NO882570L - Nukleaer magnetisk resonansavfoelingsanordning. - Google Patents
Nukleaer magnetisk resonansavfoelingsanordning.Info
- Publication number
- NO882570L NO882570L NO882570A NO882570A NO882570L NO 882570 L NO882570 L NO 882570L NO 882570 A NO882570 A NO 882570A NO 882570 A NO882570 A NO 882570A NO 882570 L NO882570 L NO 882570L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- magnets
- magnetic field
- longitudinal axis
- analyzed
- magnetic resonance
- Prior art date
Links
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 title claims description 34
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 63
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 238000000329 molecular dynamics simulation Methods 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012565 NMR experiment Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000005311 nuclear magnetism Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000002907 paramagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000003094 perturbing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/383—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using permanent magnets
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår nukleær magnetisk resonans-avføllngsanordning og teknikker som spesielt kan anvendes for å avføle i et sylindrisk volum som omgir en sonde blant annet ved en brønnlogging.
Ved beskrivelsen av oppfinnelsen vil denne bli rettet mot brønnlogging uten at dette må ansees som det eneste mulige anvendelsesområde.
Fluidstrømningskarakteristikkene til porøse medium har lenge vært av interesse for oljeindustrien. A. Timur i "Pulsed Nuclear Magnetic Resonance Studies of Porosity, Movable Fluid, and Permeability of Sandstone" (Journal of Petroleum Technology, Juni 1969, side 775) beskriver eksperimentelt at NMR-metoder gir en hurtig ikke-destruktiv bestemmelse av porøsitet, bevegelig fluid, og permeabilitet til steinforma-sj oner.
Det er kjent at når en enhet med magnetiske momenter slik som de til hydrogenatomkjerner utsettes for et statisk magnetisk felt har det en tendens til å rette seg langs det magnetiske feltets retning, som resulterer i en massiv magnetisering. Hastigheten ved hvilken likevekten etableres ved slik massiv magnetisering ved tilveiebringelsen av det statiske magnetiske feltet er kjennetegnet av parameteren Tl, kjernespinn-gitterrelaksasJonstiden.
Det har blitt sett at mekanismen som bestemmer verdien for Tl avhenger av molekylar dynamikk. Ved væsker er molekylar dynamikk en funksjon av molekylar størrelse og intermolekylar gjensidig påvirkning. Vann og forskjellige typer med olje har derfor forskjellige Tl-verdier.
Ved heterogent medium, slik som et porøst faststoff, som inneholder væske i sine porer, er dynamikken til molekylene tett opp til den massive flaten også betydelige og de adskiller seg fra dynamikken til den massive væsken. Det skulle således være klart at Tl-parametrene gir verdifull informasjon med hensyn til brønnloggeparametrene.
Det finnes flere teknikker for å forstyrre likevekten til en enhet med magnetiske momenter slik som den til hydrogenatom-kjernen og for Tl-parametermålinger. En slik teknikk er f.eks. anvendt ved "Schlumberger Nuclear Magnetic Logging Tool".
"The Schlumberger Nuclear Magnetic Logging (NML)"-verktøyet er beskrevet av R.C. Herrick, S.H. Courturie, og D.L. Best, "An Improved Nuclear Magnetism Logging System and its Application to Formation Evaluation" (SPE 8361 presentert ved den 54. Annual Fall Technical Conference and Exhibition of the Society of Petroleum Engineers of AIME, holdt i Las Vegas Nevada, 23.-26. september 1979), og i US-patent nr. 3 213 357.
NML-verktøyet måler den frie presesjonen til protonets magnetiske protonkjernemomenter i Jordens magnetfelt ved å påføre et relativt sterkt likestrøms-polarisasjonsfelt til den omgivende steinformasjonen for å innrette proton-kjernespinn til tilnærmet perpendikulært på Jordens magnetiske felt. Polarisasjonsfeltet må bli tilført i en tidsperiode grovt regnet fem ganger Tl (kjernespinn-gitterrelaksasjonstiden) for tilstrekkelig polarisasjon - tilnærmet 2 sekunder (Jfr. ovenfornevnte artikkel av R.C. Herrick et al.). Ved slutten av polariseringen blir feltet slått hurtig av. Siden protonspinnene ikke er i stand til å følge de plutselige endringene er de tilbake innrettet perpendikulært på Jordens magnetiske felt og presisjon om sitt felt ved Larmor-frekvensen som korresponderer med Jordens lokale magnetiske felt (grovt fra 1300 til 2600 Hz, avhengig av stedet).
SpinnpresisJonen induserer i en opptaksspole et sinusformet signal hvis amplitude er proporsjonal med tettheten til protonene tilstede i formasjonen. Signalet avtar med en tidskonstant T2<*>(transvers reiasJonstid) på grunn av inhomogenitetene i det lokale magnetiske feltet over avfølingsvolumet.
Hydrogenprotoner i massive overflater eller bundet til overflater har svært korte karakteristiske relaksasjonstider Tl, men massive fluider i poremellomrommene har mye lengre relaksasjonstider. I betraktning av det faktumet at det observeres en avtagning med en relaksasjonstidskonstant T2<*>mindre eller lik Tl er Schlumberger NML-verktøy blind for matriser og bundne protoner ved forsinkelsesobservasjon av signalet inntil 20-30 millisekunder etter at forsinkelsen har begynt. Tl-målinger kan bli utført ved å sammenligne fri presisjon som følge av polariseringspulsene av forskjellig varighet. På grunn av at store polariseringsfelt ikke kan bli slått av øyeblikkelig vil mye av signalamplituden gå tapt.
Til nå finnes det to måter å kompensere for denne effekten: 1. US-patent nr. 3 483 465 anvender et polariseringsfelt som tillater oscillasjon ved Larmor-frekvensen som korresponderer med Jordens magnetiske felt i et par sykluser. 2. US-patent nr. 3 667 035 beskriver anvendelse av et vekslende magnetisk felt i en retning på tvers av Jordens magnetiske felt og ved en frekvens som korresponderer med Larmor-presesjonsfrekvensen korresponderende med Jordens magnetiske felt.
Selv om det har blitt betydelige forbedringer ved Schlumbergers NML-teknikk i løpet av de siste 25 årene har man likevel ikke kunnet overvinne følgende ulemper: 1. Spesier med kortere relaksasjonstid (kortere enn 20-30 msek) kan ikke bli detektert av Schlumbergers NML-teknikk på grunn av lang dødtid ved systemet som følge av den polariserende likestrømspulsen. 2. Schlumbergers NML-teknikk innebærer undertrykkelse av et svært høyt uønsket signal som kommer fra borefluidet (som er tett i nærheten av sonden) og som krever doping av borefluidet med paramagnetiske materialer). DEnne prosessen er dyr og tar tid. 3. Schlumbergers NML-teknikk kan ikke utføre en Tl (kjernespinn-gitterrelaksasjonstid)-måling ved en kommersiell operasjonsloggehastighet på grunn av den lange tiden som er nødvendig for hver enkel Tl-måling.
Andre teknikker for ikke-destruktiv bestemmelse av porøsitet, bevegelig fluid og permeabilitet til formasjonen er Los Almos NMR-teknikk beskrevet i følgende publikasjoner: R. K. Cooper og J. A. Jackson "Remote (Inside-Out) NMR. I Production of a Region of Homogeneous Magnetic Field", J. Magn. Reson. 41,4 00 (1980). L. J. Burnett og J. A. Jackson, "Remote (Inside-Out) NMR. II Sensitivity of NMR Detection for External Samples", J. Magn. Reson. 41,406 (1980).
J. A. Jackson, L. J. Burnett og J. F. Harmon, "Remote (Inside-Out) NMR. III Detection of Nuclear Magnetic Resonance in a Remotely Produced Region of Homogeneous Magnetic Field", J. Magn. Reson. 41,411 (1980).
US-patent nr. 4 350 955.
Los Alamos NMR-teknikken er basert på utvikling av en ny type magnet/RF-spoleenhet. Denne tillater tilveiebringelse av NMR-signalet oftest fra et toriodalt "smultring"-formet område i omgivelsen av formasjonen ved en bestemt avstand fra borehullsaksen.
Los Alamos-metoden er basert på kun Tl-målinger, som tilveiebringes ved hjelp av standard puls NMR-teknikk som tillater overvinnelse av vanskelighetene beskrevet ovenfor i forbindelse med Schlumberger-teknikken, dvs. problemene med lang dødtid. Den eliminerer imidlertid ikke borefluid-signalproblemene og overvinner heller ikke vanskeligheten med uakseptabelt lave operasjonshastigheter på grunn av lavt signal til støyforhold. Jackson er i stand til å øke betydelig den statiske magnetiske feltstyrken, men innrømmer at dette er upraktisk ved foreliggende magnetiske teknologi-konstant.
En basisvanskelighet med Los Alamos-metoden til Jackson ligger i det faktumet at der er definert et "smultring"-formet område med høy homogenitet, hvis lokalisering og feltstyrke har en tendens til å variere over tiden i løpet av driften på grunn av delvise endringer i det lokale Jord-magnetiske felt, temperatur og mekaniske egenskaper til det feltfrembringende apparatet. Las Alamos-metoden anvender en antenne som er avstemt til en fast frekvens mangler imidlertid fleksibilitet med resonanstilpasning av feltendringene.
En lignende vanskelighet er også påtruffet ved å anvende en teknikk som er beskrevet i britisk patentpublikasjon nr. 2 141 236A.
Andre hovedvanskeligheter forbundet med enhver teknikk hvor relativt små områder med høy homogenitet skal undersøkes ligger i det faktumet at hver enkelt måling til avtagel-sesprosessen må ha en varighet tilnærmet så lang som den relevante relaksasjonstiden. Verktøyet må være tilstede i det lokale måleområdet hele tiden og begrenser således logge-operasjonen til en ikke-økonomisk loggehastighet.
US-patentsøknad nr. 08/838 503 beskriver en nukleær magnetisk resonansanordning med en ytelse som er betydelig forbedret i forhold til den tidligere kjente og som gir ytterligere operasjonsmuligheter som ikke er tilgjengelig ved tidligere kjente anordninger og teknikker. Forbedringene frembrakt ved oppfinnelsen ligger i redusering av falske signaler, betydelig økning av signal til støyforholdet, muligheten for å måle diffusjonskoeffisienten til fluidet i formasjonen, og todimensjonal avbildning.
Foreliggende oppfinnelsen forsøker å tilveiebringe en nukleær magnetisk resonans(NMR)-anordning som har ytelser som er betydelig forbedret i forhold til tidligere kjente og som gir ytterligere operasjonsmuligheter som ikke var tilgjengelige med tidligere kjente anordninger og teknikker. Forbedringene frembrakt ved foreliggende oppfinnelse ligger i betydelig økning av signal til støyforholdet.
Det er således tilveiebrakt i samsvar med en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen en nukleær magnetisk resonans-avfølingsanordning som Innbefatter i det minste fire magneter operative for å generere et statisk magnetisk felt i et område fjerntliggende derfra som inneholder materialer som søkes å bli analysert, Idet i det minste fire magneter er anordnet langs en lengdeakse og er magnetisert I magnetiseringsretningene som strekker seg generelt parallelt med lengdeaksen, anordning for å generere en radiofrekvens (RF) magnetisk felt i det fjerntliggende område for å eksitere atomkjernen til materialet som skal bli analysert og mottaker for å motta nukleære magnetiske resonanssignaler fra den eksiterte atomkjernen og for å tilveiebringe et utgangssignal som indikerer egenskapene til materialet som skal bli analysert.
I samsvar med den foreliggende utførelsesform av foreliggende oppfinnelse innbefatter i det minste de fire magnetene et første par med magneter som har motsatt magnetiseringsretning som er anbrakt med avstand langs lengdeaksen, og et andre par med magneter anbrakt mellomliggende det første par med magneter langs lengdeaksen og med en magnetiseringsretning motsatt magnetiseringsretningen til tilliggende av det første paret med magneter.
Ifølge en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen har således det andre paret med magneter magnetiseringsretninger parallelt med magnetiseringsretningene til tilliggende av det første paret med magneter.
I samsvar med en foretrukken utførelsesform av foreliggende oppfinnelse har dessuten i det minste fire magneter hver magneter med generelt sirkulært sylindrisk utførelse.
I det minste fire magneter kan være permanentmagneter eller elektromagneter eller kombinasjoner derav.
I samsvar med den foretrukne utførelsesformen av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for en nukleær magnetisk resonansavfølingsanordning med i det minste fire magneter operative for å generere et statisk magnetisk felt langs en retning perpendikulært på lengdeaksen i et toriodalt område anordnet i omkring et plan perpendikulært på lengdeaksen mellom magneten og fjerntliggende fra lengdeaksen, hvilket område inneholder materialer som skal bli analysert, idet i det minste fire magneter er anordnet langs lengdeaksen og er magnetisert i en magnetiseringsretning som strekker seg generelt parallelt med lengdeaksen og som bevirker at i det minste de fire magnetene genererer et statisk magnetisk felt fra å generere jevn amplitude i det fjerntliggende området, generering av et magnetisk radiofrekvensfelt i det fjerntliggende området for å eksitere atomkjernen til materialet som skal bli analysert og med en magnetisk radiofrekvensret-ning i det vesentlige parallelt med lengdeaksen og perpendikulært til den statiske feltretningen, mottakelse av nukleære magnetiske resonanssignaler fra den eksiterte atomkjernen for tilveiebringelse som reaksjon på de mottatte nukleære magnetiske resonanssignalene et utgangssignal som indikerer egenskapene til materialene som skal bli analysert. 1 samsvar med en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en anordning for brønnlogging som anvender nukleær magnetisk resonans og som har minst fire magneter operativt for å generere et statisk magnetisk felt i et område fjerntliggende derfra som inneholder materiale som skal bli analysert, Idet de fire magnetene er anordnet langs en lengdeakse og er magnetisert I magnet!seringsretningen som strekker seg generelt parallelt med lengdeaksen, anordning for å generere et magnetisk radiofrekvensfelt i området i en retning i det vesentlige parallelt med aksen til borehullet og perpendikulært på det magnetiskstatiske feltet for å eksitere atomkjernen til materialet som er analysert, og anordning for å motta de nukleære magnetiske resonanssignalene fra den eksiterte atomkjernen.
Egenskapene til materialene målt ved foreliggende oppfinnelse Innbefatter porøsitet, bevegelig fluidporøsitet, permeabilitet til formasjonen, Tl (kjernespinn-gitterrelaksasjonstiden) og T2<*>(transvers relaksasjonstid).
Foreliggende oppfinnelse skal i det påfølgende bli beskrevet nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser skjematisk delvis i blokkdiagram og delvis et riss av brønnloggeanordningen konstruert og operativ i samsvar med en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser et snitt gjennom anordningen på fig. 1 tatt i et plan som ligger i aksen til borehullet indikert med linjen 2-2 på fig. 1 og som viser anordningen av statiske og radio-frekvente magnetiske felt. Fig. 3A og 3B viser snitt (tegningene er ikke i målestokk) til magneten på fig. 1 tatt i et plan i hvilket aksen til borehullet indikert med linjen 2-2 på fig. 1 ligger. Fig. 4A, 4B, 4C og 4D viser diagrammessig feltkarakteristik-kene frembrakt av anordningen på fig. 1-3.
Med henvisning til fig. 1 er det I en generell form vist brønnloggeanordningen og operasjonen i samsvar med en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen og anbrakt med en del i et borehull. Anordningen innbefatter en første del 6 som er anordnet for å bli senket ned I et borehull 7 med en borehull slengdeakse 8, idet hensikten er å undersøke materialets art I nærheten av borehullet og som ligger I området 9 til en generelt toroidal form og som omgir borehullet.
Den første delen 6 innbefatter fortrinnsvis en generelt sylindrisk permanent magnetenhet 10, som fortrinnsvis har et sirkulært tverrsnitt og er anordnet langs en permanent magnetlengdeakse 11 som fortrinnsvis er koaksial med lengdeaksen 8 til borehullet. Ifølge en foretrukket utførel-sesform av oppfinnelsen kan det anvendes flere permanentmagneter 10, normalt i det minste fire. Gjennom hele denne beskrivelsen er antallet permanentmagneter som definerer magnetenheten 10 betraktet sammen og henvist til som en permanent magnetenhet 10 og deres felles lengdeakse benevnes som lengdeaksen 11.
Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter permanentmagnetenheten 10 i det minste fire permanentmagneter som innbefatter et første par med permanentmagneter med motsatt magnetiseringsretning og som er anbrakt langs lengdeaksen, og et andre par med magneter er anbrakt mellomliggende første par med magneter langs lengdeaksen og med en magnetiseringsretning motsatt magnetiseringsretningen til magnetene for det første paret med magneter tilliggende dertil. Ifølge en alternativ utførelses-form av oppfinnelsen har et andre par magneter magnetiseringsretninger sammenfallende med magnetiseringsretningene til magnetene til det første paret med magnetene tilliggende dertil.
Det skal henvises til fig. 3A og 3B som viser alternative utførelsesformer av permanentmagnetenhetene 10. Ved utførel-sesf ormen på fig. 3A innbefatter permanentmagnetenhetene et par med avstand anbrakte magneter 110 og 112 som har lik og motsatt magnetisering I retningene langs lengdeaksen 11. Anbrakt langs lengdeaksen 11 i mellomliggende berørende forhold med magnetene 110 og 112 er magneter 114 og 116 med generelt mindre sylindrisk tverrsnittsdiameter enn magnetene 110 og 112 og som har lik og motsatt magnetisering i retning langs lengdeaksen 11. I denne utførelsesformen er magnetiseringsretningen til magnetene 110 og 114 den samme som magnetiseringsretningen til magnetene 112 og 116.
Med henvisning til fig. 3B er det vist en alternativ utførelsesform av magnetenheten. Magnetenheten innbefatter her et par med avstand anbrakte magneter 120 og 122 med lik og motsatt magnetisering i retningene langs lengdeaksen 11. Anbrakt langs lengdeaksen 11 I mellomliggende, berørende forhold med magnetene 120 og 122 er magneter 124 og 126 av generelt lik sylindrisk tverrsnittsdiameter som magneten 120 og 122 og har lik og motsatt magnetisering i retninger langs lengdeaksen 11. Ved denne utførelsesformen er magnetiseringsretningen til magneten 120 og 124 motsatt, som også magnetiseringsretningene til magnetene 122 og 126.
Permanentmagneten 10 har fortrinnsvis jevn magnetisering i det vesentlige langs permanentmagnet-magnetiseringsaksen 12 koaksialt med lengdeaksen 11 til borehullet. Permanentmagneten er typisk dannet av et ferrit-permanentmateriale slik som Arnox eller Permadure. Det er vesentlig at permanent-magnetmaterialet er Ikke-ledende.
Den første delen 6 innbefatter også en eller flere spolevik-linger 16, som fortrinnsvis er anordnet på permanent- magnetflaten mellomliggende magnetene slik at hver spole-vikling ligger i et plan i det vesentlige perpendikulært på lengdeaksene 11. Aksen 13 til spoleviklingen 16 er fortrinnsvis koaksial med lengdeaksen 11. Permanentmagneten 10 og spoleviklingene 16 er fortrinnsvis anbrakt i et ikke-ledende, ikke-ferromagnetisk beskyttende hus 18. Huset og innholdet vil heretter bli henvist til som en sonde 19.
Spoleviklingene 16 sammen med en sender/mottaker (T/R) tilpassende krets 20 definerer en sender/mottaker (T/R) krets. T/R tilpasningskretsen 20 innbefatter typisk en resonanskondensator, en T/R-bryter og både til-sender og til-mottaker tilpasningskrets og er koplet med en RF-effekt-forsterker 24 og med en mottakerforforsterker 26.
Anbrakt i et hus angitt av blokken 30 er styrekretsen for en loggeanordning innbefattende en datamaskin 32 som til-veiebringer et styreutgangssignal til en pulsprogrammerer 34 som mottar et RF-Inngangssignal fra en RF-kilde 36 med variabel frekvens. Pulsprogrammereren 34 styrer operasjonen av den variable RF-kilden 36 såvel som en RF-driver 38, som mottar et Inngangssignal fra kilden 36 og utgangssignaler fra effektforsterkeren 24.
Utgangen til mottakerforforsterkeren 26 tilføres en RF-mottaker 40 som mottar et inngangssignal fra en faseskifter 44. Faseskifteren 44 mottar et inngangssignal fra kilden 36. Mottakeren 40 sender utgangssignaler via en A/D-omformer med en buffer 46 til en datamaskin 32 for å tilveiebringe ønsket brønnloggingsutgangsdata for ytterligere bruk og analyse.
Alle de her beskrevne elementene som normalt er i huset 28 og/eller huset 30 kan bli anbrakt enten utenfor borehullet eller alternativt bli ført ned gjennom borehullet.
Det skal nå vises til fig. 2, som viser den magnetiske feltretningsanordningen av det statiske magnetiske feltet
(piler 50) og RF-magnetfeltet (piler 52) i området 9 (fig. 1) som Inneholder materialer som ønskes å analysere.
Ved brønnloggeanvendelser ifølge foreliggende oppfinnelse er det foretrukket at den statiske magnetiske feltamplituden er jevn innenfor toroidalområdet 9.
Alle de nukleære momentene i materialet som skal bli analysert er anordnet generelt om retningen til det statiske magnetiske feltet generert av permanentmagneten 10. Ifølge en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er retningen til RF-magnetfeltet i det vesentlige perpendikulært på det statiske magnetiske feltet i området 9. En slik feltanordning er konvensjonell for NMR-eksperimenter og kan bli anvendt for å eksitere massiv nukleær magnetisering.
I det påfølgende skal det henvises til fig. 4A-4D som viser den magnetiske feltstyrkekarakteristikken i det fjerntliggende området 9 for forskjellige magnetkonfigurasjoner. Flg. 4A-4C viser karakteristikkene for magnetkonfigurasjonen på fig. 3A, mens fig. 4D viser karakteristikken for magnet-konf igurasj onen på fig. 3B. Fig. 4A viser en utførelsesform hvor både den første og andre deriverte av feltstyrken med den radiale retningen er null over området 9. Dette korresponderer med en mellomliggende situasjon slik som den vist på fig. 3A. Fig. 4B viser en utførelsesform hvor den første ordenspartialderiverte for feltstyrken i forhold til radialavstanden er negativ over området 9. Dette korresponderer med en situasjon hvor diameteren til tverrsnittet for det andre paret med magneter økes relativt til den vist på fig. 3A, idet de andre parametrene holdes konstant. Fig. 4C viser en utførelsesform hvor den første ordenspartialderiverte for feltstyrken i forhold til radialavstanden er lik null ved to radier i området 9 og hvor den andre ordenspartialderiverte ved de to radiene er motsatt med hensyn til fortegn. Dette korresponderer med en situasjon slik som ovenfor, men hvor tverrsnittet til det andre paret med magneter avtar relativt til det vist på fig. 3A.
Fig. 4D viser en utførelsesform hvor den magnetiske feltstyrken er ved et minimum og den første ordenspartialderiverte til feltstyrken i forhold til radialavstanden er lik null ved en gitt radius innenfor området 9. Dette korresponderer til en situasjon slik som vist på fig. 3B.
En fagmann på området vil se at foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset bare til det ovenfor beskrevne og vist eksem-pelet, men at modifikasjonen er mulig innenfor rammen av det som er fremsatt i kravene.
Claims (18)
1.
Nukleær magnetisk resonansavfølingsanordning, karakterisert ved at den innbefatter
i det minste fire magneter operative for å generere et statisk magnetfelt i et område fjerntliggende derfra som inneholder materialer som søkes analysert, idet i det minste fire magneter er anordnet langs en lengdeakse og er magnetisert I magnetiseringsretningen som strekker seg parallelt med lengdeaksen,
innretning for å generere et radiofrekvent (RF) magnetfelt i det fjerntliggende område for å eksitere atomkjernen til materialer som ønskes analysert, og
mottaker for å motta nukleære magnetresonanssignaler fra den eksiterte atomkjernen og for å tilveiebringe et utgangssignal som indikerer egenskapene til materialet som ønskes analysert.
2.
Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de i det minste fire magnetene innbefatter et første par med magneter med motsatte magnetiseringsretninger og som er anbrakt med avstand langs lengdeaksen og et andre par med magneter anbrakt mellomliggende første par med magneter langs lengdeaksen.
3.
Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at det andre par med magneter med magnetiseringsretninger motsatt magnetiseringsretningene er tilliggende et av de første par med magneter.
4.
Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at det andre par med magneter har magnetiserings retninger parallelt med magnetiseringsretningen til tilliggende av det første par med magneter.
5.
Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at i det minste de fire magnetene hver er av generelt sirkulær sylindrisk form.
6.
Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de fire magnetene er permanentmagneter.
7.
Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de fire magnetene er elektromagneter.
8.
Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de fire magnetene er operative for å generere et statisk magnetfelt i et brønnboringshull.
9.
Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den Innbefatter en innretning for å generere et statisk magnetfelt, innretning for å generere et radiofrekvent magnetfelt og mottaker langs et borehull for derved å klargjøre flere nukleære magnetresonansmålinger som skal bli utført langs denne.
10.
Nukleær magnetisk resonansavfølingsanordning, karakterisert ved at den Innbefatter:
i det minste fire ferrit-permamentmagneter operative for å generere et statisk magnetfelt I et område fjerntliggende derfra som Inneholder materiale som ønskes analysert, idet de fire permanentmagnetene er av en generell sylindrisk form, idet de fire permanentmagnetene er anordnet langs en lengdeakse og er magnetisert i magnetiseringsretningen som strekker seg generelt parallelt med lengdeaksen,
innretning for å generere et radiofrekvent magnetfelt i det fjerntliggende området for å eksitere atomkjernen til materialene som ønskes analysert, idet innretningen for generering innbefatter i det minste en spole viklet om overflaten til i det minste fire ferrit-permanentmagnetene hvor spoleviklingene ligger i planet vesentlig perpendikulært på lengdeaksen mellomliggende magnetene, og
mottaker for å motta via nevnte spole nukleære magnetresonanssignaler fra materialet som skal bli analysert og for å tilveiebringe et utgangssignal som indikerer egenskapene til materialene som ønskes analysert.
11.
Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at ferrit-permanentmagnetene har den totale konfigurasjonen av en sirkulær sylinder.
12.
Anordning ifølge krav 10, karakterisert ved at den innbefatter en innretning for å forskyve innretningen for å generere et statisk magnetfelt, innretning for å generere et radiofrekvent magnetfelt og mottaker langs et borehull, derved å klargjøre flere nukleære magnetiske resonansmålInger som skal bli utført langs denne.
13.
Fremgangsmåte for nukleær magnetresonansavføl ing, karakterisert ved
tilveiebringelse av i det minste fire magneter som definerer en lengdeakse og har i det vesentlige jevn magnetisering og magnetiseringsretninger som strekker seg parallelt med lengdeaksen,
bevirkning av at de fire magnetene genererer et statisk magnetfelt av generelt jevn amplitude i et område fjerntliggende derfra som inneholder materiale som ønskes analysert, idet det statiske magnetfeltet som har en statisk feltretning perpendikulært på lengdeaksen i det fjerntliggende området,
generering av et radiofrekvent magnetfelt i det fjerntliggende området for å eksitere atomkjernen til materialet som ønskes analysert om en radiofrekvent magnet-feltretning i det vesentlige perpendikulært på den statiske feltretningen og parallelt med lengdeaksen,
mottakelse av det nukleære magnetiske resonanssig-nalet fra den eksiterte atomkjernen, og
tilveiebringelse som reaksjon på mottatte nukleære magnetresonanssignaler et utgangssignal som indikerer egenskapene til materialene som ønsket analysert.
14.
Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at det genereres et statisk magnetfelt innbefattende generering av et statisk magnetfelt i et område som omgir et brønnborehull.
15 .
Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at det genereres et statisk magnetfelt, genereres et radiofrekvent magnetfelt og mottakelse av nukleære magnetiske resonanssignaler ved flere steder langs et borehull, for derved å klargjøre flere nukleære magnetiske resonansmålinger som skal bli utført derlangs.
16.
Fremgangsmåte for brønnlogging som anvender nukleærmagnetisk resonans, karakterisert ved
generering av et statisk magnetfelt i det vesentlige perpendikulært på aksen til borehullet i et område som omgir borehullet, hvilket område innbefatter materialer som ønskes analysert,
generering av et radiofrekvent magnetfelt i området i en retning i det vesentlige parallelt med aksen til bore hullet og i det vesentlige perpendikulært på det statiske magnetfeltet for å eksitere atomkjernen til materialet som ønskes analysert, og
mottakelse av nukleærmagnetiske resonanssignaler fra den eksiterte atomkjernen.
17 .
Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved
tilveiebringelse av et utgangssignal som indikerer egenskapene til materialet som ønskes analysert på basis av mottatte nukleære magnetiske resonanssignaler.
18.
Fremgangsmåte for nukleær magnetisk resonansavføling, karakterisert ved
tilveiebringelse av i det minste fire ikke-ledende permanentmagneter med generell sylindrisk konfigurasjon og definering av en lengdeakse, Idet de fire permanentmagnetene har i det vesentlige jevn magnetisering i en retning som strekker seg generelt langs en magnetiseringsakse parallelt med lengdeaksen,
bevirkning av at i det minste de fire magnetene genererer et statisk magnetfelt av en generell jevn amplitude som i det vesentlige er azimutsymmetrisk i forhold til lengdeaksen i et generelt toroidalt område sentrert om lengdeaksen og fjerntliggende derfra, idet området inneholder materialer som ønskes analysert, idet det statiske magnetfeltet har en statisk feltretning perpendikulært på lengdeaksen i det fjerntliggende området,
generering av et radiofrekvent magnetfelt av generell form og en azimutsymmetrisk amplitude i fjernområdet for eksitering av atomkjernen til materialene som ønskes analysert og med en radiofrekvent magnetisk feltretning i det vesentlige perpendikulært på den statiske feltretningen og i det vesentlige parallelt med lengdeaksen,
mottakelse av de nukleære magnetiske resonanssignalene fra materialene som ønskes analysert, og
tilveiebringelse som reaksjon på de mottatte nukleære magnetiske resonanssignalene et utgangssignal som indikerer egenskapene til materialene som ønskes analysert.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IN378/MAS/89A IN171847B (no) | 1988-06-10 | 1989-05-11 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6135687A | 1987-06-11 | 1987-06-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO882570D0 NO882570D0 (no) | 1988-06-10 |
| NO882570L true NO882570L (no) | 1988-12-12 |
Family
ID=22035276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO882570A NO882570L (no) | 1987-06-11 | 1988-06-10 | Nukleaer magnetisk resonansavfoelingsanordning. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0295134A2 (no) |
| JP (1) | JPH01152348A (no) |
| NO (1) | NO882570L (no) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2545484B2 (ja) * | 1990-05-21 | 1996-10-16 | シュルンベルジェ オーバーシーズ,エス,エイ | 地層のnmr特性の穿孔測定及びその解釈 |
| GB9022145D0 (en) * | 1990-10-11 | 1990-11-21 | Oxford Instr Ltd | Magnetic field generating assembly |
| CA2097430C (en) * | 1990-12-04 | 2003-06-24 | Melvin Miller | System for logging a well during the drilling thereof |
| US5309098A (en) * | 1991-05-16 | 1994-05-03 | Numar Corporation | Nuclear magnetic resonance detection of geologic structures |
| US5923167A (en) * | 1992-07-30 | 1999-07-13 | Schlumberger Technology Corporation | Pulsed nuclear magnetism tool for formation evaluation while drilling |
| DE69314261T2 (de) * | 1992-07-30 | 1998-04-09 | Schlumberger Technology Bv | Gepulster NMR-Gerät zur Formationsbewertung während des Bohrens |
| US6956371B2 (en) | 1995-10-12 | 2005-10-18 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for detecting diffusion sensitive phases with estimation of residual error in NMR logs |
| US6512371B2 (en) | 1995-10-12 | 2003-01-28 | Halliburton Energy Services, Inc. | System and method for determining oil, water and gas saturations for low-field gradient NMR logging tools |
| US6531868B2 (en) | 1996-12-30 | 2003-03-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | System and methods for formation evaluation while drilling |
| US6377042B1 (en) | 1998-08-31 | 2002-04-23 | Numar Corporation | Method and apparatus for merging of NMR echo trains in the time domain |
| US6366087B1 (en) | 1998-10-30 | 2002-04-02 | George Richard Coates | NMR logging apparatus and methods for fluid typing |
| US6661226B1 (en) | 1999-08-13 | 2003-12-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | NMR apparatus and methods for measuring volumes of hydrocarbon gas and oil |
| FR2793882A1 (fr) * | 1999-09-21 | 2000-11-24 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif portable de detection par rmn |
| US6255819B1 (en) | 1999-10-25 | 2001-07-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | System and method for geologically-enhanced magnetic resonance imaging logs |
| US6541969B2 (en) | 1999-12-15 | 2003-04-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for improving the vertical resolution of NMR logs |
| US6577125B2 (en) | 2000-12-18 | 2003-06-10 | Halliburton Energy Services, Inc. | Temperature compensated magnetic field apparatus for NMR measurements |
| US6525534B2 (en) | 2001-06-15 | 2003-02-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | System and methods for NMR signal processing without phase alternated pair stacking |
| WO2003016935A2 (fr) * | 2001-08-17 | 2003-02-27 | Innov-Pro | Dispositif pour l'etude d'un materiau par rmn |
| FR2828736A1 (fr) * | 2001-08-17 | 2003-02-21 | Innov Pro | Dispositif pour l'etude d'un materiau par rmn |
| US7463027B2 (en) | 2003-05-02 | 2008-12-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Systems and methods for deep-looking NMR logging |
| GB2422201B (en) | 2003-10-03 | 2007-06-06 | Halliburton Energy Serv Inc | System And Methods For T1-Based Logging |
| CN114235875A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-03-25 | 宁波大学 | 一种低场核磁共振Larmor频率的闭环检测系统 |
-
1988
- 1988-06-10 EP EP88305343A patent/EP0295134A2/en not_active Withdrawn
- 1988-06-10 NO NO882570A patent/NO882570L/no unknown
- 1988-06-11 JP JP63144566A patent/JPH01152348A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0295134A2 (en) | 1988-12-14 |
| NO882570D0 (no) | 1988-06-10 |
| JPH01152348A (ja) | 1989-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4717878A (en) | Nuclear magnetic resonance sensing apparatus and techniques | |
| US4717877A (en) | Nuclear magnetic resonance sensing apparatus and techniques | |
| EP0237323B1 (en) | Nuclear magnetic resonance sensing apparatus and techniques | |
| NO882570L (no) | Nukleaer magnetisk resonansavfoelingsanordning. | |
| US5055788A (en) | Borehole measurement of NMR characteristics of earth formations | |
| US4350955A (en) | Magnetic resonance apparatus | |
| AU633568B2 (en) | Borehole measurements of nmr characteristics of earth formations and interpretations thereof | |
| US6049205A (en) | Multiple frequency method for nuclear magnetic resonance longitudinal relaxation measurement and pulsing sequence for power use optimization | |
| US5712566A (en) | Nuclear magnetic resonance apparatus and method | |
| US6803761B2 (en) | Temperature compensated magnetic circuit | |
| US6121773A (en) | Longitudinal NMR well logging apparatus and method | |
| US6018243A (en) | NMR well logging apparatus and method | |
| EP1320769B1 (en) | High-resolution high-speed nmr well logging device | |
| US5959453A (en) | Radial NMR well logging apparatus and method | |
| US6518755B2 (en) | Measurement technique and apparatus for high-resolution multi-volume NMR well logging | |
| US6563314B1 (en) | Well logging method and apparatus for determining the nuclear magnetic resonance longitudinal magnetization decay of formations | |
| Taicher et al. | A comprehensive approach to studies of porous media (rocks) using a laboratory spectrometer and logging tool with similar operating characteristics | |
| JP2545484B2 (ja) | 地層のnmr特性の穿孔測定及びその解釈 | |
| RU2679630C1 (ru) | Способ ядерного магнитного каротажа и устройство для его реализации | |
| CA2230902C (en) | Radial nmr well logging apparatus and method | |
| Jackson et al. | Magnetic resonance apparatus |