带有可编程序的脉冲序列发生器的井下核磁共振测井仪制造技术

一种ＮＭＲ井下测井仪包括至少一个天线和一个脉冲序列发生器。该脉冲序列发生器与所说的至少一个天线耦合并且用于接收表明一个ＮＭＲ测量序列的状态的状态标码。该脉冲序列发生器利用所说的天线根据所说的状态标码在井下的地层构造中执行所说ＮＭＲ测量序列。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包括一个可编程的脉冲序列发生器的井下测井仪。核磁共振(NMR)测量方法一般用来研究样品的性质。例如，可使用NMR用绳索起下之钻具或随钻井下测井仪(LWD)来测量地下地层的性质。按照这种方法，典型的井下NMR测井仪，例如，可以通过确定存在于地层构造流体中的总的氢含量来提供某一特定地层的与岩性无关的孔隙率的测量结果。同样重要的是，NMR测井仪还可以提供表明流体的动力学性质和环境的测量结果，因为这些因素可能与那些重要的岩石物理参数有关。例如，NMR的测量结果可提供用来导出地层构造渗透率和该地层构造的孔隙空间中所含的流体的粘滞性的信息。要用其它那些传统的测井装置来导出这种信息可能是困难的或者是不可能的。这样，与那些其它类型的井下测井仪相比，能够完成这些测量的NMR测井仪的能力就使得它特别吸引人。典型的NMR测井仪包括一个用来极化地层构造中的氢核(质子)的磁体和一个发射器线圈或天线，其接收来自该测井仪的脉冲发生器的射频(RF)脉冲，并且响应该脉冲，向地层构造发射RF脉冲。接收器天线可以测量极化了的氢对所发射的脉冲的响应(用称之为“自旋回波信号”的所接收到的RF信号来表示)。通常该发射器和接收器天线组合成一个单一的发射器/接收器天线。有专利技术的NMR测井仪所采用的NMR技术，通常使用一种包括延迟一个极化时间以及随后使用采集序列脉冲的这两个基本步骤的程序的某些变型。在极化时间(或叫作“等待时间”)期间，地层构造中的质子按照由一个(NMR测井仪的)永磁体建立的静磁场(叫作B0)方向极化。一个NMR脉冲序列的例子是附图说明图1中所示的CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)序列15。通过施加该序列15，可以得到自旋驰豫时间(例如，时间T2)的分布，并且该分布可以用来确定和以图形方式描绘出某一地层构造的特性。使用GPMG序列15来测量该T2时间的方法包括下述步骤。在第一步中，该NMR测井仪以合适的时间间隔产生一个脉冲RF场(称之为B1场)从而施加一个90°激励脉冲14a以使得初始时沿该B0磁场排列的氢核自旋发生转动。尽管没有详细说明，每个脉冲实际上是一个RF载波信号的包络面或者脉冲群。当这些自旋绕B1场向远离B0磁场的方向旋转时，这些自旋立即开始绕B0磁场进动。在脉冲14a结束时，这些自旋转动90°进入与该B0磁场垂直的平面。这些自旋在该平面内继续旋进，开始时是同步的，随后逐渐地失去同步性。对于步骤二，以激励脉冲14a之后的一个固定时刻TCP，该NMR测井仪产生一个(比激励脉冲14a)更长持续时间的B1场，以施加一个NMR再聚焦脉冲14b，从而使自旋进动180°角，同时载波相位相移±90°。该NMR脉冲14b使得这些自旋再恢复同步，并且产生一个伴生的自旋回波信号16(见图2)，它的峰值在2TCP，比翻转脉冲14a落后90°。步骤二可以在间隔2TCP中重复“k”次(其中“k”是回波的个数并且作为举例，可以假定为从几直到几千中的任何一个值)。对于步骤三，完成自旋回波序列后，需要一个等待的期间(通常称之为等待时间)，从而在开始接下来的用来采集另一组自旋回波信号的CPMG序列15之前使得这些自旋恢复到沿B0磁场的平衡。利用每组自旋回波信号16的振幅衰减可以导出时间T2的分布。尽管希望改变测量序列的特征来尽可能地完善对某一特定地层构造的测量，但是，传统的NMR测井仪是专门设计用来执行某一个预定的NMR测量序列的。这样，对于改变序列，传统的测井仪只能提供有限的灵活性，因为这些可能已经编程在测井仪中的参数能够影响序列的总时间不允许改变序列的特定部分的灵活性。例如，传统的NMR测井仪可以用上面所述的翻转脉冲14a与第一个再聚焦脉冲14b之间的时间TCP编程。然而，该值也设定了连续的再聚焦脉冲14b之间的时间(2TCP)。这样，尽管除了2TCP之外再聚焦脉冲14b之间的其它时间可以更适合于更完善地控制测井仪，但该测井仪不具有改变这一时间的灵活性。因而，还需要解决上面所述的一个或多个问题的处理方法。在本专利技术的一个方面中，一个NMR测量装置包括至少一个天线和一个脉冲序列发生器。该脉冲序列发生器与所说的至少一个天线耦合并且用来接收表明NMR测量序列的状态的状态标码。该脉冲序列发生器采用所说的天线在井下某一地层构造中根据所说的状态标码执行NMR测量序列。通过以下的说明书、附图和权利要求，本专利技术的其它方面以及本专利技术的优点会变得更加清楚。图1是根据现有技术的一个NMR测量序列的示意图。图2是响应图1所示的NMR测量序列产生的自旋回波信号的示意图。图3是采用根据本专利技术的一个实施例构成的一个可编程NMR测井仪系统的结构示意图。图4是根据本专利技术的一个实施例的NMR测量序列的典型部分的示意图。图5是根据本专利技术的一个实施例的NMR测量序列的状态的状态示意图。图6是根据本专利技术的一个实施例的状态标码的示意图。图7是根据本专利技术的一个实施例的可以用来编程图3中的测井仪的图解式用户界面的示意图。图8是向根据本专利技术的实施例的NMR测井仪传输之前的状态标码包的示意图。图8A是图6中的状态标码包的示意图。图9是根据本专利技术的实施例的测井仪的电路系统的结构示意图。图10是根据本专利技术的实施例的图9中的测井仪的一个脉冲序列发生器的结构示意图。图11是根据本专利技术的实施例的图10中的脉冲序列发生器的存储器中的数据排布的示意图。图11A是用于移动循环的未折迭的状态标码的示意图。图12是说明射频(RF)信号的衰减的波形图，该衰减可以用来自动调频根据本专利技术的实施例的脉冲序列发生器的天线的共振频率。图13是图12中的信号的频谱分布。图14是根据本专利技术的实施例的测井仪的一个传感器的结构示意图。图15是根据本专利技术的实施例的图14所示的传感器的部分结构的示意图。图16是根据本专利技术的实施例的图14所示的传感器的俯视图。图17是根据本专利技术的实施例的该传感器的铁磁材料的磁导率的标绘图。图18是说明发射脉冲的频率与静磁场之间相对于研究深度的关系的标绘图。参照图3，根据本专利技术的一个实施例的NMR测量系统48包括一个核磁共振(NMR)随绳索起降的测井仪50，其可以用一个具有宽范围的NMR测量序列编程。具体地，用该测井仪50来接收测井序列数据52，数据52定义一个由该测井仪50执行的特定的NMR测量序列。该数据52又包括一些状态标码，每一个表明在该序列的一个伴生的时间块、或时间间隔期间该NMR测量序列的状态。因而，由于这种设置，如后面所描述的，该测井仪50能根据该状态标码产生所说的NMR测量序列。在一些实施例中，如后面所描述的，该状态标码能够由(例如，位于井口地面的)计算机60产生通过电缆109向该测井仪50传递所得到的数据52。该计算机60也可以通过该电缆109接收来自测井仪50的磁共振(MR)数据55。除了上面所述的电缆技术外该数据52可以通过其它技术输入给该测井仪50(例如，在该测井仪50放入井下之前通过串引链接输入)。每个状态标码伴生着该NMR测量序列的一个特定的时间间隔，并且表明在该时间间隔内控制该测井仪50的各种信号的逻辑电平。作为几个例子，例如，一个特定的状态标码可以表明一个数字信号的状态，该信号确定所发射的射频(RF)脉冲的载波信号的频率，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用ＮＭＲ测量序列的方法，包括： 产生状态标码，在不同的伴生时间间隔期间每个状态标码表明ＮＭＲ测量序列的一个状态；和 在ＮＭＲ井下测井仪中存储所说的状态标码。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AK托费利，A塞兹基纳，B乔里安，LE德帕维尔，
申请(专利权)人：施卢默格海外有限公司，
类型：发明
国别省市：PA[巴拿马]