一种核磁共振测井仪探头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种核磁共振测井仪探头，固定在核磁共振测井仪上，包括永磁体和天线；永磁体为弦切柱状结构，天线对称设置在永磁体的非圆弧部分的两侧，在永磁体的圆弧边固定有用于延长磁极的磁片。本发明可在井眼周围多维测井，有效增大了圆弧边所对应地层的探测深度。
【专利说明】一种核磁共振测井仪探头
【技术领域】
[0001]本发明属于石油测井装置领域，主要涉及测井仪探头，特别是涉及一种核磁共振测井仪探头。
【背景技术】
[0002]核磁共振测井利用地层孔隙中富含氢原子的液体(石油、水)和气体(天然气)中氢核受到激发后产生的核磁共振信号，通过测井解释，可用于定量确定有效孔隙度、自由流体孔隙度、束缚水孔隙度、孔径分布、渗透率以及原油的粘度和湿润度等参数。
[0003]目前核磁共振测井的探头设计主要是基于“Inside-out”思想，Schlumberger公司的CMR贴壁式方案，Numar公司的MAIL系列探头的材料改进以及探头的结构优化，以及MRX和MREx系列的偏心探头。其区别在于:“ Inside-out”至少采用两部分永磁体,分别对两块永磁体进行轴向反向充磁，通过对轴向放置的永磁体间距的调整得到最佳的环形探测区域，永磁体用于产生核磁共振的静磁场Btl,在两柱形永磁体之间放置用于产生射频磁场B1的天线，天线包括线圈和磁芯，线圈一般为螺线管结构的改进，磁芯为软磁材料其选用较多的为软磁铁氧体或磁钢，这样就在井眼周围形成一个静磁场Btl与射频磁场B1严格正交，且Btl大小均匀近环形探测区域。在不同深度的地层，Btl的大小不同，即形成梯度磁场，可以通过改变射频信号得到不同深度地层的环形探测区域。由于仪器的长度有限，该方案的探测区域较小，测井速度也较慢。CMR贴壁式探头采用三块长方永磁体径向充磁，三块永磁体平行同极放置，仅在永磁体磁极的一侧安放天线，所以仅在地层中临天线侧产生射频磁场，形成近圆柱体的探测区域。CMR探头仅在一个方向的一个小区域内产生均匀的静磁场，探测区域小，只能进行单频测量。MAIL系列探头采用圆柱体结构永磁体径向充磁在圆柱外表面处安放天线，在径向切面实现Btl与B1严格正交。MRIL探头的天线中没有加放磁芯，射频磁场的稳定性不好，射频功率高。
【发明内容】
[0004]发明目的:
本发明涉及一种核磁共振测井仪探头，其目的在于通过对探头磁体的结构设计和射频线圈的位置安放，能在井下产生梯度场，得到远近不同的探测区域。
[0005]技术方案:
一种核磁共振测井仪探头，固定在核磁共振测井仪上，其特征在于:包括永磁体和天线；永磁体为弦切柱状结构，天线对称设置在永磁体的非圆弧部分的两侧，在永磁体的圆弧边固定有用于延长磁极的磁片。
[0006]永磁体由10-20块弦切柱状结构的磁柱粘结而成，粘结后的总长度为200cm，磁柱采用烧结钕铁硼或钐钴材料制成，磁柱的横截面为圆的两个对称弦的中间部分，截面形成对称的弧；在磁柱圆弧的外部安放有与其同高的圆柱壳形磁片单体，紧贴永磁体磁柱圆弧边放置，磁片单体厚度为10mm，磁片整体由10-20块磁片单体粘结而成，数量与磁柱的数量保持一致。
[0007]磁柱的横截面为一个半径为60-70mm圆形,两个对称弦的弦间距离为90_100mm。
[0008]天线紧贴永磁体的弦切边设置，包括磁芯和射频线圈，磁芯紧贴永磁体，射频线圈绕置在磁芯上；磁芯采用软磁铁氧体材料，并逐片叠置而成。
[0009]磁芯紧贴永磁体的两侧平面居中放置，磁芯由截面尺寸为60mmX 20mm的40-50块磁芯叠片叠置而成，其总长与永磁体相同。
[0010]优点及效果:
本发明这种核磁共振测井仪探头，具有以下优点和有益效果:
(1)采用居中方式测井，采用磁能积较高的烧结钕铁硼或钐钴材料作为永磁体的材料，在永磁体的圆弧边固定有用于延长磁极作用的磁片；
(2)天线充分利用磁体的剩余空间产生射频磁场，天线磁芯的叠片结构用于减小射频磁场产生的涡流损耗；
(3)探头在井眼周围的地层中产生梯度磁场，实现对井眼周围地层不同深度的多维测井，增大磁体圆弧边所对应地层的探测深度。
[0011]【专利附图】
【附图说明】:
图1是本发明居中型核磁共振测井仪探头主视图，为半剖视图；
图2是本发明居中型核磁共振测井仪探头结构俯视图；
图3是本发明居中型核磁共振测井仪天线磁芯部分视图；
图4是改进天线结构后探头的径向截面半剖视图。
[0012]附图标记说明:
1、磁柱；2、磁芯；3、射频线圈；4、磁片单体；5、磁芯叠片；2-1、第一磁芯；2-2、第二磁芯；2-3、第三磁芯。
[0013]【具体实施方式】:
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明:
本发明涉及一种核磁共振测井仪探头，永磁体采用烧结钕铁硼材料或钐钴材料，磁体为弦切柱状结构，沿两圆弧对边径向充磁，可把两圆弧边对应的探测区域推远，即增大了该方向上的探测深度，可实现居中测量。天线紧贴永磁体的弦切边放置，其磁芯紧贴永磁体放置，在磁芯上绕制鞍形线圈。磁芯采用软磁铁氧体材料，并逐片叠置而成。在永磁体磁极圆弧边放置扇形壳状磁体，采用磁钢材料或非晶磁性材料。
[0014]本发明所述的核磁共振测井仪探头，固定在核磁共振测井仪上，包括永磁体和天线；永磁体为弦切柱状结构，天线对称设置在永磁体的非圆弧部分的两侧，在永磁体的圆弧边固定有用于延长磁极的磁片。
[0015]永磁体由10-20块弦切柱状结构的磁柱I粘结而成，粘结后的总长度为200cm，磁柱I采用烧结钕铁硼或钐钴材料制成，磁柱I的横截面为圆的两个对称弦的中间部分，截面形成对称的弧；在磁柱I圆弧的外部安放有与其同高的圆柱壳形磁片单体4，紧贴永磁体磁柱圆弧边放置，磁片单体厚度为10mm，磁片整体由10-20块磁片单体粘结而成，数量与磁柱的数量保持一致(即产生静磁场的主磁体由10-20块磁柱和与其数量一致的磁片单体叠置粘结而成)；磁片单体采用磁钢材料或非晶磁性材料。
[0016]磁柱I的横截面为对称弦中间的部分，圆形半径为60-70_，两个对称弦的弦间距离为90-100mm，两圆弧对边分别为N极和S极。
[0017]天线紧贴永磁体的弦切边设置，包括磁芯2和射频线圈3，磁芯2紧贴永磁体，射频线圈3绕置在磁芯2上(射频线圈3绕置在与其形状相适应的绕线壳上并固定于磁芯2上)；磁芯2采用软磁铁氧体材料，并逐片叠置而成。
[0018]天线紧贴磁体居中放置，即磁芯2紧贴永磁体的两侧平面居中放置，磁芯2长200cm,由截面尺寸为60mmX20mm的40-50块磁芯叠片5叠置而成,其总长与永磁体相同。
[0019]本发明可在井眼周围多维测井。增大了圆弧边所对应地层的探测深度。
[0020]实施例1:
如图1所示，居中型核磁共振测井仪探头永磁体采用10块截面尺寸相同、体积相等，沿圆弧对边方向径向充磁的磁柱粘结而成，总长度为200cm，磁柱采用烧结钕铁硼材料制成，磁柱的横截面为圆的两个对称弦的中间部分，截面形成对称的弧。磁柱的外表面形成对称的曲面和平面，沿着与平面平行的方向进行充磁，磁柱的两个曲面方向分别为N极和S极，在井眼周围形成扇形梯度磁场，并增大弧所对应地层的探测深度。磁柱的直径为140mm，两条弦之间的距离为100mm，见图2。
[0021]如图1所示，居中型核磁共振测井仪探头的天线是由磁芯2和射频线圈3组成，磁芯由40块磁芯叠片5叠置粘结而成，见图3。其目的是为了减小射频电流所产生的涡流损耗，射频线圈绕制在线圈壳上。
[0022]如图1所示，居中型核磁共振测井仪探头的永磁体弧形磁极两端贴有磁片，磁片是由规格相同的10片磁片单体4粘结而成，然后再与永磁体磁柱粘结，其作用是均匀永磁体在地层中产生的磁场并将探测区域推远。
[0023]实施例2:
与实施例1基本相同，所不同的是天线为梯度天线，贴近永磁体的一端尺寸较大，远离永磁体的一端尺寸较小，见图4。本实施例采用的磁芯的径向尺寸为:第一磁芯2-1为80mmX 8mm,第二磁芯2-2为70_X 8mm,第三磁芯2-3为60_X 5mm,在轴向依然如图3所
示方式叠片。
【权利要求】
1.一种核磁共振测井仪探头，固定在核磁共振测井仪上，其特征在于:包括永磁体和天线；永磁体为弦切柱状结构，天线对称设置在永磁体的非圆弧部分的两侧，在永磁体的圆弧边固定有用于延长磁极的磁片。
2.根据权利要求1所述的核磁共振测井仪,其特征在于:永磁体由10-20块弦切柱状结构的磁柱(I)粘结而成，粘结后的总长度为200cm，磁柱(I)采用烧结钕铁硼或钐钴材料制成，磁柱(I)的横截面为圆的两个对称弦的中间部分，截面形成对称的弧；在磁柱(I)圆弧的外部安放有与其同高的圆柱壳形磁片单体(4)，紧贴永磁体磁柱圆弧边放置，磁片单体厚度为10mm，磁片整体由10-20块磁片单体粘结而成，数量与磁柱的数量保持一致。
3.根据权利要求2所述的核磁共振测井仪，其特征在于:磁柱(I)的横截面为一个半径为60_70mm圆形,两个对称弦的弦间距离为90_100mm。
4.根据权利要求1所述的核磁共振测井仪，其特征在于:天线紧贴永磁体的弦切边设置，包括磁芯(2 )和射频线圈(3 )，磁芯(2 )紧贴永磁体，射频线圈(3 )绕置在磁芯(2 )上；磁芯(2)采用软磁铁氧体材料，并逐片叠置而成。
5.根据权利要求4所述的核磁共振测井仪，其特征在于:磁芯(2)紧贴永磁体的两侧平面居中放置，磁芯(2)由截面尺寸为60mmX20mm的40-50块磁芯叠片(5)叠置而成，其总长与永磁体相同。
【文档编号】H01F1/057GK103953337SQ201410209924
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】张艳丽, 耿昕, 张殿海, 任自艳, 闫秀恪 申请人:沈阳工业大学