Устройство ядерно-магнитного резонанса в поле земли для исследования полноразмерных кернов


 


Владельцы патента RU 2457516:

Общество с ограниченной ответственностью "ТНГ-Групп" (RU)

Использование: для исследования образцов керна посредством ядерно-магнитного резонанса. Сущность: заключается в том, что устройство ядерно-магнитного резонанса для исследования керна содержит источник постоянного тока, приемник сигналов, катушку индуктивности, соединенную с источником постоянного тока, и блок управления, при этом в него введена, по меньшей мере, одна дополнительная катушка индуктивности, включенная параллельно основной, и катушки подсоединены через коммутатор ко входу дифференциального усилителя. Технический результат: обеспечение возможности создания малогабаритной установки для исследования, позволяющей определять свойства образцов керна большого диаметра, повышение общей добротности измерительного тракта и снижение уровня помех, а также повышение надежности и точности замера сигнала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам ЯМР, в частности по методу регистрации сигнала свободной прецессии в магнитном поле Земли для исследования образцов керна бурящихся нефтяных, газовых и гидрогеологических скважин.

Известно высокочастотное устройство для ядерно-магнитного каротажа "A large-inductance, high frequency, high-Q, series-tuned for NMR. Cook Bruce, Lowe I.J. "J.Magn.Reson.", 1982, 49, №2, с.346-349 (РЖ "Физика", №2, 1983).

Основным недостатком данного устройства является большая величина помехи, поэтому выделение полезного сигнала на ее фоне сопровождается большими погрешностями.

Известно устройство ЯМР-катушки с параллельным соединением секций для работы на высоких частотах или для работы с образцами большого объема (Roeder Stephem B.W., Fukushima Eiichi, Gibson Atholl A.V. "J. Magn. Reson" (РЖ "Физика", 1985, №3).

Данное устройство относится к другой модификации ЯМР, а именно к импульсным устройствам, в которых в качестве возбуждающего поля используются радиочастотные импульсы высокой частоты.

Известно устройство для анализа кернов, извлеченных из испытательных скважин, в частности анализа сплошного цилиндрического керна больших размеров как, например, керна, добытого на месте расположения скважины. Генерируются диаграммы каротажа пористости сплошного керна с использованием ЯМР. Керн, содержащий природные флюиды, перемещается между полюсами магнита для ЯМР-анализа. ЯМР измеряет пористость и предпочтительно нефтенасыщенность и водонасыщенность и даже распределение пористости в породе-коллекторе на расстояниях вдоль керна. Конвейер керна, ЯМР, сбор данных и отображение управляются процессором. Керн, содержащий природные флюиды, перемещается между полюсами магнита для ЯМР-анализа (US 4885540, опубл. 1989).

Также известно устройство US 5525904 для контроля характеристик кернов с использованием ЯМР. Предусматривается устройство с постоянным магнитом для генерирования магнитного поля, имеющее седлообразный профиль. Подчеркнуто, что каждый керн имеет диаметр от 2 до 3,5 дюймов (от 5,08 до 8,89 см).

Данные устройства относятся к другой модификации ядерно-магнитного резонанса, а именно с использованием постоянного магнита, т.е. модификации сильного поля, а не слабого поля Земли. Основным недостатком таких устройств является то, что в качестве источника поляризующего поля используется постоянный магнит, имеющий значительный вес (около 200 кг), и сопутствующее оборудование для передвижения керна, а также такие устройства имеют внушительные габариты (могут достигать кубометров). Стоимость подобных магнитов составляет порядка 1 млн руб. К тому же, данные устройства не позволяют исследовать образцы керна большого диаметра (от 100 до 120 мм).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство возбуждения сигналов ядерного магнитного резонанса в слабом магнитном поле, содержащее генератор радиочастотных импульсов, приемный контур, источник поляризующего магнитного поля, приемник сигналов, измеритель разности фаз, подключенный первым входом к выходу генератора радиочастотных импульсов, вычислительный блок, подключенный к выходу измерителя разности фаз, также в него дополнительно введены ключ, схема сравнения и блок управления, а источник поляризующего магнитного поля выполнен в виде поляризующей катушки с управляемым источником тока (авт. св. 1293595, 1985).

Однако такое устройство не позволяет проводить исследования образцов полноразмерного керна. Кроме того, надежность и точность такого устройства недостаточно высокая, так как оно направлено на экспрессность исследований.

Задачей изобретения является создание малогабаритного мобильного и недорогого устройства ядерно-магнитного резонанса в модификации поля Земли с увеличенной чувствительностью для исследования образцов полноразмерного керна диаметром до 120 мм.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании малогабаритной установки для исследования, которая позволит определять свойства образцов керна большого диаметра, а также в повышении общей добротности измерительного тракта и снижении уровня помех, повышении надежности и точности замера сигнала.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве ядерно-магнитного резонанса для исследования керна, содержащем источник постоянного тока, приемник сигналов, катушку индуктивности, соединенную с источником постоянного тока, и блок управления, в него введена, по меньшей мере, одна дополнительная катушка индуктивности, включенная параллельно основной, и катушки подсоединены через коммутатор ко входу дифференциального усилителя.

Катушки имеют соленоидальную намотку и диаметр не менее 120 мм для возможности исследования полноразмерных образцов керна.

Катушки имеют секционную намотку и включены параллельно и соединены со входом дифференциального усилителя.

Для достижения технического результата в предлагаемом устройстве катушки имеют секционную намотку для повышения общей добротности, включены параллельно и подаются на вход дифференциального усилителя.

Одно из главных преимуществ заявляемого изобретения это возможность исследовать полноразмерный керн размером до 120 мм, которая достигается за счет увеличения диаметра соленоида, то есть основной катушки. Увеличение диаметра катушки может привести к увеличению собственных шумов катушки и устройства в целом. Введение дополнительной катушки снижает уровень помех и увеличивает соотношение сигнал/помеха, что повышает надежность и точность замера сигнала.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства ядерно-магнитного резонанса.

Устройство содержит электронный блок 2 и зонд 1, состоящий из катушек индуктивности L1 и L2 для поляризации и приема сигналов, подключаемые через коммутатор 3 либо к источнику постоянного тока 5, либо к дифференциальному усилителю 4, и блок регистрации 6.

Работает устройство следующим образом.

Образец керна помещается в отверстие основной катушки L1, имеющей соленоидальную намотку. Сначала коммутатор 3 подсоединяет основную катушку L1 к источнику постоянного тока 5, и через основную катушку L1 протекает постоянный ток, тем самым образец намагничивается. После окончания поляризации происходит измерение сигнала свободной прецессии от образца керна. Основная L1 и дополнительная L2 катушки соединяются параллельно и с помощью коммутатора 3 подсоединяются на вход дифференциального усилителя 4. Сигнал регистрируется основной катушкой L1. Электрические параметры дополнительной катушки L2 такие же, как у основной. Шум, наводимый в дополнительной катушке L2 по свойству дифференциального входа усилителя синфазно складывается с шумом, который присутствует в основной катушке L1 вместе с полезным сигналом от природного флюида в образце керна. Происходит компенсация внешней помехи (шума), то есть помеха значительно снижается, и выделение полезного сигнала происходит наиболее эффективно. Тем самым происходит значительное увеличение чувствительности устройства и, как следствие, точность определения ЯМР-свойств образца.

Конструктивно зонд выполнен в виде небольшого ящика, в который вставлены два цилиндрических полых стакана. На каждый из стаканов нанизаны восемь секций каждой катушки. Внутрь одного из стаканов вставляется образец керна для исследования. Второй датчик используется для компенсации внешней помехи. Зонд экранированным кабелем соединен с электронным блоком, и далее по кабелю информация передается на регистрирующий блок 6.

Исследования в данной области подтверждают новизну предлагаемого изобретения, поскольку устройств, позволяющих проводить исследования полноразмерного керна (до 120 мм), не существует, как в сильном поле, так и в слабом поле Земли.

Предлагаемое устройство ядерно-магнитного резонанса в поле Земли для исследования полноразмерного керна может эксплуатироваться совместно с каротажной станцией, в состав которой входит аппаратура ядерно-магнитного каротажа ЯК8, выпускаемая в ООО "ТНГ-Групп", источники питания, регистратор, ГИК-1. Мобильное устройство для исследования керна методом ядерно-магнитного резонанса в модификации поля Земли позволяет получить релаксационные и фильтрационно-емкостные свойства полноразмерного (диаметром до 120 мм), только что извлеченного керна непосредственно на буровой. Измерения, проводимые на скважине, повышают достоверность и оперативность получаемой информации, так как исключают разрушения образца керна, а также время на доставку и ожидание лабораторного исследования. Изначальные характеристики образцов керна при этом остаются неизменными.

Таким устройством непосредственно на скважине исследованы образцы свежевыбуренного полноразмерного (100 мм) керна, взятого из скважины на территории Азнакаевской площади Татарстана.

1. Устройство ядерно-магнитного резонанса для исследования керна, содержащее источник постоянного тока, приемник сигналов, катушку индуктивности, соединенную с источником постоянного тока, и блок управления, отличающееся тем, что в него введена, по меньшей мере, одна дополнительная катушка индуктивности, включенная параллельно основной, и катушки подсоединены через коммутатор ко входу дифференциального усилителя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катушки имеют соленоидальную намотку и диаметр не менее 120 мм для возможности исследования полноразмерных образцов керна.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катушки имеют секционную намотку и включены параллельно и соединены со входом дифференциального усилителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству и способам определения параметров, представляющим свойства пласта и свойства текучей среды пластов подземных коллекторов, конкретно углеводородных коллекторов.

Изобретение относится к устройствам для исследования бурящихся нефтяных, газовых и гидрогеологических скважин методом ядерно-магнитного резонанса в магнитном поле Земли.

Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин, в частности к ядерно-магнитному каротажу прижимными приборами, применяемыми для исследования нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано при исследовании свойств горных пород в нефтяных и газовых скважинах методом ядерно-магнитного резонанса в магнитном поле Земли (в слабом поле), а также в скважинах, пробуренных на воду, на основе измерения индекса свободного флюида (ИСФ).

Изобретение относится к способу получения параметров горных пород с помощью прибора ядерного магнитного каротажа. .

Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин, в частности к ядерно-магнитному каротажу (ЯМК), применяемому для исследования нефтяных и газовых скважин.

Изобретение относится к области геофизических исследований в скважине на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР). .

Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин, в частности к ядерно-магнитному каротажу (ЯМК), и может быть использовано для исследования нефтяных и газовых скважин. Заявлено устройство ядерно-магнитного каротажа, состоящее из по меньшей мере одного длинного магнита, намагниченного перпендикулярно его продольной оси, и радиочастотной катушки для создания поля, перпендикулярного полю магнита, генератора радиоимпульсов, приемника сигналов ядерно-магнитного резонанса и согласующего устройства, на первый вход которого подключено начало радиочастотной катушки, конец которой соединен с общей точкой согласующего устройства, на второй вход которого подключен выход генератора радиоимпульсов, а выход согласующего устройства соединен с входом приемника сигналов ядерно-магнитного резонанса. Магнит выполнен из проводящего редкоземельного материала SmCo в виде длинного цилиндра, намагниченного перпендикулярно его продольной оси и широкой боковой поверхности. Радиочастотная катушка намотана на цилиндре, диаметр которого не менее диаметра поперечного сечения магнита, находящегося внутри цилиндра. Причем витки катушки лежат в плоскостях параллельных длинной оси магнита и перпендикулярных его полюсам в симметричных секторах, находящихся напротив полюсов магнита. Поверх радиочастотной катушки расположено экранирующее устройство. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение чувствительности и глубинности исследования при ядерно-магнитном каротаже зондами малого диаметра. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к исследованию геомеханический свойств пластов. Техническим результатом являются повышение точности определения и результативности стимуляции хрупких зон коллекторов, а также повышение экономичности исследования вновь бурящихся скважин. Способ включает геофизические исследования скважин, лабораторные исследования кернов, выявление по совокупности данных лабораторных исследований кернов и геофизических исследований скважин взаимозависимости геомеханических характеристик пласта и каротажных диаграмм, выявление по совокупности данных геофизических исследований скважин геомеханических характеристик пласта на основе распространенных каротажных диаграмм и выявленной взаимозависимости геомеханических характеристик пласта и каротажных диаграмм. При этом геомеханические характеристики пласта определяются посредством многофакторной регрессии изменения каротажных диаграмм, которые учитывают содержание глин и пористость породы по математической формуле. 1 пр., 1 ил.

Использование: для осуществления каротажа во время бурения с использованием ядерно-магнитно-резонансного инструмента. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют ядерно-магнитно-резонансный каротаж во время бурения с использованием магнитов, помещенных снаружи утяжеленной бурильной трубы, и магнитно-проницаемых элементов для регулирования градиента магнитного поля. Набор магнитов может быть расположен на утяжеленной бурильной трубе и/или встроен в нее, при этом антенна расположена в осевом направлении между ними. В качестве варианта набор магнитов и антенна, размещенная между ними, могут быть расположены на втулке, которая скользит по выемке в утяжеленной бурильной трубе. В дополнение к этому проницаемый элемент может быть расположен в осевом направлении между набором магнитов для изменения глубины исследования. Технический результат: обеспечение возможности использования увеличенного объема магнитного материала, а также обеспечение возможности изменения конфигурации магнитного поля. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 16 ил.

Использование: для измерений качественных показателей пластов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют сбор множества моментальных снимков ядерного магнитного резонанса (ЯМР) из ствола скважины, показывающих изменения в геологическом пласте и определяющих данные ядерного магнитного резонанса. Также выполняют идентификацию множества флюидов в геологическом пласте на основании данных ядерного магнитного резонанса, определяют соответствующие сигнатуры ядерного магнитного резонанса для идентифицированных флюидов на основании данных ядерного магнитного резонанса, определяют кажущиеся объемы для идентифицированных флюидов на основании сигнатур ядерного магнитного резонанса и определяют скорректированные объемы для идентифицированных флюидов на основании кажущихся объемов. Технический результат: повышение точности и достоверности при определении характеристик составляющих пласта. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 81 ил.
Наверх