RU2457516C1 - Device for nuclear magnetic resonance in earth field for full-sized cores study - Google Patents
Device for nuclear magnetic resonance in earth field for full-sized cores study Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457516C1 RU2457516C1 RU2011110387/28A RU2011110387A RU2457516C1 RU 2457516 C1 RU2457516 C1 RU 2457516C1 RU 2011110387/28 A RU2011110387/28 A RU 2011110387/28A RU 2011110387 A RU2011110387 A RU 2011110387A RU 2457516 C1 RU2457516 C1 RU 2457516C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- core
- nuclear magnetic
- magnetic resonance
- full
- direct current
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам ЯМР, в частности по методу регистрации сигнала свободной прецессии в магнитном поле Земли для исследования образцов керна бурящихся нефтяных, газовых и гидрогеологических скважин.The invention relates to NMR devices, in particular by the method of recording a free precession signal in the Earth's magnetic field for studying core samples of drilled oil, gas and hydrogeological wells.
Известно высокочастотное устройство для ядерно-магнитного каротажа "A large-inductance, high frequency, high-Q, series-tuned for NMR. Cook Bruce, Lowe I.J. "J.Magn.Reson.", 1982, 49, №2, с.346-349 (РЖ "Физика", №2, 1983).Known high-frequency device for nuclear magnetic logging "A large-inductance, high frequency, high-Q, series-tuned for NMR. Cook Bruce, Lowe IJ" J. Magn. Reson. ", 1982, 49, No. 2, p. 346-349 (РЖ "Physics", No. 2, 1983).
Основным недостатком данного устройства является большая величина помехи, поэтому выделение полезного сигнала на ее фоне сопровождается большими погрешностями.The main disadvantage of this device is the large amount of interference, so the selection of a useful signal against its background is accompanied by large errors.
Известно устройство ЯМР-катушки с параллельным соединением секций для работы на высоких частотах или для работы с образцами большого объема (Roeder Stephem B.W., Fukushima Eiichi, Gibson Atholl A.V. "J. Magn. Reson" (РЖ "Физика", 1985, №3).A device for NMR coils with parallel connection of sections for working at high frequencies or for working with large samples (Roeder Stephem BW, Fukushima Eiichi, Gibson Atholl AV "J. Magn. Reson" (RZ "Physics", 1985, No. 3) .
Данное устройство относится к другой модификации ЯМР, а именно к импульсным устройствам, в которых в качестве возбуждающего поля используются радиочастотные импульсы высокой частоты.This device relates to another modification of NMR, namely to pulsed devices in which high frequency radio frequency pulses are used as an exciting field.
Известно устройство для анализа кернов, извлеченных из испытательных скважин, в частности анализа сплошного цилиндрического керна больших размеров как, например, керна, добытого на месте расположения скважины. Генерируются диаграммы каротажа пористости сплошного керна с использованием ЯМР. Керн, содержащий природные флюиды, перемещается между полюсами магнита для ЯМР-анализа. ЯМР измеряет пористость и предпочтительно нефтенасыщенность и водонасыщенность и даже распределение пористости в породе-коллекторе на расстояниях вдоль керна. Конвейер керна, ЯМР, сбор данных и отображение управляются процессором. Керн, содержащий природные флюиды, перемещается между полюсами магнита для ЯМР-анализа (US 4885540, опубл. 1989).A device for the analysis of cores extracted from test wells, in particular the analysis of continuous cylindrical core of large sizes such as, for example, core obtained at the location of the well. Solid core porosity logs are generated using NMR. A core containing natural fluids moves between the poles of the magnet for NMR analysis. NMR measures porosity and preferably oil saturation and water saturation and even the distribution of porosity in the reservoir rock over distances along the core. The core conveyor, NMR, data acquisition and display are all controlled by the processor. A core containing natural fluids is moved between the poles of a magnet for NMR analysis (US 4,885,540, publ. 1989).
Также известно устройство US 5525904 для контроля характеристик кернов с использованием ЯМР. Предусматривается устройство с постоянным магнитом для генерирования магнитного поля, имеющее седлообразный профиль. Подчеркнуто, что каждый керн имеет диаметр от 2 до 3,5 дюймов (от 5,08 до 8,89 см).Also known is a US 5525904 device for controlling core characteristics using NMR. A permanent magnet device is provided for generating a magnetic field having a saddle profile. It is emphasized that each core has a diameter of 2 to 3.5 inches (5.08 to 8.89 cm).
Данные устройства относятся к другой модификации ядерно-магнитного резонанса, а именно с использованием постоянного магнита, т.е. модификации сильного поля, а не слабого поля Земли. Основным недостатком таких устройств является то, что в качестве источника поляризующего поля используется постоянный магнит, имеющий значительный вес (около 200 кг), и сопутствующее оборудование для передвижения керна, а также такие устройства имеют внушительные габариты (могут достигать кубометров). Стоимость подобных магнитов составляет порядка 1 млн руб. К тому же, данные устройства не позволяют исследовать образцы керна большого диаметра (от 100 до 120 мм).These devices relate to another modification of nuclear magnetic resonance, namely using a permanent magnet, i.e. modifications of a strong field, not a weak field of the Earth. The main disadvantage of such devices is that a permanent magnet having a significant weight (about 200 kg) is used as a source of the polarizing field, and the associated equipment for moving the core, as well as such devices, have impressive dimensions (they can reach cubic meters). The cost of such magnets is about 1 million rubles. In addition, these devices do not allow the study of core samples of large diameter (from 100 to 120 mm).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство возбуждения сигналов ядерного магнитного резонанса в слабом магнитном поле, содержащее генератор радиочастотных импульсов, приемный контур, источник поляризующего магнитного поля, приемник сигналов, измеритель разности фаз, подключенный первым входом к выходу генератора радиочастотных импульсов, вычислительный блок, подключенный к выходу измерителя разности фаз, также в него дополнительно введены ключ, схема сравнения и блок управления, а источник поляризующего магнитного поля выполнен в виде поляризующей катушки с управляемым источником тока (авт. св. 1293595, 1985).Closest to the proposed invention is a device for exciting nuclear magnetic resonance signals in a weak magnetic field, comprising a radio frequency pulse generator, a receiving circuit, a source of a polarizing magnetic field, a signal receiver, a phase difference meter connected to the output of the radio frequency pulse generator by a first input, a computing unit connected to the output of the phase difference meter, a key, a comparison circuit and a control unit, and a source of polarizing magnesium are also introduced into it This field is made in the form of a polarizing coil with a controlled current source (ed. St. 1293595, 1985).
Однако такое устройство не позволяет проводить исследования образцов полноразмерного керна. Кроме того, надежность и точность такого устройства недостаточно высокая, так как оно направлено на экспрессность исследований.However, such a device does not allow the study of samples of a full-sized core. In addition, the reliability and accuracy of such a device is not high enough, since it is aimed at the expressness of research.
Задачей изобретения является создание малогабаритного мобильного и недорогого устройства ядерно-магнитного резонанса в модификации поля Земли с увеличенной чувствительностью для исследования образцов полноразмерного керна диаметром до 120 мм.The objective of the invention is the creation of a small-sized mobile and inexpensive nuclear magnetic resonance device in the modification of the Earth's field with increased sensitivity for the study of samples of a full-sized core with a diameter of up to 120 mm.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании малогабаритной установки для исследования, которая позволит определять свойства образцов керна большого диаметра, а также в повышении общей добротности измерительного тракта и снижении уровня помех, повышении надежности и точности замера сигнала.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, consists in creating a small-sized installation for research, which will determine the properties of core samples of large diameter, as well as increasing the overall quality factor of the measuring path and reducing the level of interference, increasing the reliability and accuracy of signal measurement.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве ядерно-магнитного резонанса для исследования керна, содержащем источник постоянного тока, приемник сигналов, катушку индуктивности, соединенную с источником постоянного тока, и блок управления, в него введена, по меньшей мере, одна дополнительная катушка индуктивности, включенная параллельно основной, и катушки подсоединены через коммутатор ко входу дифференциального усилителя.The problem is solved in that in a nuclear magnetic resonance device for core research containing a direct current source, a signal receiver, an inductor connected to a direct current source, and a control unit, at least one additional inductor is inserted into it, connected in parallel with the main one, and the coils are connected through the switch to the input of the differential amplifier.
Катушки имеют соленоидальную намотку и диаметр не менее 120 мм для возможности исследования полноразмерных образцов керна.Coils have a solenoidal winding and a diameter of at least 120 mm to allow the study of full-sized core samples.
Катушки имеют секционную намотку и включены параллельно и соединены со входом дифференциального усилителя.The coils have sectional winding and are connected in parallel and connected to the input of the differential amplifier.
Для достижения технического результата в предлагаемом устройстве катушки имеют секционную намотку для повышения общей добротности, включены параллельно и подаются на вход дифференциального усилителя.To achieve a technical result in the proposed device, the coils have sectional winding to increase the overall quality factor, are connected in parallel and fed to the input of a differential amplifier.
Одно из главных преимуществ заявляемого изобретения это возможность исследовать полноразмерный керн размером до 120 мм, которая достигается за счет увеличения диаметра соленоида, то есть основной катушки. Увеличение диаметра катушки может привести к увеличению собственных шумов катушки и устройства в целом. Введение дополнительной катушки снижает уровень помех и увеличивает соотношение сигнал/помеха, что повышает надежность и точность замера сигнала.One of the main advantages of the claimed invention is the ability to explore a full-sized core up to 120 mm in size, which is achieved by increasing the diameter of the solenoid, that is, the main coil. Increasing the diameter of the coil can lead to an increase in the intrinsic noise of the coil and the device as a whole. The introduction of an additional coil reduces the level of interference and increases the signal to noise ratio, which increases the reliability and accuracy of signal measurement.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства ядерно-магнитного резонанса.Figure 1 presents a block diagram of a device for nuclear magnetic resonance.
Устройство содержит электронный блок 2 и зонд 1, состоящий из катушек индуктивности L1 и L2 для поляризации и приема сигналов, подключаемые через коммутатор 3 либо к источнику постоянного тока 5, либо к дифференциальному усилителю 4, и блок регистрации 6.The device comprises an electronic unit 2 and a probe 1, consisting of inductors L1 and L2 for polarizing and receiving signals, connected via a switch 3 to either a DC source 5 or to a differential amplifier 4, and a recording unit 6.
Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.
Образец керна помещается в отверстие основной катушки L1, имеющей соленоидальную намотку. Сначала коммутатор 3 подсоединяет основную катушку L1 к источнику постоянного тока 5, и через основную катушку L1 протекает постоянный ток, тем самым образец намагничивается. После окончания поляризации происходит измерение сигнала свободной прецессии от образца керна. Основная L1 и дополнительная L2 катушки соединяются параллельно и с помощью коммутатора 3 подсоединяются на вход дифференциального усилителя 4. Сигнал регистрируется основной катушкой L1. Электрические параметры дополнительной катушки L2 такие же, как у основной. Шум, наводимый в дополнительной катушке L2 по свойству дифференциального входа усилителя синфазно складывается с шумом, который присутствует в основной катушке L1 вместе с полезным сигналом от природного флюида в образце керна. Происходит компенсация внешней помехи (шума), то есть помеха значительно снижается, и выделение полезного сигнала происходит наиболее эффективно. Тем самым происходит значительное увеличение чувствительности устройства и, как следствие, точность определения ЯМР-свойств образца.A core sample is placed in the hole of the main coil L1, which has a solenoidal winding. First, the switch 3 connects the main coil L1 to the direct current source 5, and a direct current flows through the main coil L1, thereby magnetizing the sample. After polarization is completed, the free precession signal from the core sample is measured. The main L1 and additional L2 coils are connected in parallel and are connected to the input of the differential amplifier 4 using a switch 3. The signal is recorded by the main coil L1. The electrical parameters of the additional L2 coil are the same as the main one. The noise induced in the auxiliary coil L2 by the property of the differential input of the amplifier is in phase with the noise that is present in the main coil L1 together with the useful signal from the natural fluid in the core sample. Compensation of external interference (noise) occurs, that is, the interference is significantly reduced, and the selection of the useful signal is most effective. Thus, there is a significant increase in the sensitivity of the device and, as a result, the accuracy of determination of the NMR properties of the sample.
Конструктивно зонд выполнен в виде небольшого ящика, в который вставлены два цилиндрических полых стакана. На каждый из стаканов нанизаны восемь секций каждой катушки. Внутрь одного из стаканов вставляется образец керна для исследования. Второй датчик используется для компенсации внешней помехи. Зонд экранированным кабелем соединен с электронным блоком, и далее по кабелю информация передается на регистрирующий блок 6.Structurally, the probe is made in the form of a small box into which two cylindrical hollow glasses are inserted. Eight sections of each coil are strung on each of the glasses. A core sample is inserted inside one of the glasses for examination. The second sensor is used to compensate for external interference. The probe is connected by a shielded cable to the electronic unit, and then information is transmitted via cable to the recording unit 6.
Исследования в данной области подтверждают новизну предлагаемого изобретения, поскольку устройств, позволяющих проводить исследования полноразмерного керна (до 120 мм), не существует, как в сильном поле, так и в слабом поле Земли.Research in this area confirms the novelty of the invention, since there are no devices that allow for the study of full-sized core (up to 120 mm), both in a strong field and in a weak field of the Earth.
Предлагаемое устройство ядерно-магнитного резонанса в поле Земли для исследования полноразмерного керна может эксплуатироваться совместно с каротажной станцией, в состав которой входит аппаратура ядерно-магнитного каротажа ЯК8, выпускаемая в ООО "ТНГ-Групп", источники питания, регистратор, ГИК-1. Мобильное устройство для исследования керна методом ядерно-магнитного резонанса в модификации поля Земли позволяет получить релаксационные и фильтрационно-емкостные свойства полноразмерного (диаметром до 120 мм), только что извлеченного керна непосредственно на буровой. Измерения, проводимые на скважине, повышают достоверность и оперативность получаемой информации, так как исключают разрушения образца керна, а также время на доставку и ожидание лабораторного исследования. Изначальные характеристики образцов керна при этом остаются неизменными.The proposed nuclear magnetic resonance device in the Earth’s field for the study of a full-size core can be operated in conjunction with a logging station, which includes Yak8 nuclear magnetic logging equipment manufactured by TNG-Group LLC, power sources, recorder, GIK-1. A mobile device for core research by nuclear magnetic resonance in the modification of the Earth’s field allows you to obtain relaxation and filtration-capacitive properties of a full-sized (up to 120 mm diameter), freshly extracted core directly at the drilling site. Measurements taken at the well increase the reliability and efficiency of the information received, since they exclude the destruction of the core sample, as well as the time for delivery and waiting for a laboratory test. The initial characteristics of core samples remain unchanged.
Таким устройством непосредственно на скважине исследованы образцы свежевыбуренного полноразмерного (100 мм) керна, взятого из скважины на территории Азнакаевской площади Татарстана.Using this device, directly at the well, samples of a freshly drilled full-sized (100 mm) core taken from a well on the territory of the Aznakayevskaya area of Tatarstan were investigated.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011110387/28A RU2457516C1 (en) | 2011-03-18 | 2011-03-18 | Device for nuclear magnetic resonance in earth field for full-sized cores study |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011110387/28A RU2457516C1 (en) | 2011-03-18 | 2011-03-18 | Device for nuclear magnetic resonance in earth field for full-sized cores study |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2457516C1 true RU2457516C1 (en) | 2012-07-27 |
Family
ID=46850821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011110387/28A RU2457516C1 (en) | 2011-03-18 | 2011-03-18 | Device for nuclear magnetic resonance in earth field for full-sized cores study |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2457516C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU175974U1 (en) * | 2017-03-15 | 2017-12-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Device for stabilizing the frequency of nuclear magnetic resonance in the magnetic field of the Earth |
| RU2698532C2 (en) * | 2017-03-14 | 2019-08-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Device for recording nuclear magnetic resonance spectra in a magnetic field of earth |
| RU2747741C1 (en) * | 2020-08-18 | 2021-05-13 | Общество с ограниченной ответственностью «ТНГ-Групп» | Device for determining core parameters and corresponding method |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU254866A1 (en) * | В. И. Кривицкас , В. П. Лесаускис Каунасский политехнический институт | SENSOR OF NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SIGNALS | ||
| SU1293595A1 (en) * | 1985-03-14 | 1987-02-28 | Южное Отделение Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Геофизических Методов Разведки | Device for exciting nuclear magnetic resonance signals in weak magnetic field |
| FR2757951A1 (en) * | 1996-12-26 | 1998-07-03 | Commissariat Energie Atomique | Device for automatic balancing of magnetic coils used in NMR sensor |
| SU669898A1 (en) * | 1975-01-06 | 2000-04-20 | Государственный Геофизический Трест "Татнефтегеофизика" | DEVICE FOR NUCLEAR MAGNETIC CAROUT |
| RU2199732C2 (en) * | 2001-04-17 | 2003-02-27 | Гарцев Николай Александрович | Detector of pulse radio spectrometer |
| RU2204823C2 (en) * | 2001-08-01 | 2003-05-20 | Гарцев Николай Александрович | Pickup of pulse radio spectrometer |
| RU2378670C2 (en) * | 2008-03-31 | 2010-01-10 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ТНГ-Групп" | Nuclear magnetic logging for surveying slim hole well |
-
2011
- 2011-03-18 RU RU2011110387/28A patent/RU2457516C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU254866A1 (en) * | В. И. Кривицкас , В. П. Лесаускис Каунасский политехнический институт | SENSOR OF NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SIGNALS | ||
| SU669898A1 (en) * | 1975-01-06 | 2000-04-20 | Государственный Геофизический Трест "Татнефтегеофизика" | DEVICE FOR NUCLEAR MAGNETIC CAROUT |
| SU1293595A1 (en) * | 1985-03-14 | 1987-02-28 | Южное Отделение Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Геофизических Методов Разведки | Device for exciting nuclear magnetic resonance signals in weak magnetic field |
| FR2757951A1 (en) * | 1996-12-26 | 1998-07-03 | Commissariat Energie Atomique | Device for automatic balancing of magnetic coils used in NMR sensor |
| RU2199732C2 (en) * | 2001-04-17 | 2003-02-27 | Гарцев Николай Александрович | Detector of pulse radio spectrometer |
| RU2204823C2 (en) * | 2001-08-01 | 2003-05-20 | Гарцев Николай Александрович | Pickup of pulse radio spectrometer |
| RU2378670C2 (en) * | 2008-03-31 | 2010-01-10 | Общество с Ограниченной Ответственностью "ТНГ-Групп" | Nuclear magnetic logging for surveying slim hole well |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2698532C2 (en) * | 2017-03-14 | 2019-08-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Device for recording nuclear magnetic resonance spectra in a magnetic field of earth |
| RU175974U1 (en) * | 2017-03-15 | 2017-12-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Device for stabilizing the frequency of nuclear magnetic resonance in the magnetic field of the Earth |
| RU2747741C1 (en) * | 2020-08-18 | 2021-05-13 | Общество с ограниченной ответственностью «ТНГ-Групп» | Device for determining core parameters and corresponding method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10024938B2 (en) | System and method for processing magnetic resonance signals | |
| US9201159B2 (en) | Nuclear magnetic resonance logging tool having an array of antennas | |
| US4714881A (en) | Nuclear magnetic resonance borehole logging tool | |
| JP2517720B2 (en) | Nuclear magnetic resonance detector and its technology | |
| US7663363B2 (en) | Method and apparatus for high signal-to-noise ratio NMR well logging | |
| US20090072825A1 (en) | Systems and methods for deep-looking nmr logging | |
| Anferova et al. | Construction of a NMR‐MOUSE with short dead time | |
| Perlo et al. | Optimized slim-line logging NMR tool to measure soil moisture in situ | |
| Jackson | Nuclear magnetic resonance well logging | |
| RU2457516C1 (en) | Device for nuclear magnetic resonance in earth field for full-sized cores study | |
| Savukov et al. | Detection of ultra-low field NMR signal with a commercial QuSpin single-beam atomic magnetometer | |
| Zhu et al. | A design scheme of receiving system of small-diameter nuclear magnetic resonance logging tool | |
| Wu et al. | Sensor design and implementation for a downhole NMR fluid analysis laboratory | |
| RU2495458C2 (en) | Nuclear-magnetic logging device | |
| Lin et al. | A review on the progress of the underground nuclear magnetic resonance method for groundwater disaster forecasting detection of tunnels and mines | |
| US20090066331A1 (en) | Probe, system and method suitable for unilateral nuclear magnetic resonance | |
| RU2372478C1 (en) | Electromagnetic borehole defectoscope | |
| Zhu et al. | High depth resolution design of small diameter nuclear magnetic resonance logging probe based on compensating magnets for soil moisture measurement in situ | |
| Liu et al. | A new downhole magnetic resonance imaging tool | |
| RU2361247C1 (en) | Nuclear magnetic logging method and nuclear magnetic logging device | |
| Radic | Improving the signal-to-noise ratio of surface NMR data due to the remote reference technique | |
| Gaunkar et al. | Broadband analysis of response from magnetic cores used in inductive sensors for pulsed nuclear magnetic resonance applications | |
| CN204679654U (en) | A kind of nuclear magnetic resonance for complex environment surveys magnetic device | |
| Prabhu Gaunkar et al. | Analysis of ringing effects due to magnetic core materials in pulsed nuclear magnetic resonance circuits | |
| Liu et al. | The downhole circumferential scanning magnetic resonance imaging tool |