[发明专利]核磁共振流体计量仪的永磁体装置及计量方法

说明书

本发明提供的核磁共振流体计量仪的永磁体装置及计量方法，永磁体装置包括依次同轴设置的两段预极化磁体和一段主磁体；所述预极化磁体和主磁体均为圆管状结构，中心的空腔为流体流动的通道；所述预极化磁体和主磁体轴向剖面上的等效模型均为N极和S极相对的磁体；所述预极化磁体能够沿着其中轴线转动。该永磁体装置预极化磁体无论是磁场方向相同或相反的情况，都能对纵向弛豫时间较短的流体产生一定的磁化效应，这使得主磁体的长度可以不用太长。只需要一层磁体结构就可以实现预极化磁体有效长度的改变，缩短永磁体装置的整体长度，结构更紧凑简单。

技术领域

本发明属于核磁共振技术领域，具体涉及核磁共振流体计量仪的永磁体装置及计量方法。

背景技术

在石油和天然气生产管理过程中，油气井出产的混合流体中所含油、气、水的比例和流速往往是随时间实时变化的，甚至油、气的粘稠度、温度、压力等指标也会随之变化。常规的在线检测的多相流体计量仪是以伽马射线为基础的放射密度法，它利用了不同物质对伽马射线吸收能力的差异，从而可以推算出混合流体中各相流体所占的比例。然而，伽马流体计量仪含有核放射源，存在泄漏的安全隐患。另外伽马射线流体计量仪在工作前需要提前对样品在实验室中进行刻度标定，因此对于油气性质实时发生改变的情况，它无法做出及时有效的准确识别。为了取代常规的伽马射线流体计量仪，目前国际上已经提出了其他的多相流体计量方案，其中最典型的是基于核磁共振物理原理的多相流体计量方法。

但是现有的核磁共振流体计量仪中永磁体装置长度较长，磁体用量很大大，成本高昂。另外，磁体的结构也比较复杂，体积偏大、重量超重，不利于仪器的操作和使用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供核磁共振流体计量仪的永磁体装置，结构紧凑简单，长度较短。

本发明另一个目的在于提供上述核磁共振流体计量仪的计量方法。

第一方面，一种核磁共振流体计量仪的永磁体装置，包括依次同轴设置的两段预极化磁体和一段主磁体；

所述主磁体中还含有测量天线；

所述预极化磁体和主磁体均为圆管状结构，中心的空腔为流体流动的通道；所述预极化磁体和主磁体轴向剖面上的等效模型均为N极和S极相对的磁体；所述预极化磁体能够沿着其中轴线转动。

进一步地，所述预极化磁体和主磁体均采用单极圆柱形Halbach永磁阵列结构。

进一步地，所述两段预极化磁体形状相同；所述预极化磁体和主磁体外部均有圆管状磁屏蔽层。

第二方面，一种核磁共振流体计量仪的计量方法，包括以下步骤：

转动上述永磁体装置中的预极化磁体，使得两个预极化磁体和主磁体产生的磁场方向相同；

将待测流体流经预极化磁体和主磁体，定义经过磁场磁化产生的磁化矢量为第一磁化矢量；所述待测流体包含两种成分：第一成分和第二成分；

主磁体测量天线检测待测流体的核磁信号，定义为第一核磁信号；

保持第二段预极化磁体和主磁体产生的磁场方向相同，转动第一段预极化磁体，使得两个预极化磁体产生的磁场方向相反；

将待测流体流经预极化磁体和主磁体，定义经过磁场磁化产生的磁化矢量为第二磁化矢量；

主磁体测量天线检测待测流体的核磁信号，定义为第二核磁信号；

据第一核磁信号和第二核磁信号计算待测流体中两种成分的比例。

进一步地，假设待测流体中第一成分的比例为λ_o，则待测流体中第二成分的比例为λ_w＝1-λ_o；

当两个预极化磁体和主磁体产生的磁场方向相同时，