[发明专利]具有合成孔径的核磁共振测井仪器和方法

说明书

用于测量地下地层的核磁共振(NMR)特性的设备包括用于在地层中预极化核自旋的磁体。多个发射器天线沿着设备的长度间隔开。该设备包括选择性地耦合到多个发射器天线中的至少一个和单独的接收器天线的至少一个接收器电路。该设备包括用于将选择性地射频电流脉冲施加到多个发射器天线中的每个的电路，使得在NMR测量序列期间，当设备正移动时，基本上仅多个发射器天线中的使射频电流脉冲施加到其上的那些发射器天线在地下地层中沿着相同的感兴趣区域纵向布置。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年11月29日提交的题为“NMR WELL LOGGING INSTRUMENT ANDMETHOD WITH SYNTHETIC APERTURES”的美国非临时申请No.15/363,905的权益，其公开内容通过引用结合于此。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

不适用

联合研究协议缔约方的名字

不适用。

技术领域

本公开涉及核磁共振(NMR)测井设备和方法的领域。更具体地，本公开涉及用于NMR测井的方法和设备，其能够以更高的测井仪器的运动速度精确测量井周围地层的NMR特性，而不会由于测井仪器的运动而降低测量结果。

背景技术

基于NMR的地下地层的孔隙空间(孔隙度)体积分数的测量，其基本上与地下地层的岩石矿物组成(基质)无关，已被广泛接受。在复杂环境中，其中基质属性不是众所周知的，NMR测量可提供比用于确定孔隙度的其他测井仪器更准确的孔隙度。此外，NMR横向弛豫时间(T₂)分布可提供关于束缚流体孔隙度和储层质量的额外信息。尽管核磁共振孔隙度测量的优越的质量，但NMR测井仍然是一项利基服务。阻碍NMR测井成为用于确定地下地层性质的更广泛使用的服务的一个原因是与其他孔隙度工具相比，可以与本领域已知的NMR仪器一起使用的相对慢的测井速度。

NMR测定的孔隙度和T₂分布受到测井仪器沿井筒的运动速度的不利影响。NMR测量的速度影响更成问题，因为与其他测井工具测量相比，NMR测量花费相对长的时间(例如，秒)。本领域已知的NMR测井仪器的测井速度相对较慢，例如通常在每小时300至900英尺的范围内，这取决于测井环境和具体应用。

NMR测井测量基于静态磁场B₀施加到井筒附近的地层以沿着选定方向极化易受影响的核(例如，氢)的核磁自旋并且施加共振射频磁场B₁用于控制磁化(例如通过产生横向磁化然后重复地重新聚焦横向磁化)。在测井仪器中，两种类型的磁场B₀和B₁的空间分布被优化以定位“敏感区域”，即在地层中易受核中诱发核磁共振的区域。许多类型的测井仪器沿着井筒移动，同时测量所选地层特性。NMR测井仪器相对于地层的运动影响NMR测量，因为静态(B₀)和RF(B₁)磁场都具有时间依赖性。通过使用具有相关时间相关场的Bloch方程，可以详细地模拟这些效果。

为了获得对测量仪器运动对NMR测量的影响的一般理解，将运动效果分类为三种不同的效果是有用的：

1.不完全极化；

2.增强的信号衰减；和

3.测量前的纵向磁化损坏。