MX2013005580A - Herramienta de resonancia magnetica nuclear con imanes externos. - Google Patents
Herramienta de resonancia magnetica nuclear con imanes externos.Info
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Abstract
Se proporcionan los métodos y sistemas que permiten registrar durante la perforación mediciones de resonancia magnética nuclear que se harán con imanes colocados fuera de la sarta de perforación y miembros magnéticamente permeables para controlar el gradiente del campo magnético. Una serie de imanes puede colocarse sobre y/o incrustarse en una sarta de perforación, con una antena colocada axialmente entre estos. De otro modo, una serie de imanes y una antena colocada entre estos se pueden disponer sobre una manga que se desliza sobre un rebajo en una sarta de perforación. Además, un miembro permeable puede ser colocado axialmente entre la serie de imanes para afectar la profundidad de la investigación.
Description
HERRAMIENTA DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR CON IMANES
EXTERNOS
Referencia cruzada a las solicitudes relacionadas
La presente solicitud reclama el beneficio de prioridad ante la Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos de América No. 61/415407, titulada "HERRAMIENTA DE
RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR CON IMANES EXTERNOS", presentada el 19 de noviembre de 2010; No. 61/418172, titulada "HERRAMIENTA DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR CON IMANES MÓVILES" , presentada el 29 de noviembre de 2010; y No. 61/488265, titulada "HERRAMIENTA DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR CON IMANES EXTERNOS", presentada el 20 de mayo de 2011, descripciones completas de las cuales se incorporan en la presente como referencia.
Declaración relacionada con la investigación o desarrollo patrocinado por el gobierno federal
No procede .
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
La invención se refiere, en general, al campo de las herramientas de resonancia magnética nuclear. Más específicamente, la invención se refiere a las herramientas de resonancia magnética nuclear para registro durante la perforación que tienen imanes externos a la sarta de perforación y miembros magnéticamente permeables para controlar el gradiente del campo magnético.
Técnica anterior
La resonancia magnética nuclear ( R) se puede utilizar para determinar diversas características de las formaciones y/o muestras del subsuelo. Se pueden utilizar herramientas de registro de NMR en el fondo del agujero para obtener estas características, que luego se pueden utilizar para ayudar en la determinación de, por ejemplo, la presencia, ausencia y/o ubicación de hidrocarburos en una formación o muestra determinada.
Registros de NRM convencionales, bien conocidos en la técnica, generalmente implican desplegar un instrumento NMR en un pozo, el cual utiliza campos magnéticos para generar y detectar diversas señales de RF desde los núcleos en una formación o muestra. A modo de ejemplo, se describen ciertas técnicas de NMR en la Patente de los Estados Unidos dé América No. 6,232,778 cedida a Schlumberger Technology Corp., cuya descripción completa se incorpora en la presente como referencia.
Las mediciones de NMR, en general, se logran haciendo que los momentos magnéticos de los núcleos de una formación precedan alrededor de un eje. El eje alrededor del cual los núcleos preceden puede ser establecido aplicando a la formación un campo magnético estático, polarizante, fuerte, BO, como puede ser a través del uso de imanes permanentes .
En herramientas convencionales de NMR de registro durante la perforación (LWD) , estos imanes permanentes generalmente se colocan dentro de la sarta de perforación, que proporciona un alojamiento protector para los imanes y otros componentes de las herramientas de NMR. Ésta protección puede ser útil para reducir el riesgo de daño de la perforación, en términos de choque y desgaste. Dichas herramientas convencionales pueden implicar la construcción de los imanes en un alojamiento para proporcionar una estructura para que los imanes se unan a la misma. Esta estructura puede disminuir el volumen del material magnético que se puede utilizar. Esto es fundamental para la NMR, ya que la Relación Señal a Ruido (SNR) cambia en función de la intensidad del campo magnético y del gradiente del campo magnético. Otras desventajas, como la accesibilidad engorrosa de los imanes y otros componentes de la herramienta de NMR, también existen con los sistemas LWD convencionales que colocan a los montajes de imanes de MR dentro de la sarta de perforación.
En consecuencia, existe una necesidad en la técnica de métodos y sistemas para obtener mediciones NMR que superen una o más de las deficiencias que existen con los métodos tradicionales.
Compendio de la invención
En un aspecto, se proporciona un aparato de resonancia magnética nuclear. El aparato puede incluir una sarta de perforación, un primer imán incrustado en la sarta de perforación, un segundo imán separado de forma axial del primer imán y una antena colocada entre el primer imán y el segundo imán.
En otro aspecto, se proporciona un aparato de resonancia magnética nuclear. El aparato puede incluir una sarta de perforación que tiene un rebajo, una manga configurada para deslizarse en el rebajo, un primer imán colocado en la manga, un segundo imán colocado en la manga y una antena colocada entre el primer imán y el segundo imán.
Serán evidentes otros aspectos y ventajas de la invención a partir de la siguiente descripción y las reivindicaciones anexas .
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra un sistema del pozo en el cual se puede utilizar la presente invención, de conformidad con una modalidad ejemplar.
La Figura 2 muestra una modalidad de un tipo de dispositivo para la evaluación de la formación durante la perforación utilizando NMR .
La Figura 3 es un diagrama esquemático que muestra los imanes incrustados en una sarta de perforación, de conformidad con una modalidad ejemplar.
La Figura 4 es un diagrama esquemático que muestra los imanes y una antena en una manga colocada en una sarta de perforación, de conformidad con una modalidad ejemplar.
La Figura 4A es un diagrama esquemático que muestra el montaje de imanes de la Figura 4 con la adición de piezas magnéticas y no magnéticas en la línea de flujo, de conformidad con una modalidad ejemplar.
La Figura 5 es un diagrama de dos imanes reproducidos en un conjunto de ejes, de conformidad con una modalidad ej emplar .
La Figura 6 es un diagrama que muestra un efecto de la sección transversal del imán (y por inferencia, el volumen) en la intensidad del campo magnético, de conformidad con una modalidad ejemplar.
La Figura 7 es un diagrama que muestra el perfil del campo a lo largo de la dirección radial del montaje de imanes de la Figura 5, de conformidad con una modalidad ejemplar.
La Figura 8 muestra un miembro magnéticamente permeable colocado entre los dos imanes, de conformidad con una modalidad ejemplar.
La Figura 9A muestra un miembro magnéticamente permeable dividido en anillos, colocado entre dos imanes, de conformidad con una modalidad ejemplar.
La Figura 9B es un diagrama que muestra el perfil del campo magnético a lo largo de la dirección radial del montaje de imanes de la Figura 9A, de conformidad con una modalidad ejemplar.
La Figura 9C es un diagrama que muestra las lineas isopotenciales magnéticas del montaje de imanes de la Figura 9A, de conformidad con una modalidad ejemplar.
La Figura 10A es un diagrama que muestra lineas magnéticas isopotenciales de un montaje de imanes ilustrado con un miembro permeable, de conformidad con una modalidad ejemplar.
La Figura 10B es un diagrama que muestra lineas magnéticas isopotenciales de otro montaje de imanes ilustrado con un miembro permeable más corto que el de la Figura 10A, de conformidad con una modalidad ejemplar.
La Figura 10C es un diagrama que ilustra el perfil del campo magnético del montaje de imanes mostrado en la Figura 10A.
La Figura 10D es un diagrama que ilustra el perfil del campo magnético del montaje de imanes mostrado en la Figura 10B.
Descripción detallada
La invención proporciona sistemas y métodos que permiten hacer mediciones de MR de registro durante la perforación que se hacen con imanes colocados por fuera de la sarta de perforación y miembros magnéticamente permeables para controlar el gradiente del campo magnético. A continuación se describirán algunos métodos y sistemas a modo de ejemplo, con referencia a las Figuras 1-10, que describen modalidades representativas o ilustrativas de la invención.
La Figura 1 muestra un sistema del pozo en el cual se puede utilizar la presente invención, de conformidad con una modalidad ejemplar. El pozo puede ser en tierra o en alta mar. En este sistema de ejemplo, se forma un pozo de perforación 11 en formaciones de subsuelo 106 por perforación rotatoria en una forma que es bien conocida. Las modalidades de la invención también pueden utilizar perforación direccional, como se describirá en lo sucesivo.
Se suspende una sarta de perforación 12 dentro del pozo de perforación 11, y tiene un montaje en el fondo del agujero 100 que incluye una broca de perforación 105 en su extremo más bajo. El sistema de superficie consiste en una plataforma y un montaje de grúa 10 colocado sobre el pozo de perforación 11, el montaje 10 incluye una tabla giratoria 16, una junta o barra Kelly 17, un gancho 18 y un eslabón giratorio 19. La sarta de perforación 12 gira mediante una tabla giratoria 16, alimentada por medios que no se muestran, la cual engancha la junta o barra Kelly 17 en el extremo superior de la sarta de perforación. La sarta de perforación 12 se suspende de un gancho 18, unido a un bloque viajero (tampoco se muestra) , a través de la junta o barra Kelly 17 y un eslabón giratorio 19, el cual permite la rotación de la sarta de perforación en relación con el gancho. Como es bien conocido, de otro modo se puede utilizar un sistema de mando superior .
En el ejemplo de esta modalidad, el sistema de superficie además incluye lodo o fluido de perforación 26 almacenado en un foso 27 formado en el pozo. Una bomba 29 entrega el fluido de perforación 26 al interior de la sarta de perforación 12. a través de un puerto en el eslabón 19, provocando que el fluido de perforación fluya hacia abajo a través de la sarta de perforación 12 como se indica mediante la flecha de dirección 8. El fluido de perforación sale de la sarta de perforación 12 a través de los puertos en la broca 105, y después circula hacia arriba a través de la región anular entre la parte exterior de la sarta de perforación y la pared del pozo de perforación 11, como se indica por las flechas de dirección 9. De esta forma bien conocida, el fluido de perforación lubrica la broca 105 y lleva los recortes de la formación 106 hacia la superficie conforme regresa al foso 27 para la recirculación.
En diversas modalidades, los sistemas y métodos descritos en la presente se pueden utilizar con cualquier medio de transporte conocido por aquellos expertos en la técnica. Por ejemplo, los sistemas y métodos descritos en la presente, se pueden utilizar con una herramienta de WMR transportada por cable, línea de acero, transporte por tubería de perforación y/o una interfaz de transporte durante la perforación. Únicamente para el propósito de ejemplo, la Figura 1 describe una interfaz durante la perforación. Sin embargo, los sistemas y métodos descritos en la presente se pueden aplicar igualmente a cable o cualquier otro medio de transporte adecuado. El montaje en el fondo del agujero 100 de la modalidad ilustrada incluye un módulo de registro durante la perforación (LWD) 120, un módulo de medición durante la perforación (MWD) 130, un sistema y motor que pueden ser dirigidos por rotor, y una broca 105.
El módulo LWD 120 está alojado en un tipo especial de sarta de perforación, como se conoce en la técnica, y puede contener uno o una pluralidad de tipos conocidos de herramientas de registro. También se entenderá que se puede utilizar más de un módulo LWD y/o MWD, por ejemplo, como se representa en 120A. (Asimismo, las referencias, a lo largo de este documento, a un módulo en la posición 120 puede significar, de otro modo, un módulo en la posición 120A) . El módulo LWD incluye capacidades para medir, procesar y almacenar información, asi como para comunicarse con el equipo de la superficie. En la presente modalidad, el módulo LWD incluye un dispositivo para la medición de la resonancia magnética nuclear.
El módulo MWD 130 también está alojado en un tipo especial de sarta de perforación, como se conoce en la técnica, y puede contener uno o más dispositivos para medir características de la sarta de perforación y la broca. La herramienta MWD además incluye un aparato (no se muestra) para generar energía eléctrica al sistema del fondo del agujero. Comúnmente esto puede incluir un generador de turbina de lodos, alimentado por el flujo del fluido de perforación, se entiende que se pueden emplear otros sistemas de energía y/o batería. En la presente modalidad, el módulo MWD incluye uno más de los siguientes tipos de dispositivos de medición: dispositivo medidor del peso sobre la barrena, un dispositivo medidor del par torsor (torque) , un dispositivo medidor de la vibración, un dispositivo medidor del choque, un dispositivo medidor de la fricción (fenómeno stick-slip) , un dispositivo medidor de la dirección y un dispositivo medidor de la inclinación.
La Figura 2 muestra una modalidad de un tipo de dispositivo para la evaluación de la formación durante la perforación utilizando MR, se entenderá que se pueden utilizar también otros tipos de herramientas de NMR/LWD como la herramienta LWD 120 o parte de un conjunto de herramientas LWD 120A. Con referencia a la Figura 2, en una modalidad ejemplar de la invención, mencionada en lo sucesivo como un diseño de bajo gradiente, un arreglo de imanes comprende un imán superior 232 separado de forma axial de un imán inferior 234. El área entre los imanes 232, 234 es adecuada para alojar elementos como componentes electrónicos, una antena de RF y otros artículos similares. Ambos imanes, 232, 234 rodean la manga 228.
Los imanes 232, 234 pueden polarizarse en una dirección paralela al eje longitudinal de la herramienta 210 con los polos magnéticos similares uno frente al otro. Para cada imán 232, 234, las lineas magnéticas de inducción viajan hacia el exterior de un extremo del imán 232, 234 hacia la formación, para crear un campo estático paralelo al eje de la herramienta 210, y viajan hacia el interior al otro extremo del imán 232, 234. En la región entre el imán superior 232 y el imán inferior 234, las lineas magnéticas de inducción viajan desde el centro hacia fuera, hacia la formación, creando un campo estático en la dirección perpendicular al eje de la herramienta 210. Las líneas magnéticas de inducción entonces viajan hacia el interior simétricamente encima del imán superior 232 y por debajo del imán inferior 234 y convergen en la dirección longitudinal dentro de la manga 228.
La Figura 3 es un diagrama esquemático que muestra imanes 306A, 306B incrustados en una sarta de perforación 304, de conformidad con una modalidad ejemplar. En algunas modalidades, los imanes 306A, 306B pueden ser similares a los imanes 232, 234 de la Figura 2. En algunas modalidades, los imanes 306A, 306B pueden estar incrustados de modo que se exponga una superficie externa completa del imán 306A, 306B. Como se muestra en la Figura 3, se pueden incrustar dos imanes 306A, 306B en la sarta de perforación 304, separados axialmente uno del otro. También se puede colocar una antena de RF 308 en el espacio axial entre los dos imanes 306A, 306B, para generar el campo Bl que se necesita para generar la NMR. En modalidades ejemplares, la sarta de perforación puede incluir huecos para alojar uno o más de los imanes 306A, 306B y la antena 308. También se puede colocar un chasis del equipo electrónico 302 dentro de la sarta 304, y puede hacer contacto con, o estar próximo a, una línea de flujo 310 (es decir, para que el lodo u otros líquidos fluyan en él) o a un canal colocado dentro de la sarta 304.
También se puede insertar un miembro permeable 312 en la línea de flujo 310, y puede insertarse generalmente de forma axial entre los dos imanes permanentes 306A, 306B. Como se utiliza en la presente, el término permeable generalmente se refiere a una permeabilidad magnética. En una modalidad ejemplar, como se muestra en la Figura 3, el miembro permeable 312 puede insertarse dentro de la línea de flujo 310 de modo que el miembro permeable 312 se traslape axialmente con cada uno de los imanes permanentes 306A, 306B, ocupando así el espacio axial completo entre los dos imanes permanentes 306A, 306B. En algunas modalidades, el miembro permeable 312 puede extenderse axialmente desde un imán permanente 306A al otro 306B, pero no necesariamente se traslapa con cualquiera o ambos imanes permanentes 306A, 306B. En otra modalidad alternativa, el miembro permeable 312 puede no ocupar el todo el espacio axial entre los dos imanes permanentes 306A, 306B. En algunas modalidades ejemplares, el miembro permeable 312 puede elaborarse de cualquier material que tenga permeabilidad magnética diferente de cero. Por ejemplo, éste puede incluir el acero 1010 o acero inoxidable 15_5. Además, como se muestra en la Figura 3, el miembro permeable 312 también puede colocarse de forma axial y/o hacer contacto con la línea de flujo 310 restante, la cual puede hacerse de un miembro que no tenga permeabilidad magnética 312.
En las modalidades ejemplares, el miembro permeable 312 puede incluir un mandril permeable localizado en la línea de flujo 310 en el interior de la herramienta que puede utilizarse para dar forma al campo magnético. Este mandril puede dividirse en muchos anillos permeables y no permeables que permitan la conformación del campo magnético, Bo, y el gradiente del campo magnético, g. Ciertos efectos de los miembros permeables 312, en la forma de campos magnéticos generados, se describen en la Patente de los Estados Unidos de América No. 6,400,149, descripción completa de la cual se incorpora en la presente como referencia. Además, el efecto de los miembros permeables 312 y la separación del imán en el campo magnético y el gradiente del campo magnético se discutirá con más detalle a continuación.
La Figura 4 es un diagrama esquemático que muestra los imanes 306A, 306B y una antena 308 en una manga 416 colocada en una sarta de perforación 304, de conformidad con la modalidad ejemplar. En las modalidades ejemplares, la sarta de perforación 304 puede hacerse de una sarta superior 404A y una sarta inferior 404B. Entre las sartas superior 404A e inferior 404B puede haber un rebajo 414 en el cual puede deslizarse la manga 416 y, opcionalmente, bloquearse en el lugar. La manga 416 puede incluir dos imanes permanentes 306A, 306B y una antena 308, cada uno de los cuales puede deslizarse en la manga 416. Además, la manga 416 puede incluir un miembro permeable y/o puede hacerse de un material permeable que puede ser similar en composición y función al miembro permeable 312 colocado dentro de la línea de flujo 310 en la Figura 3. En algunas modalidades se puede incluir un miembro permeable (no se muestra) en la línea de flujo 310, como en la Figura 3. Teniendo los imanes 306A, 306B y la antena 308 construidos como una manga 416 que se deslizan sobre la sarta LWD 304, se puede dar servicio a la manga 416 y puede ser reemplazada por separado, en lugar de toda la sarta 304.
La Figura 4A es un diagrama esquemático que muestra el montaje de imanes de la Figura 4 con la adición de piezas magnéticas y no magnéticas en la línea de flujo 310, de conformidad con la modalidad ejemplar. Como se muestra en la Figura 4A, en algunas modalidades, la línea de flujo 310 puede incluir una combinación de piezas magnéticas 419 y no magnéticas 417. En algunas modalidades, una variedad de secciones diferentes de la línea de flujo 310 puede incluir piezas magnéticas . El uso de piezas magnéticas 419 en la línea de flujo 310 puede formar el campo magnético estático. Se pueden utilizar piezas magnéticas 419 y no magnéticas 417 para hacer la línea de flujo 310, para las modalidades similares a la modalidad ilustrada en la Figura 3 y similares a la modalidad ilustrada en la Figura 4, así como otras modalidades consistentes con la presente descripción. En algunas modalidades, las piezas magnéticas 419 y no magnéticas 417 se pueden soldar juntas. Otros métodos para unir las piezas 417, 419, pueden incluir ensartar las piezas 417, 419 juntas, u otros métodos adecuados que pueden ser bien conocidos para aquellos expertos en la técnica teniendo el beneficio de la presente invención. El uso de ambas piezas, la magnética y la no magnética, para hacer la línea de flujo 310, puede permitir la conformación y/o calzado o ajuste de la resolución (shimming) posterior del campo magnético.
La Figura 5 es un diagrama de dos imanes 306A, 306B reproducidos en un conjunto de ejes, de conformidad con la modalidad ejemplar. Como se muestra en la Figura 5, se coloca material magnético no permeable (suave) entre los imanes 306A, 306B. En la modalidad ilustrada, los cilindros representan dos imanes permanentes 306A, 306B con sus polos magnéticos similares frente a frente.
Si hay o no un miembro permeable 312 colocado entre los imanes 306A, 306B, el campo y el gradiente del campo creado por los dos imanes 306A, 306B puede cambiar en función de la separación y el volumen del imán, como se muestra en las Figuras 4-6. En algunas modalidades, el campo puede cambiar en una forma similar para el volumen del material del imán con una distancia fija entre los imanes 306A, 306B. Este tipo de montaje de imanes comúnmente se utiliza en las herramientas LWD MR.
La Figura 6 es un diagrama que muestra el efecto de la sección transversal del imán (y por inferencia, el volumen) sobre la intensidad del campo magnético, de conformidad con la modalidad ejemplar. El diagrama muestra la intensidad del campo magnético a una profundidad de investigación localizada fuera de la herramienta (por ejemplo, en un bisector de imanes, localizada de forma radial a cierta distancia del eje longitudinal del montaje de imanes) . Este diagrama muestra el mejoramiento drástico que se puede obtener en la frecuencia de operación de la NMR para una separación fija de los imánes y profundidad fija de investigación si se incrementa el área transversal de los imanes (y por lo tanto, el volumen) .
La Figura 7 es un diagrama que muestra el perfil del campo a lo largo de la dirección radial del montaje de imanes de la Figura 5, de conformidad con la modalidad ejemplar. En otras palabras, el diagrama muestra el perfil del campo Bo a lo largo de la dirección radial desde el centro del mandril. Esto puede llamarse un diseño del campo en gradiente. Esta línea es desde el centro del espacio entre los dos imanes 306A, 306B, extendiéndose ortogonal al eje largo de los imanes 306A, 306B. El centro de los imanes 306A, 306B en el dispositivo de registro está en x = 0". El campo se incrementa a un máximo en un punto localizado a 1" a partir de la línea central de la herramienta y luego disminuye en función de la distancia desde el dispositivo de registro.
Existen múltiples tipos de configuraciones de campo magnético que se pueden crear. Un tipo ejemplar es un diseño de campo en gradiente, el ejemplo del cual se muestra en la Figura 7, ya que el diseño tiene un campo en decaimiento fuera de la herramienta. Otro ejemplo de configuración es un tipo de punto de sillín. En algunas modalidades se puede definir una configuración de campo de punto de sillín que tenga una intensidad de campo máxima en un punto fuera de la herramienta que contiene los imanes 306A, 306B, que decae en distancias más lejanas o más cortas desde el centro de la herramienta. Independientemente de la configuración en particular, la tasa de decaimiento en cada punto a menudo se conoce como al gradiente del campo magnético.
El gradiente del campo magnético es un concepto utilizado en diversas aplicaciones de MMR en el fondo del agujero. Por ejemplo, se puede utilizar el gradiente para obtener mediciones de difusión molecular (que se pueden utilizar, por ejemplo, para la tipificación del fluido) y también se relaciona con el espesor máximo del caparazón excitable y los efectos de movimiento posteriores. En LWD NMR particularmente, puede haber movimiento lateral significativo de la herramienta durante el proceso de perforación. Este movimiento puede mover la rebanada o porción que recibe la NMR (la región espacial que contribuye a la recepción de la señal NMR) fuera de la rebanada o porción de excitación de la NMR (la región espacial que los pulsos de RF excitan la dinámica de giro de la NMR y que generan la señal de NMR) . Cuando las rebanadas o porciones de recepción y de excitación se mueven en una relación recíproca durante el tiempo de excitación y recepción, la señal NMR puede mostrar decaimiento debido a dicho movimiento. Para una magnitud de movimiento particular, la cantidad de decaimiento correspondiente es proporcional al traslape de la rebanada o porción de recepción y la rebanada o porción de excitación. Así, el decaimiento será pequeño cuando el área de la porción sea mucho más grande que la cantidad de movimiento. El tamaño de la porción de recepción comparado con la porción de excitación es fundamentalmente importante en consideraciones de movimiento. En consecuencia, en algunos usos y algunas modalidades, puede ser deseable tener una porción de recepción y excitación larga en comparación con el movimiento esperado de la herramienta.
Un bajo gradiente puede disminuir la sensibilidad al movimiento. Como ejemplo, si se usa un campo de excitación de 1 G a una detrminada DOI (profundidad de investigación) , y el gradiente es 1 G/cm, entonces se excita un caparazón de 1 cm de espesor.
La edición de difusión es una técnica utilizada para diferenciar fluidos con los mismos valores T2 o Ti. Hidrocarburos de diferentes longitudes de cadena generalmente se difunden a diferentes velocidades. Esta medición puede lograrse utilizando un gradiente del campo magnético para incrementar la atenuación de la señal mediante efectos de difusión. Al aplicar una secuencia de pulso T90-T180 antes de una secuencia de CPMG (Carr-Purcell-Melboom-Gill ) , puede variar el tiempo que tienen los giros para difundirse. Además de este tiempo de eco (Te) inicial, la difusión puede ser fuertemente influenciada por la intensidad del gradiente. En algunas modalidades, mientras más grande es el gradiente, generalmente es más grande el efecto de la difusión. Al cambiar los tiempos de codificación de los ecos iniciales se puede crear un map D-T2 o D-Tl (Ti o T2 son de los datos CPMG después del paso de codificar la difusión, y D representa la difusión) . La pérdida de señal de las escalas de difusión son te3 y G2 (en donde G es el gradiente) . De esta forma, mientras más largo sea el gradiente, necesita ser más corto el tiempo de codificación. Esto da como resultado una medición más robusta a los efectos del movimiento.
Para una medición de porosidad LWD , puede ser benéfico tener un bajo gradiente para incrementar la región sensible. Sin embargo, cuando se trata de realizar una medición de edición de difusión, puede ser benéfico un gradiente más grande, ya que permiten, en general, la reducción de los tiempos de medición.' Así, un sistema ejemplar que se puede cambiar para pasar de un gradiente bajo a alto dependiente del objetivo de la medición, puede ser muy benéfico para una herramienta de registro de MR del fondo de agujero.
La conformación del campo magnético también se puede hacer cambiando la separación de los imanes. Si se cambia la separación entre los imanes 306A, 306B, el campo magnético y los gradientes del campo magnético cambiarán a una profundidad de investigación (DOI ) .
La Figura 8 muestra un miembro magnéticamente permeable 312 colocado entre dos imanes 306A, 306B , de conformidad con la modalidad ejemplar. La modalidad de la Figura 8 es un ejemplo de un método para incrementar la intensidad del campo magnético a la profundidad de investigación -es decir, para insertar un miembro magnéticamente permeable 312 con permeabilidad alta (como puede ser 50) entre los dos imanes permanentes 306A, 306B. En una modalidad ejemplar, este miembro permeable 312 guía el flujo magnético desde los imanes 306A, 306B hacia la pieza del elemento y luego empuja el campo magnético hacia fuera de forma radial alrededor del centro del elemento, incrementando así el campo magnético. Al mismo tiempo, el miembro magnéticamente permeable 312 incrementa el gradiente del campo magnético. En modalidades ejemplares, como en la Figura 8, el miembro permeable 312 puede ser un mandril sólido permeable colocado axialmente entre los dos imanes 306A, 306B.
La Figura 9A muestra un miembro magnéticamente permeable 312 dividido en anillos 912A-C colocado entre los dos imanes 306A, 306B, de conformidad con la modalidad ejemplar. Como se muestra en la Figura 9A, el miembro magnéticamente permeable 312 se divide en tres anillos 912A-C, siendo el anillo central 912A más largo que los dos anillos exteriores 912B, 912C de lado igual. En diversas modalidades, son posibles una variedad de otros arreglos (por ejemplo, dividir en cualquier número de anillos 912, los anillos 912 con . una variedad de tamaños o tamaños uniformes, etc.) Este miembro permeable 312 puede además dividirse en anillos más pequeños 912 con el objetivo de cambiar el perfil del campo magnético. Estos anillos 912A-C también pueden moverse axialmente, y al hacerlo además pueden cambiar la configuración del campo magnético (por ejemplo, la intensidad del campo magnético y los gradientes del campo) . Cuando se cambia la distribución del material magnético, se cambian el campo magnético y el gradiente del campo magnético, ya que el campo magnético y el gradiente dependen, cuando menos en parte, de la distribución del material magnético.
La Figura 9B es un diagrama que muestra el perfil del campo magnético a lo largo de la dirección radial del montaje de imanes de la Figura 9A, de conformidad con la modalidad ejemplar. La Figura 9C es un diagrama que muestra líneas magnéticas isopotenciales 918 del montaje de imanes de la Figura 9A, de conformidad con la modalidad ejemplar.
Las Figuras 10A-D muestran otros ejemplos del efecto de cambiar el tamaño del miembro permeable 312 en el campo magnético. La Figura 10A es un diagrama que muestra líneas magnéticas isopotenciales 118 de un montaje de imanes mostrado con un miembro permeable 312, de conformidad con la modalidad ejemplar. La Figura 10B es un diagrama que muestra líneas magnéticas isopotenciales 1118 de otro montaje de imanes ilustrado con un miembro permeable 312 más corto que el de la Figura 10A. Las Figuras 10A y 11B se basan en una separación de los imanes de 40 cm, siendo la Figura 10A basada en una SW de 20 cm y la Figura 10B basada en una SW de 20 cm. La Figura 10C es un diagrama que muestra el perfil del campo magnético del montaje de imanes mostrado en la Figura 10A. La Figura 10D es un diagrama que muestra el perfil del campo magnético del montaje de imanes mostrado en la Figura 10B.
Examinando las Figuras 10A-D, se puede ver que si las piezas permeables se disminuyen en tamaño con una separación fija del imán, el perfil del campo y el gradiente cambian. Existe un punto en el cual el diseño pasa de ser una herramienta de gradiente a ser un diseño de punto de sillín. En modalidades ejemplares, para cambiar las piezas permeables que están entre los dos imanes 306A, 306B, se pueden soldar las piezas magnéticas y no magnéticas para crear una inserción a la línea de flujo 310. Esta pieza puede ser intercambiable con otras piezas similares que se configuran para producir un campo magnético y un gradiente del campo magnético deseados.
Aunque las modalidades específicas de la invención anteriormente se han descrito en detalle, la descripción es únicamente para propósitos de demostración. Los expertos en la técnica pueden hacer diversas modificaciones de, y pasos equivalentes que corresponden a, los aspectos descritos de las modalidades ejemplares además de las descritas anteriormente, sin apartarse del espíritu y alcance de la invención definida en las siguientes reivindicaciones, el alcance las cuales se le concede la interpretación más amplia para abarcar dichas modificaciones y estructuras equivalentes.
Claims (20)
1. Un aparato de resonancia magnética que consiste en: una sarta de perforación, un primer imán incrustado en la sarta de perforación, un segundo imán separado axialmente del primer imán, Y una antena colocada entre el primer imán y el segundo imán.
2. El aparato de la reivindicación 1, además consta de una línea de flujo colocada dentro de la sarta de perforación .
3. El aparato de la reivindicación 2, además consta de un miembro permeable colocado dentro de la línea de flujo .
4. El aparato de la reivindicación 3 , en donde cuando menos una porción del miembro permeable está colocada de forma axial entre el primer imán y el segundo imán.
5. El aparato de la reivindicación 2, en donde la línea de flujo contiene un material magnético.
6. El aparato de la reivindicación 5, en donde la línea de flujo además contiene un material no magnético.
7. El aparato de la reivindicación 2, en donde la línea de flujo contiene un material magnético para formar un campo magnético estático generado por el aparato.
8. El aparato de la reivindicación 4, en donde la línea de flujo contiene un material magnético para formar un campo magnético estático generado por el aparato y un material no magnético, y en donde el miembro permeable comprende una pluralidad de anillos permeables.
9. Un aparato de resonancia magnética nuclear que consiste en: una sarta de perforación que tiene un rebajo; un primer imán colocado en la manga; un segundo imán colocado en la manga; y una antena colocada entre el primer imán y el segundo imán.
10. El aparato de la reivindicación 9, en donde la manga consiste en un miembro permeable colocado entre el primer imán y el segundo imán.
11. El aparato de la reivindicación 9, en donde la antena está colocada en un miembro permeable colocado en la manga.
12. El aparato de la reivindicación 9, además comprende una línea de flujo colocada dentro de la sarta de perforación.
13. El aparato de la reivindicación 12, además comprende un miembro permeable colocado dentro de la línea de flujo .
14. El aparato de la reivindicación 13, en donde cuando menos una porción del miembro permeable está colocado de forma axial entre el primer imán y el segundo imán.
15. El aparato de la reivindicación 14, en donde la línea de flujo comprende un material magnético para formar un campo magnético estático generado por el aparato .
16. El método consiste en: desplegar una herramienta de registros de resonancia magnética nuclear dentro de un pozo de perforación próximo a la formación, y medir una característica de resonancia magnética nuclear de la formación, en donde la herramienta de registros de resonancia magnética nuclear comprende una sarta de perforación, una antena, un primer imán y un segundo imán separado axialmente del primer imán, el primer imán y el segundo imán son colocados externamente a la sarta de perforación, y la antena está colocada axialmente entre el primer imán y el segundo imán.
17. El método de la reivindicación 11, en donde el primer imán y el segundo imán están incrustados en la sarta de perforación.
18. El método de la reivindicación 11, en donde el primer imán y el segundo imán están colocados en una manga configurada para deslizarse en un rebajo en la sarta de perforación.
19. El método de la reivindicación 11, en donde la herramienta de registros de resonancia magnética nuclear además comprende una línea de flujo colocada dentro de la sarta de perforación.
20. El método de la reivindicación 19, en donde la herramienta de registros de resonancia magnética nuclear además comprende un miembro permeable colocado dentro de la linea de flujo.
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