本文回顧了核磁共振測井探頭的發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)對現(xiàn)有探頭結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行了具體分析。文由四部分組成。先簡要介紹了核磁共振測井（NMR）的發(fā)展歷史，然后分析了現(xiàn)有核磁共振測井探測器的結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)，并根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)對探頭進(jìn)行了分類。后我們得出結(jié)論，組合磁鐵和網(wǎng)絡(luò)天線相結(jié)合?？赡艹蔀楹舜艤y井探針發(fā)展的下一個方向。于磁性核電纜測井探測器發(fā)展趨勢的討論遠(yuǎn)非完整和詳盡。這一問題的深入研究還應(yīng)考慮到市場對石油和天然氣勘探的需求以及核磁共振無線電和磁性材料等技術(shù)的發(fā)展。探測，記錄，探測，共振區(qū)介紹核磁共振記錄作為分析油氣藏的有效技術(shù)介質(zhì)，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。家比國外。中國核磁測井技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行了大量分析[1-2]，但其中大部分與一般技術(shù)或全球儀器有關(guān)，而且很少有對探針的詳細(xì)分析。頭是核磁共振測井產(chǎn)品的核心部件，用于建立核磁共振環(huán)境并接收信號。頭的技術(shù)特性極大地決定了儀器的整體性能。文結(jié)合產(chǎn)品手冊和公共專利，討論了幾家大型國外公司核磁共振測井產(chǎn)品的探頭結(jié)構(gòu)和參數(shù)，進(jìn)一步說明了這一技術(shù)。于篇幅限制，本文僅討論了電纜的核心，而磁力鉆孔則超出了本文的范圍。磁共振電纜記錄技術(shù)的歷史在20世紀(jì)50年代，雪佛龍開始利用地磁場建立地下勘探的核磁共振環(huán)境。20世紀(jì)80年代，斯倫貝謝引入了基于地磁場的核核探測設(shè)備。而，由于地磁場所需的高功率，系統(tǒng)具有長的死區(qū)時間并且不可能觀察到相關(guān)的流體信息。后，杰克遜使用永磁磁共振模型來克服先前應(yīng)用的局限性，并且所有后續(xù)產(chǎn)品都基于永磁體的結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)90年代末，哈里伯頓和斯倫貝謝推出了新一代核磁電纜測井工具，第一個是MRIL-Prime，將觀測頻率提高到9，并設(shè)計了預(yù)極化磁鐵，最新是CMR-Plus。添加預(yù)極化磁鐵。2002年，Baker推出了MREx NMR日志工具，聲稱考慮了以前儀器的優(yōu)缺點(diǎn)。倫貝謝于2003年推出了MR掃描儀，以促進(jìn)具有高和低垂直分辨率的多參數(shù)測量。下是對現(xiàn)有核磁共振測井產(chǎn)品探頭的分析和討論。國探測器的結(jié)構(gòu)和性能洛斯阿拉莫斯原型解決了雪佛龍地磁核磁共振設(shè)備的長期問題。斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室的杰克遜開發(fā)了第一個使用永磁體的核磁測井工具[3]。該方案中，靜磁場由一對磁極，軸向?qū)R的磁鐵（圖1a）組成，礦用電纜它們在切向方向上建立一個圓形楔入?yún)^(qū)。形區(qū)域的場強(qiáng)由兩個磁體的間距決定，圖1b顯示了兩個磁體中心平面的場強(qiáng)變化[4]。闊的區(qū)域逐漸褪色，場地強(qiáng)度減弱。原型已建立足夠的場強(qiáng)，可在約500 kHz下工作，從而可在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中觀察理想的NMR信號。場的強(qiáng)度根據(jù)磁鐵與徑向距離之間的距離而變化。決方案沒有立即付諸實(shí)踐，主要是因?yàn)檩S向尺寸限制了諧振區(qū)域的大小，這給出了信噪比不足以滿足測量電纜速度的要求。外，除了環(huán)形楔入?yún)^(qū)之外，還在井眼的固定中形成磁共振環(huán)境，來自泥漿的信號使得解釋工作復(fù)雜且難以理解。外，工作頻率將隨著井的溫度增加而改變。MRIL-PrimeMRIL是NUMAR在20世紀(jì)80年代中期推出的第一款商用永磁磁力測井系統(tǒng).NOMAR后來被Halliburton收購。MRIL-B于1992年推出，采用單頻操作并使用梯度磁場。1994年，MRIL-C用于多頻操作。用梯度磁場測量多個頻率可提高數(shù)據(jù)采集的效率，從而提高所收集信息的質(zhì)量。MRIL-Prime于1998年推出，具有9個探測深度[5]，仍然是市場上最常見的產(chǎn)品之一。MRIL-Prime中使用圓柱形磁體在徑向方向上極化，線圈在縱向上纏繞以獲得基本上圓柱形的傳感區(qū)域（圖2）。柱形磁體建立的靜磁場強(qiáng)度通過增加徑向距離而減弱。用磁場梯度的多頻測量不僅可以提高信號質(zhì)量，還可以通過多個深度的積累來提高信號質(zhì)量。測，還可以識別泥漿入侵的影響。P型核磁儀器[6]中，磁場梯度約為14-21 Gs / cm，敏感區(qū)域約為1 mm厚。此，為了獲得足夠的信號，敏感區(qū)域必須沿縱向延伸以增加樣品量。了實(shí)現(xiàn)更高的速度，MRIL-Prime增加了大型預(yù)極化磁鐵。際速度高達(dá)24英尺/分鐘。振區(qū)域的示意圖然而，作為中心型周向檢測裝置，MRIL具有固有缺陷。先，由于儀器與井壁之間的總空間，敏感區(qū)域可能在大型鉆井環(huán)境中落入井筒中。次，當(dāng)探針周圍的漿料的電阻率高時，線圈負(fù)載增加，導(dǎo)致RF功耗的顯著增加。了解決這個問題，NUMAR推出了MRIL-XL工具。MRIL-XLMRIL-XL的誕生是為了解決定心儀器的問題：在偏心狀態(tài)下，最大直徑可以達(dá)到16英寸，而P型只能達(dá)到12.25英寸。MRIL-XL向公眾提供的數(shù)據(jù)較少。據(jù)Prammer的專利[7]，假設(shè)磁鐵與P型相同，但線圈分為四個部分，允許不同的發(fā)射組合。于小井或小負(fù)荷，四部分線圈同時打開并居中：當(dāng)漿料的電阻率大時，井眼太大或不規(guī)則，只有兩個相鄰的線圈打開進(jìn)行測量。心。

　　8]（圖3）。
　　此，MRIL-XL可應(yīng)用于7至7/8至16英寸的井，并且更通用。外，MRIL-XL和MRIL-P提供二維（T1 / T2）測量功能，用于石油和天然氣的識別和定量分析。CMR-PlusCMR（可組合磁共振）由Schlumberger于1995年出版，晚于MRIL-B。CMR-Plus基于CMR-200（1999），它增加了預(yù)極化磁鐵和改進(jìn)的序列，因此速度可以乘以3或5.與其他核磁測井產(chǎn)品相比，CMR-Plus具有獨(dú)特的優(yōu)勢，因?yàn)樗w積小，重量輕。
　　CMR [9]中，兩個平板磁鐵平行放置，具有相同的偏振方向。兩個磁體之間向外延伸的區(qū)域中形成楔入?yún)^(qū)。三小磁鐵放置在兩個磁鐵之間，以朝向感測方向延伸變化方向。圈位于兩個主磁體之間，非常靠近儀器的外壁，形成一個半圓形結(jié)構(gòu)，其開口側(cè)面向敏感區(qū)域（圖4）。此構(gòu)造的敏感區(qū)域是單側(cè)的，主信號來自15厘米長和2.5厘米厚的圓柱形區(qū)域。提供了高空間分辨率和信噪比。于RMC采用單邊措施，它可以應(yīng)用于大型鉆孔。而，由于洞只有2.5厘米深，即使少量泥漿進(jìn)入地層也會對測量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。外，由于選擇了均勻場，因此只需要一個頻率操作，并且必須解決由溫度變化引起的頻率漂移問題。管CMR使用均勻場，但它仍然可以使用甜點(diǎn)附近的梯度磁場來測量擴(kuò)散系數(shù)。而，甜點(diǎn)附近的梯度變化很大，并且梯度測量需要針對梯度進(jìn)行校正。MR Scanner Schlumberger的最新核磁共振工具M(jìn)R Scanner于2003年在市場上推出[10]，最初名為MRX，因?yàn)樗拷麺REX而被重新命名來自貝克。MR掃描器使用梯度磁場通過切換頻率來測量不同深度的船體。MR Scanner探頭只包含很少的技術(shù)信息。據(jù)專利[11]（圖5），假設(shè)線圈纏繞在圓弧磁芯上并且磁鐵是徑向極化的。倫貝謝產(chǎn)品手冊顯示MR掃描儀有一個主天線和兩個高分辨率天線，最大垂直分辨率為6英寸。外，MR Scanner可以根據(jù)實(shí)際需要改變傳感器的運(yùn)行狀態(tài)，靈活調(diào)整測量速度和測量精度，同時提供良好的市場適應(yīng)性。MR Explorer（MREX）MREX由Baker于2002年推出。用梯度磁場，使用單側(cè)測量。測深度為6.1至11.2厘米，略深于MR掃描儀。MREX探頭是主磁鐵和小輔助磁鐵的組合（圖6a）。助磁鐵有兩個功能：增加探頭外部磁場的強(qiáng)度和信號，然后降低探頭內(nèi)部磁場的強(qiáng)度，避免核飽和。要目標(biāo)是提高天線傳輸和接收的效率。6b示出了輔助磁鐵對信號檢測區(qū)域的場強(qiáng)的影響。著圖6a的虛線繪制場強(qiáng)。

　　以看出，輔助磁鐵增強(qiáng)了敏感區(qū)域中的磁場并削弱了磁芯中的磁場。
　　術(shù)特性的分類根據(jù)表1中的磁場類型，根據(jù)磁場的類型可分為分級磁場和梯度。7示出了各種類型磁場的場強(qiáng)的演變，虛線表示諧振區(qū)域。7a示出了典型的梯度磁場曲線，表明諧振區(qū)域較窄;圖7b是洛斯阿拉莫斯楔形區(qū)域的圖示，其中楔入發(fā)生在最強(qiáng)大的磁場中;由于使用了調(diào)節(jié)磁鐵，楔形區(qū)域顯著增加。前面的討論中，只有LosAlamos原型和CMR使用了均勻的磁場。準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)是諧振區(qū)很大，信噪比很好，測量的T2受擴(kuò)散影響較小，但校準(zhǔn)面臨溫度變化引起的頻率漂移問題。一方面，梯度磁場可用于測量多個檢測深度，從而導(dǎo)致更高的速度測量和豐富的采集信息。溫度引起磁場變化時，沒有必要擔(dān)心深度的微小變化。Los Alamos勻場CMR勻場根據(jù)諧振區(qū)域的形狀，它可以大致分為環(huán)形（360°）和單側(cè)。MRIL-Prime外的所有探頭均支持單側(cè)測量。形諧振區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)在于諧振區(qū)域大，信噪比良好，并且受地層不一致性的影響較小。而，與單側(cè)諧振區(qū)域相比，環(huán)形區(qū)域需要更高的RF功率并且受到井筒環(huán)境的強(qiáng)烈影響。反，單邊類型具有更大的環(huán)境適應(yīng)性。MRIL-XL可根據(jù)此要求生產(chǎn)，可應(yīng)用于16英寸鉆孔。外，取決于諧振區(qū)域的長度，可以以高分辨率和共同分辨率劃分。種斯倫貝謝磁力繩產(chǎn)品的靜態(tài)垂直分辨率小于20厘米，具有區(qū)分薄膜的獨(dú)特優(yōu)勢;其磁共振掃描儀產(chǎn)品同時具有兩個分辨率天線，提供更豐富的培訓(xùn)。息工作頻率對工作頻率的分類僅與磁場強(qiáng)度有關(guān)。處，限制為1 MHz，只有斯倫貝謝CMR超過此限制，工作頻率為2.2 MHz。他產(chǎn)品介于500和1000 kHz之間。則上，工作頻率越高，信噪比越好。是高頻意味著更高的場強(qiáng)，可能以檢測深度為代價。（續(xù)第174頁）4結(jié)論自雪佛龍使用地磁場以來，核磁共振技術(shù)已被用于測井60多年。20世紀(jì)80年代使用永久磁鐵使該技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化，并在未來20年內(nèi)，公司推出了大量的核磁共振測井產(chǎn)品。而，在過去十年中，很少見到新產(chǎn)品。
　　部分工作都是基于改進(jìn)和升級原始產(chǎn)品。以看出，這項技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成熟。先前的產(chǎn)品分析和分類比較的基礎(chǔ)上，考慮了NMR電纜探針的兩種可能的發(fā)展方向。）組合磁鐵。倫貝謝的CMR和Baker的MREx使用更復(fù)雜的磁鐵組合，可靈活控制磁場強(qiáng)度和梯度。理的磁場梯度更適合收集散射系數(shù)，這簡化了多參數(shù)測量的數(shù)據(jù)處理和解釋。外，參考CMR產(chǎn)品的磁場趨勢，可以同時使用變化區(qū)和梯度磁場以獲得更豐富的信息收集。）網(wǎng)絡(luò)天線。自Halliburton的MRIL-XL和來自斯倫貝謝的MR Scanner使用了幾套卷軸。個線圈的組合對于提高空間分辨率和速度測量非常有用，而這兩點(diǎn)正是當(dāng)今勘探市場的核心。
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