MRILP型核磁操作手册要点.docx
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MRILP型核磁操作手册要点
现场操作手册FOM
1.MRIL安全
MRIL是一种粗糙不平的仪器，这已经在全世界的现场被证实。
应当遵循可靠的预防措施来延长仪器的工作寿命，并且更重要的是确保所有的涉及它的操作人员的安全。
正如以前规定，放射性辐射源与该仪器没有关联，因此不论在车间还是井场这对于个人安全表现出实质性的提高。
1.1化学安全
硫酸铜，用于刻度目的溶解到水，有毒绝对不应摄食。
操作处理固态或者溶液形式的硫酸铜应戴橡胶手套。
化学药品的排废需要小心并且依照当地环境法规。
详情咨询你所在地区的HSQE（健康安全质量环境）官员。
咨询材料安全数据表（MSDS）以进一步小心操作和处理。
1.2电气安全
总要检查测井电缆的绝缘和连通特性。
在仪器串物理拆离前总要放出储存在电容储能部分的高电压。
该高压电平能在MRIL测井控制窗口中监视到。
绝对不可在套管中给发射器供电。
绝对不可在电子线路部分没有连接井场校验器或者天线探头推靠部分给发射器供电。
如果没有置入法拉第筒绝对不可以在地面对全部仪器串供电。
总要仔细注意供电和断电步骤特别是仪器组合了其它的服务项目。
1.3机械安全
仪器极其重。
强烈建议使用小型移动式吊车来搬上或者搬下仪器到任何平板式运输工具。
当使用任何类型的吊车提升仪器时仅仅使用认证过的吊带。
你的装备包裹里提供的精灵吊，当按照每一部使用说明时在车间环境里使用会极好帮助提升和移动仪器。
MRIL天线推靠探头部分应该特别仔细处理。
避免任何撞击当：
——装入或者卸载仪器；
——井口装卸仪器；
——运输仪器；
——清洗仪器。
1.4强力永久磁场
天线推靠探头部分（永磁铁）在周围环境布满大量铁磁性材料处如钻井平台和/或施工步道会难于放置到位。
手指、手掌、臂和腿会夹住到仪器和比方说一柱钻杆之间。
针对危险要培训操作手。
带心房脉冲产生器者不应靠近仪器。
天线推靠探头部分发射出的磁场强度足以导致使用铁磁性植入物的人不适。
天线推靠探头部分有关的永磁铁场强足以消除基于磁性编码的象磁带、磁盘和信用卡。
当接近探头工作时不要带这些类似的贵重物品到工作区。
天线推靠探头部分里面的永久磁铁低温敏感。
在寒冷场所使用移动供暖来保持仪器在理想温度下。
在寒冷季节当仪器从井场进出运输这一点也很重要。
1.1.5玻璃纤维套
维修或更换天线推靠探头部分的玻璃纤维套专业而昂贵。
套的厚度应相等或稍微超过1/4英寸。
要定期检查检测磨损和/或伤害。
MRIL天线推靠探头部分外面环绕的玻璃纤维套当开始直接接触皮肤时会导致发炎和不适。
当操作处理天线推靠探头部分时要使用手套和长袖。
1.3刻度时的安全
如果水压过高法拉第筒的管线焊接缝会破裂或者开始泄漏。
当室内充满水时绝对不要提升水箱。
绝对不要诱发虚拟负载盒扭矩或者挠曲矩。
仪器刻度和/或检查时使用适当数量的起重架子来支撑仪器串。
提供给你的装备工具里的精灵吊使用得当会极好支持工作。
当准备刻度仪器时将刻度水箱置入相对稳定的环境。
理想地是应距离大量金属性建筑物5英尺远且距离地面大约10英寸。
特别是当刻度的时候避免阳光直接曝晒而在罩子之下。
1.4仪器存放和运输
使用MRIL仪器运输篮筐用于运输目的。
总要检查气包和撞击减震器的气压。
在不良路况的地区考虑更换特殊功效的撞击减震器。
天线推靠探头部分保持不靠近回旋滚筒。
如果MRIL天线推靠探头部分用测井车的仪器架子运输磁记号会消除。
天线推靠探头部分保持不靠近具有导航包和光电倍增管的仪器。
磁场效应会使这些仪器的车间刻度不准确。
受影响的一些仪器包括：
能谱密度、六臂倾角、电成象、自然伽马射线、补偿伽马能谱。
陆地或者海上运输仪器，在工作步道设置仪器，车间存放仪器，在洗涤架子上清洗仪器，等等，必须考虑到这一点。
1.5工作前后的检测
每次工作前后要检查天线推靠探头部分的油液面。
视觉检查插头，O形圈和隔离体的破损和伤口。
总要检查扶正器的磨损并且磨损过度要更换弓形弹簧
2.1MRILPrime仪器规范
外形尺寸和额定值
最大温度:
350F
最大压力:
20.000PSI
长度:
517”
最大扭矩:
200ft-lb
最大压缩:
35000lbf
重量:
1335lbs.
仪器最大外径.:
6.0“
最大张力:
35000lbf
测井条件
井眼套管:
Yes
井眼流体:
盐
淡水
油
空气
泥浆电阻率限制
0.02
皱纹限制
无
泥饼效果
无，如果在敏感体积之外
仪器位置
必须居中
典型测速
CONDITIONS
SPEED（ACT.MAX）
HQ（淡水泥浆,8.5”外径）
24fpm[7.32米/分]
MQ（0.05欧姆米,8.5”OD）
12fpm[3.66米/分]
LQ（0.02欧姆米,6.875”排除器）
6fpm[1.83米/分]
频率/DOI@125℃
波段
名义频率
DOI（探测直径）
A
590kHz
16.12”
B
620kHz
15.73”
C
650kHz
15.36”
D
680kHz
15.02”
E
760kHz
14.21”
硬件特征
信号类型：
射频信号
传感器类型：
射频天线
采样率：
4样/英尺
遥测类型：
DITS数字交互式遥测系统
组合能力：
电缆头电压：
102±18VAC,45W
直流电：
600VDC,3A
发射器：
18%
操作温度：
10~175℃
输出
孔隙度
T2
范围
0~100pu
0.5~2048ms
精度
最大误差5%或者1pu
重复性
测量孔隙度标准偏差1pu
垂直分辨率
24”固定测量
精度
0.5ms
范围
750msHQ;500msMQ;360msLQ
MRILPRIME仪器规范页
外形尺寸和额定值
井眼条件
最大温度:
350F
最大压力:
20.000PSI
最大拉伸:
32000lbf
最大扭矩:
1000ft-lb
最大压缩:
37000lbf
探头外径
长度
重量
6”
47/8”
52.88’
50.38’
1475lbs
1275lbs
仪器直径
井眼尺寸
最小
最大
47/8”
6”
8.5”
6”
7”
16”
裸眼/套管井眼：
仅裸眼
井眼流体：
没有限制——任何类型的钻井液或空气
皱纹效应：
不在敏感体积无影响
泥饼效应：
不在敏感体积无影响
泥浆电阻率低限：
0.02ohmm（使用适当的流体排除器）
仪器位置：
理想是仪器和井眼轴线接近±0.5”
需要使用扶正器和间隙器
硬件特征
信号类型：
磁共振信号500~800kHz
传感器类型：
调谐射频线圈，永磁体
采样率：
用户或者应用可变
遥测系统：
DITS数字交互式遥测系统兼容
组合能力：
TBD
测量
原理
测量范围
孔隙度
磁共振
0~100pu
自由流体指数
磁共振
0~100pu
残余体积
磁共振
0~100pu
T2分布
磁共振
0.5ms~3s
精度：
±1pu或者5%较大的一个
重复性：
孔隙度测量1pu标准偏差
垂直分辨率：
标准模式6英尺高分辨率模式4英尺固定模式2英尺
电器规范
电缆头电压：
120±18VAC@60Hz
仪器电流：
400mA
发射器功率：
平均小于1.5kw
发射器电压：
电缆头电压±300VDC
发射器电流：
最大3A
注：
47/8”直径探头长度131.6英寸
最小Rm限制
流体排除器外径（英寸）
井眼尺寸（英寸）
最小Rm（ohmm）
6.875
7.875
0.02
6.875
8.5
0.03
7.25
8.5
0.02
7.25
9.625
0.035
7.25
10.75
0.05
7.25
12.25
0.065
9.0
10.75
0.02
9.0
12.25
0.04
2.2设备需求列表
MRIL-磁共振成象测井
部件号
描述
具备
需要
仪器设备
1.02100
底部转换哈利伯顿-纽马
1.02624
电容部分C
1.02017
线路部分C
1.01886
探头部分6”外径
1.012015
探头部分4.5”外径
1.01633
柔性端节纽马型号
刻度设备
井场校验器
1.00079
MRIL刻度模拟负载
.6946
模拟负载运输盒子
.41107
MRIL刻度筒法拉第筒
.50903
泵带软管6加仑/分
3.64011
刻度筒支架（可选）
.50904
硫酸铜（1磅）
N100707
41/2”探头刻度筒的环
辅助设备
3.64017
MRIL垂直组装盘
3.64006
MRIL小推车
3.64020
滑动弹簧扶正器
3.64021
扶正器备用弹簧片
3.64018
75/8”外径间隙器
3.64031
75/8”间隙器备用鳍片
3.64019
111/8”外径间隙器
3.64032
111/8”间隙器备用鳍片
1.01489
5.25”间隙器
7”和9”流体排除器剪切销子
7”和9”流体排除器非剪切销子
7.25”外径流体排除器
9”外径流体排除器
5.25”流体排除器f/4.5天线
3.64005
MRIL仪器运输篮筐
1.00484
绝缘插针触点（贯通线）
1.00485
绝缘插座触点（贯通线）
1.00497
触点压接插针（贯通线）
1.00498
触点压接插座（贯通线）
电子备件工具
6”探头重套工具
4.5”探头重套工具
油
.80897
DowCoring硅树脂200-100cs
一般设备/测试
.35657
兆欧表Amprobe型号AMBD-4D
.35658
电容测试器WavetekCR50
3.51992
示波器TektronixTDS-380
1.00986
射线枪纽马型号
3.33354
35/8”车间连接扳手
3.64047
天线充填到顶手泵
.41108
注油系统（可选）
.41136
装卸装置器
.06948
提升吊索1”x4’尼龙
.06952
提升吊索1”x6’尼龙
.41150
精灵吊MRIL仪器吊
C101258
插针插入工具
C101105
插针拆卸工具
1.00962
插针检查工具
手册
MRIL井场操作手册
电子维修卷1
电子维修卷2
6”探头装配检测步骤
井场设备目录
安全
C102533
“强磁场警告”布告
“重量大”布告
2.3仪器描述
磁共振成象测井仪器系列D居中串联用于测量地层孔隙度。
孔隙度测量基于位于沿着仪器轴线同心的薄壁的，末端开口的，圆柱体积内的氢原子。
MRILD仪器可以在5个波段单频或者双频模式操作名义频率：
580kHz,610kHz,640kHz,670kHz和760kHz.。
探头由6英尺长永磁体组成，永磁体产生梯度磁场B0。
磁体上的天线发射射频信号B1与永磁场垂直，天线也用于接收从地层返回的测量信号。
2.4测量性质
MRIL仪器操作基于原子核磁共振的物理现象。
很多核有奇数质子这导致原子核有磁矩此外旋转产生角动量；氢原子具有强大磁矩这导致其表现象磁棒和陀螺组合。
MRIL测量中仅仅包括已知体积中的氢核；首先这些核沿着永磁场B0对齐接着已知幅度和间隔的正交射频脉冲使它们的磁矩倾斜90度。
在垂直面内的质子在该平面内进动产生射频信号与氢密度成比例并由天线测量。
在100%的水的环境（100pu）仪器响应用于高点在回零信号（0pu）用于低点形成线性刻度关系。
返回的射频信号强度随时间通过2个截然不同的机理减少。
第一个机制叫做自由感应衰减（FID），或者移相，发生很快以至于在其被测量到之前返回信号就消失了。
FID与射频带宽有关与石油物理数值无关。
第二个机制是组合了固体表面效应和顺磁性感应叫做横向弛豫。
横向弛豫针对时间常数T2按指数衰减。
T2可被测量并与流体粘度系数，毛孔大小和其它物理资料有关。
MRIL使用称作脉冲回波试验来克服移相效应。
最为一般使用的技术叫做由发明者来的CPMG序列（Carr,Purcell,Meibone,Gill）。
考虑MRIL敏感体积在开始CPMG试验前有自由取向数量的质子。
永磁体磁场B0影响致使质子与之对齐。
一段时间后全部数量的质子对齐并由时间常数T1描述。
质子以共振频率围绕B0旋转之后的行为叫做进动。
应用射频脉冲（足够间隔和幅度的共振频率导致敏感体积内质子倾斜90°）。
倾斜方位叫做横平面。
个别质子仍然旋转（进动）但是现在在这个平面里。
进动率不同是因为对于射频脉冲有一个带宽（也就是747kHz到753kHz）；该带宽给定灵敏体积的厚度近似1mm并导致移相。
移相发生在横平面分布质子这是因为进动速度有个范围。
质子移相很快，相互抵消磁场并且削弱剩磁和响应的射频信号。
有东西测量质子需要重新定相。
这通过为第一个2倍长的另一个射频脉冲倾斜质子180°来实现。
所发生的通过下面的类推最好地解释：
设想2人在环道赛跑。
赛跑开始2人都在同一位置（同相）。
一人跑一人走接着一段时间后他们分开了（分相）。
过一段时间间隔α2人反向但维持同速。
再过一段时间间隔α2人同时回到起点（再定相）。
考虑很多人不同速度这种相同的赛跑。
全部质子数量不继续不确定旋转。
每次质子数量信号衰减重定相并测量回波。
该衰减由固体表面临近的原子相互作用和干涉导致。
当质子重定相会产生要测量的射频回波。
产生并记录了许多回波。
回波序列幅度随时间衰减。
幅度序列的衰减形式是指数的，或者更典型的是多指数的。
这意味着有不同衰减时间的叠加指数衰减。
包括拉普拉斯变换的方法用于改变回波幅度数据到T2域从而提供不同T2时间下孔隙度的分布。
2.4.1物理参数测量
主要测量物理数量是回波幅度和衰减率分布。
回推到0时间的幅度与含氢指数成比例。
衰减率，或者T2分布与流体粘度系数，流体扩散系数，以及毛孔尺寸分布。
可以测量2种类型的弛豫时间。
它们是T1，纵向弛豫时间，T2横向弛豫时间。
通常使用T2横向弛豫时间是因为它可以更快地测量从而有较快的测井速度。
下面的物理石油物理参数由MRIL测井确定：
MPHI岩性独立全孔隙度；可以分为自由流体，束缚体积以及粘土束缚体积的成分。
T2横向弛豫时间——用于流体从自由的，残余的，以及粘土束缚的体积划分。
也和流体类型和渗透率关联。
T1纵向弛豫时间用于流体识别。
FluidDiffusivity流体粘滞系数和气相检测。
2.5仪器描述
磁共振成象测井仪器系列D居中串联用于测量地层孔隙度。
孔隙度测量基于位于沿着仪器轴线同心的薄壁的，末端开口的，圆柱体积内的氢原子。
MRILD仪器可以在5个波段单频或者双频模式操作名义频率：
580kHz,610kHz,640kHz,670kHz和760kHz.。
探头由6英尺长永磁体组成，永磁体产生梯度磁场B0。
磁体上的天线发射射频信号B1与永磁场垂直，天线也用于接收从地层返回的测量信号。
2个短的永磁体，其强度为2*B0，位于主磁体的上下部；作用是提供快速激化地层的氢。
发射器置入电子线路还包括处理器对于不同回波序列编程。
由于发射器需要大量电流，使用独立的电容部分进行能量储存。
2.5.1MRIL-D新特征
MRIL-D或者MRILPrime仪器主要特征是激化能力和从同一敏感体积圆柱状壳层读出核磁共振信号。
在4个低频波段进行双频操作在上波段单频操作这提供了9个24”高的紧密包裹的柱状面壳层。
仪器电子线路能迅速在宽范围粗略地从680kHz到780kHz之间通过改变操作频率切换到不同体积。
较低频率的操作导致较深的探测归因于在永磁体产生的梯度场共振发生较接近永磁体。
在8”井眼这些探测深度对应的直径在3”到4”之间。
在相邻的操作频率间分频这样一来对应的壳层进行的测量互不影响。
实现快速计划能提高测井速度通过改变仪器探测器的设计来实现。
强大但是短的（大约1英尺）永磁体置入主磁体的顶部和底部；这些磁体用于在进行测量前快速增加和稳定核磁化。
T1=4.0s的地层能在6秒全激化对比标准MRIL-C需要的12秒（3*T1）。
这意味着可以获得较高测速因为数个体积被采样且激化时间较短。
对更密的采样发射器需要提供4.5到5倍更多的能量，储能短节有更多的容量。
MRIL仪器之间测速比较
如图所示，MRIL-B可以称作单体积仪器，MRIL-C双体积，而MRIL-D为8体积仪器。
每个方框代表一个脉冲/回波列测量而每条线代表单独的敏感体积。
需要的等待时间假定是12秒而每次测量需要1秒。
在相同信噪比下提速因子和敏感体积数量成比例。
2.6功能描述
MRIL-D（MRIL系列D）由下列部件组成：
●电容储能部分MRCC-D1.02624
●电子线路部分MREC-D1.02017
●探头部分6.0”MRSN-D1.01886
●探头细47/8”MRSS-D1.012015
●底部转换短节AXBN1.02100
电容部分为发射器储能。
是由12个包含电容的局部能量储存模块组成等价于共计为2.88mF的一个电容。
电子线路部分进行发射和接收核磁共振信号，数据采集，以及和地面系统通讯。
包括下列部件或模块：
●高压继电器模块
●电源变压器
●供电模块
●控制器/高速链接模块
●发射器接口/供电模块
●数字信号处理器和辅助传感器
●激励模块
●发射器模块
●发射器滤波
●刻度/B1传感器模块
●辅助模块
●前置放大器
●接收器/继电器驱动模块
●天线接口组件
探头或者天线/磁铁用作发射和接收核磁共振信号点
2.6.1.1电子线路MREC
电子线路中的子系统一起工作产生所需的高功率射频脉冲来驱动天线诱发天线周围敏感体积内核磁共振信号。
天线用于发射脉冲接着接收从地层来的调整的，数字化的信号并送到地面进一步处理。
电子线路完成下列功能：
1、操作员针对测井选择需要的观测模式。
建立遥测并且该观测模式下传到数字信号处理器控制器。
激化表由定义核磁共振试验的参数（脉冲数，采集特征和计时）组成。
2、每次试验监控天线增益（Q）和电子增益。
为进行测量DSP在每一测量频率产生精确射频参考信号。
该信号送于将其削弱并送至B1传感器线圈输入的刻度子系统。
这提供一到天线的耦合路径来允许系统以和接收核磁共振回波同样方法获取参考信号。
增益的漂移以这种方式补偿。
3、数字信号处理器（DSP）控制器设置系统发射模式。
天线接口发送发射器输出到天线，并且保护前置放大器输入（在接收器子系统）没有高压脉冲。
通过模拟控制信号DSP也控制频率，形状，幅度，以及脉冲间隔。
4、发射器产生高压射频脉冲。
这些脉冲的一部分通过B1传感器线圈耦合到刻度子系统。
对B1信号采样并在脉冲幅度和间隔的变化时用于校正回波，这影响回波幅度。
5、射频脉冲后系统通过DSP配置到“断电”模式来消耗掉天线的能量。
6、DSP控制器按预定时间开始对回波采集。
这涉及通过天线接口把接收到的回波信号从天线送到接收子系统的前置放大器。
放大和滤波后的射频回波信号在DSP子系统数字化。
数字化的射频回波接着解调到基带并滤波产生同相和正交部分，这样构成原始回波数据。
7、步骤2到6按照激化表的定义指示那样重复多次。
原始数据在DSP子系统里累计。
原始数据获取后被送到地面系统进一步处理。
2.6.1.2电子线路功能描述
●天线接口模块
天线接口模块的功能是组合从两个发射器（发射器滤波输出）的滤波输出，进行射频电压变换，发射脉冲后使天线断电，从天线到前置放大器传送核磁共振信号，以及在发射脉冲期间保护前置放大器。
●刻度/B1传感器模块
B1传感器模块
B1传感器板实现了“电源校正”传感器其测量B1信号。
B1信号在发射器产生天线脉冲的时间里由在B1传感器线圈里给出。
该信号检波并积分产生和发射脉冲天线电流幅度和发射脉冲间隔敏感性的B1传感器输出，正如核磁共振回波敏感于幅度和间隔。
测井过程中该B1传感器输出用于刻度对于发射脉冲能量变化的核磁共振回波幅度，并使用该刻度数据来校正回波幅度以补偿发射器输出的变化（温度和负载影响导致）。
刻度板
刻度板产生精确参考信号注入到B1传感器线圈。
天线获得该信号如同核磁共振回波相同方式处理。
测井过程中天线Q和电子增益的变化以这样的方式补偿。
●DSP控制器模块/辅助测量
DSP控制模块
数字信号处理器模块（DSP）包括两块板：
DSP板和辅助测量板。
DSP板实现下列功能：
a、通过模拟和数字输出控制系统
b、转换射频模拟核磁共振信号输入到数字形式
c、进行数字信号处理
d、和HES/MRIL控制器提供命令和数据通讯
辅助测量板
辅助测量板通过信号调节块从外部传感器输入接收输入，接着将其送至数据采集块并向外送至DSP板。
多路转换器选择16个引入信号其一；仪器放大器对选择的信号刻度并滤波；信号保存并且采样转换到12位并行格式。
信号调节块对低频传感器（供电电压，温度传感器，高压检测）提供适当滤波和衰减。
温度传感器放大器：
电阻从100欧姆变化RD传感器通过数据采集系统转换到可用的电压。
●激励模块
激励模块从DSP和发射器接口模块接收输入，基于这些输入和读出的高压直流电平，其对于两个发射器产生适合的输入驱动信号。
当发射器脉冲产生会从高压（HV）供电大量下拉电流。
电流下拉耗尽系统储存的能量导致HV下降。
输出幅度控制的机制是对于激励器调节两个发射器输出的相位角度差别。
当同相时天线结果输出电压最小。
由于两个发射器是相调（所以相差增加）在天线引起的输出射频电压也增加。
这是在激励器里使用的维持天线的射频电压到期望的水平的效果。
另外，当一个发射器相位在一个方向移动减少天线的射频电压，另一个发射器相位在相反方向移动相等；因而天线的射频电压的结果维持在不变相位与输入的I和Q有关。
当HV下降，只要有足够HV,相位调制电路以维持天线恒定射频电压方式增加两个发射器之间的相差。
●前置放大器模块
前置放大器模块对于接收核磁共振回波和刻度信号实现了非常低噪声，增益稳定，相对宽带前置放大器。
宽带特征允许核磁共振频率变化不必需要前置放大器再次调谐。
●接收器/继电器驱动模块
接收器：
接收器里主要信号路径是从前置放大器输出。
继电器驱动器：
继电器驱动器接收从数字信号处理器（DSP）输入控制并操作继电器，在MRIL系统切换电容里和外的调谐电路。
该切换设置MRIL系统以特定频带操
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