[发明专利]检测核磁共振测量中井下测井仪的运动效应

说明书

本申请根据35U.S.C§119要求以1998年7月30日递交的流水号为60/094677的U.S临时性专利申请的申请日为优先权日，本申请是1998年12月4日递交的名称为“Preconditioning Spins Near a Nuclear Magnetic ResonanceRegion”的流水号09/205965的U.S专利申请的部分继续申请。

本发明一般涉及内外同步(inside-out)核磁共振(NMR)测量，特别是涉及检测包围井孔的岩层性质、例如岩层之氢含量的NMR测量中井下测井仪的运动效应。

核磁共振(NMR)测量可以用于测定一种样品例如人体组织(为了医学成象目的)或一种岩层结构(为测井目的)的性质。例如对于岩层结构，NMR测量可以用于测定该岩层的空穴率、结构类型、渗透性和含油量，并对上述各种性质进行勘测。

参看图1，作为一个例子，NMR可以用在随钻测井(LWD)操作上，以便对岩层10的性质进行勘测。按照这种方式，一个轴对称的NMR井下测井仪6可以是钻具组5的一部分，该钻具组5用于在岩层10中钻出井孔3。作为井下测井仪6的例子可以是在下述专利文件中描述的井下测井仪中的一种，这些专利文件是：1998年1月6日授权于Sezginer等人的名称为“Pulsed NuclearMagnetism Tool For Formation Evaluation While Drilling Including aShortened or Truncated CPMG Sequence”的US5705927号专利、1994年1月18日授权于Miller的名称为“System For Logging a Well During the DrillingThereof”的US5280243号专利，1998年5月26日授权于Taicher等人的名称为“Nuclear Magnetic Resonance Well Logging Apparatus and Method Adaptedfor Measurement-While-Drilling”的US5757186号专利，1982年9月21日授权于Jackson等人的名称为“Magnetic Resonance Apparatus”的US4350955号专利或1998年11月5日递交的名称为“Apparatus and Method for Obtaininga Nuclear Magnetic Resonance Measurement While Drilling”的流水号09/186950号US专利申请。

NMR测量过程与大多数其它井下岩层测量相比有两个明显的区别特征。第一，来自该岩层的NMR信号是从一个小的共振体积，例如基本上薄的共振壳体或体积20a(见图2)中产生的，共振体积20a可以有一个正比于振荡磁场振幅和反比于静磁场梯度的径向厚度。随着共振区的形状不同，该共振体积可以扩展，作为一个例子，可以从在一个方向上小到1mm且在另一方向上长到几英寸。第二，该NMR的测量可以不是瞬时的，这两点结合在一起便使该NMR测量易于随井下测井仪产生一些运动，例如产生归于如下所述的NMR井下测井仪6在井孔3周边运动的那种运动。

为了进行NMR测量，NMR井下测井仪6可以包括用于建立称为B₀的静磁场的一个或多个永久磁铁；一个用于发射垂直于磁场B₀的随时间变化之磁场B₁的射频(RF)线圈即天线；和用于接收响应于NMR测量的来自岩层的自旋回波的RF线圈，即天线，这些将在下面描述。可以将这两个线圈组合成一个单个的发射/接收天线。

作为一个例子，NMR井下测井仪6可以通过发射NMR检测序列(NMRdetection sequences)以便使核产生自旋回波来测量岩层10中的氢核的自旋—自旋的弛豫时间T2。接着可以对这些自旋回波进行分析，从而获得T2时间分布，从该分布中可以获得岩层的性质。例如在图4中示出的Carr-PurcellMeiboom-Gill(CPMG)序列15就是一种这样的NMR检测序列。通过利用序列15可以获得T2时间分布，这种分布可以用于测定岩层10的性质并对其进行勘测。