NO334392B1 - NMR-logging med separat coil for kompensasjon av eksiteringsfeltet - Google Patents
NMR-logging med separat coil for kompensasjon av eksiteringsfeltet Download PDFInfo
- Publication number
- NO334392B1 NO334392B1 NO20033271A NO20033271A NO334392B1 NO 334392 B1 NO334392 B1 NO 334392B1 NO 20033271 A NO20033271 A NO 20033271A NO 20033271 A NO20033271 A NO 20033271A NO 334392 B1 NO334392 B1 NO 334392B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- magnet
- radio frequency
- coil
- field
- nuclear magnetic
- Prior art date
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 19
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims description 11
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 8
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 18
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] Chemical compound N1=C2C=CC=CC2=[N+]([O-])C1(CC1)CCC21N=C1C=CC=CC1=[N+]2[O-] BGPVFRJUHWVFKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 2
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000242583 Scyphozoa Species 0.000 description 1
- 241000657469 Spermacoce capitata Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
- G01V3/32—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with electron or nuclear magnetic resonance
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Magnetic Treatment Devices (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
Description
Denne oppfinnelse vedrører geofysiske fremgangsmåter for å avføle brønner, og i særdeleshet nukleærmagnetisk logging (NML) anvendt til å studere olje og gassbrønner.
NML-fremgangsmåter eksisterer som gjør bruk av sterke solinoidmagneter for å generere et statisk magnetfelt i et område plassert nær brønnhullveggen, og som genererer et radiofrekvensfelt i dette området, alt overveiende perpendikulært på det statisk, magnetiske feltet, og mottar det nukleære, magnetiske resonanssignalet [US 6,668,035 A og US 4,350,955 A] imidlertid har disse fremgangsmåter ikke fått stor anvendelse.
Videre viser US 6,163,151 A en NMR logge-anordning som omfatter en permanent magnet, der magneten har parallelle akser med et borrehull.
Av US 6,069,479 A fremgår det en NMR logge-anordning som omfatter en antenne for deteksjon av radiofekvensfelt NMR-signaler fra bakken.
Den europeiske patentsøknaden EP 618458 A beskriver en deteksjonsanordning for deteksjon av NMR-signal.
En NML-fremgangsmåte eksisterer som innbefatter bruken av et system for fokusering av magneter til å generere et ensartet statisk magnetfelt i området som befinner seg motsatt systemet av magneter i direkte nærhet til brønnhullveggen, genererer et radiofrekvensfelt i dette området, med retningen av radiofrekvens feltet alt overveiende perpendikulært for det statiske magnetiske 2 feltet, og å motta dette nukleære, magnetiske resonanssignal fra dette området [US 5,055,787 A].
Mangelen ved denne fremgangsmåte er den grunne dybden for avfølingssonen, som befinner seg i en avstand i størrelsesorden 3 cm fra sondens vegg. I brønnhull med hulrom er avfølingsregionen i brønnhullområdet, hvilket fører til falske signaler.
Det nærmeste den tekniske løsningen som det er søkt for her er den nukleære magnetiske loggingsfremgangsmåte som innbefatter generering av et statisk magnetfelt nær brønnhullet i området som skal analyseres, ved å anvende minst én magnetisk med en langsgående akse og en retning av magnetiseringen som løper alt overveiende perpendikulært på nevnte akse, genereringen av et radiofrekvensfelt for å eksitere atomære kjerner i materialet analysert i nevnte området, anvendelse av minst én viklingsspole slik at spolens vindinger er på planene alt overveiende parallell med nevnte magne tiseringsretning og nevnte langsgående akse, og mottakelse av de nukleære, magnetiske resonanssignaler fra de eksiterte kjerner for å oppnå informasjon med hensyn til egen-skapene for det analyserte materialet [US 4,710,713 A, seksjoner 1,6].
Den anordning som gjør bruk av denne fremgangsmåten består av en sirkulær sylindrisk magnet laget av ferritt og magnetisert perpendikulært på dens lange akse, og en radiofrekvensspole viklet direkte på magneten, med spolevindingene primært liggende i planet som passerer gjennom aksen for magneten og dens magnetiseringsretning [US 4,710,713 A, seksjonen 14,15,16], en radiopulsgenererator, en nukleær, magnetisk resonanssignalmottaker og en tilpasset anordning. Begynnelsen av radiofrekvensspolen er koblet til den første inngangen for nevnte tilpasningsanordning, og enden av nevnte spole er koblet til det felles punktet på tilpasningsanordningen, utgangen på radiopulsgeneratoren er koblet til den andre inngangen på nevnte tilpasningsanordning, mens utgangen fra tilpasningsanordningen er koblet til inngangen på den nukleære, magnetiske resonanssignalmottaker [US 4,710,713 A].
Fordelen med denne fremgangsmåte og anordning er at avfølingssonen ligger i et tynt (størrelsesorden 1 mm) syllindrisk område koaksialt med sondens akse, på en vesentlig avstand fra dens akse. På en sonde med en diameter lik 152 mm, er avfølingssonen plassert på en avstand lik 175 mm fra den akse, og er knapt noen gang i området av brønn-hullet med standarddiameter lik 200 mm [.N. Chandler, E.O. Drak, M.N. Miller, og M.G. Prammer: Improved Log Quality With Dual-Frequency Pulsed NMR Tool. SPE 28365 Presented at the 69th Annual Technical Conference and Exibition of SPE, 1994].
Mangelen er, ettersom sondediameteren minsker (til eksempelvis 114 mm), at sondens følsomhet og undersøkelses sone radius minsker, og således kan den kun operere i brønnhull (5) med liten diameter. Denne mangel bevirkes av det faktum at prototypanordningen (4) anvendte en sirkulær, syllindrisk, ikke-ledende ferrittmagnet, mens radiofrekvensspolen var viklet direkte på magnetens overflate [US 4,710,713 A, seksjoner 14, 15, 16].
Andre løsninger blir beskrevet i V.A. Govorkov. Elektricheskie i magnitnye poya (Electrical and Magnetic Fields). Moscow, Energia Press, 1968,488 pp, og R.V. Grechishkin, L.E. Afanasieva, YuG. Pastushenkov and N.N. Maksimov: Analysis of a linear position sensor with a Hall effect element. Meas. Sci.Technol. 1994. P. 853-860. Problemet med å øke avfølingsfølsomheten og dybden av nukleær, magnetisk logging ved å anvende sonder med liten diameter løses ved den foreslåtte oppfinnelse.
Dette og andre formål som vil bli åpenbare ut fra den etterfølgende beskrivelsen, oppnås ved hjelp av fremgangsmåter og anordning ifølge de medfølgende selvstendige kravene.
Problemet som er angitt løses som følger. I den nukleære magnetiske loggingsmetode som innbefatter generering av et statisk magnetfelt i brønnhullet, i området som skal analyseres bruk av en av flere magneter laget av et ledende sjelden-jordartmateriale med den lange langsgående akse og en magnetiseringsretning som løper primært perpendikulært på nevnte akse, idet det skjer en generering av det eksiterende radiofrekvensfeltet i retningen perpendikulært på både nevnte akse og det statiske magnetfeltet og mottakelse av de nukleære, magnetiske resonanssignaler fra den eksiterte kjerne, og også generering av et kompenserende radiofrekvensfelt i magnetens område.
I tillegg, i det nukleære, magnetiske loggingsapparatet foreligger det minst én lang magnet, magnetisert perpendikulært på sin lange akse, og en radiofrekvensspole som skaper et felt perpendikulært på magnetfeltet, en radiopulsgenerator, en nukleær, magnetisk resonanssignalmottaker og en tilpasningsanordning, der starten av radiofrekvensspolen er koblet til den første inngangen på tilpasningsanordningen og enden av nevnte spole er koblet til det felles punktet på tilpasningsanordningen, til en andre inngang av hvilken utgangen på radiopulsgeneratoren er koblet, mens utgangen på tilpasningsanordningen er koblet til inngangen på den nukleære, magnetiske resonanssignalmottakeren, idet magneten er laget av et ledende sjelden-jordartmateriale i form av et langt parallellepiped. Den magnetiseres perpendikulært på sine lange akse- og brede sideoverflater. Bredden av magneten er to ganger bredden av dens smale side, mens radiofrekvensspolen er viklet på en sylinder med diameter minst lik diagonalen av tverrsnittet på magneten plassert innenfor sylinderen. Vindingene på spolen ligger på plan parallell med magnetens lange akse og perpendikulær med dens smale side i symmetrisk sektor og plassert motsatt de brede, sideveis overflater på magneten, mens en kompenseringsanordning er anbrakt langs de brede, sideveis overflater, parallelt med dens lange akse.
I tillegg omfatter kompenseringsanordningen en spole med en start koblet til det felles punktet på tilpasningsanordningen, mens dens ende er koblet til enden av radiofrekvensspolen. Forholdet av spoler i radiofrekvensspolen og kompenseringsspolen er lik forholdet mellom diameterne av radiofrekvensspolen og magnetens tykkelse.
I tillegg omfatter kompenseringsanordningen en kortsluttet spole laget av et materiale med resistivitet mindre enn 2,5 * 10~8ohm*meter.
Innovasjonen i den nukleære og magnetiske loggingsfremgangsmåte sammenlignet med prototypen er at kompensering av radiofrekvensfeltet i magnetens område foreslås. For dette blir et radiofrekvensfelt også generert i magnetens område, rettet mot og lik styrken med det eksisterende radiofrekvensfeltet i magnetens område.
Innovasjonen i denne utforming av det nukleære, magnetiske loggingsapparat er at magneten er laget av et ledende-sjelden-jordartmateriale i form av et langt parallellepiped, magnetisert perpendikulært på sin lange akse og korte brede sideveisoverflate, mens radiofrekvensspolen er viklet på en sylinder med diameter ikke mindre enn diagonalen av tverrsnittet av magneten plassert innenfor sylinderen. Vindingene på spolen ligger på plan parallelt med magnetens langsgående akse og parallelt med dens smale side i symmetriske sektorer og plassert motsatt den brede sideoverflaten på magneten. En kompenseringsanordning er anordnet langs de brede, sideveisoverflater av magneten, parallelt med dens lange akse.
En annen innovasjon er at kompenseringsanordningen omfatter en spole med en start koblet til det felles punktet på tilpasningsanordningen, mens dens ende er koblet til enden av radiofrekvensspolen. Forholdet mellom vindinger i radiofrekvensspolen og kompenseringsspolen er lik forholdet mellom diameteren av radiofrekvensspolen og magnetens tykkelse.
En annen innovasjon er at kompenseringsanordningen omfatter en kortsluttet spole laget av et materiale med resistivitet mindre enn 2,5 * IO"<8>ohm<*>meter.
Granskning av kjente løsninger innenfor vitenskap og teknologi er relatert til loggingsfremgangsmåte som anvender nukleær, magnetisk resonans og anordninger for imple-mentering av slike har vist at det ikke er noen identisk løsning.
I de kjente anordninger og den nærmeste prototyp [4] er der ikke noe ytterligere felt som kompenserer for radiofrekvensfeltet i området av magneten. Derfor blir det gjentatt understreket i avsnittene i kravet som gjelder anordningen (se seksjoner 14, 15, 16) og fremgangsmåter for anvendelse av den (seksjoner 19, 26) at magneten er laget i form av en lang, sirkulær sylinder av ferritt som har "ikke-ledende" egenskaper, mens radio frekvensspolen er viklet direkte på magneten. Anordningen er uvirksom dersom disse krav ikke tilfredsstilles.
Hvilke som helst materialer (bortsett fra dielektrika) anbrakt innenfor radiofrekvensspolen fører til tap i radiofrekvensspolen. Dette manifesteres som en minskning i Q-faktoren for spolen for resonansfrekvensen og til sist en minskning i signal/støyfor-holdet på anordningens utgang. Derfor blir en ferrittmagnet med "ikke-ledende" egenskaper anvendt i prototypanordningen.
Ettersom ferrittmagneten har lav restmagnetisering, er den laget rund for å oppnå mak-simal feltstyrke.
Den lange sirkulære, sylindriske magneten skaper et statisk magnetfelt med styrke og retning ved hvert punkt i rommet som omgir den som kan bestemmes ved å anvende det følgende uttrykket (6,7):
der Hr, H9 er de radielle og tangentiale komponenter for feltet for magneten ved et punkt med koordinater r, cp i et sylindrisk koordinatsystem med en akse som er sammenfallende med magnetens akse, og Ho er feltstyrken på overflaten av en magnet med radius R.
Med en avstand r > 2R fra aksen inneholder magnetfeltet praktisk talt kun det første harmoniske fra uttrykket (1). Dette felt er homogent (i størrelse) i asimutretningen med fast radius rp.
Størrelsen H0er direkte proporsjonal med størrelsen av restmagnetismen for magnet-materialet Br. Ferritt har en restmagnetisme Br = 3000-4000 gauss, og sjelden-jordart-materialet NdFeB har Br = 10 000-11 000 gauss.
En avfølingssone rp = 170-180 mm fra sondens akse med feltstyrke i denne sone av stør-relsesorden 165-170 gauss blir generelt valgt for nukleær, magnetisk logging (5). En ferrittmagnet med diameter lik 120 mm. behøves for å oppnå denne feltstyrke i denne avfølingssone. Imidlertid vil en magnet laget av NdFeB ha diameter 65-70 mm.
Derfor krever veksling til en magnet laget av NdFeB forutsetninger for fremstilling av en nukleær, magnetisk loggingssonde med mindre diameter uten å redusere avfølings-sonens radius.
En magnet laget av ferritt er "ikke-ledende". Radiofrekvensspolen viklet på dens overflate har en Q-faktor av størrelsesorden lik 100 [5]. En magnet laget av NdFeB leder den elektriske strømmen bedre, og radiofrekvensspolen viklet på dens overflate vil ha en Q-faktor som er høyst 20. For å redusere tapene i radiofrekvensspolen er det nødvendig å redusere tverrsnittoverflaten av materialet som innføres innenfor radiofrekvensspolen og avskjære den elektromagnetiske fluks for nevnte spole, og å eliminere radiofrekvensfeltet i området for materialet som innføres innenfor spolen.
Den foreslåtte nye fremgangsmåte og anordning for nukleær, magnetisk logging gjør det mulig å Lase disse problemer.
Kompensering av radiofrekvensfeltet i området for magneten foreslås for å eliminere de ytterligere tap bevirket av endringene i magnetens materiale.
Imidlertid fører feltkompensering i området for magneten til en minskning i det eksiterende radiofrekvensfeltet i området for den substans som skal analyseres. Dersom radiusen av radiofrekvensspolen og den kompenserende spolen er like, vil det ikke være noe felt i området for magneten, men der vil heller ikke være noe felt i avfølingssonen. Det er nødvendig å redusere tverrsnittet av magneten som avskjæres av radiofrekvensfeltet sammenlignet med radiusen for radiofrekvensspolen.
For dette blir det foreslått at formen av magneten endres slik som foreslått ifølge oppfinnelsen. Magneten gjøres tynnere i planet perpendikulært på retningen for radiofre-kvensspolens fluks og bredere i magnetens magnetiseringsretning.
Feltet av en magnet i form av et langt parallellepiped er beskrevet ved et uttrykk analogt med (1). Imidlertid fremtrer formkoefisienter, som er funksjoner av forholdet mellom de brede og smale vegger hos magneten i fronten av hvert av uttrykkene i serien (1). For den første harmoniske av feltet som er av interesse for oss, en avstand r = rp har dette forhold formen:
Der h er den smale sideveis overflaten av magneten, d er den brede, sideveis overflaten av magneten, og H0er feltstyrken for magneten ved dens smale, sideveis overflate.
For en bred, sideveis overflate 2 ganger bredere enn den smale sideveis overflate, vil feltstyrken i avfølingssonen være 2 ganger større enn den for en sirkulær, sylindrisk magnet med diameter lik den for den smale, sideveis overflate.
En liknende feltstyrke kan oppnås med en sirkulær sylindrisk magnet med diameter - Jl ganger større enn den smale sideveis overflaten av en rektangulær magnet laget av det samme materialet.
Således, dersom en magnet laget av NdFeB er laget i form av et parallellepiped med en 40 mm. smal side og en 80 mm. bred side, med en lengde for den langsgående akse lik 1000 mm., og magnetisert perpendikulært på den langsgående akse og den brede siden, vil således en slik magnet i avfølingssonen rp = 170-180 mm. analogt med den for en sirkulær, sylindrisk ferrittmagnet som er 120 mm i diameter med samme lengde.
Radiofrekvensspolen for en sonde med en magnet i form av en parallellepiped vikles på en sylinder med en diameter som ikke er mindre enn tverrsnittet av den rektangulære magneten.
Spolens vindinger anbringes langs generatrisen for sylinderen langs dens lange akse i symmetriske sektorer med en vinkel 25 anordnet motsatt den brede siden av den rektangulære magneten.
Feltstyrken og retningen for radiofrekvensspolen kan bestemmes fra et uttrykk analogt med(l):
hvor Hlr, Hlq, er de radielle og tangentielle komponenter for radiofrekvensfeltstyrken ved et punkt med koordinater r, cp i et sylindrisk koordinatsystem med en akse som er sammenfallende med magnetens akse.
Feltretningen for radiofrekvensspolen ved samtlige punkter i det omgivende rom roteres 90° i forhold til manetens felt.
Hloer radiofrekvensfeltstyrken på veggen for radiofrekvensspolen.
er strømtettheten gjennom en radiofrekvensspole med radius R og et antall n- 5
vindinger W. En radiofrekvensspole opererer mest effektivt når vindingene anordnes langs en sylinder i en 120° sektor. Der 25 = 120° er den andre harmoniske uttrykket (3) lik null.
Derfor er radiofrekvensfeltet i asimutretningen praktisk talt ensartet med radiusen for avfølingssonen rp. Dessuten blir energien som ankommer fra radiopulsgeneratoren primært brukt til å skape den andre, nyttige harmoniske i radiofrekvensfeltet.
Tapene i radiofrekvensspolen vil være identiske når en plan magnet og en sylindrisk magnet med diameter lik den smale siden av den plane magneten anbringes innenfor radiofrekvensspolen. Feltstyrken for den plane magneten vil være 2 ganger større. Forskjellen mellom diameteren for radiofrekvensspolen og tykkelsen av den plane magneten gjør det mulig å anvende en kompenserende spole som vikles direkte på magneten på planet parallelt med dens smale side. Kompenseringsspolen kobles motsatt pri-mæren, radiofrekvensspolen. Her, for fullstendig kompensering av radiofrekvensfeltet i magnetens område, som følger fra uttrykket (4) må vindingsforholdet for kompenseringsspolen og radiofrekvensspolen være lik forholdet av deres radiuser. Fraværet av et radiofrekvensfelt i området for magneten fører til fraværet av tap i radiofrekvensspolen bevirket av nærværet av magneten innenfor den. Styrken for det nyttige radiofrekvensfeltet i avfølingssonen minsker ubetyedelig her, som vist på figur 4. Dersom eksempelvis tykkelsen av magnetene er 40 mm., mens diameteren av radiofrekvensspolen er 100 mm., vil så radiofrekvensfeltet i driftssonen for sonden minske med kun 16 %.
Den foreslåtte anordningen for å kompensere for tapene i radiofrekvensspolen virker effektivt, men er vanskelig å framstille i et antall av tilfeller. For de høye frekvenser på hvilke NML anvendes, har radiofrekvensspolen få vindinger. Derfor er det vanskelig å velge vindingene for kompenseringsspolen. I dette tilfellet blir en kortsluttet vinding montert på magneten. En skjerm laget av meget ledende materiale påføres overflaten av magneten (eksempelvis en skjerm av kopperfolie) tjener som den kortsluttede vinding. Denne angivelse bekreftes av eksperimentelle data angitt på figur 5. Fysisk virker skjermen som en kompenserende spole. Strømmer fra radiofrekvensspolen induseres i skjermen, og de kompenserer for radiofrekvensfeltet i området for magneten.
Således vil kombinasjonen av endringen i formen og materialet for magneten, utfor-mingen av radiofrekvensspolen og tillegget av en kompenseringsanordning gjøre det mulig å oppnå en ny kvalitet, og i særdeleshet forblir avfølingssonen og følsomheten for instrumentet uendret, men sondens diameter er mindre.
Samtlige av det ovenstående angir at den søkte oppfinnelse er ny, representerer en innovasjon og kan anvendes til å skape nukleære, magnetiske loggingssonder.
Den teknologiske essens ved oppfinnelsen forklares ved tegningene, der:
Figur 1 viser et blokkskjema over NML-anordningen.
Figur 2 viser generelle riss av NML-sonden.
Figur 3 viser tverrsnittet av NML-sonden.
Figur 4 viser variasjonen av feltet for radiofrekvensspolen, feltet for kompenseringsspolen og sumradiofrekvensfeltet som funksjoner av distansen fra den smale, sideveisoverflaten av magneten. Figur 5 viser de eksperimentelle data oppnådd ved en frekvens lik 500 KHz ved å
anvende en radiofrekvensspole med diameter lik 100 mm. og 4 vindinger, innenfor hvilken en magnet laget av NdFeB med varierende tykkelse og den samme magnet med en skjerm laget av forskjellige materialer er innført.
Den nukleære, magnetiske loggingsanordning ble konstruert som følger: Den omfatter en nukleær, magnetisk logingssonde 1, tilpasningsanordning 2, radiopulsgenerator 3 og mottaker 4. Nukleær, magnetisk loggingssonde 1 omfatter en lang magnet laget i form av en parallellepiped 5 og magnetisert perpendikulært på dens lange akse og brede side. Magneten er innført i sylindrisk ramme 6, på hvilken radiofrekvensspole 7 er viklet.
Spolen er viklet i 120° symmetriske sektorer anordnet motsatt den brede siden av magneten 5. Vindingene på radiofrekvensspolen 7 ligger på planene parallell med den smale siden av magneten 5. Kompenseringsspolen 8 med vindinger parallell med vindinger på radiofrekvensspolen 7 er viklet på magneten 5. Starten av radiofrekvensspolen 7 er koblet til den første inngangen på tilpasningsanordningen 2, mens dens ende er koblet til enden av kompenseringsspolen 8. Starten av kompenseringsspolen er koblet til det felles punktet på tilpasningsanordningen 2. Utgangen på radiopulsgeneratoren 3 er koblet til den andre inngangen på tilpasningsanordningen, mens utgangen på tilpasningsanordningen er koblet til inngangen på mottakeren 4.
Magneten er laget av NdFeB i form av et parallellepiped som er 100 mm. lang, 8 mm. bredt, med en smal sideveis side lik 40 mm. Magneten er magnetisert perpendikulært på den lange aksen og den brede sideveis overflaten. En skjerm av kobberplate, 0,5 mm. tykk, påføres overflaten av magneten og dekker dens sideveisoverflate langs hele dens lengde.
Radiofrekvensspolen er laget av en glassdukbasert laminatsylinder 800 mm. lang med en indre diameter lOOmm. og en ytre diameter lik 102 mm. Vindingene på spolen på-føres den ytre overflaten av sylinderen langs dens lengde, i symmetriske 120° sektorer. Enden av vindingen er også på utsiden av sylinderen.
Radiofrekvensspolen er koblet til inngangen på tilpasningsanordningen. En magnet er innført innenfor radiofrekvensspolen, slik at vindinger på spolen er motsatt dens brede sideveisoverflate.
Den nukleære, magnetiske loggingsanordningen virker som følger.
Magneten 5 induserer et plan-parallelt statisk magnetfelt med størrelse HO med en avstand rp fra magnetens akse. Feltstørrelsen HO er konstant over hele sirkelen med radius rp. Retningen av dette feltet avviker ved forskjellige punkter på sirkelen. Radiofrekvensspolen 7 sammen med kompenseringsspolen 8 genererer et sum planparallelt radiofrekvensfelt Hl, som har den samme konstante størrelse ved radius rp. Retningen av radiofrekvensfeltet Hl er perpendikulært på feltet HO ved hvert punkt på en sirkel med radius rp. Når frekvensen for radiofrekvensfeltet Hl er tilpasset forhånds rfekvensen for hydrogenkjerner i felt HO i avfølingssonen 9, fremkommer det nukleære, magnetiske resonansfenomen. Det nukleære, magnetiske resonanssignal oppfanges av den samme radiofrekvensspolen 7. Sumradiofrekvensfeltet 10 består av feltet 11 skapt av radiofrekvensspolen og feltet 12 skapt av kompenseringsspolen. Der finnes ikke noe radiofrekvensfelt i området for magneten, og feltet varierer ubetydelig i avfølingssonen 9.
En skjerm laget av meget ledende materiale påført magnetoverflaten kan tjene som kompenseringsspole. I dette tilfellet varierer sumradiofrekvensfeltet i henhold til den samme lov som 10. Endringen i Q-faktoren for radiofrekvensen som en funksjon av materialet og bredden av skjermen er vist i:
13 en magnet laget av NdFeB uten en skjerm,
14 en skjerm laget av stål med resistivitet lik 42 * 10"<8>ohm<*>meter.
15 en skjerm laget av aluminium med resistivitet lik 2,5 * 10"<8>ohm/meter.
16 en skjerm laget av kopper med resistivitet lik 1,55 * 10"<8>ohm<*>meter.
Slik det kan sees fra figuren er endringene i Q-faktoren minst når et material med resistivitet mindre enn 2,5 * IO"<8>ohm<*>meter. anbringes innenfor spolen, og størst når en magnet laget av NdFeB uten en skjerm anbringes innenfor spolen. Dersom NdFeB-magneten dekkes med en kobberfolie, vil radiofrekvensspolen kun avføle kopperfolien.
Fraværet av et radiofrekvensfelt i området for magneten gjør det mulig å anvende hvilke som helst materialer for magneten, innbefattende ledende sjelden-jordartmaterialer, eksempelvis NdFeB. Ettersom sjelden-jordartmagneter har vesentlig høyere restmagnetisering enn ferritt, kan NML-sonden ha mindre diameter, men fortsatt beholde den samme avfølingsradius. En sonde for NML ble testet i brønnhull inntil 4500 m. dype ved temperaturer inntil 120 °C. Det er mulig å anvende oppfinnelsen i høytemperaturs-brønnhull.
Claims (4)
1.
Loggingsfremgangsmåte som gjør bruk av en nukleær, magnetisk resonans innbefattende generering av et statisk, magnetfelt nær brønnhullet ved å anvende minst én lang magnet (5) med en magnetiseringsretning som passerer alt overveiende perpendikulært i forhold til den langsgående aksen for magneten (5), generering av et radiofrekvensfelt i nevnte område i retningen perpendikulært på magnetens langsgående akse og det statiske magnetfeltet, og mottakelse av de nukleære, magnetiske resonanssignaler,karakterisert vedat det statiske magnetfeltet genereres ved å anvende en magnet (5) laget av et ledende sjelden-jordartmateriale og også genererer et separat felt som kompenserer for radiofrekvensfeltet i området for magneten(5).
2.
Loggingsanordning som anvender nukleær, magnetisk resonans, omfattende minst én lang magnet magnetisert perpendikulært på den langsgående aksen og minst én radiofrekvensspole (7) med vindingene for spolen (7) beliggende på plan parallelle med magnetens langsgående akse og dens magnetiseringsretning, en tilpasningsanordning (2), en radiopulsgenerator (3), og en nukleær, magnetisk resonanssignalmottaker (4), med radiofrekvensspolen (7) koblet til den første inngangen på tilpasningsanordningen (2), utgangen på radiopulsgeneratoren (3) koblet til den andre inngangen på tilpasningsanordningen (2), og utgangen på tilpasningsanordningen (2) koblet til inngangen på den nukleære, magnetiske resonanssignalmottakeren (4),karakterisert vedat magneten er laget av et ledende sjelden-jordartmateriale i form av et langstrakt parallellepiped, magnetisert perpendikulært i forhold til dets brede sideveis overflate, at bredden av magneten er minst det doble av bredden av dens smale side, mens radiofrekvensspolen (7) er viklet på en sylindrisk ramme (6), at rammens diameter er minst lik diagonalen for tverrsnittet av magneten (5) anbrakt innenfor den sylindriske rammen (6), og at spolens (7) vindinger er anordnet i symmetriske sektorer plassert motsatt den brede, sideveisoverflate av materialet, mens magneten (5) er utstyrt med en anordning som kompenserer for radiofrekvensfeltet i området for magneten (5), hvor anordningen er anordnet på og viklet rundt magneten (5).
3.
Anordning som angitt i krav 2,karakterisert vedat anordningen som kompenserer for radiofrekvensfeltet i området for magneten (5) er en spole (8) viklet på magneten (5), med vindinger beliggende på plan som er parallelle med den smale overflaten av magneten (5), at starten av kompenseringsspolen (8) er koblet til det felles punktet på tilpasningsanordningen (2), og endene er koblet til enden av radiofrekvensspolen (7), og at forholdet mellom antallet vindinger på radiofrekvens-og kompenseringsspolen er lik forholdet mellom diameteren av radiofrekvensspolen (7) og tykkelsen av magneten (5).
4.
Anordning som angitt i krav 2,karakterisert vedat kompenseringsanordningen er en kortsluttet vinding laget av meget ledende materiale.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001101813/28A RU2181901C1 (ru) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | Способ каротажа с использованием ядерно-магнитного резонанса и устройство для его осуществления |
| PCT/RU2001/000557 WO2002057809A1 (fr) | 2001-01-19 | 2001-12-20 | Procede de diagraphie utilisant la resonance magnetique nucleaire et dispositif correspondant |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20033271D0 NO20033271D0 (no) | 2003-07-18 |
| NO20033271L NO20033271L (no) | 2003-09-15 |
| NO334392B1 true NO334392B1 (no) | 2014-02-24 |
Family
ID=20245061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20033271A NO334392B1 (no) | 2001-01-19 | 2003-07-18 | NMR-logging med separat coil for kompensasjon av eksiteringsfeltet |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7075298B2 (no) |
| CA (1) | CA2432230C (no) |
| DE (1) | DE10197175B3 (no) |
| GB (1) | GB2387233B (no) |
| NO (1) | NO334392B1 (no) |
| RU (1) | RU2181901C1 (no) |
| WO (1) | WO2002057809A1 (no) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2181901C1 (ru) | 2001-01-19 | 2002-04-27 | Акционерное общество закрытого типа Научно-производственная фирма по геофизическим и геоэкологическим работам "КАРОТАЖ" | Способ каротажа с использованием ядерно-магнитного резонанса и устройство для его осуществления |
| US7164266B2 (en) | 2003-03-07 | 2007-01-16 | Precision Energy Services, Inc. | Nuclear magnetic resonance tool with conductive and non-conductive magnet assembly |
| US7859260B2 (en) * | 2005-01-18 | 2010-12-28 | Baker Hughes Incorporated | Nuclear magnetic resonance tool using switchable source of static magnetic field |
| JP4249770B2 (ja) * | 2006-09-08 | 2009-04-08 | 株式会社日立製作所 | Ｎｍｒプローブ用アンテナコイル及びｎｍｒシステム |
| US7733091B2 (en) * | 2007-09-10 | 2010-06-08 | University Of New Brunswick | Probe, system and method suitable for unilateral nuclear magnetic resonance |
| FR2929464B1 (fr) * | 2008-03-28 | 2011-09-09 | Commissariat Energie Atomique | Nano resonnateur magnetique |
| RU2495458C2 (ru) * | 2012-01-11 | 2013-10-10 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ТНГ-Групп" | Устройство ядерно-магнитного каротажа |
| CN114089426B (zh) * | 2021-05-26 | 2023-11-10 | 华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心) | 一种改进的u形螺线源瞬变电磁全空间定向探测方法 |
| US11768311B2 (en) * | 2021-11-05 | 2023-09-26 | Halliburton Energy Services, Inc. | Efficient transmitter for nuclear magnetic resonance logging while drilling |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0618458A2 (en) * | 1993-04-01 | 1994-10-05 | Schlumberger Limited | Nuclear magnetic resonance measuring apparatus |
| US6069479A (en) * | 1996-11-04 | 2000-05-30 | Western Atlas International, Inc. | Permanent magnet material composition and structure for eddy current suppression in a nuclear magnetic resonance sensing apparatus |
| US6163151A (en) * | 1998-09-09 | 2000-12-19 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus and method for making nuclear magnetic measurements in a borehole |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3667035A (en) | 1970-03-17 | 1972-05-30 | Texaco Development Corp | Nuclear magnetism logging |
| SU577498A1 (ru) | 1975-12-10 | 2000-04-20 | Государственный Геофизический Трест "Татнефтегеофизика" | Способ ядерного магнитного каротажа |
| US4350955A (en) | 1980-10-10 | 1982-09-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Magnetic resonance apparatus |
| US4710713A (en) * | 1986-03-11 | 1987-12-01 | Numar Corporation | Nuclear magnetic resonance sensing apparatus and techniques |
| US5055787A (en) | 1986-08-27 | 1991-10-08 | Schlumberger Technology Corporation | Borehole measurement of NMR characteristics of earth formations |
| US4717877A (en) * | 1986-09-25 | 1988-01-05 | Numar Corporation | Nuclear magnetic resonance sensing apparatus and techniques |
| US5212447A (en) | 1990-12-03 | 1993-05-18 | Numar Corporation | Apparatus and technique for nmr diffusion measurement |
| US5712566A (en) * | 1996-02-23 | 1998-01-27 | Western Atlas International, Inc. | Nuclear magnetic resonance apparatus and method |
| GB2325981B (en) | 1997-04-21 | 2002-04-10 | Baker Hughes Inc | Nuclear magnetic resonance apparatus and method for geological applications |
| US6246236B1 (en) | 1998-03-03 | 2001-06-12 | Schlumberger Technology Corporation | Apparatus and method for obtaining a nuclear magnetic resonance measurement while drilling |
| EP1072903A1 (en) | 1999-07-27 | 2001-01-31 | Oxford Instruments (Uk) Limited | Apparatus for nuclear magnetic resonance measuring while drilling a borehole |
| WO2002056047A1 (en) * | 2001-01-12 | 2002-07-18 | Oxford Instruments Superconductivity Limited | Magnetic field generating assembly and method |
| RU2181901C1 (ru) * | 2001-01-19 | 2002-04-27 | Акционерное общество закрытого типа Научно-производственная фирма по геофизическим и геоэкологическим работам "КАРОТАЖ" | Способ каротажа с использованием ядерно-магнитного резонанса и устройство для его осуществления |
-
2001
- 2001-01-19 RU RU2001101813/28A patent/RU2181901C1/ru active
- 2001-12-20 US US10/466,232 patent/US7075298B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-20 CA CA2432230A patent/CA2432230C/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-20 WO PCT/RU2001/000557 patent/WO2002057809A1/ru not_active Application Discontinuation
- 2001-12-20 DE DE10197175.3T patent/DE10197175B3/de not_active Expired - Fee Related
- 2001-12-20 GB GB0311513A patent/GB2387233B/en not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-07-18 NO NO20033271A patent/NO334392B1/no not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0618458A2 (en) * | 1993-04-01 | 1994-10-05 | Schlumberger Limited | Nuclear magnetic resonance measuring apparatus |
| US6069479A (en) * | 1996-11-04 | 2000-05-30 | Western Atlas International, Inc. | Permanent magnet material composition and structure for eddy current suppression in a nuclear magnetic resonance sensing apparatus |
| US6163151A (en) * | 1998-09-09 | 2000-12-19 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus and method for making nuclear magnetic measurements in a borehole |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2181901C1 (ru) | 2002-04-27 |
| CA2432230C (en) | 2012-03-13 |
| WO2002057809A1 (fr) | 2002-07-25 |
| NO20033271D0 (no) | 2003-07-18 |
| CA2432230A1 (en) | 2002-07-25 |
| DE10197175T1 (de) | 2003-12-04 |
| DE10197175B3 (de) | 2015-10-15 |
| GB2387233B (en) | 2005-05-25 |
| GB0311513D0 (en) | 2003-06-25 |
| NO20033271L (no) | 2003-09-15 |
| US20040052116A1 (en) | 2004-03-18 |
| GB2387233A8 (en) | 2003-10-20 |
| US7075298B2 (en) | 2006-07-11 |
| GB2387233A (en) | 2003-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2196465C (en) | Nuclear magnetic resonance apparatus and method | |
| EP1642156B1 (en) | Systems and methods for nmr logging | |
| JP2517720B2 (ja) | 核磁気共鳴検知装置とその技術 | |
| US6348792B1 (en) | Side-looking NMR probe for oil well logging | |
| US6018243A (en) | NMR well logging apparatus and method | |
| US6121773A (en) | Longitudinal NMR well logging apparatus and method | |
| US6452388B1 (en) | Method and apparatus of using soft non-ferritic magnetic material in a nuclear magnetic resonance probe | |
| JPH07174862A (ja) | 開型磁気構造 | |
| CA2199755C (en) | Method and apparatus for eddy current suppression | |
| RU2367982C1 (ru) | Способ каротажа с использованием ядерно-магнитного резонанса и устройство для его осуществления | |
| US7084625B2 (en) | Method and apparatus of reducing ringing in a nuclear magnetic resonance probe | |
| NO334392B1 (no) | NMR-logging med separat coil for kompensasjon av eksiteringsfeltet | |
| US6525535B2 (en) | NMR apparatus for oil well logging of large and small diameter wells | |
| WO2004025308A2 (en) | Nmr tool with helical polarization | |
| US5969527A (en) | Rf coil assembly | |
| WO1999008126A1 (en) | Magnetic field generating assembly for use in an nmr apparatus | |
| MXPA03006452A (es) | Metodo para diagrafia de sondeo utilizando resonancia magnetica nuclear y dispositivo para efectuar dicho metodo. | |
| CA2232654C (en) | Nmr well logging apparatus and method | |
| US7164266B2 (en) | Nuclear magnetic resonance tool with conductive and non-conductive magnet assembly | |
| GB2352300A (en) | NMR well logging using prepolarisation | |
| GB2324376A (en) | Nuclear magnetic resonance well logging | |
| GB2350685A (en) | NMR well-logging tool | |
| CN117630076A (zh) | 一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈 | |
| IL130456A (en) | Nuclear magnetic resonance apparatus and method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CREP | Change of representative |
Representative=s name: HAMSOE PATENTBYRA AS, POSTBOKS 171, 4301 SANDNES |
|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |