随钻核磁共振测井探测器构建方法研究

作     者：李新 罗嗣慧 肖立志 孙哲 汪正垛 LI Xin;LUO Sihui;XIAO Lizhi;SUN Zhe;WANG Zhengduo

作者机构：中国石化石油工程技术研究院页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室北京100101 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 

出 版 物：《石油科学通报》 (Petroleum Science Bulletin)

年 卷 期：2020年第5卷第2期

页      面：172-181页

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家重大科研仪器研制项目“极端环境核磁共振科学仪器研制”(21427812) 国家科技重大专项“低渗透储层高精度随钻成像技术研究”(2016ZX05021-002)资助 

主　　题：随钻核磁共振 聚焦磁体 探测器 梯度磁场 

摘      要：随钻核磁共振测井技术在钻井过程中实时获得油气藏的地球物理信息,钻井条件下的恶劣环境对随钻核磁共振测井探测器的设计和实现提出挑战。本文探讨了随钻核磁共振探测器设计的基础工程和科学问题,基于井下条件和核磁共振测量的特殊性研究探测器构建方法。采用居中式测量、旋转对称低梯度静磁场、单一工作频率、适中探测深度、中等敏感区高度等构建适于标准钻铤的探测器实用结构。主磁体基于经典“inside-out组合,引入聚焦磁体改善敏感区形状,利用2D和3D有限元方法仿真模拟电磁场分布,研究得到共振频率、静磁场梯度和敏感区等探测特性。磁体组合产生的静磁场旋转对称、梯度中等,有利于降低仪器轴向和径向对测量的影响。收发线圈由多匝铜带绕螺线管构成,产生轴对称的射频场,推导调谐和匹配计算方法得到谐振快速调节图版,将样机天线阻抗调谐与谱仪系统匹配提高发射效率。在实验室搭建了全尺寸随钻核磁共振测井探测器,利用自研电路系统联调验证方案。开展了多等待时间和多回波间隔的回波串采集实验,利用正则化拉普拉斯逆变换得到单相流体样品的横向弛豫时间分布。实验结果表明,核磁共振回波串信号信噪比良好,横向弛豫时间分布呈单峰分布并与期望值一致,验证了探测器构建方法和方案设计。