具有多層磁體的核磁共振測井儀探頭及天線激勵方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及核磁共振測井技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種核磁共振測井儀探頭及天線激 勵方法。
【背景技術(shù)】 陽00引核磁共振（NuclearMa即eticResonance,NMR)現(xiàn)象在1946年被發(fā)現(xiàn)，之后很快 應(yīng)用在物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。20世紀(jì)50年代，核磁共振開始在 石油天然氣工業(yè)中應(yīng)用，最初應(yīng)用于油藏巖石物理領(lǐng)域。核磁共振測井儀可W利用核磁共 振原理對井眼周圍的地層信息的進(jìn)行探測，具有獨特的儲層流體的定性識別和定量評價能 力。
[0003] 探頭是核磁共振測井儀的重要部件之一，探頭的結(jié)構(gòu)決定了儀器的測量方式、核 磁共振區(qū)域和核磁共振信號強度等關(guān)鍵性能。核磁共振測井儀探頭主要包括磁體和天線， 磁體能形成用于極化自旋氨質(zhì)子的靜磁場，天線能發(fā)射用于扳轉(zhuǎn)自旋氨質(zhì)子的射頻場，撤 去射頻場后，自旋氨質(zhì)子開始沿著靜磁場發(fā)生進(jìn)動，從而產(chǎn)生核磁共振感應(yīng)信號，通過探測 核磁共振感應(yīng)信號，可W對地層情況進(jìn)行分析。
[0004] 現(xiàn)有的核磁共振測井儀探頭多采用柱狀體磁體，磁體的圓面兩邊分別為N極和S 極，磁場分布由N極指向S極的閉合磁力線形成，天線環(huán)繞在磁體周圍，能向井眼四周360° 激發(fā)極化的地層區(qū)域，使得在井眼周圍沒有探測盲區(qū)，可W進(jìn)行多頻多切片測量，但測量得 到的信號只能是360°地層中信號的平均信號。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的核磁共振測井儀探頭只 能進(jìn)行徑向深度維、軸向深度維的信號檢測，不具有周向多方位敏感區(qū)域的信號檢測能力。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明提供一種核磁共振測井儀探頭及天線激勵方法，用W解決現(xiàn)有技術(shù)中核磁 共振測井儀探頭只能進(jìn)行徑向深度維和軸向深度維的信號檢測、不具有周向多方位敏感區(qū) 域的信號檢測能力的技術(shù)問題。
[0006] 本發(fā)明提供一種核磁共振測井儀探頭，包括：探頭骨架、多個磁體組件W及多個天 線；
[0007] 所述探頭骨架呈圓柱狀，多個所述磁體組件在所述探頭骨架周向上均勻分布；
[0008] 所述磁體組件包括從上至下依次設(shè)置的至少兩層磁體，所述磁體的充磁方向為徑 向，且所述磁體組件中相鄰兩層磁體的充磁方向相反；
[0009] 每個所述磁體組件的外側(cè)均設(shè)置有天線，多個所述天線各自獨立饋電。
[0010] 進(jìn)一步地，所述天線由去氧銅皮繞制而成，所述天線呈回型或者蚊香型。
[0011] 進(jìn)一步地，所述天線包括N應(yīng)去氧銅皮，第1應(yīng)與第2應(yīng)之間的距離等于第N-1應(yīng) 與第N應(yīng)之間的距離，且第k應(yīng)與第k+1應(yīng)之間的距離大于第1應(yīng)與第2應(yīng)之間的距離； 陽01引其中，k、N均為自然數(shù)，2 <k<N-1，N> 3。
[0013] 進(jìn)一步地，每個所述天線外側(cè)還設(shè)置有輔助天線，所述輔助天線與所述天線各自 獨立饋電。
[0014] 進(jìn)一步地，每個所述磁體組件包括上中下=層磁體，其中，中層磁體的厚度小于上 層磁體和下層磁體的厚度。
[0015] 進(jìn)一步地，所述探頭骨架中設(shè)置有多個與所述磁體相匹配的容置腔，多個所述磁 體分別固定設(shè)置在所述多個容置腔中。
[0016] 進(jìn)一步地，所述探頭骨架上開設(shè)有多個凹槽，多個所述天線分別固定設(shè)置在多個 所述凹槽中。
[0017] 進(jìn)一步地，所述核磁共振測井儀探頭，還包括：用于為天線饋電的天線激勵裝置；
[0018] 所述天線激勵裝置中包括多個激勵通道，多個所述天線分別與多個所述激勵通道 電連接。
[0019] 進(jìn)一步地，所述探頭骨架中設(shè)置有通孔，所述通孔的中屯、軸線與所述探頭骨架的 中屯、軸線重合；
[0020] 所述通孔中穿設(shè)有支撐架，所述支撐架與探頭殼體固定連接，或者，所述通孔中穿 設(shè)有供鉆井液流通的導(dǎo)流管，所述導(dǎo)流管通過金屬件與所述探頭骨架固定連接。
[0021] 本發(fā)明還提供一種基于上述任一項所述的核磁共振測井儀探頭的天線激勵方法， 包括：
[0022] 激勵一個天線，實現(xiàn)井下單方位角的探測；
[0023] 激勵至少兩個天線，實現(xiàn)井下多方位角的探測；
[0024] 激勵全部天線，實現(xiàn)井下全方位探測。
[00巧]本發(fā)明提供的核磁共振測井儀探頭及天線激勵方法中，多個磁體組件在探頭骨架 周向上均勻分布，每個磁體組件的外側(cè)均設(shè)置有天線，且多個天線各自獨立饋電，通過激勵 不同的天線，可W實現(xiàn)不同方位角的地層信息探測，提高了核磁共振測井儀探頭的周向分 辨能力，實現(xiàn)了徑向、軸向、周向=維尺度下的地層探測。并且，每個磁體組件均包括從上至 下依次設(shè)置的至少兩層磁體，相鄰兩層磁體的充磁方向相反，能夠使磁力線更加聚猶，使靜 磁場在同一徑向深度、不同軸向深度上的磁場強度更加均勻，提高了核磁共振測井儀探頭 的性能。
【附圖說明】
[00%] 圖1為本發(fā)明實施例一提供核磁共振測井儀探頭中多個磁體組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明實施例一提供的核磁共振測井儀探頭中回型天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖3為本發(fā)明實施例一提供的核磁共振測井儀探頭中蚊香型天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明實施例一提供的核磁共振測井儀探頭中回型天線與磁體組件的位 置不意圖一；
[0030] 圖5本發(fā)明實施例一提供的核磁共振測井儀探頭中回型天線與磁體組件的位置 示意圖二。
[0031] 附圖標(biāo)記：
[0032] 1-上層磁體2-中層磁體3-下層磁體4-回型天線
[0033] 5-蚊香型天線
【具體實施方式】
[0034] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 W35] 實施例一
[0036] 本發(fā)明實施例一種核磁共振測井儀探頭。本實施例中的核磁共振測井儀探頭，可 W包括：探頭骨架、多個磁體組件W及多個天線；探頭骨架呈圓柱狀，多個磁體組件在探頭 骨架周向上均勻分布。
[0037] 圖1為本發(fā)明實施例一提供核磁共振測井儀探頭中多個磁體組件的結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖1所示，探頭中包括八個磁體組件，每個磁體組件包括從上至下依次設(shè)置的至少兩層 磁體，磁體的充磁方向為徑向，且磁體組件中相鄰兩層磁體的充磁方向相反；每個磁體組件 的外側(cè)均設(shè)置有天線，多個天線各自獨立饋電。
[0038] 具體地，多個磁體組件可W組成中屯、對稱結(jié)構(gòu)，每個磁體組件與探頭骨架中屯、軸 線之間的距離均相等，且多個磁體組件在探頭骨架周向上均勻分布。
[0039] 每個磁體組件包括從上至下依次設(shè)置的至少兩層磁體，磁體的充磁方向為徑向， 也就是說磁體沿著探頭骨架的半徑延伸方向充磁。具體地，磁體的充磁方向可W為由內(nèi)向 外或者由外向內(nèi)。并且，每個磁體組件中相鄰兩層磁體的充磁方向相反，中層磁體2的充磁 方向可W為由內(nèi)向外，相應(yīng)地，上層磁體1和下層磁體3的充磁方向均為由外向內(nèi)。
[0040] 本實施例中，每個磁體組件中均包括多層磁體，并且每層磁體的充磁方向相反，能 夠使磁力線更加聚猶，使靜磁場在同一徑向深度、不同軸向深度上的磁場強度更加均勻，提 高了核磁共振測井儀探頭的性能。
[0041] 優(yōu)選的是，中層磁體2的厚度小于上層磁體1和下層磁體3的厚度能夠使磁體組 件外側(cè)的磁場強度更加均勻。
[0042] 每個磁體組件外側(cè)均設(shè)置有天線，多個天線分別是獨立饋電的，對其中一個天線 發(fā)送激勵信號不會影響其它的天線。
[0043] 在實際工作過程中，探頭進(jìn)入井下后，多個磁體組件產(chǎn)生的靜磁場會激發(fā)周向上 多個方位角的氨質(zhì)子，當(dāng)需要探測某一方位角的地層信息時，可W對該方位角對應(yīng)的天線 發(fā)送激勵信號，天線產(chǎn)生的射頻磁場能夠扳轉(zhuǎn)氨質(zhì)子，停止對天線發(fā)送激勵信號后，氨質(zhì)子 會沿著靜磁場發(fā)生進(jìn)動，產(chǎn)生核磁共振感應(yīng)信號，通過探測該核磁共振感應(yīng)信號，可W獲取 相應(yīng)單方位角的地層信息。類似的，激勵至少兩個天線，可W實現(xiàn)井下多方位角的探測，激 勵全部天線，可W實現(xiàn)井下全方位探測。
[0044] 磁體組件的個數(shù)越多，則天線個數(shù)越多，能探測到的敏感區(qū)域的個數(shù)也就越多。當(dāng) 需要探測某一敏感區(qū)域時，激勵相應(yīng)位置的天線即可。假設(shè)有四個磁體，按照羅盤方位分別 設(shè)置在探頭骨架中屯、的東南西北四個方向，對應(yīng)的四個天線分別為A、B、C、D。表1示出了 激勵不同天線產(chǎn)生的敏感區(qū)域范圍。
[0045] 表 1
[0046]
陽047] 表1中，+表示天線被激勵，-表示天線未被激勵。由表1可W看出，通過激勵不同 的天線，可W實現(xiàn)不同方位角的地層信息的探測，使核磁共振測井儀探頭具有周向分辨能 力。當(dāng)天線個數(shù)為4個時，可W實現(xiàn)15種探測模式，當(dāng)天線個數(shù)為8個時，可W實現(xiàn)255種 探測模式，也可W增加更多的天線，實現(xiàn)更多的探測模式。
[0048] 在井下探測過程中，通過上提探頭、下降探頭，可W實現(xiàn)不同