NO323986B1 - Apparat og fremgangsmate for a erverve en kjernemagnetisk resonansmaling under boring - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Foreliggende oppfinnelse gjelder generelt et apparat og en fremgangsmåte

for å måle kjernemagnetiske resonansegenskaper for en jordformasjon som gjen-nomtrenges av et borehull, og nærmere bestemt et apparat for å kunne utføre en kjernemagnetisk resonansmåling under utboring av borehullet.

Det er godt kjent at atompartikler i en jordformasjon som har magnetisk kjernespinnmoment forskjellig fra null, f .eks. protoner, har en tendens til å rette seg inn med et statisk magnetisk felt som påtrykkes formasjonen. Et slikt magnetisk felt kan være opprettet naturlig, slik det er tilfelle med jordens magnetiske felt Be. En høyfrekvenspuls som påtrykkes et andre magnetisk felt på tvers av Be frembringer da en magnetiseringskomponent i tverrplanet (vinkelrett på Be) og som preseserer om BE-vektoren med en karakteristisk resonansfrekvens som er kjent som Larmor-frekvensen, col, som er avhengig av styrken av det statiske magnetfelt og partikkelens gyromagnetiske forholdstall. Hydrogenkjerner (protoner)

som preseserer om et magnetisk felt Be på f .eks. 0,5 gauss, har en karakteristisk frekvens på omtrent 2kHz. Hvis en mengde hydrogenkjerner blir brakt til å presesere i fase, så vil protonenes kombinerte magnetiske felter kunne generere en påvisbar oscillasjonsspenning i en mottakerspole, og disse forhold er kjent for fagkyndige på området som fri induksjonsnedbrytning eller spinnekko. Hydrogenkjer-

ner i vann og hydrokarboner som opptrer i bergartsporer frembringer kjernemagnetiske resonanssignaler (NMR) som er forskjellige fra signaler som skriver seg fra andre, faste stoffer.

US-patenf nr. 4,717,878, som er bevilget til Taicher et al., og 5,055,787,

som er bevilget til Kleinberg et al., beskriver NMR-verktøy som anvender perma-nentmagneter for å polarisere hydrogenkjerner å generere et statisk magnetfelt Bo, samt høyfrekvensantenner for å eksitere og detektere magnetisk kjernereso-nans for å bestemme porøsitet, fritt fluidforhold og permeabilitet for en formasjon. Atomkjernene vil rette seg inn med det påførte felt Bo, med en tidskonstant på TY Etter en polariseringsperiode kan vinkelen mellom kjernemagnetiseringen og det påførte felt forandres ved å påføre et høyfrekvensfelt, Bi, vinkelrett på det statiske felt Bo, og med Larmor-frekvensen f|_= yBoÆju, hvor y er det gyromagnetiske forholdstall for protonet og B0 angir det statiske magnetfelts styrke. Etter avslutning

av høyf rekvenspulsen vil protonene presesere i planet vinkelrett på Bo. En sekvens av nyfokuserende høyfrekvenspulser vil generere en sekvens av spinn-ekkoer som frembringer et påvisbart NMR-signal i antennen.

US-patent nr. 5,280,243, som er bevilget til Melvin Miller, beskriver et kjernemagnetisk resonansverktøy for formasjons-evaluering under utboring. Dette verktøy omfatter en sondeseksjon bestående av en permanentmagnet som er anordnet i en langsgående ringformet forsenkning på utsiden av vektrøret samt en antenne anordnet på en ikke ledende magnetisk muffe på utsiden av vektrøret. Gradienten av den statiske magnetiske feltstyrke forløper da i radiell retning. Antennen frembringer et magnetisk høyfrekvensfelt hovedsakelig vinkelrett både på verktøyets lengdeakse og retningen av det statiske felt. Ved apparatet i henhold til '243-patentet må magneten være lang i aksial retning sammenlignet med dens diameter for at de magnetiske felter skal være tilnærmet i samsvar med deres til-siktede 2-D dipol-adferd.

US-patent nr. 5,757,186, som er bevilget til Taicher et al., beskriver et verk-tøy for måling under utboring og som omfatter et avfølingsapparat for å utføre kjernemagnetiske resonansmålinger i jordformasjoner. Dette NMR-avfølings-apparat er montert i en ringformet forsenkning som er utformet på utsiden av vektrøret. I en utførelse er en flukssperre innført i forsenkningen. En magnet er anordnet på den ytre radiale overflate av flukssperren. Denne magnet er utført som flere radiale segmenter som er magnetiset rradialt utover fra verktøyets lengdeakse. Flukssperren er da påkrevet for å gi hensiktsmessig retningsorientering for magnetfeltet.

De verktøy som er omtalt i patentskriftene '243 og '186 lider av felles problemer, da begge verktøy krever en ikke-ledende magnet og plassering av magneten på utsiden av vektrøret. For verktøyet i henhold til patentskrift '243 må utsiden av vektrøret omfatte et forsenket område for å romme den ikke-ledende magnet. For verktøyet i henhold til patentskrift '186 må utsiden av vektrøret omfatte et forsenket område for å romme flukssperren, den ikke-ledende magnet og antennen. Da vektrørets fasthet er en funksjon av dets radius, vil reduksjon av dets ytre diameter for å romme bare magneten eller flukssperren, magneten og antennen føre til en ikke godtagbar svekket seksjon av vektrøret, som da kan bøyes eller briste under borearbeidet.

US-patent nr. 5,557,201, som er bevilget til Kleinberg et al., beskriver et pulset kjernemagnetisk verktøy for formasjons-evaluering under utboring. Dette verktøy omfatter en borkrone, en borestreng og en pulset kjernemagnetisk reso-nansinnretning som rommes inne i et vektrør utført i ikke-magnetisk legering. Dette verktøy omfatter en kanal inne i borestrengen og den pulsede NMR-innretning, hvorigjennom boreslam pumpes inn i borehullet. Denne pulsede NMR-innretning omfatter to rø rf ormede magneter som er montert med like poler vendt mot hverandre og omgir kanalen, samt en antennespole montert i en ytterflate på borestrengen mellom magnetene. Dette verktøy er utført for å frembringe kjernereso-nans i et måleområde som vil være kjent for fagkyndige på området som sadel-punktet.

US-patent nr. 5,705,927, som er bevilget til Sezginer et al., beskriver også et pulset kjernemagnetisk verktøy for formasjons-evaluering under utboring. Dette verktøy omfatter trimmings-magneter som er anbrakt enten på innsiden eller på utsiden av verktøyet, og som undertrykker det magnetiske resonanssignal fra borehullfluidene ved å øke størrelsen av det statiske magnetiske felt i borehullet, slik at Larmor-frekvensen i borehullet ligger over frekvensen av det oscillerende felt som frembringes av en høyfrekvensantenne som er anbrakt i et forsenket område av verktøyet. Trimmings-magnétene reduserer også gradienten av det statiske felt i det område som undersøkes.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

De ovenfor angitte ulemper ved tidligere kjent teknikk er overvunnet ved hjelp av foreliggende oppfinnelse ved et apparat og en fremgangsmåte for å oppnå kjernemagnetisk resonansmåling under utboring av borehullet. Apparatet omfatter en boreinnretning for utboring av et borehull inn i formasjonen, utstyr for å føre borefluid gjennom boreinnretningen og en måleinnretning for å utføre kjernemagnetiske resonansmålinger mens borehullet utbores. Måleinnretningen frembringer flere hovedsakelig aksesymmetriske, statiske magnetfelt gjennom boreinnretningen og inn i formasjonen i flere undersøkelsesområder. Måleinnretningen frembringer også et oscillerende magnetfelt i formasjonen. Minst ett permanent-magnetisk legeme er anbrakt inne i boreinnretningen for forming av det statiske magnetfelt på en slik måte at de konturlinjer som genereres av minst ett statisk magnetfelt forløper hovedsakelig rett i aksialretningen. Apparatet omfatter videre en gradientinnretning for å påføre en magnetisk feltgradient for fullstendig eller ufullstendig å avfase spinnene i et parti av undersøkelsesområdene.

De flere hovedsakelig aksesymmetriske statiske magnetfelt kan omfatte følgende kombinasjoner: lavgradient-lavgradient-, høygradient-høygradient-, høy-gradient-lavgradient-, lavgradient-høygradient-områder, eller en kombinasjon av høygradient-, lavgradient- og sadelpunkt-områder. Apparatet har flere antenner, hvor antennene genererer et oscillerende magnetfelt i hvert sitt undersøkelses-område.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fordelene ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av følgende beskrivelse av de vedføyde tegninger. Det bør forstås at tegningene bare er ment å brukes for å anskueliggjøre oppfinnelsen, og ikke for å definere denne. Tegningene har figu-rer, hvor:

fig. 1 viser et apparat for logging under utboring,

fig. 2 viser en lavgradient-sonde,

fig. 2a-2d som viser konturlinjer B0 og som tilsvarer konfigurasjoner med fire lavgradient-magneter,

fig. 3a-3d angir konturlinjer for gradienten VB0 tilsvarende magnetkonfi-gurasjoner til fire lavgradientmagneter,

fig. 4 viser en høygradientsonde,

fig. 4a angir konturlinjer B0 som tilsvarer en høygradient magnetkonfigurasjon,

fig. 4b viser konturlinjer for gradienten I VB0 I som tilsvarer den høygra-diente magnetkonfigurasjon,

fig. 5 angir enkel dataopptaksmodus,

fig. 6 angir interfoliert dataopptaksmodus,

fig. 7 angir utbrudds-opptaksmodus av data, og

fig. 8 angir et blokkskjema for pulsprogrammereren.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSE

Det skal nå henvises til fig. 1, som viser et verktøy 10 for kjernemagnetisk resonanslogging (NMR) under boring. Verktøyet 10 omfatter en borkrone 12, en borestreng 14, flere høyfrekvensantennen 36, 38 samt minst én gradientspole 56. Verktøyet 10 omfatter videre elektroniske kretser 20 som rommes inne i vektrøret

22. De elektriske kretser 20 omfatter høyfrekvens-resonanskrester for antennene 36, 38, en mikroprosessor, en digital signalprosessor og en lavspennings-data-

buss. Verktøyet 10 omfatter videre flere rø rf ormede magneter 30, 32 og 34 som er polarisert i en retning parallelt med lengdeaksen for verktøyet 10, men motsatt hverandre, hvilket vil si med like magnetpoler vendt mot hverandre. Magnetene 30, 32 og 34 omfatter enten et ledende eller et ikke-ledende materiale. Konfigurasjonen av magnetene 30, 32 og 34 samt antennen 36, 38, frembringer minst to NMR-områder for undersøkelse, nemlig 60, 62 med et hovedsakelig aksesymmet-* risk statisk og høyfrekvent magnetisk felt. ;Utstyr for boring av et borehull 24 i formasjonen omfatter en borkrone 12 og ;et vektrør 22. Vektrøret 22 kan omfatte stabiliseringsutstyr, (ikke vist) for å stabili- ;sere radial bevegelse av verktøyet 10 i borehullet under utboringen, men dette stabiliseringsutstyr er ikke påkrevet, og verktøyet 10 kan således arbeide ustabili- ;sert eller stabilisert. En slamstrømningsmuffe 28 danner en kanal 90 for å føre borefluid gjennom borestrengen 14. En drivmekanisme 26 dreier borkronen 12 og borestrengen 14. Denne drivmekanisme der tilstrekkelig beskrevet i US-patent nr. 4,949,045, som er bevilget til Clark et al. En nedhulls slammotor kan imidlertid anbringes i borestrengen for å utgjøre drivmekanismen 26. ;Det ligger innenfor den vurderte ramme av foreliggende oppfinnelse å kombinere N+1 magneter for å oppnå minst N undersøkelsesområder i formasjonen. ;De kombinasjoner som er vurdert innenfor foreliggende oppfinnelse omfatter, men ;er ikke begrenset til lavgradient-lavgradient-, høygradient-høygradient-, høygra-dient-lavgradient-, lavgradient-høygradient-områder, eller en kombinasjon av høy-gradient-, lavgradient- og sadelpunkt-områder. Kombinasjonen av statiske feltom-råder med høy og lav gradient i formasjonen gir flere fordeler. Høygradientområ- ;det kan ha et høyere signal/støyforhold, men kan være gjenstand for signaltap når verktøyet 10 er gjenstand for lateral bevegelse i borehullet. På den andre siden er lavgradientområdet i mindre grad gjenstand for signaltap-problemer når verktøyet 10 befinner seg i bevegelse. Med moderat verktøybevegelse kan også lengre ekko-tog oppsamles i lavgradientområdet enn i høygradientområdet, og derved frembringe mer informasjon om permeabilitet, bundet og fritt fluid, samt hydrokarbon-typer. Videre kan kombinasjon av de data som oppsamles fra begge gradi-entområder i kvantitativ informasjon om den grad av tverrbévegelser som verktøy-et 10 erfarer og kan anvendes for korrekt forflytning av vedkommende NMR-data, eller i det minste benyttes for kvalitetskontroll av disse data. Målinger som utføres av forskjellige innretninger, slik som deformasjonsmålere, akselerometere eller magnetometere, eventuelt hvilke som helst kombinasjoner av disse innretninger, kan integreres med NMR-informasjon for kvalitetskontroll av data eller for å utføre korreksjoner på spinnekko-tbgene. Ved kombinasjon av statiske magnetfelt med høy og lav gradient, vil høygradientområdet oppvise større diffusjonsvirkning og er derfor av større interesse for teknikker som bestemmer hydrokarbontype enn lavgradient-området. Endelig har lavgradientområdet et statisk magnetfelt av lav styrke, og dette området med sin lavere Larmor-frekvens er da mindre påvirket av fluid-ledningsevne i formasjon og borehull. ;Lav<q>radientsonde ;Det skal nå henvises til fig. 2 hvor det er vist et avsnitt av det verktøy som heretter vil bli betegnet som lavgradientsonde, og hvori en sentral magnet 30 er aksialt atskilt fra en nedre magnet 32. Disse magneter 30, 32 danner et hovedsakelig aksesymmetrisk, statisk magnetfelt som er radialt polarisert, og over et rimelig langt sylinderformet skall har dette magnetiske felt et ganske konstant styrke. Det ligger innenfor det påtenkte området for foreliggende oppfinnelse å eksitere flere sylinderformede skall av spinn i formasjonen hvor disse skall har resonans ved hver sin forskjellige høyfrekvens, samt og etter tur å utspørre hvert skall med sekvenser av høyfrekvenspulser. ;Området mellom magnetene 30, 32 er egnet for å romme slike elementer som elektroniske komponenter, en høyfrekvensantenne eller andre lignende gjen-stander. Flere elektronikk-lommer 70 kan f.eks. utgjøre en integrert del av slam-muffen 28. Disse lommer 70 kan romme høyfrekvenskretser (f.eks. Q-omkopler, duplekser og forforsterker), fortrinnsvis i umiddelbar nærhet av høyfrekvensan-tennen. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen utgjør lommene 70 en integrert del av et magnetisk gjennomtrengelig legeme 16. For å opprettholde aksial sym-metri for magnetfeltet er i dette tilfelle et godt magnetisk gjennomtrengelig deksel 72 anbrakt over hver lomme 70. ;Det magnetisk permeable legemet 16 er plassert inne i vektrøret 22 mellom magnetene 30, 32. Legemet 16 kan utgjøres av et enkelt stykke eller av flere sek-sjoner kombinert mellom magnetene 30, 32. Legemet 16 er utført i et egnet magnetisk gjennomtrengelig materiale slik som ferritt, permeabelt stål eller en annen legering av jern og nikkel, korrosjonsbestandig, permeabelt stål, eller permeabelt stål som spiller en strukturdannende rolle i legemets utførelse, slik som rustfritt stål av type 15-5 Ph. Det magnetisk ledende legeme 16 fokuserer magnetfeltet og kan også enten føre borefluidet gjennom borestrengen eller også danne bære-støtte for vektrøret. Idet forbedrer legemet 16 formen av det statiske magnetfelt som frembringes av magneten 30, 32 og nedsetter variasjoner i det statiske magnetfelt på grunn av vertikale og laterale verktøybevegelser til et minimum under den tidsperiode som går med til å frembringe NMR-signalet. Det parti av muffen 28 som ligger mellom magnetene 30 og 32 kan omfatte det magnetisk ledende legeme 16.1 det tilfelle bør de partier av muffen 28 som ligger under magnetene 30, 32 bestå av et ikke-magnetisk stykke. Alternativt kan et magnetisk ledende chassis som omgir det stykke av muffen 28 som ligger mellom magnetene 30, 32 utgjøre legemet 16.1 dette tilfelle kan vedkommende parti bestå av et magnetisk eller et ikke-magnetisk materiale. Det ligger innenfor den tenkte ramme for denne oppfinnelse å integrere chassiet og mellompartiet til å danne legemet 16. ;Magnetene 30, 32 er polarisert i en retning parallelt med lengdeaksen for verktøyet 10 med like magnetiske poler vendt mot hverandre. For hver magnet 30, 32 vil de magnetiske induksjonslinjer forløpe utover fra én ende av magnetene 30, ;32 innover i formasjonen, derpå langs aksen av verktøyet 10 og forløpe innover . mot den andre ende av magneten 30, 32.1 området mellom den midtre magnet 30 og den nedre magnet 32 vil de magnetiske induksjonslinjer forløpe fra senterom-rådet utover inn i formasjonen, og derved opprette et statisk felt i en retning hovedsakelig vinkelrett på aksen for verktøyet 10. De magnetiske induksjonslinjer ;forløper symmetrisk innover på oversiden av den sentrale magnet 30 og på un-dersiden av den nedre magnet 32, samt konvergere i lengderetningen inne i muffen 28. På grunn av avstanden vil styrken av det statiske magnetiske felt i det sentrale område mellom den midtre magnet 30 og den nedre magnet 32 være romlig homogent sammenlignet med et sadelpunkt-felt. Avstanden mellom magnetene 30 og 32 er fastlagt på grunnlag av flere faktorer: (1) valg av magnetfeltets påkrevde feltstyrke og homogenitetsegenskaper, (2) ønske om å frembringe et felt med små radiale variasjoner i området av interesse, slik at de ekkoer som mottas under en pulssekvens (nemlig CPMG, CPI eller andre sekvenser) blir mindre følsomme for tversgående verktøysbevegélser, (3) undersøkelsenes dybde, og (4) ønske om å nedsette den innbyrdes påvirkning mellom resonanskretsene og lavspennings-telemetribussen med det formål å forbedre isolasjonen av den mottakerantenne som detekterer NMR-signalene fra formasjonen. Etter hvert som avstanden mellom magnetene 30 og 32 avtar, så vil magnetfeltet bli sterkere og mindre homogent. Etter hvert som avstanden mellom magnetene 30 og 32 øker, så vil omvendt magnetfeltet bli svakere og mer homogent. Fig. 2a-2d viser konturlinjene for B0 tilsvarende fire laboratorie-modell-konfigurasjoner for sentralmagneten 30 og den nedre magnet 32. Disse modeller-te resultater blir beregnet ved bruk av et verktøy med en forut valgt diameter (en konstant diameter ble brukt ved modellering av alle konfigurasjoner). Konfigurasjonen som tilsvarer fig. 2a omfatter et ikke-magnetisk ledende legeme som danner skille mellom en sentralmagnet 30 og en nedre magnet 32 med en utstrekning på 63,5 cm. Den konfigurasjon som tilsvarer fig. 2b omfatter et ikke-magnetisk ledende legeme som skiller sentralmagneten 30 fra den nedre magnet 32 og har en lengdeutstrekning på 45,7 cm. Konfigurasjonen tilsvarende fig. 2c omfatter et ikke-magnetisk ledende legeme som danner skille mellom en sentralmagnet 30 og en nedre magnet 32 og har en lengde på 20,3 cm. Lavgradientsonden, som tilsvarer fig. 2d, omfatter et magnetisk ledende legeme 16 som danner skille mellom en sentralmagnet 30 og en nedre magnet 32 og har en lengde på 63,5 cm. De ovenfor nevnte dimensjoner ble modellert for bare å anskueliggjøre virkningen av avstand og/eller magnetisk ledende eller ikke-magnetisk ledende legeme på B0 . Figurene 3a-3d angir konturlinjene for gradient | VB0 I tilsvarende hver sin av de viste konfigurasjoner i fig. 2a-2d. ;I lavgradientsonden overkopler det magnetisk ledende legeme et vesentlig ;parti av den magnetiske fluks inn i midtområdet av verktøyet 10. For å anskue- ;liggjøre dette kan det angis at størrelsen av det Bo-felt som er vist i fig. 2d i en avstand på omtrent 17,8 cm radialt fra lengdeaksen for verktøyet 10 er det dobbelte av det Bo-felt som er vist i fig. 2a, og som ble frembrakt ved samme magnetkonfigurasjon atskilt ved et ikke-magnetisk ledende legeme. Videre frembringer lavgradientsonden en lengre og mer uniform utstrekning av det statiske magnetiske felt i aksialretningen. Det NMR-signalet som måles i dette parti av verktøyet er vesent- ;lig mindre følsomt for vertikalbevegelse av verktøyet. Det skal nå henvises til fig. 3d, hvor det med lavgradientsonden måles en forholdsvis liten gradient på omtrent 3 gauss/cm i en avstand på omtrent 17,8 cm radialt fra verktøyets lengde- ;akse. Denne lave gradient fører til et målt NMR-signal som er vesentlig mindre føl-somt for tverrbevegelse av verktøyet 10. Når bevegelsen er moderat, kan lengre ekkotog tas ut fra dette området og derved gi mer informasjon om permeabilitet, bundet og fritt fluid, samt hydrokarbontyper. Når det gjelder lavgradientsonden, så ;vil det protonrike borehullområdet som omgir verktøyet 10, liksom ved andre gra-dientopplegg, bare danne resonans ved frekvenser høyere enn de som påtrykkes det område som skal undersøkes, hvilket vil si at det ikke foreligger noe proton-borehullssignal. Andre NMR-følsomme atomkjerner som finnes i boreslammet, slik som natrium-23, danner resonans ved vesentlig høyere statiske magnetfeltstyrker enn hydrogen når de eksiteres med samme høyfrekvens. Med lavgradientsonden frembringes ikke disse høyere feltstyrker i de borehullområder som omgir verktøy- ;et eller i nærheten av antennen hvor slike uønskede signaler kunne blitt påvist. ;Høyqradientsonde ;Det skal nå henvises til fig. 4, hvor et annet parti av verktøyet, som heretter ;vil bli henvist til som høygradientsonden omfatte en sentral magnet 30 som er aksialt atskilt fra en øvre magnet 34. Magnetene 30, 34 er polarisert i en retning parallelt med lengdeaksen for verktøyet 10 med like magnetiske poler vendt mot hverandre. Disse magneter 30, 34 genererer et hovedsakelig aksesymmetrisk, ;statisk magnetfelt som har radial polarisering, og over et ganske langt sylinderfor- ;met skall vil dette statiske magnetfelt ha temmelig konstant størrelse. Det ligger innenfor den tenkte ramme for foreliggende oppfinnelse å eksitere flere sylinderformede skjell av spinn i formasjonen, hvor de forskjellige skall har resonans ved hver sin forskjellige høyfrekvens. ;Som vist i fig. 2, så vil i det tilfelle magnetavstanden mellom 30 og 34 er omtrent 20 cm, konturlinjene for det statiske magnetfelts styrke være hovedsakelig rette og styrken av B0 være større enn det statiske magnetfelts styrke i lavgradientområdet. Gradienten | VB0 blir imidlertid større, slik som vist i fig. 3c, i en avstand på omtrent 18 cm radialt fra verktøyets lengdeakse. Konturlinjene for I VB0 ;er krumme, hvilket angir variasjon av gradienten i aksialretningen. ;Høygradientsonden kan forbedres ved å innsette et magnetisk ledende legeme 16 mellom magnetene 30, 34. Fig. 4a viser konturlinjer for I B0 tilsvarende en konfigurasjon hvor det magnetisk ledende legeme 16 holder øvre magnet 34 ;og sentralmagneten 30 fra hverandre i en avstand på 20,3 cm. Konturlinjene i fig. 4a viser et litt sterkere magnetisk felt som innebærer et bedre signal/støy-forhold og mindre krumning i aksialretningen enn konturlinjene i fig. 2c. Som vist i fig. 4b, frembringer det magnetisk ledende legeme 16 også en mer konstant gradient VB0 i aksialretningen, hvilket kan forenkle tolkningen av NMR-målinger som er påvirket av diffusjon. ;Når det gjelder høygradientsonden, så vil det protonrike borehullsområde som omgir verktøyet 10, liksom ved andre gradientutføreiser, bare kunne bringes til resonans ved frekvenser høyere enn de som påtrykkes undersøkelsesvolumet, hvilket vil si at det ikke vil forekomme noe protonsignal fra borehullet. Høygradient-sonden er følsom for små mengder natrium fra borehullfluidet. For en NaCI-konsentrasjon på 30% i borehullfluidet, hvilket kanskje er det verste tilfelle, vil den feil i anslått porøsitet som skriver seg fra natrium-signalet være omtrent 0,08 pu. Ved lavgradientsonden er natrium-signalet vesentlig mindre enn ved høygradient-sonden. Følgelig vil natriumsignalet kunne neglisjeres for begge NMR-sondene. ;Antenner og qradients<p>oler ;Det skal nå henvises til fig. 2 og 4, hvor det er vist at et høyfrekvent magnetisk felt er opprettet i undersøkelsesområdene av antennene 36, 38 som befinner seg i forsenkede partier 50, 52. Høyfrekvensfeltet kan være frembrakt av én eller flere høyfrekvensantenne-avsnitt som sender og/eller mottar fra forskjellige om-kretssektorer for loggeinnretningen. Se US-patentsøknader nr. 08/880,343 og 09/094,201 (fullmektigdokumenter nr. 24.784 og 24.784-CIP) som er overdratt Schlumberger Technology Corporation. Fortrinnsvis omfatter hver antenne 36, 38 en spole 18 som er viklet rundt omkretsen av det forsenkede parti 50, 52. Det høy-frekvensfelt som frembringes av et slikt spolearrangement er hovedsakelig aksesymmetrisk. Det ligger innenfor den påtenkte ramme for foreliggende oppfinnelse å utnytte antennene 36, 38 for å detektere NMR-signaler. En separat antenne el- ;ler mottaker kan imidlertid anvendes for å påvise slike signaler. Et ikke-ledende materiale 54 er anbrakt i de forsenkede partier 50, 52 under antennene 36, 38. Materialet 54 er fortrinnsvis en ferritt for å øke effektiviteten av antennene 36, 38. Alternativt kan materialet 54 omfatte plastmateriale, gummi eller et forsterket sam-mensatt epoksy-materiale. Antennene 36, 38 bringes i. resonans av høyfrekvens-kretser for å opprette et høyfrekvent magnetisk felt i undersøkelsesområdene. ;Det forsenkede område 52 danner et grunt spor i vektrøret uten å redusere vektrørets indre diameter, hvilket vanlig gjøres for å øke styrken i et område av vektrøret hvor ytterdiameteren er blitt forsenket for å gi plass for en antenne. Det forsenkede område 50 har større dybde enn det forsenkede område 52. På grunn av mekaniske begrensninger er det bare mulig å ha ett dypt forsenket område der hvor vektrørets indre diameter er redusert i vesentlig grad. Det ligger innenfor den påtenkte ramme for foreliggende oppfinnelse at de forsenkede områder 50, 52 har hovedsakelig samme dybde, eller at det forsenkede området 52 har en større dybde enn området 50. ;De sylinderformede spinnskall i undersøkelsesområdet kan oppdeles aksialt eller fortrinnsvis i asimutretningen ved å bruke minst én retningsfølsom gradientspole 56 anordnet i de forsenkede områder 50 og/eller 52.1 en foretrukket utfø-relse av oppfinnelsen, er tre gradientspoler utplassert i omkretsretningen omkring det forsenkede området samt atskilt ved en vinkelavstand på 120°. Andre mengder av gradientspoler kan fastlegges, og som enten er mindre eller større i antall enn tre, og slike spoler kan da være atskilt av andre vinkelavstander enn 120° og/eller innbyrdes ulike vinkelsegmenter. Hver spole 56 er utført med trådsløyfer som er tilpasset krumningen på utsiden av materialet 54. Det magnetfelt som frembringes av hver gradientspole 56 i et område av formasjonen som er vendt mot spolen, forløper hovedsakelig parallelt med det statiske magnetfelt som frembringes av magnetene. ;Som det vil være kjent for fagkyndige på området, blir en pulssekvens på-trykket formasjonen under undersøkelse ved den grunnleggende NMR-måling. I henhold til US-patent nr. 5,596,274, som er bevilget til Abdurrahmah Sezginer og US-patent nr. 5,023,551, som er bevilget til Kleinberg et al., vil en pulssekvens, slik som Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG)-sekvensen, først påtrykke en eksite-ringspuls, nemlig en 90° puls, på formasjonen og som da dreier spinnene inn i tverrplanet. Etter at spinnene er dreid 90° og begynner å avpasses, blir bæreren av omfokuserihgspulsene, nemlig 180°-pulsene, faseforskjøvet i forhold til bæreren av 90°-pulssekvensen i samsvar med følgende sammenheng: ;, hvor uttrykket i hakeparentes ;gjentas for n=1,2,...N, hvor N er antall ekkoer som samles opp ved en enkelt CPMG-sekvens og ekkoavstanden er tech0<=> 2tcp = t 1 80 „ y+ t., + t2. 90±°x angir en høyfrekvenspuls som bringer spinnene til å dreies en vinkel på 90° om +x-aksen, slik det er vanlig definert i den roterende ramme ved målinger av magnetisk resonans (fasevekslet). Tiden mellom påføringen av 90°-pulsen og 180°-pulsen, to, er mindre enn tcp, som er halvparten av ekkoavstanden. CPMG-sekvensen gjør det mulig å utføre en symmetrisk måling (hvilket vil si en måling uten bruk av gradientspoler). De eksakte tidsparametere, t0, U og t2, avhenger av forskjellige faktorer (f.eks. formen av de påtrykte pulser). ;Ved foreliggende oppfinnelse vil en strømpuls som påtrykkes gradient-spolen 56 frembringe et ytterligere magnetfelt som forløper hovedsakelig parallelt med det statiske magnetfelt. Strømpulsen påføres mellom den første 90°-puls og den 180° fasereverserende puls. Dette tilleggsfelt frembringer en ytterligere faseforskyvning for spinnene. Da den 180° fasereverserende puls ikke kompenserer for denne ytterligere faseforskyvning, vil de spinn som utsettes for dette tilleggsfelt ikke danne noe spinn-ekko. For de spinn som ikke utsettes for tilleggsfeltet vil imidlertid et spinnekko opptre ved den tid 2tcp, idet spinnekkoer med avtagende lavere amplitude opptrer ved en tid tcp etter hver fasereverserende puls. Pulssekvensen er t „ - t! -8- t„ - t -1, - echo" „ - t9 , hvor t„ er tiden mel-t 90+v 0 0 L 180v 1 max 2 ' 0mellom 90°-pulsen og gradientpulsen av varighet 5, t<b>0 er tiden mellom gradientpulsen og 180° reverseringspulsen, og t£ +8+ \ b0 = t0. På grunn av de etterfølgende ;180° pulser og de inhomogene felt, vil x-komponenten av NMR-signalet forsvinne i løpet av noen få ekkoer. Det fokuseres derfor bare på y-komponentene av signalet. Ved neglisjering av relaksasjonen kan det første NMR-ekkosignål angis som : ;;hvor i er den imaginære kompleksenhet, y er det gyromagnetiske forholdstall, M° ;og M° er henholdsvis x- og y-komponentene for magnetiseringen på et sted r ved tidspunktet for den første ekko i fravær av gradientpulsen, G(r) er gradientfeltets komponent parallelt med B0 på samme sted, 8 er varigheten av gradientpulsen, ;og dc(r) angir differensialfølsomheten for NMR-sonden. ;Gradientspolene 56 gir flere fordeler når det gjelder å utføre asimut-målinger. Fordi den antisymmetriske antenne detekterer spinn-ekkoer, kan det første ekkotog registreres mens verktøyet roterer i borehullet. For det andre forenkler spolen 56 konstruksjonen av et NMR-LWD-verktøy da spolen 56 ikke har de samme avstemningskrav som en høyfrekvensantenne 36, 38. For det tredje kan samme antenne 36, 38 anvendes for å utføre symmetriske og akse-symmetriske målinger. For det fjerde kan spolene 56 anvendes for å oppnå NMR-målinger med ut-merket romoppløsning, og særlig da vertikal oppløsning. ;Forskjellige modi for å utføre NMR-asimutmålinger er vurdert ved foreliggende oppfinnelse. Ved f.eks. en "enkel spolerings"-modus benyttes minst én spole 56 for å spolere spinnene i en valgt kvadrant, hvor en kvadrant er definert som et vinkelavstands-segment langs omkretsen av verktøyet 10, og flere spoler 56 kan da anvendes for å spolere flere kvadranter. I begge tilfeller oppnås to målinger, nemlig en symmetrisk fasevekslet pulssekvens (PAPS) med en fastlagt ventetid fulgt av en gradient-PAPS med en variabel ventetid, idet den valgte kvadrant spo-leres ved avfyring av spolen 56 i kvadranten. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen anvendes den ovenfor nevnte gradient-pulssekvens. Subtraksjon av gradi-entmålingen fra den symmetriske måling frembringer asimut-målingen. I denne ar-beidsmodus oppnås en symmetrisk måling for hvert antall på to PAPS, og en asimut-avsøkning oppnås for hver åttende PAPS. Målestøyen for asimutmålingen er høyere enn for støyen ved den symmetriske måling eller gradient-målingen, fordi de målinger kombineres. ;Det er mulig å redusere støybidraget ved å kombinere forskjellige enkelte kvadrantspolerings-målinger. F.eks. kan fire gradient-PAPS-målinger oppnås ved spolering av hver kvadrant. Målingene kombineres for å frembringe en syntetisk asimut- og symmetrisk måling. Ved å kombinere målinger som utføres uten at gradientspolene 56 avfyres med målinger som gjøres med én eller flere gradientspoler 56 avfyrt, kan aksielt eller asimutalt oppløste "avbildninger" av formasjonen frembringes. De oppnådde data, særlig i form av asimutale avbildninger av porøsi-tet og bundet fluid, er meget ønskelige for å oppnå forbedrede petrofysiske tolk-ninger i sterkt avvikende og horisontale borebrønner, samt for å ta beslutninger under utboring med hensyn til borebrønn-plassering på geologisk grunnlag. ;Optimalisering av pulslenqde og driftsfrekvens ;For en valgt driftshøyfrekvens er det en optimal varighet for 90°-pulsen tgo så vel som for 180°-pulsen tieo> som sikrer et ønsket signal/støy-forhold. Søket for en optimal pulslengde kan utføres under hovedkalibreringen av verktøyet, slik at alle pulslengder vil bli korrekt innstilt, eller når det statiske magnetfelt forandres på en uforutsigbar måte, slik som en forandring på grunn av oppsamling av magnetisk avfall under utboringsprosessen. Se US-patentsøknad nr. 09/031,926 (fullmektigdokument nr. 24.786) som ér overdratt til Schlumberger technology Corporation. Denne teknikk kan også anvendes for å velge korrekt frekvens for å til-fredsstille andre kriterier, slik som å holde undersøkelsesdybdén konstant. ;Den optimale pulslengde kan bestemmes ved å måle NMR-responsen på ;en stikkprøve ved anvendelse av minst to forskjellige pulsvarigheter og ved å anvende en forutbestemt modus uavhengig av NMR-egenskapene for formasjonen. Alternativt kan den optimale pulslengde bestemmes ved å bruke minst to forskjel- ;lige pulsvarigheter og i tillegg anvende en modus som er beregnet ut i fra forma-sjonens NMR-egenskaper. I det første tilfelle vil stakking av vedkommende data forbedre signal/støy-forholdet, men stakkingsprosedyren kan da imidlertid kreve en lang tidsperiode for å ta ut data fra formasjonen. Fortrinnsvis blir de målte data samlet opp i løpet av et stasjonært tidsvindu når verktøyet 10 tar en pause fra boreoperasjonen, slik som under den tid når en ny seksjon av borerøret legges til borestrengen. Hvis T2-fordelingen for formasjonen er kjent, så kan i det andre til- ;felle en beste oppsamlingsmodus konstrueres, som vil frembringe det største signal/støy-forhold for en enhet av oppsamlingstiden og å danne en optimal lineær kombinasjon av de frembrakte ekkoer. Laboratorie-simuleringer viser at optimalt tidsforløp for den beste opptaksmodus oppnås når varigheten av ekkotoget er omtrent lik T2, max, nemlig den. dominerende T2 for formasjonen,, samt når ventetiden tw er omtrent lik 2,5 x T2) max (ved antakelse av et konstant Ti/T2-forhold på 1,5). ;Den beste opptaksmodus bestemmer den optimale pulslengde til innenfor noen få prosent over flere sekunder. En lignende teknikk kan anvendes for å optimalisere NMR-signalet med hensyn til frekvens (f.eks. sadelpunkt-utførelse). T2-fordelingen bidrar effektivt til hensiktsmessig avstemning av pulslengdene for verktøyet 10. ;Dataopptaksmodi ;Som beskrevet ovenfor, har verktøyet 10 flere antenner 36, 38.1 en foretrukket utførelse av oppfinnelsen vil disse antenner 36, 38 ikke sende ut eller ta opp data samtidig. Etter at den ene antenne 36 har tatt opp data, så vil fortrinnsvis den andre antenne 38 være gjenstand for en minste ventetid mens effektkilden lades opp, for å sende ut den neste pulssekvens. Det ligger innenfor den påtenkte ramme for den foreliggende oppfinnelse å sende ut eller ta opp data samtidig. Videre er det også i samsvar med denne oppfinnelse å ta opp data uten en nødven- ;dig ventetid. ;På grunnlag.av disse utførelses-preferanser, kan det anvendes flere dataopptaksmodi. Som eksempler er tre representative tidsforløp for NMR-dataopptak beskrevet nedenfor, nemlig et raskt tidsforløp som er egnet for vannfuktede sand-stenssoner, et langsomt tidsforløp som er egnet for kabonat-soner, samt et meget langsomt tidsforløp som er beregnet for hydrokarbonbærende soner (eller inva-sjon av oljebasert slam). Disse tidsforløp er angitt i tabell I. ;Forskjellige modi kan anvendes sammen med hvert dataopptaksforløp, inn-befattet, men ikke begrenset til de følgende: enkel, interfoliert og utbrudds. Den enkleste måte å ta opp T2-informasjon på ved hjelp av verktøy 10 er å utføre CPMG-målinger hvor begge antenner 36, 38 bruker samme tidsforløp. Fig. 5 viser den enkle dataopptaksmodus som anvendes ved raskt avtagende-, langsomt avtagende- og meget langsomt avtagende tidsforløp ut i fra tabell I. Hver antenne 36, 38 tar avvekslende opp en lang pulssekvens som frembringer en effektiv porøsitets-måling ut i fra hver antenne 36, 38. ;Ved den interfolierte modus måler høygradientantennen minst to sylinder-skall med to forskjellige frekvenser, mens lavgradientantennen utfører en måling ved bruk av en enkelt frekvens. Fig. 6 viser en interfoliert måling ved raskt avtagende prøver, langsomt avtagende komponenter, samt meget langsomt avtagende komponenter ved bruk av tidsforløpene fra tabell I. ;Utbruddsmodus øker signal/støy-forholdet, spesielt for rask avtagende komponenter. I tillegg gir utbruddsmodus en anvendbar Trbasert måling av bundet fluid. Se WO 98/29639 som er overdratt til Nurnar Corporation [beskriver en fremgangsmåte for å bestemme relaksasjonstider, T-i, i lengderetningen]. Se også US-patentsøknad nr. 09/096,320 (fullmektigdokument nr. 24.785) som er overdratt til Schlumberger Technology Corporation [beskriver en fremgangsmåte for polarisering av det bundede fluid i en formasjon]. Fig. 7 viser utbruddsmålinger for raskt avtagende prøver, raskt avtagende komponenter, og meget raskt avtagende komponenter ved bruk av noe modifiserte tidsforløp fra tabell I. ;I tillegg til enkel, interfoliert- og utbrudds-modus er det ved hjelp av foreliggende oppfinnelse mulig å optimalisere formasjons-evaluerende målinger ved å detektere nede i borehullet tilstander som frembringer en pause i borearbeidet, bestemmelse av utboringsmodus, samt bruk av denne modus for å styre dataopp-taket. Standard roterende utboringsoperasjoner inneholder mange naturlige pauser hvor verktøyet er stillestående, nemlig innkoplingstid hvor en ny borerør-seksjon legges til borestrengen, sirkulasjonstid når slam sirkuleres og borerøret eventuelt roteres, samt utfiskings- og løsrykkings-tid når borestrengen er blitt fast-klemt og må løsgjøres før boringen kan fortsette. Disse naturlige pauser, som opptrer uten å avbryte normalt borearbeide, eller frivillig bestemte pauser, utnyttes for å utføre NMR-umålinger. Utboringsmodi omfatter, men er ikke begrenset til boring, glidning, tripping, sirkulering, utfisking, kort uttrekk (opp eller ned), samt borerørkoplinger. Bestemmelse av utboringsmodus øker mulighetene for å oppnå NMR-målinger som tar en lengre tid eller som drar nytte av rolig omgivelse, f.eks. Ti, T2, antenneavstemning og typemerking av hydrokarbon. Se US-patehtsøknad nr. 09/031,926 (fullmektigdokument nr. 24.786) som er overdratt til Schlumberger Technology Corporation. Det er også mulig å justere opptaksmodi på grunnlag av forandringer i omgivelsene (f.eks. utvasking, saltinnhold, etc.) og/eller forandringer i formasjonen NMR-egenskaper (f.eks. lang Ti i motsetning til kort T^. ;Spinnekko-amplituder utledes ved maskinvare-integrering av de mottatte spenninger over et tidsvindu. Verktøyet 10 anvender fasefølsom deteksjon for å måle komponentene henholdsvis i fase og kvadratur for spinnekkoamplitudene som består av signal-pluss-støy. De teknikker som er angitt i US 5,381,092, som er bevilget til Robert Freedman, kan anvendes for å beregne vindus-summer nede i borehullet og overføre disse vindus-summer til jordoverflaten for T2-inversjonsbe-handling og fremvisning. De teknikker som er omtalt i US 5,363,041, som er bevilget til Abdurrahman Sezginer, kan også utnyttes for å bruke en lineær operatør til å kartlegge relaksasjons-tidsfordeling for spinnekkoer, frembringe en singulær verdi-oppløsning (SVD) av den lineære operatør, fastlegge vektorer for SVD, samt å komprimere spinnekko-data ved bruk av vektorene. Fortrinnsvis blir T2-spekteret beregnet nede i borehullet og overført til jordoverflaten. Dette har den fordel at det elimineres en telemetri-flaskehals som foreligger ved overføring til overflaten av de data som er påkrevet for å beregne T2-spekteret. En digital signalprosessor kan anvendes for å invertere vedkommende T2-data. Amplitudene Aj for spinnekkoene ;er kjennetegnet ved følgende sammenheng: ;hvor r|j er støyen i målingen Aj, at er amplituden av T2-fordelingen tatt ved T2,i, ;representer elementene i en matrise X, hvor t*

er ventetiden og c er en konstant (T^-forholdet), At er ekko-avstanden og j=1,2,...N, hvor N er antall ekkoer som samles opp i en enkelt pulssekvens. Ved matrise-betegnelse blir ligningen Å = Xå + fj. Da støyen t| er ukjent, a kan tilnærmet bestemmes ved å finne en minste kvadratsum-løsning, hvilket vil si en minsteverdi for funksjonen J = Å- Xa|J2. Løsningen av denne ligning er i høy grad påvirket av den foreliggende støy i vedkommende data, og løsningen kan ha negative komponenter selv om T2-spekteret ikke har noen negative komponenter.

å å || , lagt til funksjonen,

og funksjonen (å) = A- Xa ■ + Å \\ å f minimum bestemmes ved bruk av en _ 2 il ||<2>

egnet algoritme for gjentatt minimalisering (f.eks. konjugert gradient-projeksjons-metode) under den begrensning at a, > 0 for i=1 ...M. Se Ron S. Dembo og Ulrich Tulowitzski, On the Minimization of Quadratic Functions Subject to Box Con-

straints, Yale Department of Computer Science (september 1984) (beskriver me-toden for konjugert gradient-projeksjon). Den nødvendige tid for å utføre ^-inver-

sjon ved bruk av en digital signalprosessor er meget rimelig. Hvis det f.eks. antas 1800 ekkoer og 30 prøver i T2-kontrollbmrådet, så vil inversjonen ta mindre enn to sekunder på en digital signalprosessor.

Pulsproqrammer

Ved den grunnleggende NMR-måling med verktøyet 10 påtrykker de elektroniske kretser en pulssekvens på den formasjon som skal undersøkes. Verktøyet 10 omfatter en puls-programmerer 80 som tilpassende velger og styrer de pulssekvenser som påtrykkes formasjonen. Pulsprogrammereren 80 fastlegger pulssekvensen ved bruk av informasjon som finnes i måle-regulatorblokken 82

(se fig. 8) og i ut i fra de foreliggende arbeidsforhold for verktøyet 10. Fortrinnsvis er måle-reguleringsblokken 82 lagret i en nedhulls minne-innretning. Oppbygning-en av blokken 82 er fastlagt for å gjøre det lett for pulsprogrammereren 80 å til-passe og forandre tidsforløpet for pulssekvensene autonomt nede i borehullet. Det er fordelaktig å dele opp en del av blokken 82 i flere tabeller 84, 86 og 88.1 stedet for å styre alle verktøyoperasjoner som er avhengig av pulssekvensen fra pulsprogrammereren 80, anvendes tabellen 84, 86, 88 for å styre disse operasjoner. Dette gjør det mulig for pulsprogrammereren 80 å variere pulssekvensene uten å innføre motsigelser i verktøys-konfigurasjonen. Disse flere tabeller 84,' 86 og 88 kan omfatte, men er ikke begrenset til de følgende: en buffertabell som beskriver planløsningen for stakkebufferne, en opptakstabell som angir de opptatte signaler som er samlet opp i bufferne, en filterkoeffisient-tabell som foreskriver det detek-sjonsfilter som skal utnyttes ved en signaloppsamling, en korreksjonstabell for spinn-dynamikken og som angir den spinndynamikk-korreksjon som skal brukes for hver buffer, samt en databehandlingstabell som angir den kjernemagnetiske resonanskarakteristikk som beregnes ut i fra opptaksbufferne.

Pulsprogrammereren 80 omfatter et pulssekvens-panel 94 som kan utnyttes for å generere pulssekvenser, og som omfatter en sekvens av tilstander som er avhengig av gjentakelse og tids-variable. Disse variable beregnes ut i fra sek-venskonfigurasjons-parametere ved bruk av beregningsblokken 92. Denne bereg-ningsblokk 92 kan være anordnet med en utførelsesoppbygning eller en tolk-ningsoppbygning. Alt etter den fysiske størrelse som skal måles, f.eks. T2, kan det defineres tidsvariable, slik som ventetid tw, ekkoavstand techo. samt antall oppsam-lede ekkoer. Konfigurasjons-parameterne omfatter, men er ikke begrenset til tgo, pulsamplitude og pulsform. Disse parametere kan da beregnes periodisk under kalibrering av verktøy 10 eller under drift av verktøyet 10, da disse parametere kan variere etter hvert som driftsforholdene for verktøyet 10 varierer. Pulsens amplitude og form avhenger f.eks. av antennens kvalitetsfaktor, og derfor av ledningsev-nen for den formasjon som omgir verktøyet 10.

Etter at pulsprogrammereren 80 setter i gang en pulssekvens, så vil normalt denne sekvens løpe deterministisk inntil den avsluttes. For å iverksette visse asimutale målings-modi med verktøyet 10, har pulsprogrammereren 80 evne til å variere pulssekvensen under utførelse av denne sekvens. Programmereren 80 kan stoppe fremdriften av pulssekvensen og innføre en stans-tilstand inntil et ytre signal avslutter denne tilstand ved et tidspunkt tc eller inntil en maksimal tidsperiode tmax er utløpt. Som tidligere omtalt i avsnittet for dataopptaksmodi i denne beskrivelse, vil programmereren kompensere for den tid som har gått med under stans-tilstanden, da i det minste én av de forskjellige modi (den interfolierte) som kan anvendes ved dataopptaks-tidsinnstillingen også er påtenkt å gjelde interfoliering av flere målinger. Kompensasjon oppnås fortrinnsvis ved gruppering av STANS - hendelser. En gruppering kan f.eks. omfatte et par STANS-hendelser hvor én av STANS-hendelsene fungerer som beskrevet tidligere, mens den andre STANS-hendelse er en normal hendelse av varighet tmax-tc. Gruppering av hendelser gjør det mulig for programmereren 80 å kombinere sekvenser som kan ha varierende eller fastlagt tidsmønster.

Den sekvens av tilstander som er definert i pulssekvens-panelet 94 kan i tillegg omfatte flere alternativer for deler av sekvensen: i sann tid, velges én av alternativene (avgrening) i avhengighet av ytre betingelser for verktøyet (f.eks. asimut for verktøyet).

Den forutgående beskrivelse av foretrukne og alternative utførelser av foreliggende oppfinnelse er blitt gitt med det formål å anskueliggjøre og beskrive. Den er ikke ment å være fullstendig utfyllende og heller ikke til å begrense oppfinnelsens omfang til den bestemte utførelsesform som er omtalt. Mange modifikasjoner og variasjoner vil åpenbart kunne erkjennes av fagkyndige på området. Utførelse-ne er valgt og beskrevet med det formål å forklare oppfinnelsesgjenstandens funk-sjonsprinsipper og dens praktiske anvendelser, for derved å gjøre det mulig for andre som er fagkyndige på området å forstå oppfinnelsen ved forskjellige utførel-ser og med forskjellige modifikasjoner som vil være egnet for den bestemte anvendelse som er påtenkt. Det er derfor tilsiktet at oppfinnelsens omfang skal være fastlagt ved de etterfølgende patentkrav og deres tilsvarende utførelser.

Claims (16)

1. Apparat for å bestemme en kjernemagnetisk resonansegenskap i et under-søkelsesområde i en jordformasjon som omgir et borehull, karakterisert ved at apparatet omfatter: a) en boreanordning for utboring av et borehull i formasjonen, b) en innretning for å føre borefluid gjennom boreanordningen, c) en måleinnretning som er forbundet med boreanordningen, for å utføre kjernemagnetiske resonansmålinger mens borehullet utbores, idet måleinnretningen omfatter: i) utstyr for å frembringe flere hovedsakelig aksesymmetriske statiske magnetfelt gjennom boreanordningen og inn i formasjonen i flere undersøkelsesområder hvor kjernemagnetisk resonansmåling utføres, og slik at konturlinjer som genereres av minst ett av de statiske magnetfelt forløper hovedsakelig rett i aksialretningen, og ii) utstyr for å frembringe et oscillerende magnetfelt i formasjonen, d) minst ett magnetisk ledende legeme som befinner seg inne i boreanordningen for forming av det statiske magnetfelt, e) en gradientinnretning i loggeutstyret for å påføre en magnetisk feltgradient for å avfase spinn i et parti av undersøkelsesområdene, og f) utstyr for å detektere kjernemagnetiske resonanssignaler fra under-søkelsesområdene.

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at utstyret for å frembringe flere aksesymmetriske, statiske magnetfelt videre omfatter utstyr for å frembringe minst ett statisk magnetfelt med en lav gradient, en høy gradient, eller et sadelpunkt i et første undersø-kelsesområde.

3. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at utstyret for å frembringe flere aksesymmetriske, statiske magnetfelt videre omfatter utstyr for å frembringe minst ett statisk magnetfelt med en høy gradient, en lav gradient eller sadelpunkt i et andre undersøkel-sesområde.

4. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at boreutstyret videre omfatter et rørformet vektrø r med en hovedsakelig sylinderformet indre overflate med en indre diameter, samt en hovedsakelig sylinderformet ytre overflate med en ytterdiameter hvor en antenne er anordnet i en forsenkning som spenner over en aksial strekning på den ytre overflate, slik at den ytre overflate over den aksiale utstrekning av forsenkningen har en diameter som er redusert i forhold til ytterdiameteren, og den indre overflate av vektrøret over den aksiale utstrekning av forsenkningen ikke har noen diameter som er vesentlig redusert i forhold til innerdiameteren.

5. Apparat som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at en antenne er anordnet i en forsenkning som spenner over en aksial strekning på en ytre overflate av boreanordningen, slik at den ytre overflate over den aksiale utstrekning av forsenkningen har en diameter som er redusert i forhold til ytterdiameteren av boreanordningen.

6. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de forutgående krav, karakterisert ved at gradientinnretningen videre omfatter flere gradient-innretninger som er plassert rundt omkretsen av boreanordningen.

7. Fremgangsmåte for å bestemme en kjernemagnetisk resonansegenskap innenfor et undersøkelsesområde i jordformasjoner som omgir et borehull, karakterisert ved at den omfatter følgende prosesstrinn: a) frembringelse av en anordning som kan beveges gjennom borehullet, b) generering ut i fra denne anordning av flere hovedsakelig aksesymmetriske statiske magnetfelt innover i formasjonen i flere undersøk-elsesområder, c) generering ut i fra anordningen av et oscillerende magnetfelt inn i formasjonen, d) utforming av minst ett statisk magnetfelt på en slik måte at konturlinjer som frembringes av feltet forløper hovedsakelig rett i aksial retning, og e) detektering av kjernemagnetiske resonanssignaler fra undersøkel-sesområdene.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at prosesstrinn (b) videre omfatter et trinn som går ut på å frembringe minst ett statisk magnetfelt med en lav gradient, en høy gradient eller sadelpunkt i et første undersøkelsesområde.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 7-8, karakterisert ved at prosesstrinn (b) videre omfatter et trinn som går ut på å frembringe minst ett statisk magnetfelt med en høy gradient, en lav gradient, eller sadelpunkt i et andre undersøkelsesområde.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at den videre omfatter et prosesstrinn som går ut på å påføre en magnetisk feltgradient for å avfase spinn i et parti av minst ett undersø-kelsesområde.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at den videre omfatter et trinn som går ut på å dele opp et tverrsnitt av formasjonen i flere segmenter med vinkelutstrekning omkring borehullet, samt romlig variasjon av styrken av minst ett statisk magnetfelt innenfor minst ett segment.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at den videre omfatter et trinn som går ut på å dele opp et tverrsnitt av formasjonen i flere aksiale deler og romlig variere styrken av minst ett statisk magnetfelt innenfor minst én aksial del.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 11-12, karakterisert ved at den videre omfatter prosesstrinn som går ut på å påføre flere høyfrekvenspulser med en frekvens fi i et første undersøkelsesom-råde, påføring av flere høyfrekvenspulser med en annen frekvens f2 i det første undersøkelsesområde, samt påføring av flere høyfrekvenspulser i et andre under-søkelsesområde.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 11-12, karakterisert ved at den videre omfatter prosesstrinn som går ut på å påføre et første antall flere høyfrekvenspulser i et første undersøkelsesområde, og under en ventetid påfører et andre antall flere høyfrekvenspulser i et andre under-søkelsesområde.

15. Fremgangsmåte som angitt i kravene 7-14, karakterisert ved at den videre omfatter et prosesstrinn som går ut på å integrere informasjon som er utledet fra minst én innretning med de detekterte kjernemagnetiske resonanssignaler med det formål å utføre kvalitetskontroll på signalene.

16. Fremgangsmåte som angitt i kravene 7-15, karakterisert ved at den videre omfatter et prosesstrinn som går ut på å korrigere de detekterte signalene for virkningen av innretningens bevegelse på de detekterte signaler.