Способ ядерно-магнитного каротажа Советский патент 1982 года по МПК G01V3/32 

(54) СПОСОБ ЯДЕРНО-МАГНИТНОГО КАРОТАЖА

1

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано при изучении магнитных свойств пород в разрезах бурящихся скважин.

Известен способ ядерно-магнитного каротажа, при котором наблюдается сигнал процессии и при этом создается неоднородность магнитного поля с помощью специальной обмотки. При этом созданное магнитное поле действует во время приема сигнала процессии и быстро затухает в радиальном направлении 1.

Недостатком этого способа является невысокая точность измерения индекса свободного флюида, обусловленная тем, что изза наличия добавочного неоднородного поля, действующего во время приема сигнала, последний укорачивается и, следовательно, помехоустойчивость снижается. Кроме того, отсутствует четная граница между зоной исключения и зоной формирования сигнала, вследствие чего снижается сигнал от исследуемой зоны и частично сохраняется сигнал от зоны, подлежащей исключению.-Это также снижает точность определения искомых ядерно-магнитных свойств горных пород.

Наиболее близким к изобретению является способ ядерно-магнитного каротажа, включающий поляризацию пластов, пересеченных скважиной, постоянным магнитным полем, плавное выключение поляризующего

5 поля, последующее включение переменного фазирующего магнитного поля с частотой, равной частоте прецессии, выключение фазирующего поля через промежуток времени, больший времени продольной релаксации, и

10 наблюдение сигнала прецессии ядерной индукции. При этом поляризующее магнитное поле образуется из двух полей основного поля, создающего вектор ядерной намагниченности в исследуемой среде и дополнительного поля, действующего одновременно

15 с основным, направленного встречно ему и быстро затухающего в радиальном направлении 2.

Недостатком известного сп&соба является недостаточно высокая точность определения индекса свободного флюида, обусловленная тем, что ослабление основного поля поляризации дополнительным полем осуществляется только в пределах небольшого угл-а в поперечном сечении зонда.

Цель изобретения - повышение точности определения индекса свободного флюида путем снижения влияния ближней зоны исследования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу ядерно-магнитного каротажа, включающему поляризацию пластов, пересеченных скважиной, постоянным магнитным полем, плавное выключение поляризующего поля, последующее включение переменного фазирующего магнитного поля с частотой, равной частоте прецессии, выключение фазирую1дего поля через промежуток времени, больщий времени продольной релаксации, и наблюдение сигнала прецессии ядерной индукции, одновременно с включением переменного фазирующего поля на тот же промежуток времени создают дополнительное расфазирующее переменное поле, напряженность которого в радиальном направлении падает пропорционально третьей или большей степени расстояния, а частота лежит в пределах 0,5-2 от частоты прецессии.

Сущность изобретения состоит в том, что в области, подлежащей исключению из измерения, дополнительным расфазирующим полем разрушается вектор ядерной намагниченности, вследствие чего сигнал в этой зоне не формируется.

Дополнительное расфазирующее переменное поле необходимо для исключения сигнала ядерной индукции из ближней зоны без искажения магнитного поля Земли. Быстрое снижение напряженности расфазирующего поля с расстоянием от катушки необходимо для исключения сигнала только от внутренней зоны при сохранении сигнала от внешней зоны и создания резкой границы между этими зонами. Одновременное включение и выключение фазирующего и расфазирующего полей исключает возможность подавления полезного сигнала из внешней области. Ограничение частоты фазирующего поля в пределах 0,5-2 от частоты прецессии необходимо для повышения четкости границы .между зонами исключения и формирования сигнала. В изобретении исключается сигнал ядерной индукции от промывочной жидкости и кольматироваьного слоя породы по всему сечению скважины в кольцевом пространстве, а это необходимо для повышения точности определения индекса свободного флюида.

На фиг. 1 приведены нормированные графики зависимостей напряженностей фазирующего и расфазирующего полей от расстояния в радиальном направлении; на фиг. 2 - ненормированные графики зависимостей напряженностей фазирующего и расфазирующего полей от расстояния в радиальном направлении; на фиг. 3 - графики зависимостей от расстояния Р в радиальном направлении косинуса угла между вектором ядерной намагниченности и фиктивным нолем приемной катушки; на фиг. 4 - временная диаграмма напряженности поля поляризации на фиг. 5 - временная диаграмма напряженности фазирующего

поля Нр; на фиг. 6 - временная диаграмма напряженности расфазирующего поля на фиг. 7 - временная диаграмма полезного сигнала, У{1);на фиг. 8 - нормированные интегральные характеристики зонда.

На фиг. 1 изображена нормированная зависимость напряженности фазирующего поля {кривая 1) и расфазирующего поля (кривая 2) в зависимости от расстояния в радиальном направлении. На фиг. 2 изображена ненормированная зависимость напряженности фазирующего поля (кривая 3) и расфазирующего поля (кривая 4) в зависимости от расстояния в радиальном направлении. Граничное значение радиуса/„р отделяет область, где расфазирующее поле превышает фазирующее от области, где расфазирующее поле меньше фазирующего. На фиг. 3 приведена зависимость косинуса угла между вектором ядерной намагниченности и фиктивным полем приемной катушки от расстояния р для условий отсутст5 ВИЯ расфазирующего поля (кривая 5) и для условий одновременного действия фазирующего и расфазирующего полей (кривая 6). Временные диаграммы - кривые 7-9 соответственно напряженности поляризующего поля Нг,, фазирующего поля Нр,

° расфазирующего поля Нрср приведены на фиг. 4-6. На фиг. 7 приведена временная диаграмма возбужденного сигнала свободной процессии 10. На фиг. 8 приведены нормированные интегральные характеристики

5 зонда для условий отсутствия расфазирующего поля (кривая 11), и для условий одновременного действия фазирующего и расфазирующего полей (кривая 12).

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

О Создается поле поляризации Н,, которое по прошествии определенного времени плавно выключается (фиг. 4, кривая 7). В начале процесса выключения поляризующего поля включается однвременно фазирующее Нф (фиг. 5) и расфазирующее Нрср (фиг. 6) поля. При этом расфазирующее поле снижается в радиальном направлении намного быстрее, чем фазирующее. После одновременного выключения полей Hqo и Нрф начинается регистрация сигналов прецессии

0 ядерной индукции (t).

Величина сигнала ядерной индукции, наводимого в зонде ядерно-магнитного каротажа от элементарного объема породы, окружающей зонд, в соответствии с принципом взаимности, определяется скалярным произведением фиктивного вектора напряженности приемной катушки на величину проекции вектора ядерной намагниченности на плоскость, перпендикулярно полю Земли, действующую в момент начала прецессии Mi(o). В той области, где расфазирующее поле превышает по напряженности фазирующее, т.е. при (фиг. 2) угол Mj.(t)hnp возрастает, косинус его падает (фиг. 3), а сигнал от этой зоны резко падает фиг. 8 кривая 12. В то же время от дальней рабочей зоны, т.е. при р /гр, где вследствие большого расстояния от зонда после расфазировки мало, по сравнению с фазирующим полем, сигнал формируется без искажений. При этом четкость границы между зоной исключения сигнала и зоной возбуждения сигнала обеспечивается двойным эффектом: быстрым снижением напряженности расфазирующего поля и расфазировкой в области, где это поле превышает по напряженности фазирующее поле (фиг. 2). По сравнению с известными способами исключения ближней зоны, предлагаемый способ требует меньщих затрат времени и обеспечивает равномерное исключение по всему кольцевому объему вокруг зонда. Такое выполнение способа позволяет повысить точность определения индекса свободного флюида.

/

/ /

-г-I- 7

J

ff

Ipi/z.f Формула изобретения Способ ядерно-магнитного каротажа, включающий поляризацию пластов, пересеченных скважиной, постоянным магнитным полем, плавйое выключение поляризующего поля, последующее включение переменного фазирующего магнитного поля с частотой, равной частоте прецессии, выключение фазирующего поля через промежуток времени, больщий времени продольной релаксации, и наблюдение сигнала ядерной индукции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения индекса свободного флюида путем снижения влияния ближней зоны исследования, одновременно с включением переменного фазирующего поля на тот же промежуток времени создают дополнительное расфазирующее переменное поле, напряженность которого в радиальном направлении падает пропорционально третьей или больщей степени расстояния, а частота лежит в пределах 0,5- 2 от частоты прецессии. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3199022, кл. 324-0.5, опублик. 1965. 2.Авторское свидетельство СССР № 554777, кл. G 01 V 3/14, 1975.

J

8

ЛЛ/f