Узел для геофизических исследований в скважине с использованием ядерного магнитного резонанса

1 Настоящее изобретение относится к узлу для геофизических исследований в скважине,сформированной в земной формации. В частности, настоящее изобретение относится к узлу для проведения геофизических исследований в скважинах с использованием ядерного магнитного резонанса (ЯМР), при котором индуцируется магнитное поле в выбранной зоне породы,при этом антенна передает радиочастотные (РЧ) сигналы в выбранную зону и принимает ответные РЧ сигналы. Устройство для проведения геофизических исследований в скважине с помощью ядерного магнитного резонанса обычно применяется для получения информации о содержании водорода в породе. При работе магнитное поле выравнивает магнитные моменты ядер водорода, и передаваемые РЧ сигналы повторно ориентируют магнитные моменты ядер водорода. Скорость, с которой магнитные моменты возвращаются в выровненное положение,несет информацию о наличии пор, в которых содержатся жидкости. Устройство для проведения геофизических исследований в скважине с использованием ЯМР обычно работает, находясь на вспомогательном тросе в нижней секции необсаженного ствола скважины. В патенте WO-9803767-A описан способ проведения геофизических исследований в скважинах, в котором буровой каротажный снаряд устанавливается на нижней части обсадной трубы, которая называется направляющая башмака обсадной трубы и которая помещается внутри скважины. Каротажные устройства используются в процессе опускания направляющей башмака обсадной трубы через секцию необсаженного ствола скважины. Буровой каротажный снаряд извлекают на поверхность после установки обсадной трубы. Проблема, связанная с известным способом, возникает, когда в каротажный снаряд необходимо включить устройство ЯМР, поскольку для получения необходимой напряженности магнитного поля в каротажный снаряд должен быть помещен магнит с относительно большими размерами, и каротажный снаряд, таким образом, становится неприемлемо большого диаметра. И наоборот, если для обеспечения приемлемых размеров каротажного снаряда используется магнит с малым диаметром, индуцированное магнитное поле будет относительно слабым. Поэтому целью настоящего изобретения является улучшенный узел для проведения геофизических исследований с использованием ЯМР, который индуцирует магнитное поле с высокой напряженностью в породе, и который не имеет вышеуказанных ограничений. В соответствии с этим настоящее изобретение направлено на узел для проведения геофизических исследований, предназначенный для применения в скважине, сформированной в земной формации, и содержащий 2 корпус, который можно опускать в скважину с остановкой в выбранной ее части; и устройство для проведения геофизических исследований с помощью ЯМР, которое содержит средство магнита, предназначенное для индуцирования магнитного поля в выбранной зоне земной формации, средство антенны, предназначенное для передачи радиочастотных сигналов в выбранной зоне и для приема ответных РЧ сигналов и средство сбора данных, представленных ответными РЧ сигналами, причем средство сбора данных может устанавливаться внутри корпуса с возможностью отсоединения,а средство, предназначенное для индуцирования магнитного поля, включает магнитную секцию корпуса. Благодаря тому, что секция корпуса используется в качестве магнита ЯМР, достигается то, что магнит имеет большой размер и индуцирует магнитное поле с высокой напряженностью в породе. Это является отличием от системы известного уровня техники, в которой магнит ЯМР необходимо устанавливать внутри бурового каротажного снаряда. Кроме того, отсутствие большого магнита в буровом каротажном снаряде позволяет сформировать диаметр такого снаряда достаточно небольшим. Настоящее изобретение будет ниже описано более подробно на конкретном примере, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 схематически изображает вид в перспективе первого варианта воплощения узла для проведения геофизических исследований в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 - поперечный разрез по линии 2-2,показанной на фиг. 1; фиг. 3 - вид в перспективе, второй вариант воплощения узла для проведения геофизических исследований в соответствии с настоящим изобретением. На чертежах одинаковые номера ссылок обозначают одинаковые компоненты. Рассмотрим фиг. 1 и 2, на которых представлен трубчатый корпус 1, предназначенный для помещения внутри скважины (не показана). Корпус 1 включает магнитную секцию 3 корпуса с магнитными полюсами N и S на противоположных сторонах относительно плоскости (не показана), проходящей через продольную ось корпуса 1. Магнитная секция 3 корпуса расположена в нижней торцевой части корпуса 1, которая также называется направляющая башмака обсадной трубы. Система 4 антенны установлена на внешней поверхности магнитной секции 3 корпуса, причем эта система антенны содержит пару катушек 5, 7, которые работают как передатчик радиочастотных (РЧ) сигналов ЯМР в земную формацию (не показана), окружающую скважину, и как приемник ответных РЧ сигналов из породы земли. Катушки 5, 7 установлены на противоположных сторонах магнитной секции 3 корпуса. 3 Буровой каротажный снаряд содержит кожух 9, коаксиально проходящий внутри корпуса 1 и, жестко связанный с внутренней поверхностью корпуса 1 с возможностью отсоединения. Кожух 9 содержит электронную систему 12,предназначенную для управления передачей РЧ сигналов катушками 5 передатчика и для сбора данных, представляющих ответные РЧ сигналы,принимаемые приемными катушками 7. Электронная система 12 подключена к катушкам 5, 7 с помощью проводов 14 и имеет электронное запоминающее устройство (не показано), предназначенное для записи данных, представляющих ответные РЧ сигналы. Провода 14 имеют такую конструкцию, что они могут разрываться в выбранной ослабленной точке при извлечении бурового каротажного снаряда из внутренней полости корпуса 1. Кожух 9 на верхнем его торце имеет механизм защелки (не показан), предназначенный для закрепления его на тросе, который используется для извлечения каротажного снаряда через скважину на поверхность. Для проведения испытаний корпус 1 устанавливают в открытой (то есть, не обсаженной) секции, куда его опускают через скважину. По мере того, как магнитная секция 3 корпуса проходит через не обсаженную секцию скважины,она индуцирует магнитное поле в зону земной породы, окружающую не обсаженную секцию скважины. Магнитное поле является относительно сильным, благодаря большим размерам магнита ЯМР, который выполнен в форме магнитной секции 3 корпуса. Одновременно с помощью электронной системы 12 включаются катушки 5, 7 средства 4 антенны так, что они передают РЧ сигналы в указанную зону земной породы и принимают ответные РЧ сигналы из нее. Благодаря установке катушек 5, 7 на внешней поверхности корпуса 1, достигается существенное улучшение отношения сигнал/шум сигналов по сравнению с устройством известного уровня техники, поскольку сигналам нет необходимости проходить через бурильную жидкость в скважине. Принятые ответные сигналы записываются в электронном запоминающем устройстве. После того, как корпус 1 достигает места его назначения в скважине, через скважину опускается трос и сцепляется с механизмом защелки кожуха 9. Трос затем вытягивают на поверхность, при этом кожух отсоединяется от внутренней поверхности корпуса 1, и провода 14 разрываются. Буровой каротажный снаряд затем извлекается на поверхность, где данные геофизических исследований считываются из запоминающего устройства. Магнитная секция 3 корпуса и комплекты катушек 5, 7, присоединенные к ней, остаются в скважине. На фиг. 3 показан второй вариант воплощения узла для проведения геофизических исследований с использованием ЯМР в соответствии с настоящим изобретением. Второй вариант воплощения в значительной степени аналогичен 4 первому варианту воплощения, изображенному на фиг. 1 и 2, причем основное различие состоит в том, что средство 4 антенны установлено на кожухе 9 бурового каротажного снаряда а не на корпусе 1. Корпус 1 имеет две магнитные секции 3 а, 3b, которые установлены на некотором расстоянии вдоль оси друг от друга так, что между ними сформирована секция 16 окна корпуса, изготовленная из эпоксидного пластика со стекловолоконным наполнителем. Каждая секция 3 а, 3b корпуса аналогична магнитной секции 3 корпуса, изображенной на фиг. 1 и 2. Средство 4 антенны расположено напротив секции 16 окна корпуса из эпоксидного пластика со стекловолоконным наполнителем так, чтобы передаваемые и принимаемые РЧ сигналы могли проходить через секцию 16 окна корпуса из эпоксидного пластика со стекловолоконным наполнителем, без существенного ослабления. Нормальная работа второго варианта воплощения, по существу, аналогична нормальной работе первого варианта воплощения, описанного выше. После выполнения операции геофизических исследований система 4 антенны поднимается на поверхность вместе с кожухом 9 бурового каротажного снаряда. Вместо считывания данных геофизических исследований из электронного запоминающего устройства на поверхности, данные геофизических исследований могут считываться прямо из скважины через электрический провод, проходящий по тросу, после того, как трос будет соединен с кожухом бурового каротажного снаряда. Вместо троса для подъема бурового каротажного снаряда может использоваться витая труба, промывочная труба или бурильная труба. Кроме того, буровой каротажный снаряд может извлекаться на поверхность с помощью операции откачки. В вышеприведенном подробном описании была представлена такая магнитная секция корпуса, которая имеет магнитные полюса N и S с противоположных сторон плоскости, проходящей через продольную ось корпуса. Другая ориентация полюсов может применяться в альтернативных вариантах воплощения, например магнитные полюса могут быть расположены на противоположных сторонах плоскости, перпендикулярной к продольной оси корпуса. Вместо применения проводов для соединения электронной системы с катушками, может применяться индукционная связь. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Узел для проведения геофизических исследований в скважине, сформированной в земной формации, содержащий корпус, приспособленный для спуска по скважине и установки в заданной ее части, и устройство для проведения геофизических исследований в скважине с ис 5 пользованием ЯМР, содержащее магнит для индуцирования магнитного поля в выбранной зоне земной формации, антенну для передачи радиочастотных (РЧ) сигналов в выбранную зону и приема ответных РЧ сигналов из выбранной зоны, средство сбора данных, представляющих ответные РЧ сигналы, установленное с возможностью отсоединения внутри корпуса, причем средство для индуцирования магнитного поля включает магнитную секцию корпуса. 2. Узел по п.1, отличающийся тем, что магнитная секция корпуса имеет трубчатую форму, и магнитные полюса этой секции расположены на противоположных сторонах относительно плоскости, проходящей через продольную ось магнитной секции корпуса. 3. Узел по п.1 или 2, отличающийся тем,что антенна включает набор катушек, установленных на внешней поверхности корпуса, причем эти катушки электрически подключены к средству сбора данных с помощью электрических проводов или индуктивной связи. 4. Узел по п.1 или 2, отличающийся тем,что антенна установлена в кожухе и расположе 6 на напротив секции окна указанного корпуса,которая изготовлена из материала, позволяющего проходить сигналам ЯМР без существенного ослабления этих сигналов секцией окна. 5. Узел по п.4, отличающийся тем, что материал включает эпоксидный пластик со стекловолоконным наполнителем. 6. Узел по п.4 или 5, отличающийся тем,что средство индуцирования магнитного поля включает две указанные магнитные секции корпуса, расположенные с противоположных сторон от секции окна корпуса. 7. Узел по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что средство сбора данных установлено в кожухе, расположенном внутри корпуса и имеющем средство извлечения кожуха на поверхность. 8. Узел по п.7, отличающийся тем, что средство для извлечения кожуха на поверхность включает механизм защелки, предназначенный для присоединения с защелкиванием кожуха к витой трубе, промывной трубе, бурильной трубе или к тросу.