井下可控的随钻核磁共振测井装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油钻井工程技术领域，具体涉及一种用于地质勘探开发钻井作业过程中实时测量井眼周围地层地质参数的核磁共振测量方法与仪器。
【背景技术】
[0002]随钻核磁共振测井是指在钻探过程中进行核磁共振测量的方法与技术，可在钻井液侵入发生之前确定束缚水饱和度、渗透率并识别油气。该技术可实时对井眼轨迹所处地层进行综合评价，配合井眼轨迹数据及时调整轨迹走向，保持井眼在目的层内穿行，在提高采收率及高效开发复杂油气藏等方面发挥重要作用。
[0003]将核磁共振技术应用于随钻测井的关键难题在于:钻具的震动及底部钻具组合的侧向移动引起共振区与测量区的不一致，影响测量回波信号，进而无法正确获取储层信息。
[0004]图1为美国专利文件US6246236 (斯伦贝谢公司)中公开的随钻核磁共振测井仪器的示意图，其主要结构为:破岩钻头、泥浆通道、至少3个环形管状永磁体轴向排列以及产生交变磁场并收集回波信号的RF天线。其实现方案为组合N+1个磁体(图1中为3个磁体)，形成N个探测区域(图1中为2个区域)，包含若干低梯度与高梯度磁场区域的组合，结合高梯度磁场的高信噪比及低梯度磁场对运动的低敏感性，校正测量结果。
[0005]图2为中国专利文件CN102650208(中国石油大学)中公开的一种随钻核磁共振测井仪探头的结构示意图。其主要结构与斯伦贝谢的方案相似，为提高信噪比和测量精度，在主磁体间增加圆环状的聚焦磁体。
[0006]上述现有技术的随钻核磁共振测井仪器需要多组低梯度一高梯度磁场区域组合，因此需要多个磁极相对的主磁体轴向排列，造成仪器串冗长、结构复杂；同时钻进时间增加、钻具组合震动等影响，致使探头主磁体消磁现象明显，敏感区域偏移，测量数据失真。此夕卜，现有的随钻核磁共振测量方法与仪器，仅能测量单深度的信号，不能测量距离井壁深浅不同的地层信息。
【发明内容】
[0007]本发明目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种用于探测储层信息并且井下可控的随钻核磁共振测井仪，达到缩小工具尺寸并保持测量敏感区域稳定的目的，从而使测量结果更准确；同时可满足多深度地层信息的获取。
[0008]根据本发明的实施例，提供了井下可控的随钻核磁共振测井装置，包括沿轴向竖直布置的装置本体、电子线路部分和测量探头部分，其中，所述装置本体由无磁钻铤(10)承载，上方接有钻头驱动部分(1)，下方接有钻头(11)，并具有沿轴向的供钻井液流通的泥浆通道(3);其中，所述电子线路部分被容纳在电子线路舱体(2)中，用于接收和处理来自所述测量探头部分的信号，其中，所述测量探头部分包括:主磁体对，其由沿轴向布置的两个磁极相对的主磁体(4a、4b)构成，其中，两个主磁体(4a、4b)在轴向上相对于所述装置本体的轴向中心而对称布置；其中，所述两个主磁体的轴向间距可以改变。
[0009]本发明的随钻测量装置是地质导向钻井技术的配套工具，至少具有以下有益效果:
[0010](1)所述装置可用于地质导向钻井系统中，可最大程度减弱钻具的纵向运动及横向振动对测量结果的影响，准确获取原状地层的地质信息，目前国内还没有具有自主知识产权的随钻核磁共振测量仪器，而核磁共振测量技术却能为地质导向钻井系统提供最全面的地层信息。且国外的随钻核磁共振测量工具的软件设计及内置参数，并不完全符合我国的地质情况，因此填补国内空白，其经济效益和社会效益是巨大的。
[0011](2)所述控制模块和驱动装置联合工作，通过磁通计的反馈数据，可以实现主磁场的井下自控制，可将主磁体消磁对测量结果的影响降到最低，增加了工具的使用寿命，节省了钻井时间，提尚了钻井效率。
[0012](3)通过磁通计监控主磁场，配以MWD(随钻测量)装置，可实现地面对井下主磁场的主动控制及调节，同时还可以评估测量数据的准确性，及时发现问题并作出应对措施。
[0013](4)工具尺寸更小，现有工具长度均超过10米，本发明所提供工具仅需一对磁体即可实现现有技术多对磁体的功能，可将工具长度控制在3米以内，极大的简化了井下装备的复杂度，并提高了可靠度。
[0014](5)所述装置因其使用寿命得到较大提升，可用于井下长期监测。
【附图说明】
[0015]图1为现有技术的一种随钻核磁共振测井仪器的结构示意图；
[0016]图2为现有技术的一种随钻核磁共振测井仪器的结构示意图；
[0017]图3为根据本发明的实施例的井下可控的随钻核磁共振测井装置的结构示意图；
[0018]图4为根据本发明的实施例的井下可控的随钻核磁共振测井方法的流程图；
[0019]图5为根据本发明的实施例的主磁场分布示意图；
[0020]图6为根据本发明的实施例的主磁场监测装置位置处磁场强度及径向梯度随主磁体磁极间距变化的关系示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面，结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。
[0022]本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本发明的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本发明的原理的示例、而不意味着任何限制。本发明能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本发明的原理和精神即可。
[0023]另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。
[0024]首先概述本发明的基本结构。根据本发明的实施例的井下可控的随钻核磁共振测井装置主要包括以下功能部分:
[0025]承载仪器主体的无磁钻铤；
[0026]套在泥浆通道外侧且沿轴向设置的滑动导轨(可选用无磁材料)；
[0027]磁极相对并沿导轨轴向排列的两个管状主磁体；
[0028]供钻井液流通的泥浆通道；
[0029]两主磁体中心处设有磁场监测装置(可选用磁通计等)，用于监测两主磁体所形成静磁场强度；
[0030]用于控制主磁体轴向运动的驱动装置；
[0031]两主磁体中心处绕有天线，用于发射和接收脉冲信号；
[0032]设有数据存储模块，用于存储所获取地层信息；
[0033]设有控制模块，可根据磁场监控装置的数据，控制驱动装置，进而控制主磁体在滑轨上运动的方向和距离；
[0034]井下数据处理分析模块，可以对测量获取到的回波串数据做指数反演拟合。
[0035]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0036]图3为根据本发明的实施例的井下可控的随钻核磁共振测井装置的结构示意图。如图3所示，本发明提供一种井下可控的随钻核磁共振测井装置，其主要包括装置本体、电子线路部分和测量探头部分，其中，
[0037]所述装置本体由无磁钻铤10承载，上方接有钻头驱动部分1，下方接有钻头11，并具有中空结构，即，供钻井液流通的泥浆通道3 ;
[0038]所述电子线路部分被容纳在电子线路舱体2中，并包括:
[0039]发射信号单元，主要由脉冲发射电路、DAC及功放组成；
[0040]接收信号单元，主要由前放、信号接收电路，ADC组成。
[0041]控制模块，包括:
[0042]总控处理电路模块:由执行不同任务的多个微处理器组成，其中一个为主控制器，其他为从控制器，微处理器之间通过内部总线通信；外部数据存储器阵列:用于各种测量参数的存储，采用非易失存储器件；数据与命令通信接口:接收来自上位系统主机的控制命令，发送本单元模块测量数据到上位机；系统供电电路:用于将电源电压转变为各模块所需的电压。
[0043]其中，所述测量探头包括:
[0044]由主磁体4a、4b构成的主磁体对，其由两磁极相对的钐钴磁体组成，特征为管状、轴向充磁、极性相同的磁极相对放置，可提供稳定梯度静磁场；发射与接收线圈7，其被安装在所述测量探头轴向中心的外侧侧壁，用于提供激励射频信号并接收地层返回回波串；
[0045]无磁导轨6a、6b，使每个主磁体4a、4b可沿轴向(上下)滑动，改变主磁体对间距，其可选用无磁材料；
[0046]主磁场监测装置9，其被安装在所述测量探头轴向中心的内侧侧壁，用于监测主磁场变化，并将监测数据反馈至控制模块；
[0047]磁体滑动驱动装置5a、