l'eau sont bien séparés, à la fois dans le domaine des coefficients de diffusion et dans celui des temps de relaxation. La séparation T2 serait différente si les mesures RMN étaient effectuées avec le fluide dans une roche. Ceci est dû au fait que la relaxation en surface à partir de la roche peut raccourcir le temps de relaxation T2 de l'eau, conduisant à des chevauchements potentiels des distributions T2 de l'eau et des huiles. À la FIG. 7, la présence simultanée d'huile et d'eau est clairement discernable car l'échantillon de fluide n'est pas dans une roche. La ligne horizontale de la FIG. 7 marque le coefficient de diffusion de l'eau qui, dans cet exemple, est d'environ 2,5 x 10-5 cm2/s, et la ligne oblique indique la relation entre les temps de relaxation et les coefficients de diffusion pour Ies bruts, comme prédit par le modèle de viscosité des FR 20.2887 composants (CVM) dévoilé dans le brevet U.S. n 6.229.308 B1. Le CVM met en corrélation les coefficients de diffusion et les temps de relaxation des composants des fluides conformément à équation suivante: Do,k = T2o,kf (GOR) . (15) où f(GOR) est une fonction connue du rapport gaz/huile. f(GOR) est égale à 1 pour les huiles mortes (huiles sans gaz) et supérieure à 1 pour les huiles brutes. Pour l'huile morte de la FIG. 7, une valeur 2. de 5,1 x 10- 6 cm2/s2 a été utilisée pour construire la ligne oblique. Dans un tracé D- T2, l'amplitude du signal de l'huile pour la plupart des huiles mortes se situerait sur o ou près de cette ligne de référence Pour les huiles brutes, l'amplitude du signal serait décalée vers le nord-ouest (coin supérieur gauche) du tracé. Dans les deux cas, la pente de la ligne définissant le crête du pic des bruts dans un tracé log-log D-T2 serait proche de 1 (voir par ex. la ligne oblique de la FIG. 7).

Méthode 1 pour le calcul des volumes de fluide L'intégrale double de f (D, T2) par rapport à D et T2 ou la double sommation de fl k par rapport aux deux indices l et k est égale à l'amplitude totale du signal ou au volume brut total du fluide (VT) de tous les fluides dans le volume de la mesure. Les volumes bruts (c-à-d., non-corrigés des effets de l'indice d'hydrogène) de fluide peuvent être corrigés des effets de l'indice hydrogène comme discuté ci-dessous. Dans les situations similaires à celle dépeinte à la FIG. 7, où les signaux de l'eau et de l'huile sont bien séparés, le calcul des volumes bruts de l'huile (Vo) et de l'eau (Vw) est évident. Comme indiqué ci-dessus, la distribution 1D de la diffusion (f (Dk)) illustrée à la FIG. 8 a été calculée à partir du tracé 2D de la fonction de distribution des temps de diffusion et de relaxation:

N

f (Dk) _ E f1,k (16) 1=1 Puisque l'huile et l'eau sont clairement séparées à la FIG. 7 et à la FIG. 8, le volume brut de 30 l'eau (V,,) peut être calculé en sommant f (Dk) par rapport à ces valeurs de Dk qui se trouvent FR 20.2887 à droite de la ligne verticale du tracé de la FIG. 8. Le volume brut d'huile (Vo) peut être calculé par équation: vo = vT - vw, (17) s ou, de manière équivalente, en sommant la fonction 1D de distribution de la diffusion illustrée par rapport aux coefficients de diffusion se trouvant à gauche de la ligne verticale de la FIG. 8. La saturation en eau (Sw) peut être calculée à partir de ces volumes bruts après correction pour tenir compte des effets de l'indice hydrogène comme indiqué à l'Eq. 20. Cette technique, appliquée à la distribution 1D de la diffusion de la FIG. 8, a conduit à une io saturation en eau de 33,2 %, une valeur proche de la saturation vraie de 30 %.

Les saturations des fluides peuvent être calculées en corrigeant les volume bruts des fluides pour tenir compte des effets de l'indice hydrogène Un indice hydrogène effectif (Hleff) peut être défini de manière à ce que: VT = Vw Vo Hleff HI,,, HIo HIw et HI, sont les indices hydrogène de l'eau et de l'huile, respectivement. L'indice hydrogène de l'eau (HL) peut être calculé à partir de corrélations empiriques si la salinité de l'eau est connue d'après des mesures de résistivité ou autres. En réarrangeant l'Eq. 18, l'indice hydrogène effectif (Hleff) peut être exprimé en terme des volumes bruts de fluide et de l'indice hydrogène de l'eau et de l'huile: VT Hlw É Mo Hleff =VwÉHI,+VoÉHIx, La saturation en eau (Sw) est par définition le rapport entre l'indice hydrogène corrigé pour tenir compte du volume d'eau, et le volume total de fluide corrigé, par ex. : s = Vw HI eg HI, VT HIw Vw HI, +Vo ÉHIx, Par conséquent, la saturation en eau peut être calculée à partir des volumes bruts calculés à partir de la distribution des temps de diffusion et de relaxation si les indices hydrogène de (18) (19) (20) FR 20.2887 l'huile et de l'eau sont connus ou peuvent être estimés à partir d'autres mesures. La saturation en eau fournit la teneur en eau de l'échantillon soutiré dans l'outil d'échantillonnage de fluide. La saturation en huile est donnée simplement par: Yo HIw (21) =1 - Sw V. HI0+ V0 É HI, Méthode 2 pour le calcul des volumes de fluide La méthode discutée ci-dessus pour le calcul des volumes bruts de fluide à partir des tracés des distributions des temps de diffusion et de relaxation exige que les pics des composants du fluide soient séparés. Dans les cas d'huiles de faible viscosité et d'eau, les distributions des temps de diffusion et relaxation des huiles et de l'eau peuvent se chevaucher. Dans ce cas, il devient impossible de tracer une ligne verticale telle que celle tracée à la FIG. 8. Dans ces cas, une approche modélisée peut être utilisée. L'Eq.15 associe les distributions des coefficients de diffusion des bruts aux distributions de leurs temps de relaxation. Considérons l'ensemble discret des amplitudes des temps de diffusion et de relaxation f, k. Il y a N distributions des coefficients de diffusion avec des moyennes logarithmiques dénotées par DLM(l), c-à-d., une pour chaque temps de relaxation T21. Les amplitudes dans les distributions des coefficients de diffusion correspondent aux différentes valeurs des coefficients de diffusion et correspondent aux rangs de la matrice f,,k. Pour un échantillon contenant de l'eau et de l'huile, le DLM(l) peut être associé aux fractions d'eau (S,,,(l)) ayant des temps de relaxation T21 par équation: D1m (1) =Dwsw(1) Dô:1Sw(1) (22) Comme illustré ci-dessous, le DLM(l) peut être calculé à partir des amplitudes fl,k, le coefficient de diffusion de l'eau peut être déterminé à partir de la température mesurée de l'échantillon, et le coefficient de diffusion de l'huile peut être déterminé à l'aide de l'Eq. 15. 3o Pour calculer DLM(I), il est commode de calculer d'abord la quantité : FR 20. 2887

N _

m(l) _ E fi,k loge (Dk) (23) k=I où les Dk sont les coefficients de diffusion de l'Eq. 4 et sont également espacés sur une échelle logarithmique, par ex. : k 1 Dk = Dmin (Dmax) N 1 min pour k = 1, 2, ..., N; Dmin et Dmax spécifient les limites minimale et maximale des valeurs des valeurs des coefficients de diffusion utilisées dans le calcul de fl k et, fl,k fl,k fl,k N f (T2,1) f1,k k=1 En résolvant l'Eq. 22 pour la fraction d'eau ayant un temps de relaxation T21 et en utilisant l'Eq. 15, il en résulte que: (24) (25) log DLM (1) loge É T2,1 ' f (GOR)] Sw (1) log Dx 20 log[ .. T2,1 f (GOR)] Le volume total (brut) d'eau à partir de toutes les valeurs de T21 est donné par la somme:

N N

Vw = Sw (l) . f (T2,1) = f,,, (T2,1) , 1=1 1=1 et le volume total d'huile est:

N N

V o = > (1 Sw (Z)) . f(T2,1) 1 fo (T21) . 1=1 1=1 f(T2,l) dans les équations ci-dessus est la fonction de distribution 1 D (pour l'huile et l'eau) calculée à partir de la fonction de distribution 2D (comme illustré à la FIG. 7). Il convient de remarquer que les fonctions fw (T21) et fo (T21) sont les fonctions de distribution T2 1 D pour l'eau et l'huile, respectivement. La saturation totale en eau (S,,) peut être calculée à (26) (27) (28) FR 20.2887 partir des volumes bruts aux Eq. 27- 28 à l'aide de l'Eq. 20. Les saturations partielles en eau à l'Eq. 26 seront parfois négatives ou supérieures à 1. Ceci peut être dû au bruit et aux erreursnumériques dans la distribution des temps de diffusion et de relaxation. En appliquant la méthode ci-dessus, les valeurs partielles qui sont négatives sont posées égales à zéro et les valeurs supérieures à 1,0 sont posées égales à 1,0. Les Eq. 22-28 ont été utilisées pour calculer la saturation totale en eau en utilisant la distribution 2D de la FIG. 7. Une saturation en eau de 25,3 % a été calculée, une valeur qui est relativement proche de la valeur vraie de 30 % qui avait été utilisée dans la simulation.

io Méthode 3 pour le calcul des volumes de fluide Les Eq. 22-28 pour le calcul des volumes de fluide représentent une réalisation approximative et simplifiée de la méthode RMN de caractérisation des fluides mise au point par Freedman et décrite au brevet U.S. n 6.229.308 B1 (le brevet - 308). Ce brevet dévoile une méthode de caractérisation des fluides basée sur la diffusion pour les outils de diagraphie RMN qui mesurent les fluides dans les formations rocheuses entourant un trou de sonde. Une méthode du brevet -308 utilise des séries de données encodées par diffusion acquises dans le gradient statique de l'outil de diagraphie. Comme illustré ci-dessous, la méthode de Freedman peut être appliquée pour déterminer les propriétés des fluides bruts du réservoir qui sont soutirés dans un module échantillonnage de fluide à l'aide de séries de données de gradients de champ pulsé.

Considérons un échantillon d'un fluide de réservoir qui a été soutiré dans une conduite d'écoulement d'un outil d'échantillonnage de fluide ou dirigé dans une chambre à échantillon spéciale dans laquelle des mesures de gradient de champ pulsé et d'autres mesures RMN peuvent être effectuées pendant que l'écoulement est arrêté (c-à-d., sur le fluide stationnaire). Les échantillons peuvent contenir de l'huile (o), de l'eau (w) et/ou du gaz (g). Un modèle direct multi-fluide pour la magnétisation transversale mesurée par une série de mesures PFGCPMG effectuées sur un tel échantillon est le suivant: FR 20.2887 M(t)=.fv Éexp( t)É(1-exp(- W)) Éexp( (Y.g.8)2 ÉDw(T)É(A 8/3)) T2,w Ti,v t W + 1 fo (T2) É exp( T2) É (1- exp(- T2)) É exp( (Y. g. 8) 2. (2. T2.f (GOR)) É (A 8 / 3)) dT2 (29) +fg exp( t).(1-exp(- W))Éexp( (Y'g8)2. Dg(P,T)É(A 8/3)). T2,g Tj g

Il doit être entendu que des équations similaires à l'Eq. 29 peuvent être appliquées à des séries de données SEPFG-CPMG. Le premier terme de l'Eq. 29 est la contribution de l'eau dans l'échantillon de fluide à la magnétisation transversale mesurée. L'amplitude du signal de l'eau est fW. Il convient de remarquer que la décroissance spin-spin de la magnétisation transversale à partir du signal de l'eau libre est une exponentielle unique avec un temps de relaxation T2,w. Ceci est très différent de la décroissance spin-spin de l'eau mesurée dans les roches poreuses, pour lesquelles la relaxation en surface produit une distribution des temps to de relaxation. De manière similaire, le temps de relaxation longitudinale pour l'eau libre est une exponentielle unique avec un temps de relaxation Tl w. Il convient également de remarquer que pour l'eau libre, T2,,,, =Ti, , . Cependant, ceci n'est pas vrai pour l'eau dans des roches poreuses. Le coefficient de diffusion Dw(T) de l'eau est une fonction connue de la température de l'échantillon (T) qui peut être mesurée par un capteur de température.

Le second terme de l'Eq. 29 est la contribution de la magnétisation transversale mesurée à partir des huiles dans l'échantillon de fluide. Les bruts ont une distribution des temps de relaxation spin-spin et, par conséquent, la contribution de l'huile implique une intégrale sur la distribution des temps de relaxation de l'huile fo(T2) . Le paramètre o dans la fonction de polarisation est le rapport Tl/T2 pour le brut. Le rapport T1/T2 peut différer considérablement de 1 et augmente en général lorsque la fréquence des mesures et la viscosité de l'huile augmentent. La méthode de caractérisation des fluides du brevet U.S. n 6.229.308 B1 a été utilisée pour tenir compte de la distribution des coefficients de diffusion dans les bruts, c-à-d., Do(T) dans le second terme de l'Eq. 29 a été replacé en utilisant l'Eq.

15. Si l'échantillonnage du fluide est effectué dans un puits foré avec une boue à base d'huile, le terme correspondant à l'huile peut alors décrire un mélange de brut natif et de filtrat de boue à base d'huile, en fonction du niveau de la contamination de l'échantillon.

FR 20.2887 Le dernier terme de l'Eq. 29 est la contribution du gaz dans l'échantillon de fluide à la magnétisation transversale mesurée. Pour les réservoirs contenant des huiles brutes, la pression du fluide pendant l'échantillonnage est en général supérieure au point de bulle, si bien qu'une seule phase (huile) est pompée dans l'outil d'échantillonnage. Cependant, il peut exister des cas où les phases huile et gaz sont toutes deux présentes dans l'échantillon. L'amplitude du signal du gaz est fg. Le signal du gaz décroît avec un temps de relaxation spin-spin unique T2, g (P, T) qui peut être une fonction mesurée ou calculée de la température et de la pression. De même, le gaz se relaxe avec un temps de relaxation longitudinale unique TI g (P,T) , T2,g (P,T) et présente un coefficient de diffusion unique Dg (P, T) qui peut être une io fonction mesurée ou calculée de la température et de la pression.

La magnétisation transversale dépendant du modèle de l'Eq. 29 peut être inversée à l'aide de séries de données similaires à celles utilisées pour inverser la magnétisation transversale indépendant du modèle des Eq. 1 et 3. Les paramètres du modèle déterminés par inversion du modèle direct de l'Eq. 29 sont les amplitudes de l'eau et du gaz, fw et fg, le rapport T1/T2, 15, de l'huile, et la distribution fo (T2) des temps de relaxation spin- spin du brut. Les amplitudes peuvent alors être utilisées pour calculer les volumes de fluide et les saturations du gaz, de l'eau et de l'huile. Les paramètres du modèle nécessaires pour l'inversion sont T2,,, Dw (T) , 1, GOR et T2,g. Sauf pour le GOR, ces paramètres peuvent être estimés à partir de corrélations empiriques si la température et la pression de l'échantillon sont mesurées par des capteurs dans l'outil d'échantillonnage (Kleinberg et Vinegar, 1996, "NMR Properties of Reservoir Fluids" in The Log Analyst, vol. 37, n 6, p. 20-32.; Freedman et al., 2001, "A New NMR Method of Fluid Characterization in Reservoir Rocks: Experimental Confirmation and Simulation Results", SPE Journal, vol. 6, n 4, p. 452-464.). Le GOR peut être obtenu à partir d'autres mesures de l'outil d'échantillonnage de fluide, par ex., à partir d'un spectre d'absorption infra-rouge du fluide qui peut être mesuré avec un outil adéquat tel que l'outil Optical Fluid Analyzer vendu par Schlumberger Technology Corp. (voir brevet U.S. n 6.350.986 B1 délivré à Mullins et al.) FR 20.2887 Des valeurs précises de certains de ces paramètres peuvent être obtenues en les déterminant à partir d'une série de mesures RMN, par exemple, par inversion des équations indépendantes du modèle pour la magnétisation transversale (c-à-d., Eq.1-3) pour calculer des fonctions de distribution 2D ou 3D des temps de diffusion et de relaxation, comme décrit ci-dessus. Un tracé tel que celui de la FIG. 7 d'une fonction de distribution indépendante du modèle contient les signaux de tous les fluides qui sont présents. Par exemple, l'échantillon de la FIG. 7 contient de l'huile et de l'eau. Il est apparent d'après le tracé que le pic à T2,w Dw -2.5x10.5cm2 /s peut être attribué à l'eau, et d'après la fonction de distribution ou son tracé, il peut être déterminé que.1,-5.1x10-6cm2/s2. Par conséquent, des volumes et des o saturations des fluides plus précis peuvent être déterminés à l'aide de l'Eq. 29 en déterminant tout d'abord la fonction de distribution des temps de diffusion et de relaxation indépendante du modèle pour fournir des paramètres d'entrée plus précis pour l'Eq. 29. Également, puisque la fonction de distribution indépendante du modèle est utile pour identifier les fluides qui sont présents, il est possible de déterminer les termes de l'Eq. 29 qui doivent être inclus et ceux, si c'est le cas, qui doivent être éliminés.

L'inversion de l'Eq. 29 peut être effectuée en utilisant la méthode par traitement de fenêtrage décrite ci-dessus ou en utilisant toute autre méthode appropriée connue dans l'art pour ajuster une série de mesures de gradients de champ pulsé sur l'Eq. 29. De telles méthodes, par exemple, comprennent les moindres carrés, l'entropie maximale ou d'autres méthodes de minimisation des erreurs. Après l'inversion, les volumes et saturations des fluides peuvent être déterminés facilement. Par exemple, les saturations des fluides peuvent être déterminées d'après les équations suivantes: Sw = fw (30)

N

Îw HIH,.fg+HIw fo(T21) HIg HI0 FR 20.2887 Sg = fg N, (31) Hl ' HIg 1 fo(T2,1) fg + g fw + 1=1 HIC HIo et Sc, =1-Sx, - Sg.

Calcul de la viscosité, du GOR, de la composition de l'huile et de la température de la formation Dans les sections ci-dessus, trois méthodes de calcul des volumes et saturations des fluides, et une méthode de détermination du rapport T1/T2 de l'huile à partir de mesures de gradients de champ pulsé ont été décrites. La viscosité de l'huile, le GOR, les compositions de l'huile et la température de la formation peuvent également être calculés à partir de ces mesures. Les sections suivantes décrivent des méthodes données à titre d'exemple pour le calcul de ces paramètres.

Viscosité La viscosité de l'huile peut être calculée à partir de toute corrélation connue qui associe la viscosité aux temps de relaxation. Par exemple, la moyenne logarithmique, T2,Lu, de la distribution 1 D des temps de relaxation peut être associée à la viscosité de l'huile Oo) et au GOR par équation déterminée de manière empirique dévoilée dans Freedman et al., 2001, "A New NMR Method of Fluid Characterization in Reservoir Rocks: Experimental Confirmation et Simulation Results", SPE Journal, vol. 6, n 4, p. 452-464.). aÉT

lo =T2r.,u f(GOR)' où T est la température en degrés Kelvin, f(GOR) > 1 est une fonction déterminée de manière empirique (Lo, et al., "Mixing Rules and Correlations of NMR Relaxation Time With Viscosity, Diffusivity, and Gas/Oil Ratio of Methane/Hydrocarbon Mixtures", SPE Journal, vol. 7, n 1, p. 24-34, mars 2002) et le paramètre a 0.004 0.009 sÉcpÉK"1, en fonction des huiles (Freedman et Heaton, "Fluid Characterization Using Nuclear Magnetic Resonance Logging" in Petrophysics, vol. 45, n 3, p. 241251, 2004). Cette variation signifie que la (32) FR 20.2887 viscosité ne peut être estimée que dans les limites d'un facteur de deux. À l'Eq. 32, la viscosité est en centipoises (cp) et la moyenne logarithmique du temps de relaxation est en secondes.

En plus de l'Eq. 32, d'autres fonctions qui associent T1,LÂ, à la viscosité peuvent également s être utilisées pour calculer les viscosités. Par exemple, la moyenne logarithmique, Du, , de la distribution 1D de la diffusion peut également être utilisée pour calculer la viscosité de l'huile, par ex. : = bÉT DLA,f Le paramètre, b = 5.05x10"8 cm2 É cp É K-1, à l'Eq. 33 est une constante déterminée de manière empirique qui est valide pour de nombreux bruts. Il doit être entendu que les Eq. 32 et 33 sont basées sur des corrélations déterminées à l'aide de low field RMN (par ex., fréquences de Larmor du proton de 1 à 4 MHz) et que les paramètres (par ex., a et b) dans ces équations peuvent avoir à être modifiés pour des mesures effectuées à plus haute is fréquence Rapport gaz/huile Une fois que les distributions 1D ont été calculées pour les temps de diffusion et de 20 relaxation, la fonction f(GOR) (et par conséquent le GOR) peut être estimée à partir de équation: f (GOR) = Drnr T2m ' où la value de X est déterminée d'après une distribution 2D des temps de diffusion et de 25 relaxation ou d'après une valeur nominale, 2, 5.1xio-6cm2 /s2, qui a été déterminée être valide pour de nombreuses huiles.

Composition de l'huile La demande de brevet U.S. n 2003/0128032 Al déposée par Heaton et al. et cédée au cessionnaire de la présente invention dévoile comment calculer la composition moléculaire (33) (34) FR 20.2887 des bruts à partir de fonctions de distribution des temps de relaxation et de diffusion mesurées. Cette demande est incorporée par référence dans sa totalité.

Température de la formation La température de l'échantillon de fluide est nécessaire pour calculer la viscosité de l'huile à partir des Eq. 32-33. Si l'échantillon de fluide soutiré de la formation contient de l'eau, le coefficient de diffusion de l'eau dépendent de la température (Dw(7)) est alors déterminé d'après la fonction de distribution 2D similaire à celle illustrée à la FIG. 7. Puisque D,,(7) est io une fonction croissante monotone de la température de l'eau (voir par ex. Kleinberg et Vinegar, "NMR Properties of Reservoir Fluids", The Log Analyst, p. 25, Nov.-Déc. 1996), la température de l'eau (T) de l'échantillon peut être déterminée d'après le coefficient de diffusion de l'eau mesuré. Puisque l'eau est en équilibre thermique avec tout gaz ou huile dans l'échantillon de fluide, la température de l'eau est également la température de la totalité 1s de l'échantillon de fluide. La température de l'eau peut servir de limite inférieure à la température de la formation parce qu'un certain refroidissement de l'échantillon de fluide peut s'être produit après qu'il a été soutiré de la formation.

Computation des distributions des temps de diffusion et de relaxation 20 pour un gradient variable dans l'espace Dans l'analyse précédente, il a été supposé que le gradient de champ pulsé g est constant sur tout le volume de l'échantillon. En pratique, cette condition peut ne pas être simple à obtenir et il peut exister une distribution de gradients décrite par une fonction F(g). Dans ce cas, les équations de la magnétisation transversale (par ex., voir Eq. 1-4) peuvent être modifiées pour inclure une intégration de la distribution des gradients. Par exemple, l'Eq. 3 peut être ré-écrite comme: M(g;t) = JJf(D,T2)Éexp(-t/T2)Éexp(-(yÉgÉ5)2DÉ(A_5/3))dDdT2, (35) où la dépendance de la magnétisation sur le gradient g est indiquée explicitement. Par conséquent, s'il existe une distribution de gradients, l'Eq. 3 peut être remplacée par: FR 20.2887 M(t) = JF(g) M(g,t) d g = E F;M(gr, t) , (36) où intégrale a été replacée par une somme discrète de la distribution. L'inversion de l'Eq. 36 peut être effectuée comme discuté ci-dessus pour le cas d'un gradient constant.

Les avantages de l'invention peuvent comprendre un ou plusieurs des éléments suivants. L'utilisation de gradients de champ pulsé pour encoder l'information de diffusion en l'absence de gradients statiques appréciables peut offrir de nombreux avantages par rapport aux méthodes de diagraphie des puits de l'art antérieur qui utilisent le gradient du champ magnétique statique de l'aimant RMN (voir par ex. "Experimental Pulse NMR A Nuts and Io Bolts Approach", Fukushima et Roeder, Perseus Publishing, Boulder, CO., 1986). L'un des avantages de l'utilisation des méthodes à gradients de champ pulsé est que le gradient est désactivé pendant l'acquisition des échos. Ceci donne des échos plus larges et plus facilement détectables que ne le fait un gradient de champ statique, qui tend à produire des échos plus étroits. Également, quand un gradient statique est activé pendant les impulsions RF utilisées pour faire tourner la magnétisation, seuls les spins dans une coquille ayant une épaisseur de l'ordre de BI/G sont en résonance, où BI est l'amplitude du champ RF et G est l'amplitude du gradient de champ statique. Aux faibles puissances RF (par ex., petites amplitudes BI) ou pour les gradients statiques importants, l'épaisseur de la coquille, et par conséquent le volume de l'échantillon mis en résonance, peut s'avérer être inférieure à celle souhaitée. Par contre, avec la méthode à gradients de champ pulsé, la totalité du volume de l'échantillon peut être mis en résonance, ce qui donne de meilleurs rapports signal/bruit. Également, les impulsions de gradient peuvent être utilisées pour encoder de l'information de diffusion puis désactivées pour que les données des temps de relaxation T2 puissent être acquises en l'absence d'un gradient de champ magnétique. Ceci présente l'avantage que les fluides ayant de longues valeurs T2 peuvent être mesurés plus précisément car il n'y a pas de perte d'amplitude du signal causée par la diffusion moléculaire dans un gradient de champ magnétique.

Bien que cette invention a été démontrée à l'aide de réalisations limitées, ceux versés dans l'art, ayant le bénéfice de cette divulgation, apprécieront que d'autres méthodes peuvent être réalisées sans s'écarter de l'étendue de l'invention telle que dévoilée aux présentes. Par conséquent, l'étendue de l'invention ne doit être limitée que par les revendications jointes.

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Claims (15)

REVENDICATIONS Les revendications couvrent:

1. Une méthode pour déterminer une propriété des fluides de formation constituée de l'acquisition d'une série de mesures de résonance magnétique nucléaire (RMN) d'un échantillon de fluide à l'aide d'une séquence d'impulsions qui comprend des impulsions de gradient de champ pulsé pour encoder les informations de diffusion, selon laquelle chaque mesure RMN de la série est acquise avec une valeur différente d'un paramètre des impulsions de gradient de champ pulsé pour produire un effet de diffusion différent; et la détermination de la propriété des fluides de formation d'après les mesures RMN, caractérisée par le fait que: l'acquisition de la série de mesures RMN est effectuée dans un outil échantillonnage des fluides de formation dans un trou de sonde, et la détermination de la propriété des fluides de formation d'après les mesures RMN comprend l'inversion de la série de mesures RMN pour produire une fonction de distribution qui associe les propriétés de diffusion de l'échantillon de fluide à une propriété RMN de l'échantillon de fluide, et la détermination de la propriété des fluides de formation d'après la fonction de distribution.

2. La méthode conformément à la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un écho de spin qui suit les impulsions de gradient de champ pulsé pour chaque mesure de la série est re-focalisé de manière répétée par des impulsions à 180 degrés qui produisent un train de signaux d'échos de spin afin de fournir des informations sur les temps de relaxation spin- spin de l'échantillon de fluide.

3. La méthode conformément à la revendication 1, caractérisée par le fait que chaque mesure RMN est acquise avec un temps d'attente différent afin de fournir des informations sur les temps de relaxation longitudinale de l'échantillon de fluide.

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4. La méthode conformément à la revendication 1, caractérisée par le fait que les impulsions de gradient de champ pulsé sont constituées par une séquence d'impulsions de gradient de champ pulsé à échos stimulés.

5. La méthode conformément à la revendication 1, caractérisée par le fait que le paramètre dans les impulsions de gradient de champ pulsé est une force de gradient (g), une durée des impulsions de gradient de champ pulsé (6) ou un délai entre les impulsions de gradient (A).

6. La méthode conformément à la revendication 1, caractérisée par le fait que l'acquisition est effectuée en présence d'un champ magnétique statique]o essentiellement homogène.

7. La méthode conformément à la revendication 1, caractérisée par le fait que inversion utilise un modèle qui associe la relaxation de la magnétisation à la diffusion de l'échantillon de fluide.

8. La méthode conformément à la revendication 1, caractérisée parle fait que la fonction 15 de distribution est une fonction de distribution à deux dimensions ou une fonction de distribution à trois dimensions.

9. La méthode conformément à la revendication 1, caractérisée par le fait que la propriété RMN est un temps de relaxation spin-spin.

10. La méthode conformément à la revendication 1, caractérisée par le fait que la propriété des fluides de formation est un coefficient de diffusion, une viscosité, un rapport gaz/huile, une composition moléculaire de l'huile, une saturation en eau ou une saturation en huile.

11. Un capteur RMN (20) pour un outil de fond constitué d'un aimant permanent (21) capable de générer un champ magnétique essentiellement homogène sur l'ensemble d'une chambre à échantillon (22); et une antenne radiofréquence (23) entourant la chambre à échantillon (22), dans lequel l'antenne radiofréquence (23) est configurée FR 20.2887 pour générer des champ magnétiques oscillants qui ont des moments magnétiques essentiellement orthogonaux à une direction du champ magnétique essentiellement homogène généré par l'aimant permanent (21), caractérisé par le fait que: le capteur RMN (20) comprend de plus au moins une bobine (25) connectée à une unité de contrôle (27), dans lequel au moins une bobine (25) et l'unité de contrôle (27) sont configurés pour générer un gradient de champ magnétique pulsé sur l'ensemble de la chambre à échantillon (22) de manière contrôlée pour que le gradient de champ magnétique pulsé ait une force sélectionnée et une durée prédéterminée.

io

12. Le capteur RMN conformément à la revendication 11, caractérisé par le fait que le capteur RMN (20) comprend de plus un boîtier (24) pour protéger l'aimant permanent (21), l'antenne radiofréquence (23), la chambre à échantillon (22), la ou les bobines (25) et l'unité de contrôle (27).

13. Le capteur RMN conformément à la revendication 12, caractérisé par le fait que le 1s boîtier (24) est fabriqué en un matériau perméable magnétique.

14. Le capteur RMN conformément à n'importe laquelle des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait que le capteur RMN fait partie d'un outil de fond.

15. Le capteur RMN conformément à la revendication 14, caractérisé par le fait que l'outil de fond est un outil échantillonnage des fluides de formation (10).