井下使用的热稳定磁体制造技术

本发明专利技术涉及一种用于估计由钻井穿透的地质构造的特性的测井仪器，所述仪器具有在所述仪器上和／或在所述仪器内设置的磁体，其中所述磁体在该钻井中的温度范围上呈现大小“基本上”恒定的磁场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
在此公开的专利技术涉及核磁共振测量。特别地，本专利技术涉及提供热稳定的磁场。
技术介绍
地球物理勘测要求钻孔达到地球内部非常深的地方。这些孔通常称为"钻井"，用 来提供测量地质构造的特性的途径。 测井是用于从钻井对地质构造进行测量的技术。在一个实施例中，"测井仪器"在 线缆的端部被下放到钻井内。测进仪器通过该线缆将数据发送到地面进行记录。在另一个 实施例中，测井仪进行随钻测量，并且不使用线缆。测井仪器的输出可以是多种形式，并且 可以被称为"测井记录(log.)"。 一种测量涉及使用核磁共振(NMR)来测量地质构造的特 性。用于随钻测量(measurementihile-drilling)的NMR测井仪器的实例是德克萨斯州休 斯敦的贝克休斯公司(Baker Hughes Incorporated of Houston,Texas)生产的MAGTRAK。 NMR使用磁场来极化原子核以测量原子核的NMR特性。在一个实施例中，通过永磁 体来提供该磁场。使用恒定的磁场大小来确保准确的测量结果是有益的。但是，磁场大小 可能由于磁体温度的变化而改变。由于钻井深处的温度通常远高于地球表面的温度，所以 磁体温度可能发生改变。 标准的永磁体具有负温度系数。负温度系数意味着磁体的磁场大小随着温度的升 高而可逆性地减小。有多种途径来对负温度系数进行补偿。 —种方法要求保持磁体温度恒定。 一般来说，这种方法要求磁体被加热到比井下 预期最高温度更高的温度。使用这种方法有一些缺点。其一是需要额外的设备，如温度控 制器。其次是需要为加热提供额外的能量，并且该能量必须分布在磁体周围。另外，磁体的 热稳定时间可能会花费几个小时。另一个考虑是，温度稳定需要一定量的隔离材料，对此在 井下应用中具有有限的空间。特别是，在执行随钻测量的NMR仪器中空间是有限的。例如 在井下NMR应用中，当加热磁体不可行时，可以使用信号补偿。 信号补偿方法要求NMR波谱仪(spectrometer)的参考频率与磁场强度成比例变 化。当波谱仪的参考频率与磁场强度成比例时，在地质构造中，NMR共振条件将保持在相同 位置。信号补偿方法同样具有一些缺点。 一个缺点是要求额外的电子设备，例如可变频率 发生器。另一个缺点是，可能需要重新调整NMR传感器的共振器及其他相关的共振器。另 外，由于测量条件的变化(例如，改变的谐振脉冲振铃信号或改变的电干扰敏感性)，改变 的磁场强度和频率可能会使校准更加困难。 另一试图提供恒定磁场强度的方法要求使用电磁体。该电磁体可以通过绕永磁体3缠绕线圈形成。来自线圈的磁场可以补偿变化的永磁体磁场强度。使用电磁体同样有一些缺点。例如，线圈需要额外的电子器件，例如调节线圈电流的控制回路。线圈同样消耗额外的能量和并需要空间，该空间可能无法在井下NMR仪器中获得。 另一种提供温度补偿的技术在美国专利US6， 577， 125B2中公开，该专利的专利技术名禾尔为"Temperature Compensated Magnetic Field Apparatus For NMRMeasurements，，，于2003年6月10日公布，其后续申请是美国专利US6，803，761B2，该专利的专利技术名称为"Temperature Compensated Magnetic Circuit",于2004年10月12日公布。公开了 "两个磁体具有带相同符号的不同磁温度系数，并且第一磁体的磁化方向与第二磁体的磁化方向之间的夹角大约为180度。"使用两个相对的磁场的一个缺点是总的磁场大小小于在没有相对磁场情况下可获得的大小。 因此，所需要的是在NMR仪器中提供具有"基本上"恒定的大小的磁场的技术。优选的，该技术不涉及能量消耗或需更具有相对磁场的磁体组件。
技术实现思路
公开了一种用于估计由钻井穿透的地质构造的特性的测井仪器，所述仪器具有在所述仪器上和/或在所述仪器内设置的磁体，其中所述磁体在该钻井的温度范围上呈现大小"基本上"恒定的磁场。 还公开了一种在钻井内执行核磁共振(NMR)测量的方法，所述方法包括选择适合在所述钻井内使用的测井仪器，所述仪器包括在所述钻井的温度范围上提供大小"基本上"恒定的磁场的磁体；以及用所述仪器执行所述NMR测量。 进一步公开了一种生产在钻井内执行核磁共振测量的测井仪器的方法，所述方法包括选择在所述钻井的温度范围上提供大小"基本上"恒定的磁场的磁体；以及将所述磁体设置到所述仪器内。附图说明 在本说明书结论部分的权利要求书中特别指出并清楚要求保护本专利技术所涉及的主题。本专利技术的上述及其他特征和优点将从下面结合附图的详细说明显而易见，在附图中 图1示出了穿入地层的钻井内的测井仪器的示例性实施例； 统称为图2的图2A和图2B示出了热稳定磁体的示例性实施例； 图3表示在钻井内执行核磁共振测量的示例性方法；以及 图4表示生产测井仪器的示例性方法。具体实施例方式这些教导提供了一种用于测井仪器中的热稳定的磁体。该磁体在整个温度范围上提供"基本上"恒定的磁场大小。"基本上"在上下文中的含义是变化的大小小于每摄氏度0.02%。在一个实施例中，该磁体呈现"基本上"为O值的温度系数。该磁体对于使用测井仪器执行核磁共振(NMR)测量是有益的。该磁体的好处是，相对于先前利用一般呈现负温度系数的永磁体所获得的测量结果，该磁体提供更加精确的NMR测量结果。 为方便起见，做出如下定义。术语"温度系数"是指一个数学因数，其将磁体的磁 场大小变化与该磁体的温度变化相关联。公式(1)以数学项的形式给出了温度系数的一个 例子。 B(T) = B(T0) (1+a AT) (1) 其中B(T)代表了在温度T磁体产生的磁场大小，T。代表参考温度，a代表温度系数，并且AT代表该磁体的温度变化(T-T。)。 具有负温度系数的磁体随着温度升高呈现减小的磁场大小。相反地，具有正温度 系数的磁体随着温度升高呈现增大的磁场大小。关于确定温度系数，可以通过集成的通量 计测量该磁体的磁通量。作为选择，可以通过霍尔传感器(Hall sensor)测量测井仪器外 部的勘测区域的磁场。虽然此处的这些教导讨论的是磁场，但是术语"磁场"同样也涉及磁通量密度。 术语"热稳定"涉及在用户关注的温度范围上呈现"基本上"为0的温度系数的磁 体。热稳定磁体在测井仪器工作的钻井内所预期的温度范围上表现出相对于磁体的温度变 化，相关联的磁场的大小变化很小或者没有变化。钻井内的温度通常随着深度而升高。因 此，测井仪器被设计为在高达大约175t:或更高的温度下工作。当在此处使用引号内的术语 "基本上"时，其指变化的大小小于0. 02%每摄氏度。 术语"核磁共振测量"涉及测量地质构造的特性。NMR测量包括测量在极化 (polarizing)磁场中的原子核的进动。此处的这些教导提供了用于提供极化磁场的热稳定 磁体。 参考图1，示出了测井仪器10，其设置在钻井2中。钻井2钻探穿过地层7并 穿透地质构造4，所述地质构造4包括多个地质构造层4A-4E。测井仪器10通过使用配 有铠装电缆6或者本
已知的类似运输工具降入到钻井2中以及从钻井2中退 出。示出了磁体5，其设置在该测井仪器10内或该测井仪器10上。如在此处所使用的， 测井仪器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计由钻井穿透的地质构造的特性的测井仪器，所述仪器包括：（ａ）在所述仪器上和／或在所述仪器内设置的磁体，其中所述磁体在所述钻井的温度范围上呈现大小“基本上”恒定的磁场。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M布兰兹，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]