在鑽井的同時進行測井的系統的製作方法
2023-10-19 08:12:22 6
專利名稱：在鑽井的同時進行測井的系統的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及利用核磁共振進行測井，特別是在鑽井的同時，利用核磁共振測井的裝置和方法。
推論出有關在地下地質構造中的石油或其它有機燃料儲量的信息是多種技術研究的課題。例如，一種公知的普通現有技術是採用核磁共振(NMR)測井導出所述信息。一般的核磁共振(NMR)測井技術需要將核磁共振設備或探測器放入由傳統鑽井設備已鑽好的井孔中。探測器用來激發周圍地質構造材料中的原子核，可以測得周圍地質建造的各種數據參數，如旋轉密度，T1和T2松馳度等。根據那些數據可確定關於構造組分有價值的信息，如可提取的石油量。
現有技術中NMR測井裝置和方法在如下的美國專利中進行了描述;即3，508，438(Alger等人的)，3，617，867(Herzog的)，3，667，035(Slichter的)，4，350，955(Jackson的)，4，467，642(Givens的)，4，528，508(Vail的，Ⅲ)，4，560，663(Nicksic等人的)，4，629，986(Clow等人的)，4，710，713(Taicher等人的)，4，714，881(Givens的)，4，717，878(Taicher等人的)和4，933，638(Kenyon等人的)。
上述公開的設備和技術一般都完成了其預期的目的，但其存在著一個明顯的缺點。現有技術設備中的這個缺陷是沒有設計(和不適合)在鑽孔的同時進行有效的測井。相反，這樣的設計是首先進行鑽孔，然後將井下鑽孔設備移出，再將測井設備或探測器放入鑽孔中，就這樣進行測量。
更為需要的技術是在實際鑽井過程中允許測量所希望的巖石參數。在鑽孔的同時，完成對鑽孔附近地質結構參數的測量在技術上可稱為「邊鑽井邊測量」(縮寫如「MWD」)或「邊測井邊鑽井」(其縮寫為「LWD」)。至今這樣的工序利用非核磁共振設備可以完成。例如，梅瑞登CT06450，旁德威道105號(105 Pondview Drive，Meride'n CT06450)的泰勒可(Teleco)油田儀器股份有限公司出售的一種儀器名為「RGD(電阻率-γ射線定向)MWD儀器」。由泰勒可描述的這種裝置是多傳感器儀器，它將實時測量結果傳輸給用於檢測、解碼、顯示和存儲的地面設備。這種RGD儀器包括三個安裝在四十英尺鑽鋌中的井下傳感器。由電阻性傳感器和γ射線傳感器形成的組件位於定向傳感器和發射機的下面的組件中，並且要儘可能地靠近鑽頭。兩種可選擇的整體組件，即井下數據記錄組件，或在鑽井泥漿中傳送編碼的壓力脈衝形式的MWD井上數據組件。來自井下儀器和地面信息(深度、穿透率，起吊載荷和轉速)的數據由建在地面上數據採集系統的艙或非艙進行記錄，地面系統提供這些實時測井數據並編檔保存在磁帶、軟磁舯上，或者二者之中。
井下RGD儀器的主要元件包括一發射機，發射機響應傳感器的數字編碼信號在鑽井泥漿中產生正泥漿脈衝。泥漿循環驅動的渦輪機為井下組件提供動力。渦輪機的流量範圍從250加侖/分鐘至1100加侖/分鐘。所提供的電阻率傳感器是十六英寸間隔短電位測井電阻率傳感器，其位於發射機和定向傳感器下的組件中。由泰勒可提供的天然γ射線傳感器位於兩電阻電極的中間，以使兩個生產層評價傳感器同時獲得同一深度的數據，也避免了存儲兩個測量結果的需要。還提供了一個儀器定向系統包括一數字傳感系統，該系統測量儀器定向信息(如方位角和傾斜角)。
這種井下組件(DHA)在鑽鋌內部構成。MWD鑽鋌允許鑽井泥漿圍繞各種傳感器流動。大多數傳感器位於鄰近外表面的鑽鋌的內壁，並且一般要與鑽鋌互相地電絕緣。
上述儀器由於在鑽進的同時完成測井從而此繩索測井技術優異，儘管這樣的儀器受到了某些限制。首先，這種局限性是由於上述儀器試圖重複繩索測井儀器，而繩索測井儀器則在操作時要求比使用MWD儀器要好得多的周圍環境下進行。這種MWD/LWD儀器需要更複雜和更耐用的技術，至使它們變得太昂貴。為了給出適當的巖油物理學評價，至少需要三種型式的測量結果或測井記錄，即中子、深層電阻率和密度。由於缺乏特定的關鍵數據這樣的系統不能夠預測存在的石油的數量，也不能預測巖石的採油品質。
通過提供直接測量這關鍵數據，NMR測井設備和技術致力於突破這些局限。當與MWD儀器的電阻率、γ射線和取向參數綜合後，完整的巖油物理學評價是可能做出的。通過將這種NMR設備的數值與繩索測井能提供的微孔結構和流體現狀的信息相比較後更可以清楚地顯示NMR儀器的數值。由於用NMR能用來評價巖石的孔隙率結構，它不取決於巖石的類型，上述的結論是可能的。然而，如前所述，現有技術中的NMR測井系統不能夠將其測量系統用於MWD/LWD技術中。
本發明的一個基本目的在於提供一種能克服現有技術的那種缺點的採用核磁共振測井的設備和方法。
本發明的另一個目的在於提供一種在鑽井的同時，採用核磁共振測井的設備和方法。
本發明的又一個目的在於提供一種結構簡單但能有效鑽井的設備，它在鑽井的同時採用核磁共振完成測井。
本發明還有一個目的在於提供一種用於測井的核磁共振設備，該設備結構堅固並與鑽井組件相連接，以便在鑽井的同時能完成測井。
本發明的這些和其它目的通過所提供的設備和方法是可以實現的，從而在鑽孔時對該鑽孔進行地球物理檢測。
該設備包括測井裝置，該測井裝置連到用於鑽孔裝置上，其測井裝置隨鑽進裝置穿過鑽孔。測井裝置包括第一個裝置，如一個撓性的管狀永久磁鐵，用來在鄰近測井裝置的鑽孔的一部分區域內產生一個靜態磁場，這個區域內包含待分析的材料;第二個裝置，如天線和相關的元件，用來激發上述區域中待分析材料的原子核;以及第三個裝置，如天線和其它相關的元件，用來接收來自被激發的原子核磁共振信號，並提供指示待分析材料特性的輸出信號。
根據本發明設備的一個較佳的實施例，該設備被安裝在靠近鑽頭的地方，並在鑽頭鑽出鑽孔過程中隨鑽頭旋轉和縱向移動。該設備可操作成在那個時間產生一個指示設備附近待分析材料的特性輸出信號。
通過下面的詳細描述並參看附圖，可對本發明的其它目的和所屬特性有清楚的認識和更好的理解。
圖1 是本發明帶有局部剖視的側視圖，圖中示出了用於在鑽井中邊鑽井邊測井的核磁共振裝置的下部結構;
圖2 是沿圖1中2-2線截取的放大剖視圖;
圖3 是沿圖1中3-3線截取的放大剖視圖;
圖4 是圖1所示裝置局部剖視部分放大的等角圖。
下面參見各附圖，附圖中與圖1中所示裝置20中的元件相同的元件，其參考標號取相同與圖1的標號，該裝置採用核磁共振技術，在鑽井的同時可有效地實現周圍的地層結構的測井。系統20包括鑽井機構22，NMR(核磁共振)測井機構24，和位置穩定機構26，以上各機構組成一整體密封裝置或組件以便在由普通鑽井設備(未示出)提供的動力驅動下用來鑽井或鑽孔。這樣，裝置20在鑽井設備的動力驅動下圍繞其縱向軸線28旋轉，使鑽井機構22鑽進待分析的現場地質構造(材料)處的地層30(圖2和圖3)以形成鑽孔32(圖2和3)。
NMR測井機構24的細節將在後面描述。現暫將上述的裝置闡述成應包括「探測」部分和「控制」部分就已足夠，探測部分由永久磁鐵組件和天線組成(二者將在後面描述)，控制部分由相關的電子/電氣元件組成。探測器部分設計成能在徑向即從裝置的縱向軸線28的中心向外方向上產生梯度靜態磁場。此外，該靜態磁場的場方向基本垂直於軸28，在沿相對那軸線的方位上其振幅大小是均勻的。該磁場產生在鄰近鑽孔32的地層構造30處。探測器的天線在鄰近鑽孔的地層結構中產生無線電射頻磁場，用來激發待分析材料的原子核。無線電射頻磁場的方向實質上即垂直於裝置的縱向軸線又與靜態磁場的方向垂直。天線與NMR測井機構24的電子/電氣元件耦合，以接收待分析材料的核磁共振信號，然後，由電子/電氣元件產生指示這種材料的特徵的輸出信號。
對本領域的普通技術人員來說應當懂得如何去追索NMR測井機構24的探測器部分的描述，由那樣裝置產生的磁場與已在前述美國專利№4，710，713(該專利轉讓給本發明的同一受讓人，其公開的部分通過引用而結合到本發明中)公開的相同。通過這樣做，裝置20可以檢驗鑽孔周圍地質構造的區域中材料的性質，這一區域一般是指在鑽孔向周圍延伸的圓柱形狀區域。這一空間此後將稱為「敏感空間」，在本發明最佳實施例中給出在10英寸(254cm)鑽孔直徑下，所形成的環形圓柱狀敏感空間的範圍為12英寸(30.5cm)至20英寸(50.8cm)，這是從裝置20和鑽孔的縱向軸線中心計算的。
在討論系統20的結構和操作細節之前，應該注意的是，為了在鑽孔附近巖石構造中進行流體(即石油)核磁共振測量，使用裝置20時應滿足三個基本條件。第一個條件是當裝置20旋轉時，靜態和由裝置產生的交變(RF)磁場應保持彼此間相互垂直，這樣，如下文將會看到的那樣，外部靜態磁場和由NMR測井機構24產生的交變磁場在圍繞裝置的縱向軸線上對稱。有效操作的第二個條件是鑽進部分22的轉動最好低於拉莫爾頻率，如下文中將要詳述的那樣，在鑽具旋轉頻率雖小於10Hz，但拉莫爾頻率將會在1MHz的範圍內。最後一個條件是，由於鑽鋌都是具有適當強度的導電的鋼製成，眾所周知電磁波很難穿透導電體，當它們挨得很近時，這些鋼製品會影響到電磁波的傳播，所以NMR測井機構24的探測部分包括RF天線，它配置在形成探測器的鋼製套管的外部的非導磁的套筒上。
現在參看圖1，可以看到裝置20取一鋼製外罩的形式，由一系列的縱向配置的部件組成，它們形成和/或包容鑽進機構22、NMR測井機構24和穩定機構26。具體地說裝置20的自由端為管狀，鋼製套管34，其上裝有鑽頭36。鑽頭36和它的支撐套管34形成此前所述的鑽進機構22。鑽頭36可以是適用於鑽油井孔的任何傳統型式的鑽頭。
鑽頭套管34安裝在套管部分38的遠(末)端。套管部分38也是管狀元件，最好是鋼製的，其外周邊為圓環狀。一系列翅片件40從套管部分38的外表面徑向向外凸出。每個翅片件都是一個細長的構件，它具有一個縱向延伸的端部40A、傾斜延伸的中間延伸段40B和另一個縱向延伸的端部40C。這樣，每一個翅片件的端部40A和40C，傾斜延伸的中間延伸段，彼此之間在圓周上是相互偏移的。這些翅片件安排形成此前所述的穩定機構，並且在這樣做時，當鑽進/測井時，改善設備20旋轉的穩定性。此外，如圖3中清楚地表示，這些翅片件的排列使其頂部表面與鑽孔的內壁相接觸，以保證在進行鑽進和測量時，保持裝置20在鑽孔中對中。
起穩定作用的套管部分38由具螺紋連接器44可拆卸地連接到另一套管部分42上。套管部分42在這裡構成NMR測井機構24的探測器部分，並且包括前面提到的磁性組件和天線組件。該組件基本上包括一磁鐵46和一對天線48和50。可以看出套管部分42是一管狀構件，最好由不鏽鋼製成，它具有一外螺紋端的連接器44，該螺紋伸入相應的穩定套管部分38的近端的螺紋喉管處。
磁鐵46將在後面描述，現暫可闡述的是它包括一管狀元件，以在敏感空間中產生靜態磁場。天線48和50均安裝在管狀磁鐵46上，其安裝方式將在後面說明。
天線48作為在敏感空間中產生射頻磁場的裝置，以激發需待分析材料的原子核。此外天線48還作為接收由被激發的原子核產生的核磁共振(NMR)信號的裝置。天線50則作為校準天線，即為了校準系統20，該天線和相關的電子儀器(未示出)測量周圍環境的電負載。
通過參看附圖1、3和4，天線48的結構和安裝的詳細情況是很容易弄懂的。可以看出，其中的天線48包括兩對平行連接的導電體對52和54，兩對導體對52和54彼此串接形成串聯/並聯天線48。串聯/並聯天線48與相關的系統的電子/電氣元件相連接，例如與射頻發射機/接收機(未示出)連接。這些元件最好設置於裝置20的另一套部分中(將在後面描述)。
在圖4中可以清楚地看到，導電體對52由兩根縱向延伸的導體52A和52B製成。這些導體各以其一端部與一圓環導體56可導電地連接。以相似的方式，導電體對54也由兩個縱向延伸的導體54A和54B構成，其一端與圓環導體56可導電地連接在一起。導體52A和52B的另一端通過橋接導體58彼此可導電地連接。導體54A和54B的另一端，也以同樣的方式，通過橋接導體60可導電地連接在一起。橋接導體58本身又與同軸電纜62的中心導體62A連接，同時，橋接導體60與該同軸電纜62的編織電線導體62B可導電地連接。
天線48的兩對導電體對52和54安裝在套管部分42的磁鐵46上，彼此在相對應的該套管部分42直徑方向的兩側(見圖2和4)。具體地說，導電體對52沿磁鐵46的北極(N極)縱向配置，而導電體對54則沿南極(S極)配置。根據本發明的最佳實施例，每一個導體52A和52B由窄帶構成，其寬度近似為在其上安裝以天線的磁鐵46的圓周的15度弧長。而導體52A和52B彼此之間隔開的距離近似為20度。導體54A和54B以相類似的方式構造和彼此間有相同的相對取向。
導體52A和52B及54A和54B的結構如前所述，由天線48產生的射頻磁場的振幅近似按旋轉方向角的餘弦規律分布(該角的方向由圖2中「RD」表示的箭頭來指示)。這起到消除某種高次非均勻性，並造成在敏感空間中有最大的均勻磁場。
如前所述，天線與發射機/接收機相連。特別是，導體62A與射頻發射機/接收機的輸出/輸入端的正電位相接(圖4中標出了「+」)而導體62B接地。發射機/接收機可採用任何合適的構造，只要能產生激發敏感區材料原子核所需要的電信號，並且能提供代表被激發原子核所產生的核磁共振信號的電輸出信號。
校準天線50是一個小型天線，基本上包括一對擰在一起的細的電導線50A，其末端形成環形端50B。導線50A的一根與另一同軸電纜64的中心導體64A可導電地連接，而導線50A的另一根導線與該電纜的編織電線導體64B可導電地連接。電纜64與位於套管(將在後面描述)中的合適的校準電路(未示出)相連接，構成系統20的其它電子/電氣元件也位於其中。這樣，電纜的編織電線導體64B接地，而導體64A則與校準電路正電位端連接(圖4中的「+」)。
從圖4中可清楚看到，磁鐵46基本上包括一薄壁圓柱狀管或套筒，它由不導電的、永久磁性鐵氧體材料製成，例如鐵氧體、鋇和鍶的組合物。最好該磁體具有一致的磁化軸，並與裝置20的縱軸28相垂直。磁鐵46被設置在延伸圍繞套管部分42的縱向延伸的環槽66中。
由於在鑽進時進行測量，裝置20要繞其縱向軸旋轉，磁鐵46容易受到衝擊和振動的影響。因此，最好將磁鐵46製成撓性的，以吸收該衝擊和振動。磁鐵的替代物可以是陶瓷片或瓦，它們保持並安裝在堅韌並吸收衝擊震蕩的基質材料中。
磁鐵46的外表面覆蓋有一層薄的塗層68，它由電絕緣材料製成，如玻璃纖維、聚四氟乙烯絕緣材料等，其厚度大約是100密耳。天線48和50裝在磁鐵的外表面塗層68上，並被塗層68絕緣。每個天線沿著磁鐵外表面縱向延伸，天線48實質上在整個磁鐵的長度上延伸，而天線50隻在磁鐵的一部分長度上延伸在導體54A和54B之間。為了保護磁鐵46和安裝在其上的天線48及50，將一種由例如玻璃纖維的電絕緣體套筒70配置在該磁鐵/天線的組合體周圍。
根據本發明的最佳實施例，磁鐵46長約為183cm，天線48長約為137cm，而天線50長約等於76cm。而且，環形槽66的外側直徑約為12cm。被覆蓋的磁鐵的外部直徑約為16cm。套筒70的外徑約為18cm。
構成系統20的電子/電氣元件組件，如發射機/接收機、控制器等，均裝在「控制」套管部分72內。控制部分72是由鋼製成的空心構件，最好具有一個腔(未示出)，系統的電子/電氣組件安裝在其內部。這個腔用來抵抗在鑽進操作時經常遇到的高太衝擊，以保護易破碎的電子/電氣元件免受這樣的壓力的作用。
電纜62和64分別從天線48和50上延伸，然後穿過套管部分42上的延伸斜孔74。這個孔與連接套管部分42和72界面處的環形空間76連通，天線引線(即電纜62和64)延伸穿過孔74、環形空間76、然後進入套管部分72的內部與其中的電子設備連接。
就如同套管部分42一樣，套管部分72包括安裝在其外周邊的多個穩定性翅片件40，以加速在鑽孔中裝置對中旋轉的穩定性。
上文對本發明進行了全面的舉例說明，無需作進一步詳細說明便能通過使用目前的或將來的知識，使本發明能夠用於各種變化的工作條件。
磁鐵46容易受到衝擊和振動的影響。因此，最好將磁鐵製成柔韌的，以吸收其衝擊和振動。磁鐵的替代物可以是陶瓷片或瓦，它們保持在其中並安裝得很結實，衝擊由這些複合材料吸收。
磁鐵46的外表面覆蓋有一層薄的塗層68，它由絕緣材料製成，如玻璃纖維、聚四氟乙烯絕緣材料等，其厚度大約是100密耳。天線48和58裝在磁鐵的外表面塗層68上，並被塗層68絕緣。每個天線沿著磁鐵外表面縱向延伸，天線48實質上在整個磁鐵的長度上延伸，而天線50隻是在磁鐵的一部分長度上延伸，即導體54A和54B之間。為了防止磁鐵46和天線48及50碰到一起，一種電絕緣體，例如玻璃纖維套筒70安裝在磁鐵和天線的結合部。
根據本發明的最佳實施例，磁鐵46長約為183cm，天線48長約為137cm，而天線50長約等於76cm。而且，環形槽66的外側直徑約為12cm。被覆蓋的磁鐵的外部直徑約為16cm。套筒70的外徑約為18cm。
裝到系統20上的電子/電元件組件，如發射機/接收機，控制器等，均裝在「控制」套管部分72內。控制部分72是由鋼製成的空心構件，最好具有一個腔(未示出)，系統的電子/電組件安裝在其內部。這個腔用來抵抗在鑽進操作時頻繁的高壓衝擊，以防止在這樣的壓力下，電子/電元件的破碎。
電纜62和64分別從天線48和50上延伸，然後穿過套管部分42上的延伸斜孔74。這個孔與連接套管部分42和72處的環形空間76連通，天線引線(即電纜62和64)延伸穿過孔74，環形空間76，然後進入套管部分72的內部與其中的電子設備連接。
就如同套管部分42一樣，套管部分72包括安裝在其外周邊的多個穩定器的翅片件40，以增強裝置在鑽孔中旋轉的穩定性。
上文對本發明進行了全面的舉例說明，無需作進一步詳細說明，通過使用目前的或將來的知識，本發明能夠用於各種變化的工作條件。
權利要求
1.一種用於鑽孔地球物理檢測的測井設備，它包括該測井裝置連到用於鑽孔的裝置上，在鑽進裝置鑽所述孔時，所述測井裝置隨所述鑽進裝置一起穿過該孔，所述的測井裝置包括(a)在鄰近測井裝置的鑽孔的一部分區域內產生靜態磁場的第一機構，這個區域包含待分析的材料；(b)用於激發所述區域內待分析材料原子核的第二機構；和(c)從被激發的原子核接收核磁共振信號和指示待分析材料特性的輸出信號的第三機構。
2.如權利要求1所述設備，其特徵在於所述鑽進裝置旋轉形成所述鑽孔，所述測井裝置連到鑽進裝置上並一起旋轉。
3.如權利要求1所述設備，其特徵在於所述鑽進裝置包括一鑽頭，它安裝在鑽鋌上，所述第一機構包括一管狀元件，它設置在圍繞遠離所述鑽頭的所述鑽鋌的一段上，所述的管狀元件包括至少一塊永久磁鐵。
4.如權利要求3所述的設備，其特徵在於所述管狀元件包含有彈性部分。
5.如權利要求2所述的設備，其特徵在於所述鑽進裝置包括一鑽頭，它安裝在鑽鋌上，所述第一機構包括管狀磁鐵元件，它設置在圍繞緊鄰鑽頭的鑽鋌部分上，所述的磁鐵元件包括至少一塊永久磁鐵。
6.如權利要求5所述的設備，其特徵在於所述的磁鐵元件包含有彈性部分。
7.如權利要求2所述的設備，其特徵在於所述第一機構在所述區域內產生一梯度靜態磁場，所述第二機構在所述區域內產生一射頻磁場，以激發其內的原子核，所述的磁場彼此間是互相垂直的。
8.如權利要求7所述的設備，其特徵在於所述測井裝置包括安裝在所述第一機構上的天線裝置，所述天線裝置形成了第二和第三機構的一部分。
9.如權利要求7所述的設備，其特徵在於所述鑽進裝置包括一鑽頭，它安裝在鑽鋌上，第一機構包括一管狀磁鐵元件，它設置在圍繞鄰近所述鑽鋌的一段上，所述管狀磁鐵元件包括至少一塊永久磁鐵。
10.如權利要求9所述的設備，其特徵在於所述的磁鐵元件是有彈性的。
11.如權利要求9所述的設備，其特徵在於所述的測井裝置包括安裝在所述磁鐵上的天線裝置，所述的天線裝置形成了第二和第三機構的一部分。
12.如權利要求10所述的設備，其特徵在於所述測井裝置包括安裝在所述磁鐵元件上的天線裝置，所述的天線裝置形成了第二和第三機機構的一部分。
13.如權利要求11所述的設備，其特徵在於所述天線裝置與所述磁鐵元件之間電絕緣。
14.如權利要求12所述的設備，其特徵在於所述天線裝置與所述磁鐵元件之間電絕緣。
15.如權利要求11所述的設備，其特徵在於所述的磁鐵元件是一具有縱向中心軸線的細長元件，其中所述天線裝置包括至少一個平行於所軸線沿所述磁鐵方向延伸的細長元件。
16.如權利要求13所述的設備，其特徵在於所述磁鐵元件是一具有縱向中心軸線的細長元件，其中所述天線裝置包括至少一個平行於所述軸線沿所述磁鐵方向延伸的細長元件。
17.如權利要求14所述的設備，其特徵在於所述磁鐵元件是一具有縱向中心軸線的細長元件，所述天線裝置包括至少一個沿平行於所述軸線沿所述磁鐵方向延伸的細長元件。
18.如權利要求5所述的設備，其特徵在於所述有鑽鋌是具有一中心縱向軸線的圓柱狀零件，它包括一縱向延伸的環形槽，其中安裝以所述磁鐵元件。
19.如權利要求18所述的設備，其特徵在於所述測井裝置包括天線裝置，它安裝在所述的磁鐵元件上，所述的天線裝置構成了第二和第三機構的一部分。
20.如權利要求19所述的設備，其特徵在於所述天線裝置與所述磁鐵元件之間電絕緣。
21.如權利要求19所述的設備，其特徵在於所述磁鐵元件是一具有縱向中心軸線且具有圍繞該軸線的圓柱狀外表面的延伸的細長元件，其中所述天線包括至少一細長元件，其軸線平行於磁鐵軸線並在磁鐵元件的外表面上延伸。
22.如權利要求20所述的設備，其特徵在於所述磁鐵元件是一具有縱向中心軸線且具有圍繞該軸線的圓柱狀外表面的延伸的細長元件，其中所述天線包括至少一細長元件，其軸線平行於磁鐵軸線並在磁鐵元件的外表面上延伸。
23.如權利要求21所述的設備，其特徵在於它還包括一電絕緣和非磁性的套筒，該套筒位於圍繞所述磁鐵裝置和天線裝置處。
24.如權利要求23所述的設備，其特徵在於所述套筒是由玻璃纖維製成的。
25.如權利要求23所述的設備，其特徵在於在所述磁鐵和天線裝置之間還包括一層電絕緣的和非磁性的材料。
26.如權利要求24所述的設備，其特徵在於在所述磁鐵和天線裝置之間還包括一層電絕緣的和非磁性材料。
27.如權利要求22所述的設備，其特徵在於它還包括一電絕緣和非磁性的套筒，該套筒設置在圍繞所述磁鐵和天線裝置處。
28.如權利要求27所述的設備，其特徵在於所述套筒由玻璃纖維製成。
29.如權利要求27所述的設備，其特徵在於在所述磁鐵和天線裝置之間還有一層電絕緣和非磁性的材料。
30.如權利要求28所述的設備，其特徵在於在所述磁鐵和天線裝置之間還有一層電絕緣和非磁性的材料。
31.如權利要求8所述的設備，其特徵在於所述的天線裝置可產生一與脈衝偶極磁場非常近似的磁場。
32.如權利要求8所述的設備，其特徵在於所述的天線裝置包括兩對設置在第一機構附近的細長導體對。
33.如權利要求32所述的設備，其特徵在於所述的第一機構包括一具有縱向中心軸線的細長管狀永久磁鐵，其中所述細長導體對平行於所述中心軸線沿所述永久磁鐵方向延伸。
34.如權利要求33所述的設備，其特徵在於所述的每一導體具有相對較窄的寬度，這個寬度由相對於所述軸線測量到的第一預定極角的圓弧所確定，每對導體圓弧中心之間的距離由相對於所述軸線的第二預定極角所確定。
35.如權利要求34所述的設備，其特徵在於所述第一預定極角近似為15度。
36.如權利要求34所述的設備，其特徵在於所述第二極角近似為20度。
37.如權利要求35所述的設備，其特徵在於所述第二極角近似為20度。
38.如權利要求32所述的設備，其特徵在於所述導體對彼此間相互串聯連接，所述導體對的每一導體彼此平聯連接。
39.如權利要求38所述的設備，其特徵在於所述的第一機構包括一具有縱向中心軸線的細長的管狀永久磁鐵，所述細長導體對平行於所述中心軸線沿所述永久磁鐵方向延伸。
40.如權利要求39所述的設備，其特徵在於所述每一導體具有相對較窄的寬度，這個寬度由相對於所述軸線測量到的第一預定極角的圓弧所確定，每對導體圓弧中心之間的距離由相對於述軸線測量到的第二預定極角所確定。
41.如權利要求40所述的設備，其特徵在於所述第一預定極角近似等於15度。
42.如權利要求40所述的設備，其特徵在於所述第二極角近似等於20度。
43.如權利要求41所述的設備，其特徵在於所述第二極角近似等於20度。
44.如權利要求5所述的設備，其特徵在於所述管狀磁鐵包含一縱向中心軸線，所述天線裝置包括兩對細長的導體對，該導體對平行於所述軸線沿所述管狀磁鐵方向延伸。
45.如權利要求44所述的設備，其特徵在於所述導體對彼此串聯連接在一起，所述導體對的每一導體彼此平聯連接。
46.如權利要求45所述的設備，其特徵在於所述的每一個導體具有相對較窄的寬度，這個寬度由相對於所述軸線測量到的第一預定極角的圓弧所確定，每對導體圓弧中心之間的距離由相對於所述軸線測量到的第二預定極角所確定。
47.如權利要求46所述的設備，其特徵在於所述第一預定極角近似等於15度。
48.如權利要求46所述的設備，其特徵在於所述第二極角近似等於20度。
49.如權利要求47所述的設備，其特徵在於所述第二極角近似等於20度。
50.一種採用核磁共振測井設備的方法，能完成鑽孔的地球物理檢驗，所述的方法包括(a)將所述的測井設備與進行旋轉和縱向位移的鑽頭相連接，(b)旋轉所述鑽頭以形成鑽孔，和(c)操作所述測井裝置;(1)在鄰近所述測井裝置的鑽孔的一部分區域內產生一靜態磁場，該區域包含待分析的材料，(2)激發在所述區域內待分析材料的原子核，(3)接收來自被激發的原子核的核磁共振信號，以提供指示待分析材料特性的輸出信號。
51.如權利要求50所述的方法，其特徵在於在由所述鑽頭鑽孔的同時，完成對所述鑽孔的檢測。
52.如權利要求50所述的方法，其特徵在於所述的靜態磁場是一梯度場。
53.如權利要求51所述的方法，其特徵在於在由鑽頭進行鑽孔的同時，完成對所述鑽孔的檢測。
全文摘要
核磁共振測井的設備和方法，用於在鑽井的同時對鑽孔進行地球物理檢測。該設備與鑽頭相連接，在形成鑽孔的同時穿過鑽孔。該設備包括一有彈性的管狀永久磁鐵，用於在鄰近設備的鑽孔的一段區域內產生靜態磁場，該區域包含了待分析的材料，天線安裝在磁鐵上並與相關的電路相連接，該電路用於激發區域內待分析材料的原子核，一個與天線相連的接收器用於接收被激發原子的核磁共振信號，以及提供指導待分析材料特性的輸出信號。
文檔編號G01VGK1064913SQ9110758
公開日1992年9月30日 申請日期1991年12月5日 優先權日1990年12月5日
發明者M·N·米勒 申請人:紐馬公司