本文回顧了核磁共振測(cè)井探頭的發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)對(duì)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(jiǎn)要介紹了核磁共振測(cè)井（NMR）的發(fā)展歷史，然后分析了現(xiàn)有核磁共振測(cè)井探測(cè)器的結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)，并根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)對(duì)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(cè)井探針發(fā)展的下一個(gè)方向。于磁性核電纜測(cè)井探測(cè)器發(fā)展趨勢(shì)的討論遠(yuǎn)非完整和詳盡。這一問(wèn)題的深入研究還應(yīng)考慮到市場(chǎng)對(duì)石油和天然氣勘探的需求以及核磁共振無(wú)線電和磁性材料等技術(shù)的發(fā)展。探測(cè)，記錄，探測(cè)，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(guó)外。中國(guó)核磁測(cè)井技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)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(duì)探針的詳細(xì)分析。頭是核磁共振測(cè)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(hào)。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(cè)和公共專利，討論了幾家大型國(guó)外公司核磁共振測(cè)井產(chǎn)品的探頭結(jié)構(gòu)和參數(shù)，進(jìn)一步說(shuō)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(chǎng)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(chǎng)的核核探測(cè)設(shè)備。而，由于地磁場(chǎng)所需的高功率，系統(tǒng)具有長(zhǎng)的死區(qū)時(shí)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(lái)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(cè)井工具，第一個(gè)是MRIL-Prime，將觀測(cè)頻率提高到9，并設(shè)計(jì)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(cè)量。下是對(duì)現(xiàn)有核磁共振測(cè)井產(chǎn)品探頭的分析和討論。國(guó)探測(cè)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(zhǎng)期問(wèn)題。斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室的杰克遜開發(fā)了第一個(gè)使用永磁體的核磁測(cè)井工具[3]。該方案中，靜磁場(chǎng)由一對(duì)磁極，軸向?qū)R的磁鐵（圖1a）組成，礦用電纜它們?cè)谇邢蚍较蛏辖⒁粋€(gè)圓形楔入?yún)^(qū)。形區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)由兩個(gè)磁體的間距決定，圖1b顯示了兩個(gè)磁體中心平面的場(chǎng)強(qiáng)變化[4]。闊的區(qū)域逐漸褪色，場(chǎng)地強(qiáng)度減弱。原型已建立足夠的場(chǎng)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(hào)。場(chǎng)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(méi)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(cè)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(lái)自泥漿的信號(hào)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(cè)井系統(tǒng).NOMAR后來(lái)被Halliburton收購(gòu)。MRIL-B于1992年推出，采用單頻操作并使用梯度磁場(chǎng)。1994年，MRIL-C用于多頻操作。用梯度磁場(chǎng)測(cè)量多個(gè)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(gè)探測(cè)深度[5]，仍然是市場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度通過(guò)增加徑向距離而減弱。用磁場(chǎng)梯度的多頻測(cè)量不僅可以提高信號(hào)質(zhì)量，還可以通過(guò)多個(gè)深度的積累來(lái)提高信號(hào)質(zhì)量。測(cè)，還可以識(shí)別泥漿入侵的影響。P型核磁儀器[6]中，磁場(chǎng)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(hào)，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(cè)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(shí)，線圈負(fù)載增加，導(dǎo)致RF功耗的顯著增加。了解決這個(gè)問(wèn)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(wèn)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(gè)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(shí)打開并居中：當(dāng)漿料的電阻率大時(shí)，井眼太大或不規(guī)則，只有兩個(gè)相鄰的線圈打開進(jìn)行測(cè)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(cè)量功能，用于石油和天然氣的識(shí)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(cè)井產(chǎn)品相比，CMR-Plus具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗w積小，重量輕。
　　CMR [9]中，兩個(gè)平板磁鐵平行放置，具有相同的偏振方向。兩個(gè)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(gè)磁鐵之間，以朝向感測(cè)方向延伸變化方向。圈位于兩個(gè)主磁體之間，非?？拷鼉x器的外壁，形成一個(gè)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(hào)來(lái)自15厘米長(zhǎng)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(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。外，由于選擇了均勻場(chǎng)，因此只需要一個(gè)頻率操作，并且必須解決由溫度變化引起的頻率漂移問(wèn)題。管CMR使用均勻場(chǎng)，但它仍然可以使用甜點(diǎn)附近的梯度磁場(chǎng)來(lái)測(cè)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(cè)量需要針對(duì)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(chǎng)上推出[10]，最初名為MRX，因?yàn)樗拷麺REX而被重新命名來(lái)自貝克。MR掃描器使用梯度磁場(chǎng)通過(guò)切換頻率來(lái)測(cè)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(cè)顯示MR掃描儀有一個(gè)主天線和兩個(gè)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(cè)量速度和測(cè)量精度，同時(shí)提供良好的市場(chǎng)適應(yīng)性。MR Explorer（MREX）MREX由Baker于2002年推出。用梯度磁場(chǎng)，使用單側(cè)測(cè)量。測(cè)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(gè)功能：增加探頭外部磁場(chǎng)的強(qiáng)度和信號(hào)，然后降低探頭內(nèi)部磁場(chǎng)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(duì)信號(hào)檢測(cè)區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)的影響。著圖6a的虛線繪制場(chǎng)強(qiáng)。

　　以看出，輔助磁鐵增強(qiáng)了敏感區(qū)域中的磁場(chǎng)并削弱了磁芯中的磁場(chǎng)。
　　術(shù)特性的分類根據(jù)表1中的磁場(chǎng)類型，根據(jù)磁場(chǎng)的類型可分為分級(jí)磁場(chǎng)和梯度。7示出了各種類型磁場(chǎng)的場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)。準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)是諧振區(qū)很大，信噪比很好，測(cè)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(wèn)題。一方面，梯度磁場(chǎng)可用于測(cè)量多個(gè)檢測(cè)深度，從而導(dǎo)致更高的速度測(cè)量和豐富的采集信息。溫度引起磁場(chǎng)變化時(shí)，沒(méi)有必要擔(dān)心深度的微小變化。Los Alamos勻場(chǎng)CMR勻場(chǎng)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(cè)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(zhǎng)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(shì);其磁共振掃描儀產(chǎn)品同時(shí)具有兩個(gè)分辨率天線，提供更豐富的培訓(xùn)。息工作頻率對(duì)工作頻率的分類僅與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。處，限制為1 MHz，只有斯倫貝謝CMR超過(guò)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(chǎng)強(qiáng)，可能以檢測(cè)深度為代價(jià)。（續(xù)第174頁(yè)）4結(jié)論自雪佛龍使用地磁場(chǎng)以來(lái)，核磁共振技術(shù)已被用于測(cè)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(lái)20年內(nèi)，公司推出了大量的核磁共振測(cè)井產(chǎn)品。而，在過(guò)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(jí)原始產(chǎn)品。以看出，這項(xiàng)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(chǎng)強(qiáng)度和梯度。理的磁場(chǎng)梯度更適合收集散射系數(shù)，這簡(jiǎn)化了多參數(shù)測(cè)量的數(shù)據(jù)處理和解釋。外，參考CMR產(chǎn)品的磁場(chǎng)趨勢(shì)，可以同時(shí)使用變化區(qū)和梯度磁場(chǎng)以獲得更豐富的信息收集。）網(wǎng)絡(luò)天線。自Halliburton的MRIL-XL和來(lái)自斯倫貝謝的MR Scanner使用了幾套卷軸。個(gè)線圈的組合對(duì)于提高空間分辨率和速度測(cè)量非常有用，而這兩點(diǎn)正是當(dāng)今勘探市場(chǎng)的核心。
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