[发明专利]具有多层磁体的核磁共振测井仪探头及天线激励方法

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振测井技术领域，尤其涉及一种核磁共振测井仪探头及天线激励方法。

背景技术

核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)现象在1946年被发现，之后很快应用在物理、化学、材料科学、生命科学和医学等领域。20世纪50年代，核磁共振开始在石油天然气工业中应用，最初应用于油藏岩石物理领域。核磁共振测井仪可以利用核磁共振原理对井眼周围的地层信息的进行探测，具有独特的储层流体的定性识别和定量评价能力。

探头是核磁共振测井仪的重要部件之一，探头的结构决定了仪器的测量方式、核磁共振区域和核磁共振信号强度等关键性能。核磁共振测井仪探头主要包括磁体和天线，磁体能形成用于极化自旋氢质子的静磁场，天线能发射用于扳转自旋氢质子的射频场，撤去射频场后，自旋氢质子开始沿着静磁场发生进动，从而产生核磁共振感应信号，通过探测核磁共振感应信号，可以对地层情况进行分析。

现有的核磁共振测井仪探头多采用柱状体磁体，磁体的圆面两边分别为N极和S极，磁场分布由N极指向S极的闭合磁力线形成，天线环绕在磁体周围，能向井眼四周360°激发极化的地层区域，使得在井眼周围没有探测盲区，可以进行多频多切片测量，但测量得到的信号只能是360°地层中信号的平均信号。因此，现有技术中的核磁共振测井仪探头只能进行径向深度维、轴向深度维的信号检测，不具有周向多方位敏感区域的信号检测能力。

发明内容

本发明提供一种核磁共振测井仪探头及天线激励方法，用以解决现有技术中核磁共振测井仪探头只能进行径向深度维和轴向深度维的信号检测、不具有周向多方位敏感区域的信号检测能力的技术问题。

本发明提供一种核磁共振测井仪探头，包括：探头骨架、多个磁体组件以及多个天线；

所述探头骨架呈圆柱状，多个所述磁体组件在所述探头骨架周向上均匀分布；

所述磁体组件包括从上至下依次设置的至少两层磁体，所述磁体的充磁方向为径向，且所述磁体组件中相邻两层磁体的充磁方向相反；

每个所述磁体组件的外侧均设置有天线，多个所述天线各自独立馈电。

进一步地，所述天线由去氧铜皮绕制而成，所述天线呈回型或者蚊香型。

进一步地，所述天线包括N匝去氧铜皮，第1匝与第2匝之间的距离等于第N-1匝与第N匝之间的距离，且第k匝与第k+1匝之间的距离大于第1匝与第2匝之间的距离；

其中，k、N均为自然数，2＜k＜N-1，N＞3。

进一步地，每个所述天线外侧还设置有辅助天线，所述辅助天线与所述天线各自独立馈电。

进一步地，每个所述磁体组件包括上中下三层磁体，其中，中层磁体的厚度小于上层磁体和下层磁体的厚度。

进一步地，所述探头骨架中设置有多个与所述磁体相匹配的容置腔，多个所述磁体分别固定设置在所述多个容置腔中。

进一步地，所述探头骨架上开设有多个凹槽，多个所述天线分别固定设置在多个所述凹槽中。

进一步地，所述核磁共振测井仪探头，还包括：用于为天线馈电的天线激励装置；

所述天线激励装置中包括多个激励通道，多个所述天线分别与多个所述激励通道电连接。

进一步地，所述探头骨架中设置有通孔，所述通孔的中心轴线与所述探头骨架的中心轴线重合；

所述通孔中穿设有支撑架，所述支撑架与探头壳体固定连接，或者，所述通孔中穿设有供钻井液流通的导流管，所述导流管通过金属件与所述探头骨架固定连接。

本发明还提供一种基于上述任一项所述的核磁共振测井仪探头的天线激励方法，包括：

激励一个天线，实现井下单方位角的探测；

激励至少两个天线，实现井下多方位角的探测；

激励全部天线，实现井下全方位探测。

本发明提供的核磁共振测井仪探头及天线激励方法中，多个磁体组件在探头骨架周向上均匀分布，每个磁体组件的外侧均设置有天线，且多个天线各自独立馈电，通过激励不同的天线，可以实现不同方位角的地层信息探测，提高了核磁共振测井仪探头的周向分辨能力，实现了径向、轴向、周向三维尺度下的地层探测。并且，每个磁体组件均包括从上至下依次设置的至少两层磁体，相邻两层磁体的充磁方向相反，能够使磁力线更加聚拢，使静磁场在同一径向深度、不同轴向深度上的磁场强度更加均匀，提高了核磁共振测井仪探头的性能。

附图说明

图1为本发明实施例一提供核磁共振测井仪探头中多个磁体组件的结构示意图；