專(zhuān)利名稱(chēng)：用于評(píng)估多孔介質(zhì)特性的裝置、系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此公開(kāi)的技術(shù)實(shí)施例通常涉及被配置來(lái)確定多孔介質(zhì)中的誘發(fā)振蕩的穿 透深度的裝置、系統(tǒng)和方法。更特別地，在此公開(kāi)的某些技術(shù)實(shí)施例涉及可利 用磁共振技術(shù)來(lái)確定誘發(fā)振蕩的穿透深度的裝置、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
測(cè)量潛在的含油氣巖層(petroleum bearing rock formation)中的流體的物理 特性是困難的。4頓觀拼方法來(lái)測(cè)穀移率(滲透率除以粘度)通常要求測(cè)量 流m量，同時(shí)測(cè)量壓力梯度。這些測(cè)量特別是在井下應(yīng)用中難于完成。
含油氣巖層的通常的穿透深度可從約O.l匪變化到約20cm，更特別地， 例如對(duì)于充滿水狀流體的巖層來(lái)說(shuō)，穿透深度從約lmm變化到約10cm。這些 方法、系統(tǒng)和裝置可被用于井下應(yīng)用，或被用于采取巖心試樣的情形，該巖心 i^f可被帶到井上(uphole)并利用在此公開(kāi)的方法、系統(tǒng)和^S在現(xiàn)場(chǎng)或不在 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析，例如在實(shí)驗(yàn)室利用電磁或超導(dǎo)NMR進(jìn)行分析。
測(cè)sm如潛在的含油氣巖層的多孔介質(zhì)的物理特性的現(xiàn)有技術(shù)存在多種缺
陷。例如，泥餅障礙可導(dǎo)棘知效應(yīng)，并給出異常結(jié)果。在探測(cè)器周?chē)男孤?或者基于經(jīng)驗(yàn)的相關(guān)性(例如，NMR衰變率測(cè)量、基于礦物學(xué)的估計(jì))的未知 效應(yīng)可提供不準(zhǔn)確的結(jié)果。這樣的問(wèn)題使得特別是使用測(cè)井方法難于對(duì)、潛在的 含油氣巖層的物理特性(諸如遷移率)進(jìn)行測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決這些困難。
根據(jù)第一方面，提供確定多孔介質(zhì)中的穿透深度的方法。在某些例子中， 該方fe^括在多孑L介質(zhì)之內(nèi)的孔隙流體中誘發(fā)振蕩，并且根據(jù)磁共振信號(hào)確定 誘發(fā)振蕩的穿透深度。在一些例子中，誘發(fā)振蕩的磁共 像可被用于確定誘 發(fā)振蕩的穿透深度。根據(jù)另外的方面，公開(kāi)了一種確定多孔介質(zhì)中的穿透深度的方法。在某些 例子中，該方法包括禾,來(lái)自多孔介質(zhì)中的兩個(gè)或多個(gè)空間離散點(diǎn)的磁共振 信號(hào)，確定多孔介質(zhì)中的誘發(fā)振蕩的流體流動(dòng)的穿透深度。在某些例子中，磁 共振成像可被用來(lái)確定穿透深度。為了在此公開(kāi)的技術(shù)，成像指的是在兩個(gè)或 多個(gè)空間不同點(diǎn)處測(cè)量量或參數(shù)。在一些例子中，可產(chǎn)生圖像，而在其它例子 中，沒(méi)有圖像產(chǎn)生，而是，在兩個(gè)或多個(gè)空間不同點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)處的值可被用 于確定穿透深度。在此公開(kāi)的一些實(shí)施例中，諸如在從鉆孔徑向向外的方向上 的一維圖像在某些情況下可被稱(chēng)為剖面。在某些實(shí)施例中，該方法可包括將 射頻(RF)脈沖施加至哆孔介質(zhì)(以及其中的任意(多個(gè))流體)，以?xún)A斜(tip) 核自旋；并且給多 L介質(zhì)施加擾動(dòng)，以在多 L介質(zhì)中產(chǎn)生誘發(fā)振蕩。在一些例 子中，該方法還可以包括施加與所施加的擾動(dòng)基本上具有相同頻率的磁場(chǎng)梯度。 在一些例子中，該方法還可包括可選地與RF脈沖結(jié)合施加磁場(chǎng)梯度，該磁場(chǎng)梯 度的頻率基本上與所施加的擾動(dòng)頻率相同或?yàn)樗┘拥臄_動(dòng)頻率的整數(shù)多倍。 還在其它例子中，磁場(chǎng)梯度可以是靜態(tài)的，并且RF脈沖可以以擾動(dòng)頻率的兩倍 頻率被施加。在某些例子中，該方法可進(jìn)一步包括用磁共振裝置對(duì)誘發(fā)振蕩進(jìn) 行成像。還在其它的例子中，該方法還可包括根據(jù)所確定的穿透深M^確定多 孔介質(zhì)中的流體的遷移率。
根據(jù)另一方面，公開(kāi)了一種確定地層產(chǎn)能(formationproductivity)的方法。 在某徵仔中，該方法包括在誕地層的鉆孔中布置磁共織置；在地層內(nèi) 的孔隙流體中誘發(fā)振蕩；并且利用磁^l^置確定地層中的誘發(fā)振蕩的穿透深 度。
根據(jù)另外的方面，^f共一種井下工具。在某些例子中，該井下工具包括被 構(gòu)造和被安排來(lái)提供擾動(dòng)以便在多孑L介質(zhì)之內(nèi)的孔隙流體中誘發(fā)振蕩的裝置。 在一^'J子中，井下工具還包括被構(gòu)造和被安排來(lái)允許確定誘發(fā)振蕩的穿透深 度的磁共^S。在其它例子中，井下工具還可包括電耦合至臓共 置的處
理，，該處理裝置被ra來(lái)根據(jù)所成像的穿透深度確定多孑L介質(zhì)中的流體的
遷移率。
根據(jù)另一方面，公開(kāi)了一種用于評(píng)估地層產(chǎn)能的系統(tǒng)。在某些例子中，該 系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生靜磁場(chǎng)的磁體。在其它例子中，該系統(tǒng)還可包括mt器/接收 器，該發(fā)射器/接收器可以是單個(gè)裝置或者是兩個(gè)或多^置，用于施加RF脈沖以及用于檢測(cè)^1過(guò)施加擾動(dòng)誘發(fā)的振蕩的穿透深度的磁共振信號(hào)。在某 些例子中，該系統(tǒng)還可包括用于施加擾動(dòng)來(lái)在地層之內(nèi)的孔隙流體中誘發(fā)振蕩 的裝置。在某些例子中，該系統(tǒng)還可包括用于提供磁場(chǎng)梯度的裝置。在某些例 子中，該系統(tǒng)可以包括電耦合至臓共織置的處理體、用于施加擾動(dòng)的裝置 以，于提供磁場(chǎng)梯度的裝置。
下面將對(duì)本技術(shù)的另外特征、方面、實(shí)施例和例子進(jìn)行更詳細(xì)地描述。


下面參照附圖對(duì)某些實(shí)施例進(jìn)fiH兌明，其中
圖1是根據(jù)某些例子的振蕩流體位移與距離的曲線圖2是根據(jù)某些例子示出鉆孔中的位置處的測(cè)量結(jié)果的示意圖3是根據(jù)某些例子的遷移率與鉆 L深度的例證性曲線亂
圖4A是根據(jù)某些例子的例證性磁共織置的頂視圖4B是根據(jù)某些例子的封裝(packaged)磁共^S的示意圖5是根據(jù)某些例子的包括磁共l^g的系統(tǒng)的框亂
圖6是根據(jù)某些例子的被插入到鉆孔中的磁共振裝置的頂視亂
圖7是根據(jù)某些例子的使用中的井下工具的例子；以及
圖8是根據(jù)某些例子的另一例證性磁共振裝置。
附圖中所示的某些特征M寸可以已被放大、變形、改動(dòng)或另外以非傳統(tǒng) 的方式示出，以便^W在此公開(kāi)的技術(shù)的更好理解，并且以便提供附圖的用 戶更加友好的版本。
具體實(shí)施例方式
在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法的某些實(shí)施例規(guī)定多孔介質(zhì)中的之前利用現(xiàn) 有方法沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的測(cè)量。在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法的實(shí)施例可被用來(lái)識(shí)別 具有高遷移率的孔隙地層，以便識(shí)別多產(chǎn)的井場(chǎng)，這些多產(chǎn)的井場(chǎng)可以被用來(lái) 提取諸如天然氣和石油產(chǎn)品的^SM料源。在某對(duì)列子中，在此公開(kāi)的方法、 系統(tǒng)和，可被用于確定含油氣巖層中的振蕩的穿透深度。
潛在的含油氣巖層由兩種固體組分構(gòu)成。第一組分是巖石骨架，而第二組 分是千燥白土?？偟目紫堵士蒮fiil密度測(cè)井^a行測(cè)量，并且被限定為總^f只和固體部分之間的差?？偟目紫堵拾ㄕ惩潦`7K、可動(dòng)水、束縛7K、石油、 天然氣以及諸如自化合物的可能的其它束縛流體或自由流體。
不像現(xiàn)有方法，這些現(xiàn)有方法通常測(cè)量弛豫時(shí)間的變化(例如，AT2)，以 試圖推導(dǎo)出流體流動(dòng)特性，在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法的實(shí)施例確定諸如巖 層的多孔介質(zhì)中的誘發(fā)振蕩的穿透深度。在此公開(kāi)的某 仔集中于監(jiān)測(cè)由施 加外部擾動(dòng)導(dǎo)致的誘發(fā)振蕩的空間相關(guān)性。在某些實(shí)施例中，不需要測(cè)量誘發(fā) 振蕩的絕對(duì)量，并且可以監(jiān)測(cè)振蕩在空間上隨著探測(cè)深度的增加而變化的速率。
在此公開(kāi)的某些例子中，可結(jié)合磁共振信號(hào)的檢測(cè)利用磁場(chǎng)梯度或M31利用磁
共振成像來(lái)監(jiān)測(cè)誘發(fā)振蕩的深度相關(guān)性。
根據(jù)某些例子，公開(kāi)了一種確定多孔介質(zhì)中的誘發(fā)振蕩的穿透深度的方法。 在某對(duì)列子中，擾動(dòng)可被施加至眵孔介質(zhì)，以對(duì)介質(zhì)施加力并且在介質(zhì)中誘發(fā) 孔隙流體的振蕩。在孔隙流體中所誘發(fā)的振蕩的確切性質(zhì)會(huì) 于擾動(dòng)波形的 性質(zhì)而變化。例如，可施加正弦擾動(dòng)來(lái)誘發(fā)正弦波形。
在某些例子中，在孔隙流體中誘導(dǎo)流動(dòng)，并且該誘導(dǎo)流動(dòng)可以被測(cè)量并被 用來(lái)確定穿透深度。誘導(dǎo)流動(dòng)可以在 L隙流體中，該孔隙流體包括水、鉆井液、 泥漿濾液、石油、天然氣或者在地層中或在地層附近存在的其它流體。雖然期 望確定地層中的石油、天然氣或其它燃料的遷移率，但是這樣的物種的遷移率 可間接被確定或M:確定存在于地層中的諸如水或泥漿濾液的流體的遷移率來(lái) 推斷。因此，在itt^f述的振蕩并不必在存在于地層中的任何石油、職化合物 或其它燃綱中被誘發(fā)。
根據(jù)某些例子，在單個(gè)周期期間或多個(gè)周期之后可以誘發(fā)振蕩并且進(jìn)行測(cè)
量。例如，可應(yīng)用大約10-50個(gè)振蕩周期，以在確定穿透深度的NMR測(cè)量之前 ，穩(wěn)態(tài)。在一些例子中，在運(yùn)動(dòng)編碼期間和在任意NMR空間測(cè)量之前可應(yīng) 用大約40-50個(gè)振蕩周期(例如，44或45個(gè)振蕩周期)。誘發(fā)振蕩的所施加的 擾動(dòng)可在NMR空間測(cè)量期間繼續(xù)進(jìn)行或可在NMR空間測(cè)量期間被斷開(kāi)。在給 出本公開(kāi)內(nèi)容的益處盼瞎況下，選擇適當(dāng)數(shù)目的振蕩用于在此公開(kāi)的方法、系 統(tǒng)和^B在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力之內(nèi)。
根據(jù)某些例子，〈頓多種普通的聲學(xué)技術(shù)可在流體中誘導(dǎo)流動(dòng)，并且在此 討論例證性技術(shù)。誘發(fā)振蕩的穿透深度作為多孔介質(zhì)中的流體的流體粘度、孔 隙率、滲透率和有效體積模量的函數(shù)根據(jù)下述等式1變化[1]
在等式1中，K表示空間相關(guān)性，其中1/K是誘發(fā)振蕩的穿透深度。"表示孔隙
流體的粘度，(p表示孔隙率，k是滲透率，以及K"V是孔隙流體的有效^f只模量， 如根據(jù)多孔介質(zhì)的已知特性被校正的那樣。(o表示外部擾動(dòng)的角頻率。量K;
(P和Q)都可通過(guò)傳統(tǒng)的測(cè)井方法來(lái)確定，或以其它方式來(lái)知道。例如，K^f可通
過(guò)聲的、電的以及核測(cè)井觀懂的組合來(lái)確定，(p可通過(guò)傳統(tǒng)的中子/密度測(cè)井測(cè)
量的交會(huì)圖(crossplot)來(lái)確定，以及co是已知的或由用戶來(lái)選擇。
根據(jù)某些例子，基于在等式[l]中示出的關(guān)系，穿透深度1/K的確定然后可
被用于確定遷移率，該遷移率是滲透率除以粘度(kAl)。具有高遷移率的巖層是
用于開(kāi)采井的期望地點(diǎn)。特別地，在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法可被用于識(shí)別 具有高遷移率的巖層，這些具有高遷移率的巖層可首先被選來(lái)開(kāi)采井，用于提 取碳纖料源。
根據(jù)某些例子，可提f財(cái)尤動(dòng)以在多孑L介質(zhì)中以角頻率(D引入暫時(shí)振蕩。由
于擾動(dòng)會(huì)在占據(jù)巖層孔隙的流體中誘發(fā)振蕩的流艦動(dòng)，所以該振蕩可采取多 孔介質(zhì)中的誘導(dǎo)流體流動(dòng)的形式。該擾動(dòng)可以是至少臨時(shí)地誘發(fā)振蕩的聲波、 壓力波或其t^尤動(dòng)。在某些實(shí)施例中，位于傳統(tǒng)測(cè)井探頭上的聲源可被用于提 {財(cái)尤動(dòng)。在另一例子中，封隔^g可被用于提供擾動(dòng)。在給出本公開(kāi)內(nèi)容的 益處的情況下，用于誘發(fā)暫時(shí)振蕩流的附加裝置可容易由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員 擇。例如，可4頓聲音發(fā)生器、壓力發(fā)生器、轉(zhuǎn)換器、耦合到亥姆霍茲 共振器的轉(zhuǎn)換器、揚(yáng)聲器、振動(dòng)板、壓電體、耦合至愾體源附皆振管來(lái)提供 育,誘發(fā)巖層內(nèi)的流體振蕩的擾動(dòng)。在給出本公開(kāi)內(nèi)容的益處的情況下，用于 a射尤動(dòng)施加到巖層的合適的附加裝置可容易由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員鄉(xiāng)擇。 根據(jù)某些例子，施加擾動(dòng)的確切頻率并不重要，只要誘發(fā)振蕩旨,利用磁
共H fe檢測(cè)即可。在某些例子中，該頻率可從大約500赫茲變化到大約5千赫 茲，更特別地從大約750赫茲變化到大約2千赫茲，例如大約l千赫茲。但是 可以〗頓任意的頻率，只要NMR脈沖序列提供可被檢測(cè)至啲磁共振信號(hào)即可， 該NMR脈沖序列可包括RF脈沖以及在相對(duì)于擾動(dòng)頻率的固定相位處被維持的 所施加的磁場(chǎng)梯度。如在此所討論的夷卩樣，所施加的磁場(chǎng)梯度的頻率可以與所 施力啲擾動(dòng)的頻率基本上相同或者可以是所施加的擾動(dòng)的頻率的Mf倍，例如是所施加的擾動(dòng)頻率的兩倍或三倍的頻率。在給出本公開(kāi)內(nèi)容的益處的情況下， 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，梯度的頻率可稍微小于在此所公開(kāi)的方法、
系統(tǒng)和驢中的擾動(dòng)頻率，例如為擾動(dòng)頻率90-95%，或大于在ltbf 公開(kāi)的方法、 系統(tǒng)和裝置中的擾動(dòng)頻率的105-110%。在某些實(shí)施例中，如在下面更詳細(xì)討論 的那樣，磁場(chǎng)梯度頻率可以是對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)fi^碼的任意頻率。
根據(jù)某些例子，擾動(dòng)的施加可采取各種形式。在某些例子中，擾動(dòng)以連續(xù) 的方式來(lái)施加，以致擾動(dòng)總是容易發(fā)生在巖層上。擾動(dòng)的連續(xù)施加可允許誘發(fā) 振蕩達(dá)到穩(wěn)態(tài)，并規(guī)定穿透深度的更精確表示。在其它例子中，可以以離散的 或脈動(dòng)的方式施加擾動(dòng)。例如，在重新施加擾動(dòng)之前，可施加擾動(dòng)所選的時(shí)間 周期，在該時(shí)間周期之后為延遲周期。在某對(duì)列子中，在運(yùn)動(dòng)編碼之前或在運(yùn) 動(dòng)編碼期間可施加擾動(dòng)，但是在空間編碼期間斷開(kāi)擾動(dòng)。在某對(duì)列子中，在沒(méi) 有擾動(dòng)的情況下所取的^線圖像可點(diǎn)綴有在擾動(dòng)的情況下所取的圖像。
在某些例子中，積累在多孑L介質(zhì)上的泥fl^起到阻止^礙振蕩的作用。 但是，甚至在存在泥餅盼瞎況下仍然可以誘發(fā)振蕩，并且誘發(fā)振蕩的穿透深度 被認(rèn)為基本上與泥餅特性無(wú)關(guān)。在此所公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法在過(guò)多泥餅累 積阻礙用來(lái)標(biāo)識(shí)流體的遷移率或巖層的滲透率的傳統(tǒng)測(cè)量的情形中是特別有用 的。
根據(jù)某些例子，iM:以角頻率cD進(jìn)行W]可樹(shù)尤動(dòng)提供給多孑L介質(zhì)。如果
、鵬的頻率在畢奧(Biot)交叉頻率之下，則艦振蕩產(chǎn)生的流體位移可由下面 的等式2表示，其中u (x,t) g流體移位的距離。 [2] w(jc, /)=」exp(-ax) cos("—必/ + 5)
在等式2中，有由包絡(luò)函數(shù)(exp(-icc))表示的衰減分量和由等式2的余弦部分 表示的振蕩分量。c5是任意相因子，為了方便可選擇該相因子。由于駄的和/ 或較硬的泥餅可起到相對(duì)于如果泥餅較薄和/或較不硬而會(huì)保持的值A(chǔ) > A的 值的作用，所以等式2中的振幅A至少部分取決于任意可能泥餅的特性。但是， 如果在多孑L介質(zhì)中觀糧穿透深度，貝lJ任意表面泥餅的作用被認(rèn)為是可忽略的。
在給出本公開(kāi)內(nèi)容的益處的情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，即 使下面討論的例證性模型招氐頻極限的環(huán)境中被描述，在此公開(kāi)的方法、系統(tǒng) 和裝置也同樣可適用于基于多 L彈性的更復(fù)雜模型的模型中和在基于多孔彈性的更復(fù)雜模型的模型中同樣有用。特別地，在給出本公開(kāi)內(nèi)容的益處的情況下， 在本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員的能力之內(nèi)的是，與較少簡(jiǎn)化的多孔彈性模型一起和 利用傳統(tǒng)的觀l講方法來(lái)確定例如任意期望的參數(shù)而應(yīng)用禾口/或4頓在此公開(kāi)的方
法、系統(tǒng)和裝置，這些任意期望的參數(shù)在確定多孑L介質(zhì)中的流體的遷移率和/或 多孔介質(zhì)的滲透率中是有用的。
根據(jù)某些例子，在圖1中示出針對(duì)特定參數(shù)組的〗 性空間變化(u/A)。 在圖1中示出的曲線利用等式1和2并ilii假設(shè)滲透率為10達(dá)西、孔隙率為 30%、頻率為1000Hz以及流體為水來(lái)產(chǎn)生。兩條實(shí)線曲線110和120分別對(duì)應(yīng) 于(5^,H))和對(duì)應(yīng)于(5=0,t=37i/2 )。兩條虛線曲線130和140是包絡(luò)函數(shù) 扭xp(-ia:)。穿透深度是運(yùn)動(dòng)振幅已衰減到初始值的大約1/e (也就是，36.8%) 的深度。在給出本公開(kāi)內(nèi)容的益處的情況下，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將意識(shí) 到，不必觀糧穿透深度的確切值。例如，可確定齡都比1/e大的兩個(gè)或多個(gè)空 間離散值，并且這些空間離散值被用來(lái)利用信號(hào)的指數(shù)式衰減推斷穿透深度。 另外，運(yùn)動(dòng)振幅的初始值通常由用戶選擇，并且該值因測(cè)量的不同而變化。初 始值可以是在巖層表面的值或者巖層中的所淑巨離(例如1英寸、2英寸等)處 的值。除了由上述等式2g的位移曲線之外，還存在可歸因于多孑L介質(zhì)中的 聲波的位移。但是，該長(zhǎng)度比禾擁在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法所確定的穿透 深度更長(zhǎng)，例如長(zhǎng)數(shù)米。
根據(jù)某些例子，位移的空間相關(guān)性可利用例如磁共振成像技術(shù)的核磁共振 (NMR)技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。在某些例子中，多孔介質(zhì)的一部分可被放置在靜磁場(chǎng) 之內(nèi)，以將核自旋與磁場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)，在此從而限定z-方向。接著，系統(tǒng)中的自旋可 M31施加兀/2脈沖(例如90x脈沖或90y脈沖)被傾斜到x-y平面中。然后，振 蕩磁場(chǎng)梯度g(t)可被施加^^流體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行編碼并可由等式3表示。 [3] g(/) = g0cosw/
在某些例子中，場(chǎng)梯度的頻率CD與所施加擾動(dòng)的頻率相同。盡管梯度波形在等
式3被示為余弦函數(shù)，但是梯度波形也可采取其它形式，這些形式包括但不限 于實(shí)質(zhì)上的方形波和梯形波。另外，這些梯度可以結(jié)合RF脈沖以各種各樣的波 形來(lái)脈動(dòng)。在某些例子中，可以使用半周期的單極方形梯度脈沖，這些半周期 的單極方形梯度脈沖可以簡(jiǎn)短地?cái)嚅_(kāi)1S0。RF脈沖，這些脈沖重新聚焦背景不均 勻性，并且降低擴(kuò)散效應(yīng)。在單極方形梯度脈沖的情況下，梯度周期可以是擾動(dòng)頻率的一半。在其它例子中，單個(gè)周期的方形梯度脈沖可被用于在此公開(kāi)的
方法、系統(tǒng)和裝置中，這些單個(gè)周期的方形梯度脈沖可以簡(jiǎn)短地?cái)嚅_(kāi)180°脈沖， 然后再次接通，但是相位相反。
在以拉莫爾(Lamior)頻率旋轉(zhuǎn)的參照幀中，cd。 ^B。，其中Y為旋磁比， 以及B。為靜磁場(chǎng)強(qiáng)度，自旋獲取的相位依賴(lài)于它們的位置，如由等式4所限定 的那樣。
[4〗 $0,/) = yj"A5。[Jc(,'),學(xué)'"j"W)[;c + "(x,/，'
基于等式2、 3和4，自旋的相位具有以頻率0D和2co振蕩的分量以及具有分量 4)0(t)，該分量4)0②隨時(shí)間線性增加，如由等式5所表示的夷P樣。
ffiil在存在磁場(chǎng)梯度的情況下對(duì)穿透深度1/K進(jìn)行成像，該磁場(chǎng)梯度被鎖相到基
本上與所施加的擾動(dòng)頻率相同的頻率或者是所施加的擾動(dòng)頻率的 [倍的頻
率，禾傭等式l可確定多 L介質(zhì)的遷移率。特別地，誘發(fā)振蕩中的'鵬縮波的 穿透深度可被確定并被用來(lái)確定多孑L介質(zhì)的遷移率。在某些例子中，為每個(gè)自 旋或每組自旋提供或確定兩個(gè)參數(shù)。第一參數(shù)是自旋的位置，而第二參數(shù)是自 旋的運(yùn)動(dòng)度。運(yùn)動(dòng)由被鎖相的振蕩梯度或其等效物來(lái)編碼，其中例證性等效物 是靜態(tài)梯度和一系列180°脈沖。與馳豫和擴(kuò)射抗?fàn)帲撨^(guò)程可被重復(fù)來(lái)獲取更
大的相位。可使用傳統(tǒng)的NMR自旋-巻繞(spin-waip)成像來(lái)對(duì)自旋的位置進(jìn) 4彌碼，例如施加由180°脈沖跟隨的梯度，該180。脈沖由讀取梯度(read gradient)
跟隨。這兩種類(lèi)型的編碼可相繼或同^m行。例如，運(yùn)動(dòng)首先被編碼，之后跟
隨位置編碼。在一徵iJ子中，相位建M31在相位編碼期間多次獲取回波來(lái)監(jiān) 測(cè)。
在一些例子中，在此公開(kāi)的方法、系統(tǒng)和，可^ffl兩個(gè)或多個(gè)不同的擾 動(dòng)頻率。在某些例子中，方法包括M31改變擾動(dòng)的頻率，并且通過(guò)測(cè)量固定 位置處的NMR信號(hào)，確定流體遷移率。在這些實(shí)施例中，對(duì)流體運(yùn)動(dòng)進(jìn)4彌 碼可包括RF脈沖和/或磁場(chǎng)梯度脈沖的一些組合，這些脈沖被鎖相到多個(gè)擾動(dòng)
頻率?；贘lM等式l， K隨著角頻率Q)的平方根進(jìn)行變化，并皿于在不同頻 率C0)和C02下的成對(duì)測(cè)tt說(shuō)，遷移率可由等式6表示。<formula>formula see original document page 14</formula>
其中，x是相對(duì)于其運(yùn)動(dòng)振幅基本上與擾動(dòng)頻率無(wú)關(guān)的測(cè)量位置(例如鉆孔壁)， y是流體位移在位置x處的NMR測(cè)量的振幅，并且下標(biāo)1和2指的是在頻率 下的測(cè)量結(jié)果yi和在頻率叱下的測(cè)量結(jié)果y2。如果流體粘度是已知的或被估計(jì) 的，可推導(dǎo)出滲透率。財(cái)卜，在給出本公開(kāi)內(nèi)容的益處的情況下，本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員可推導(dǎo)出根據(jù)兩個(gè)或多個(gè)在改變擾動(dòng)頻率下進(jìn)行的觀懂來(lái)確定遷移 率的其它方法。
根據(jù)某些例子，可測(cè)量不同深度處的兩個(gè)或多個(gè)值，并且這些值被用于確 定穿透深度。例如，巖層內(nèi)研究的不同深度可被用于確定穿透深度。特別地， 當(dāng)使用MRX裝置或MR掃描儀(在市場(chǎng)上可從斯倫貝謝公司(Schlumberger) 購(gòu)得)或相當(dāng)?shù)难b置時(shí)，M改變裝置的諧振頻率可選擇不同的深度。下面更 詳細(xì)地描述例證性的MRX裝置，并且其它合適的^S包括但不限于MR探測(cè) 器或MREX (可從貝克休斯公司(Baker-Hughes)得到)以及MRIL (可從哈利 博頓公司(Haliburton)得到)。
根據(jù)某些例子，可M多種不同的方法M振蕩的穿透深度(例如空間變 4tii動(dòng)的衰減分量)進(jìn)行成像。例證性方法在M.N.Mller等人的"SpinEcho Magnetic Resonance Logging: Porosity and Free Fluid Index Determination ，， (Soc. Petrol. Eng., Paper No. 20561)中被描述。另一例證性方i^j頓Carr、 Purcell、 Meiboom和Gill(CPMG)脈沖序列的某些部分或全部。在一種方法中，類(lèi)似于 在Denk等人在尸rac.Ato/.A:W&, (90,1595-1598(1993))中描述的脈沖序列可 被用于對(duì)誘導(dǎo)流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行成像。磁場(chǎng)梯度可被鎖相到外部擾動(dòng)頻率的倍數(shù) ^^本上與外部擾動(dòng)頻率相同的頻率，以便產(chǎn)生與擾動(dòng)關(guān)聯(lián)的誘導(dǎo)流動(dòng)的磁共 振圖像。隨外部擾動(dòng)移動(dòng)的自旋經(jīng)歷稍微不同于靜磁場(chǎng)的平均磁場(chǎng)。這些細(xì)微 的差異通過(guò)與其外部擾動(dòng)的局部經(jīng)歷成比例的這些自旋導(dǎo)致附力湘移的堆積。
根據(jù)某些例子，適于成像的脈沖序列包括自旋回鵬列，其中可在兀重新 聚焦脈沖周?chē)┘涌臻g編碼和讀取梯度。可在任一x、 y或z方向上施加一個(gè)或 多個(gè)振蕩場(chǎng)梯度，以測(cè)4M動(dòng)的不同分量?？臻g讀取梯度通常沿著要被成像或 被檢測(cè)的切片方向施加，而運(yùn)動(dòng)編碼梯度在運(yùn)動(dòng)的方向上被施加。在某些例子中，梯度回、鵬列可代替自旋回辦列被用于檢測(cè)或成像。在某些例子中，振 蕩梯度可在兀重新聚焦脈沖之前或之后具有相反的相位。在振蕩梯度和外部擾 動(dòng)之間的相位變化考慮到確定外部擾動(dòng)和誘發(fā)振蕩之間的相移。
根據(jù)某些例子，通過(guò)減去兩個(gè)數(shù)據(jù)集可對(duì)誘發(fā)振蕩以及因llt^穿透深度進(jìn) 行成像。第一數(shù)據(jù)集可隨著具有第一相位的外部擾動(dòng)采取，以及第二數(shù)據(jù)集可
隨著外部擾動(dòng)相位被反相而被采取。來(lái)自穩(wěn)定自旋(stationaryspin)的信號(hào)通常 不受倒相的影響，并在差分圖像中互相抵消。由通過(guò)外部擾動(dòng)誘發(fā)的振蕩運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)致的信號(hào)相加并在該差分圖像中可見(jiàn)。數(shù)據(jù)集的總和提供傳統(tǒng)的磁共振成像 集或模型。這可包括可被用來(lái)確定振蕩(例如誘發(fā)振蕩的流體流動(dòng))的穿 透深度。
根據(jù)某些例子，振蕩場(chǎng)梯度的確切持續(xù)時(shí)間可變化。在某些例子中，持續(xù) 時(shí)間在施加兀重新聚焦脈沖之前可比在兀重新聚焦脈沖之后所施加的梯度的持 續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，而在其它例子中，f轉(zhuǎn)賣(mài)時(shí)間在施加兀重新聚焦脈沖之前可比在兀 重新聚焦脈沖之后所施加的梯度的持續(xù)時(shí)間更短。
根據(jù)某些例子，可測(cè)量一系列擾動(dòng)和圖像，并且這一系列擾動(dòng)和圖像被取 平均來(lái)降低圖像中的噪聲。在某些例子中，從磁共振測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)可在確定 穿透深度之前進(jìn)行處理。例如，可施加例如指數(shù)函數(shù)的一個(gè)或多個(gè) (apodization)函數(shù)來(lái)陶氐背景噪聲。在另外的例子，分析差分信號(hào)可包括使諸 如單個(gè)或雙重的指數(shù)函數(shù)或一維或兩維的數(shù)值拉普拉斯求逆函數(shù)的函數(shù)適于該 差分信號(hào)，以便估價(jià)穿^t深度。
根據(jù)某些例子，提供確定多孔介質(zhì)中的誘發(fā)振蕩的穿透深度的方法。在某 徵仔中，戰(zhàn)方纟雄括在存在誘發(fā)振蕩的情況下檢測(cè)磁共振信號(hào)。該磁鄉(xiāng) 信號(hào)可以是(1)單個(gè)信號(hào)或(2)平均或(3)多個(gè)信號(hào)或其組合。磁^IS信號(hào) 可被用于在鉆孔的各種深度處構(gòu)造巖層的遷移率分布圖。例如并且參照?qǐng)D2，也 就是地層15中相對(duì)于巖層中的誘發(fā)振蕩的鉆孔20的穿透深度(示意性示為矩 形200和210)可被確定在鉆孔中的各種深度dA…dM和dN…dz處?？蓸?gòu)造諸如 圖3中所示的例證性遷移率分布圖的3i移率分布圖，以致可首先開(kāi)采鉆孔中遷 移率高的位置。例如，在圖3中示出的圖解說(shuō)明中，鉆孔深度dM具有高的遷移 率并且可適于早期開(kāi)采。類(lèi)似地，在深度dw和dz之間的，位置具有高的遷移 率并且可適于早期開(kāi)采。雖然圖2和3中示出的深度分布圖被示為垂直的，但
15是7乂平分布圖也可在進(jìn)行水平鉆井的情況下產(chǎn)生。可替換地，ffl51鉆頭被插入 到鉆孔中的距離來(lái)確定深度，而不考慮鉆孔被鉆的方向。
根據(jù)某些例子，振蕩可采取所誘發(fā)的振蕩流體流動(dòng)的形式。在不希望，U 任意特定科學(xué)理論束縛盼瞎況下，隨著擾動(dòng)被施加到巖層，巖層孔隙中的流體 被推動(dòng)并且可誘導(dǎo)特定頻率的流體流動(dòng)。如上所述，可利用流體移位的距離來(lái) 確定穿透深度和巖層中的流體的遷移率。高度多 虎層常常具有較高的遷移率，
并且由于^SM料的去除更容易，所以更期望開(kāi)采高度多孑L巖層。
根據(jù)某些例子，磁場(chǎng)梯度可以以與所施加的擾動(dòng)相同的頻率被施加到所誘 發(fā)的振蕩流#^動(dòng)。如上所討論的那樣，通過(guò)鎖相所施加的擾動(dòng)以及磁場(chǎng)梯度 的頻率，可獲得差分圖像，并且該差分圖像被用來(lái)確定所誘發(fā)的振蕩流體流動(dòng) 的穿透深度?？色@得巖層之內(nèi)各種深度處的圖像，例如在垂直于鉆孔的各種深 度處的圖像。
根據(jù)某些例子，在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法可被配置用于與一種或多種 其它分析技術(shù)一起4頓。例如，可期望分析巖層中的流體，以確定流體粘度， 或者可期望確定光量與存在于地層中的重鏈碳?xì)浠衔锏年P(guān)系。諸如色譜儀的 另一分析裝置可結(jié)合在此公開(kāi)的穿透深度測(cè)量一起i頓，以提供巖層環(huán)境的更 完整分析。例證性的附加裝置包括但不限于氣相色譜儀、液相色譜儀、黏度計(jì)、 流體壓縮系數(shù)的測(cè)量體或在觀糧井下遇至啲巖層、流體或其它物種的特性中
通常使用的各種光學(xué)流體分析儀中的任意分析儀。
根據(jù)某些例子，用于磁^^成像的合適裝置在圖4A中示出。在圖4A中示 出的裝置在此在一些情況下被稱(chēng)作脈沖磁共振工具。當(dāng)從頂部觀看時(shí)，圖4A中 的裝置400以橫斷面示出。裝置400包括第一7乂久磁體410、第二永久磁體420 以及外殼440中的天線430。該裝置還可包括其通常與鉆 L的側(cè)表面接觸的耐磨 板450。該裝置可選地可以包括附著至瞎面460和465的附加耐磨板。第一永久 磁體410和第二永久磁體420提供靜磁場(chǎng)。靜磁場(chǎng)可以具有足夠的強(qiáng)度來(lái)提供 巖層中的大約0.5到大約1.5英寸的采樣區(qū)，，供等效于，長(zhǎng)度的垂直分辨 率，該纖長(zhǎng)度例如大約2-8英寸、更特別地大約6英寸。恰好在天線之前的區(qū) 常并不有助于{言號(hào)，這允許裝置以某個(gè)糙度量進(jìn)行操作。天線430可被配 置用于作為劃寸器和接收器工作。天線430可發(fā)送脈沖，以便利用合適的脈沖 序列將自旋傾斜到x-y平面中，并且還可接收來(lái)自地層的脈沖回波。在某些例子中，可用裝置400插入線圈，以便給巖層提供磁場(chǎng)梯度。在其它例子中，裝置 400可包括麟的線圈或附力啲天線，用于產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度。例證性的商業(yè)可用的、 適用于在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法的磁共I^置包括CMR工具，該CMR工 具由該臨時(shí)申請(qǐng)的受讓人商業(yè)生產(chǎn)。在某些例子中，圖4A中示出的裝置可被安 裝到墊木型(skid-type)的傳麟封裝內(nèi)，如圖4B中所示。封裝475包括把墊 木490壓到鉆 L壁的弓形彈簧偏置臂(bowspringeccentralizingarm)或帶有動(dòng)力 的井徑儀臂(powered caliper arm) 480。該磁共^S可被集成到墊木490中。 來(lái)自處理裝置的電通信可fflil電纜或電子盒485發(fā)生。這種設(shè)計(jì)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是 ^^H專(zhuān)導(dǎo)泥(conductive mud)的效應(yīng)。
根據(jù)某些例子，適于與在此公開(kāi)的裝置和方法一起使用的系統(tǒng)在圖5中被 示為框圖。系統(tǒng)500包括磁體510。磁體510被構(gòu)造和被安排來(lái)#生靜磁場(chǎng)。 用于在此公開(kāi)的裝置和系統(tǒng)內(nèi)的合適磁體包括但不限于諸如那些4OT稀土元素 (例如，^"鈷磁體以及釹-鐵-硼磁體)的7乂久磁體、鋁鎳鈷磁體、陶質(zhì)磁體(例 如，鍶鋇鐵氧M體)、柔性磁體以及塑料磁體。在其它例子中，特別是在已經(jīng) 去除大巖石試樣以便在井上分析之處，，系統(tǒng)可包括電磁體，導(dǎo)磁體。
根據(jù)某些例子，脈沖發(fā)生器520被構(gòu)造并且被安排來(lái)施加脈沖合適的時(shí)間， 以將自旋傾斜至嗍望的平面中。例如，可施加射頻脈沖合適的時(shí)間，以便將自 旋置于x-y平面中或以便完全倒置上述自旋。合適的脈沖發(fā)生M本領(lǐng)域是已知 的，并且例證性脈沖發(fā)生器包括但不限于天線、螺線管磁場(chǎng)、表面線圈、開(kāi)槽 的管諧振器、環(huán)隙(loop-g邵)諧振器、鞍形線圈、鳥(niǎo)籠型線圈以及線圈^線 陣列。在其中在此公開(kāi)的方法、系統(tǒng)和裝置被用于井下應(yīng)用的例子中，脈沖發(fā) 生器 是天線。在給出本公開(kāi)內(nèi)容的益處盼瞎況下，用于產(chǎn)生脈沖的另外的 飽裝置可容易由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員進(jìn)fi^擇。在某些實(shí)施例中，脈沖發(fā) 生器可以是離多施加脈沖并可檢測(cè)自旋回波的mt器/接收器的部分。
根據(jù)某些例子，系統(tǒng)500還可包括用于施加擾動(dòng)的裝置530。如在jtt^f討 論的那樣，可操^付尤動(dòng)裝置530來(lái)在巖層中誘發(fā)振蕩或振蕩的流體流動(dòng)。擾動(dòng) 裝置可以是在此所述的任意例證性體或者可作用來(lái)在諸如巖層的多孑L介質(zhì)中 誘發(fā)振蕩的其它M^S。
根據(jù)某些例子，系統(tǒng)500還可包括裝置540，用于提供磁場(chǎng)梯度。用于產(chǎn) 生磁場(chǎng)梯度的例證性方飽括在電導(dǎo)體中感生電壓。例如， 一個(gè)或多個(gè)梯度線圈可被配置來(lái)接收電流或電壓，以便在線圈中感生用于提供磁場(chǎng)梯度的磁場(chǎng)。
在其它例子中，可IOT諸如那些在市場(chǎng)上購(gòu)得的NMR裝置(諸如斯倫貝謝公 司的MRX^工具)中發(fā)現(xiàn)的7lc久磁體組件陣列來(lái)產(chǎn)生梯度。在下面將對(duì)例證性 的MRX，工具進(jìn)一步討論，并且在圖8中圖解說(shuō)明該例證性的MRX，工具。 在其中由7乂久磁體陣列提供梯度的實(shí)施例中，通過(guò)將磁體放置鄉(xiāng)巨離巖層的合 題巨離處而可選 度場(chǎng)強(qiáng)。在給出本公開(kāi)內(nèi)容的益處的情況下，選擇和/或設(shè) 計(jì)其它合適的用于施加磁場(chǎng)梯度的體在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的能力之內(nèi)。
根據(jù)某些例子，該系統(tǒng)還可包括接收器550，用于檢測(cè)磁共振信號(hào)，由該 磁共振信號(hào)可確定誘發(fā)振蕩的穿透深度。在某些例子中，脈沖發(fā)生器和接收器 可以是相同的體(例如，劃寸器/接收器)。在其它例子中，可存在一個(gè)或多個(gè) 接收器線圈，以檢測(cè)磁共振信號(hào)。在給出本公開(kāi)內(nèi)容的益處的情況下，對(duì)于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很容易選擇另夕卜的合適裝置。
根據(jù)某些例子，系統(tǒng)500還可包括可電耦合到磁體510的處理裝置560、 脈沖發(fā)生器520、擾動(dòng)裝置530、場(chǎng)梯度發(fā)生器540以及接收器550。處理裝置 560可被配置來(lái)控制系統(tǒng)的各種部件，如在此更詳細(xì)討論的那樣。
根據(jù)某些例子，在圖6中示意性示出可使用圖4的^g進(jìn)fi^^樣的巖層位 置。在圖6中被示為插入到鉆孔610中的裝置400在巖層中提供敏感區(qū)620。敏 感區(qū)620是被成像的巖層區(qū)。在f頓圖4中示出的驢時(shí)，通常在期望的^S 將該裝置插入到鉆孔中，并且材料在敏感區(qū)中的自旋允許與靜磁場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)?？墒?加外部擾動(dòng)，以便在敏感區(qū)中誘發(fā)振蕩或振蕩的流體流動(dòng)?？墒┘用}沖來(lái)將自 旋傾斜到x-y平面中?？商鎿Q地，可在施加外部擾動(dòng)之前施加脈沖。可施加磁場(chǎng) 梯度，并將該磁場(chǎng)梯度鎖相到擾動(dòng)頻率，以確定穿透深度?？蓤?zhí)行重復(fù)掃描， 以提高信噪比，并更精確地確定穿透深度。然后利用所確定的穿透深度來(lái)確定 在地層的該位置處的流體遷移率。然后可將裝置移至懷同的位置并重復(fù)上艦 程?？蛇M(jìn)ftit代過(guò)程，直到已迸行適當(dāng)數(shù)量的測(cè)量，以表征鉆孔中的巖層?？?產(chǎn)生遷移率分布圖來(lái)評(píng)估示出最有希望用于J1^碳?xì)淙剂系奈恢谩?br> 根據(jù)某些例子，一旦已識(shí)別鉆孑Lt內(nèi)的魏的深度，那么可制備鉆孔用于 瓶。一*仔包括在鉆井過(guò)程之后將套管緊固至糊孔中。如由穿透深度測(cè)量 所標(biāo)識(shí)的那樣，具有高遷移率的鉆孔的套管區(qū)域可被鑿孔，以便為^M料提 供從巖層流動(dòng)至採(cǎi)油管的路徑。在某些例子中，諸如酸和壓i^液的流體可被泵入到井中，以便斷裂、清潔或以其它方式準(zhǔn)備和刺激巖層使 化合物進(jìn)入到 井眼中。碳S)t料可在無(wú)幫助的情況下流到表面，或者利用井下泵、氣舉裝置
(gaslift)、或者表面泵千斤頂(surface pump-jack)來(lái)^a^MM料源的提取。 在給出本公開(kāi)內(nèi)容的益處的情況下，開(kāi)采利用在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法所 識(shí)另啲井場(chǎng)在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的能力之內(nèi)。
根據(jù)某些例子，公開(kāi)了井下工具。在某些例子中，井下工具包括被構(gòu)造和 被安排來(lái)提供擾動(dòng)以便在多孔介質(zhì)中誘發(fā)振蕩的裝置。如在此所討論的那樣， 擾動(dòng)可采取聲波、壓力波或任何形式的進(jìn)行振蕩并可至少在一定程度上穿透巖 層的的能量的形式。可被包括在井下工具中以便施加擾動(dòng)的例證性裝置包括聲 音發(fā)生器、壓力發(fā)生器、轉(zhuǎn)換器、耦合到亥M茲共振器的轉(zhuǎn)換器、揚(yáng)聲器、 振動(dòng)板、壓電體、耦合至愾鵬斷皆振管或適當(dāng)?shù)穆晫W(xué)體。擾動(dòng)裝置通常 位于正被測(cè)量的巖層附近，以致擾動(dòng)不變形、不會(huì)由于非目標(biāo)的物種(諸如鉆 井液等)的吸收而被吸收或以其它方式而被損失。在一些例子中，擾動(dòng)裝置可 與井下工具的其它部^牛集成或封裝，以便有利于將所有部件容易插入到鉆孔中。
在一些例子中，井下工具可包括被構(gòu)造和被安排來(lái)確定誘發(fā)振蕩的穿透深 度的磁共振裝置。如在此所討論的那樣，磁共振裝置通常包括永久磁體組件、 用于施加脈沖和接收自旋回波的天線以及用于將磁場(chǎng)梯度施加到巖層的裝置。 磁^ §提供靜磁場(chǎng)，并且還提供脈沖，以便操縱自旋，諸如將這些自旋傾 斜到x-y平面中或倒置這些自旋。磁場(chǎng)梯度可以以由擾動(dòng)，所施加的頻率或該 頻率的倍數(shù)被鎖相。當(dāng)磁共振裝置行進(jìn)到巖層中時(shí)，該磁共振裝置為振蕩成像 作準(zhǔn)備，并且可對(duì)振蕩的穿透深度進(jìn)行成像。
在某，ij子中，井下工具還可包括電耦合到磁^ 置的處理裝置。在一 些例子中，處理裝置可被配置來(lái)根據(jù)所成像的穿透深度來(lái)確定多 L介質(zhì)中的流 體的遷移率。處理裝置通常包括微處理器、 一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)單元和相關(guān)聯(lián)的電 路，諸如總線、電源等。在某些例子中，處理器可以是通常在通用計(jì)算機(jī)中發(fā) 現(xiàn)的那些處理器中的任意一個(gè)或多個(gè)，諸如那皿于Unk、 Intel奔騰 (PENTIUM)誦型處理器、Motorola PowerPC、 Sun UltraSPARC、 Hewlett-Packard PA-RISC處理器的處理器。處理器通常被連接到一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置，諸如磁 盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器，于存儲(chǔ) 的其它 0處理裝置的部件可ffi3113^ 置電耦合，該互皿置可包括一個(gè)或多個(gè)總線(例如，在相同機(jī)器內(nèi)集成的部件之間)和/或網(wǎng)絡(luò)(例如，在駐留于分開(kāi)的離散機(jī)器上的部件之間)?；?^g 提供通信(例如，信號(hào)、 、指令)，以在處理體的系統(tǒng)部件之間被交換。 處理裝置通常被電耦合至臓共 置，使得信號(hào)可被接收、被，、被存儲(chǔ)或 被傳送。在某些例子中，井下工具可將 提供給處理裝置，該處理裝置可將 中繼或傳送到中央站，用于進(jìn)一步 和/或 。這種傳送考慮至胖,井 下工具實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)量。根據(jù)某些例子，處理裝置可包括顯示器。顯示
器可提供測(cè)量狀態(tài)、測(cè)量結(jié)果或其它期望的參數(shù)。在某些例子中，M裝置還 可包括專(zhuān)門(mén)編程的、專(zhuān)用硬件(例如，特定應(yīng)用集成電路(ASIC))。各技術(shù)方 面可用軟件、硬件或固件或其任意組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。It,,這樣的方法、行為、系 統(tǒng)、系統(tǒng)元件和其部件可被實(shí)現(xiàn)為處理裝置的部分或被實(shí)現(xiàn)為井下工具的獨(dú)立 部件。
根據(jù)某些例子，處理^fi可包括操作系統(tǒng)，用于執(zhí)行在此公開(kāi)的方法。操 作系統(tǒng)例如可以是可從微軟公司得到的Windows 95、 Windows 98、 Windows NT、 Windows 2000( Windows ME)、 Windows XP或Windows Vista操作系統(tǒng)，從 蘋(píng)果計(jì)算機(jī)公司得到的MAC OS System X操作系統(tǒng)，從太陽(yáng)微系統(tǒng)公司得到的 Solaris操作系統(tǒng)或者從各種來(lái)源得到的UNIX或Linux操作系統(tǒng)?？墒褂靡恍?其它的操作系統(tǒng)，并且在某些實(shí)施例中，簡(jiǎn)單的命令或指令集可起到操作系統(tǒng) 的作用。操作系 常執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)程序，這些程序被設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)用于確定 誘發(fā)振蕩的穿透深度的方法?？蒆^用戶輸入來(lái)提供各種參數(shù)，諸如 L隙流體 的粘度、孔隙率、滲透率以及孔隙流體的有效1^只模量，以I^層中的流體的 遷移率可根據(jù)誘發(fā)振蕩的所成像的穿透深度來(lái)確定。
根據(jù)某些例子，在圖7中示出與鉆井設(shè)備一起使用的井下工具的例證性實(shí) 施例。鉆機(jī)710坐落于疊加在鉆 L720之上的大陸塊715的頂上。鉆機(jī)710具 有聯(lián)接器(coupling) 725。該聯(lián)接器725可采取各種形式，這些形式包括但不 限于鉆 L索、鋼絲繩(wireline)、有接縫的油管、連續(xù)油管或其它翻的繩索、 油管和電纜。當(dāng)進(jìn)行鉆井時(shí)，聯(lián)接器725通常為鉆孔索，并且將被附著到鉆頭 730，而且也可耦合到井下工具740。當(dāng)不進(jìn)行鉆井時(shí)，聯(lián)接器725可以是不同 的類(lèi)型，這些，包括但不限于鋼絲繩或連續(xù)油管，而在不存在鉆頭730的情 況下可附著到井下工具740。井下工具740通常被配置有磁共^g。如在此所 討論的那樣，井下工具可施加射頻脈沖，以?xún)A斜自旋，并且施加擾動(dòng)，以誘發(fā)振蕩。擾動(dòng)之后可跟隨施加被鎖相到所施加擾動(dòng)的頻率的磁場(chǎng)梯度。然后，井
下工具740可對(duì)巖層的切片進(jìn)行成像，以確定誘發(fā)振蕩的穿透深度。井下工具
可包括相關(guān)聯(lián)的鵬驢，以將所成像的穿透深度轉(zhuǎn)換艇移率?？商鎿Q地， 井下工具可被電耦合到井上處理裝置，該處理裝置被配置來(lái)從磁共皿置接收信號(hào)。
在某些例子中，聯(lián)接器725還可包括其它分l^置、鉆井監(jiān)測(cè):^等。例如， 在鉆頭之上可包括鉆探電機(jī)。還可包括諸如氣相色譜儀的分析裝置，以便執(zhí)行 除了在此描述的那些之外的分析?？砂▊髂?，以測(cè)量鉆孔中的例如流體粘 度的物理特特性，或以確定鉆井方向。在給出了本公開(kāi)內(nèi)容的益處的情況下， 選擇與在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法一起使用的^M傳皿在本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員的能力之內(nèi)。
在某些例子中，在此所述的方法、系統(tǒng)和，可被用于位于海上的鉆井平 臺(tái)。例如，平臺(tái)船、鉆探船等可被用于超深7JC鉆井應(yīng)用中。在此公開(kāi)的體、 系統(tǒng)和方法在這樣的海上鉆井應(yīng)用中同樣適用。
根據(jù)某些例子，在圖8中示出了適用于在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法的另 一磁共振，。這^S在某些情況下在此被稱(chēng)為MRX^裝置或MR，掃描 儀。示出被插入到鉆孔805中的裝置800包括7乂久磁體組件810。裝置800還包 括天線830。裝置800被配置來(lái)在諸如殼層842、 844、 846和848的薄殼中對(duì)感 興趣的深度進(jìn)行采樣。禾傭圖8中示出的體的優(yōu)勢(shì)可包括但不限于確定各 種和多個(gè)感興趣深度的育g力，在巖層內(nèi)探查更深的能力，感知大區(qū)域并且更容 易調(diào)il樂(lè)置。裝置800還被配置來(lái)提供靜磁場(chǎng)B。和RF場(chǎng)B!。靜磁場(chǎng)B。和RF 場(chǎng)B〗的方向在圖8中示出。雖然在圖8中被示為緊接辭占孔表面放置，但是裝 置800可在鉆孔的中心并且遠(yuǎn)離巖層表面執(zhí)行測(cè)量。特別地，體800可被定 位鄉(xiāng)巨巖層表面的任意徑向位置處，只要可采取至少兩個(gè)空間離散的觀糧并將 這些測(cè)量用于確定穿透深度。
根據(jù)某些例子，在已鉆了井眼之后，在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法可被用 于鋼絲繩NMR測(cè)井儀，用于獲得關(guān)于土層和流體的信息。例如，如上所討論 的那樣，可鉆出鉆孔，去除鉆頭，然后可將井下工具下降到鉆孔中，并且當(dāng)井 下工具纟亍it^鉆孔中時(shí)，例如大約3600英K/小時(shí)的速率行進(jìn)，可以進(jìn)行測(cè)量。 因?yàn)殂@井時(shí)間昂貴，所以目標(biāo)是在最少量的時(shí)間內(nèi)獲得有用數(shù)據(jù)。M的鋼絲繩可將磁共ii^a連接到井上用于進(jìn)行娜處理的計(jì)穀幾或系統(tǒng)，并且將指令 向井下發(fā)懇|」磁共 。在某酵ij子中，當(dāng)裝置正從鉆 u皮去除時(shí)，在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法 可被用于以所選的間隔進(jìn)行觀糧。例如，磁裝置可被插入到鉆孔中，并且可以例如以大約300-1000英^/小時(shí)的恒定皿從鉆 L被拉起和被拉出?？梢运x擇的間隔進(jìn)行測(cè)量，以便獲f雜鉆孔中各種深度處的磁共振圖像。確切間隔可依 賴(lài)于鉆孔深度、巖石的物理特征等來(lái)改變。在某些實(shí)施例中，磁共振圖像可以每隔0.5英X^采取，這，常的實(shí)踐，但是也可以使用其它的采樣間隔。根據(jù)某些例子，當(dāng)正在鉆孔時(shí)，可^ffl在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法進(jìn)行 測(cè)量。這種隨鉆測(cè)井(LWD)或隨鉆測(cè)試(MWD)方法可增力口速度，ffi31其 可,巖層的碳fiM料?？善谕殴睭^置間隔鉆頭合適的距離，以避免或最 小化來(lái)自鉆頭、鉆井液等的干擾。根據(jù)某些例子，在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法可被用于車(chē)站停車(chē)測(cè)量(station stop measurement)中。車(chē)站停車(chē)測(cè)量指的是下述測(cè)量，其中裝置被定位在特 定的位置，保持靜止同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，然后移動(dòng)到新的位置，用于進(jìn)行另外的 靜止測(cè)量。在某些例子中，靜止測(cè)量可以至少大約每隔10英尺、更特別地為 每隔5英尺、1英尺或0.5英XS行。在給出本公開(kāi)內(nèi)容的益處的情況下，車(chē) 站停車(chē)觀懂的另外間隔可由本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員容易進(jìn)行選擇。根據(jù)某些例子，在該地點(diǎn)中的潛在石油沉積已經(jīng)被致1吏移動(dòng)，在此公開(kāi)的 裝置、系統(tǒng)和方法可用于評(píng)估石油位置的遷移率。例如，Alberta中的油砂保持 大量瀝青被浸澤到砂中。這個(gè)瀝青通常是不能移動(dòng)的并且不容易提取。為了致 使瀝青移動(dòng)，蒸汽被注入到深的油砂中，以致使瀝青移動(dòng)并且會(huì),被提取。在 此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法可被用于評(píng)估蒸^a入以致使瀝青移動(dòng)的有效性， 并且選擇其中瀝青的高遷移率已經(jīng)發(fā)生的地點(diǎn)用于進(jìn)行開(kāi)采。在實(shí)踐中，可在 己經(jīng)有希望的井之下鉆第二口井，從而允許移動(dòng)的瀝青流到第二口井中。被移 動(dòng)的瀝青可從第二口井被泵送到表面，用于進(jìn)行處理。結(jié)合在此公開(kāi)的技術(shù)的 所謂的蒸汽助勒重力泄油可增加從含油氣的地層中識(shí)別和提取碳?xì)浠衔锏男?率。在可替換的過(guò)程中，可用碳?xì)浠衔锓璱」代替蒸汽來(lái)使瀝青移動(dòng)用于提取。 在此公開(kāi)的技術(shù)還可與蒸汽提取工藝一起使用，該蒸汽提取工藝使用這樣的油 氣充注。根據(jù)某些例子，在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法可與地震觀測(cè)一起使用，以 評(píng)估用于鉆井的潛在地點(diǎn)。這樣的地震觀測(cè)可包括在地下排出炸藥的主動(dòng)測(cè)量， 或包括通過(guò)檢測(cè)例如低頻環(huán)境波而從表面進(jìn)行的被動(dòng)測(cè)量。在給出本公開(kāi)內(nèi)容 的益處的情況下，確定要鉆孔之處的其它方法可容易由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 選擇。根據(jù)某些例子，在此公開(kāi)的裝置、系統(tǒng)和方法可被用于從多個(gè)鉆孔中選擇 最有希望的地點(diǎn)用于開(kāi)采?？珊?穿透深度測(cè)量來(lái)評(píng)估明陛地點(diǎn)具有容易提取碳Mit料的最高可能性?？墒紫乳_(kāi)釆這些位置，以便增加開(kāi)采碳SJt料的效率。當(dāng)介紹在此公開(kāi)例子的元件時(shí)，冠詞"一"、"一個(gè)"、"詼'和'所述"意圖 意瞎存在一個(gè)或多個(gè)元件。術(shù)語(yǔ)"包括"、"含有'以及'具有'意圖是開(kāi)放式的，并且除了所列元件之外還可具有另外的元件。在給出了本公開(kāi)內(nèi)容的益處的情 況下，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，這些例子的各種部件可互換或者用 其它例子中的各種部件來(lái)替換。雖然上面已經(jīng)描述了某些方面、例子和實(shí)施例，但是在給出本公開(kāi)內(nèi)容的 益處的情況下，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，所公開(kāi)的例證性方面、 例子和實(shí)施例的增加、替換、修改以及改動(dòng)都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種確定多孔介質(zhì)中的穿透深度的方法，所述方法包括誘發(fā)多孔介質(zhì)之內(nèi)的孔隙流體的振蕩；以及根據(jù)磁共振信號(hào)確定誘發(fā)振蕩的穿透深度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定穿透深度的行為包括檢測(cè)表示 所誘發(fā)的振蕩流術(shù)荒動(dòng)的磁共振信號(hào)。
3. 根據(jù)^l利要求1所述的方法，其中，確定穿透深度的行為包括確定孔隙 地層中誘發(fā)振蕩衰減到1/e的深度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所確定的穿透深度來(lái)確定 多孑L介質(zhì)中的流體的遷移率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所確定的穿透深度來(lái)確定 多孔介質(zhì)的滲透率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測(cè)磁共振信號(hào)的行為包括將磁 場(chǎng)梯度施加到多孔介質(zhì)，該磁場(chǎng)梯度具有振蕩頻率，該振蕩頻率基本上與產(chǎn)生 誘發(fā)振蕩的所施加的擾動(dòng)的頻率相同或是所施力啲擾動(dòng)的頻率的整數(shù)倍；并且 利用磁共振裝置對(duì)誘發(fā)振蕩進(jìn)行成像。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，誘發(fā)振蕩的行為包括將外部振蕩作 為聲棘施加。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，誘發(fā)振蕩的行為包摘各外部振蕩作 為壓力波來(lái)施加。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，檢測(cè)磁共振信號(hào)的行為包括當(dāng)磁 共振體被拉出鉆孔時(shí)，檢測(cè)多個(gè)磁^ll信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，檢測(cè)磁共振信號(hào)的行為包括當(dāng) 磁共I^S被插入到鉆孔中時(shí)，檢測(cè)多個(gè)磁共振信號(hào)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，檢測(cè)磁共振信號(hào)的行為包括當(dāng)磁共l^g在車(chē)站停車(chē)處時(shí)，檢測(cè)多個(gè)磁共振信號(hào)。
12. —種確定多孔介質(zhì)的穿透深度的方法，所述方法包括通過(guò)利用來(lái)自多孔介質(zhì)中的兩個(gè)或多個(gè)空間離散點(diǎn)中的旨空間離散點(diǎn)的磁共振信號(hào)，確定 多孔介質(zhì)中的所誘發(fā)的振蕩流體流動(dòng)的穿透深度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括在多孔介質(zhì)中誘發(fā)振蕩流 動(dòng)，并對(duì)所誘發(fā)的振蕩流^^動(dòng)進(jìn)行成像，以確定誘發(fā)振蕩的穿透深度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，誘發(fā)振蕩流術(shù)鬼動(dòng)的行為進(jìn)一步 包括將RF脈沖施加至眵孑L介質(zhì)，以?xún)A斜自旋；并且將擾動(dòng)施加到多孔介質(zhì)， 以在多孔介質(zhì)中產(chǎn)生誘發(fā)振蕩。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括將磁場(chǎng)梯度施加至眵孑L介質(zhì)， 其中磁場(chǎng)梯度具有基本上與所施加的擾動(dòng)的頻率相同的頻率或?yàn)樗┝瑪_動(dòng) 的z頻率的整數(shù)《咅的頻率。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，禾,磁共振成像的行為包括用包括永久磁體和發(fā)射器/接收器的磁共i^a對(duì)誘發(fā)振蕩進(jìn)行成像。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所確定的穿透深度來(lái)確 定多 L介質(zhì)中的流體的遷移率。
18. —種用于確定地層產(chǎn)能的方法，所述方 ^&括 在^^也層的鉆孔中布置磁共振裝置； 在地層之內(nèi)的孔隙流體中誘發(fā)振蕩；以及 禾鵬磁共振裝置對(duì)振蕩的穿透深度進(jìn)行成像。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，誘發(fā)振蕩的行為包括誘發(fā)振蕩流 #^1動(dòng)，并且其中，成像的行為進(jìn)一步包括對(duì)所誘發(fā)的振蕩流，動(dòng)進(jìn)行成像， 以確定振蕩的穿透深度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)所成像的穿透深度來(lái)確 定地層中的流體的遷移率。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包搖 確定地層中的孔隙流體的粘度； 確定地層的孔隙率；確定地層的滲透率；以及確定地層中的孔隙流體的有效體積模量。
22. —種井下工具，其包括被構(gòu)造和被安排來(lái)提供擾動(dòng)的裝置，以在多孔介質(zhì)之內(nèi)的孔隙流體中誘發(fā) 振蕩；磁共振裝置，所述磁共振，被構(gòu)造和被安排^t誘發(fā)振蕩的穿透深度進(jìn)行成像；以及電耦合到磁共振裝置的處理裝置，所述處理裝置被配置來(lái)根據(jù)所成像的穿 透深度確定多孔介質(zhì)中的孔隙流體的遷移率。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的井下工具，其中，被構(gòu)造和被安排來(lái)掛對(duì)尤動(dòng) 以在多孔介質(zhì)中誘發(fā)振蕩的裝置是以下裝置中的一個(gè)或多個(gè)聲音發(fā)生器、壓 力發(fā)生器、轉(zhuǎn)換器、耦合到亥姆霍茲共振器的轉(zhuǎn)換器、揚(yáng)聲器、振動(dòng)板、壓電 裝置和耦合到氣 的諧振管。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的井下工具，其中，磁共振裝置包織磁場(chǎng)、用 于產(chǎn)生RF脈沖的裝置以及用于產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的裝置。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的井下工具，其中，磁共織置包括用于既產(chǎn)生 靜磁場(chǎng)又產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度的裝置，以及包括用于產(chǎn)生RF脈沖的裝置。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的井下工具，其中，磁共織置是脈沖磁共IIX具。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的井下工具，其中，處理裝置沿井身上行遠(yuǎn)離磁 共織置被定位。
28. —種用于評(píng)估地層產(chǎn)能的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 用于施加擾動(dòng)的裝置，以在地層之內(nèi)的孔隙流體中誘發(fā)振蕩；磁共 置，所述磁共振^a包括用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體、用于施加射頻脈沖和用于檢測(cè)表琉秀發(fā)振蕩的穿透深度的磁共振信號(hào)的，器/接收器； 用于提供磁場(chǎng)梯度的裝置；以及處理，，所述處理^S被電耦合至臓共振^fi、用于施加擾動(dòng)的^S以 ，于提供磁場(chǎng)梯度的裝置。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中，所述磁體是永久磁體、電磁體或 超導(dǎo)磁體。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中，用于施加擾動(dòng)以在地層中誘發(fā)振 蕩的裝置是以下裝置中的一個(gè)或多個(gè)聲音發(fā)生器、壓力發(fā)生器、轉(zhuǎn)換器、耦 合到亥姆霍茲共振器的轉(zhuǎn)換器、揚(yáng)聲器、振動(dòng)板、壓電，和耦合到氣體源的 諧振管。
31. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中，用于提供磁場(chǎng)梯度的體被配置 來(lái)與用于施加擾動(dòng)以在地層中誘發(fā)振蕩的^fi—起被鎖相。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中，用于提供磁場(chǎng)梯度的，被集成 到磁共皿置中。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于評(píng)估多孔介質(zhì)特性的裝置、系統(tǒng)和方法。某些實(shí)施例涉及確定多孔介質(zhì)中的誘發(fā)振蕩的穿透深度的裝置、系統(tǒng)和方法。在某些例子中，這些裝置、系統(tǒng)和方法被設(shè)計(jì)來(lái)在多孔介質(zhì)中存在所誘發(fā)的振蕩流體流動(dòng)的情況下檢測(cè)磁共振信號(hào)，以確定多孔介質(zhì)中的誘發(fā)振蕩的穿透深度。在一些例子中，可根據(jù)所確定的穿透深度來(lái)確定多孔介質(zhì)中的流體的遷移率。
文檔編號(hào)E21B49/00GK101319611SQ20071018575
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者D·L·約翰遜, D·P·馬迪奧 申請(qǐng)人:普拉德研究及開(kāi)發(fā)有限公司