طراحی مگنت سیستم رزونانس مغناطیسی هسته‌ای برای کاربردهای چاه‌نگاری

نویسندگان

1 دانشگاه امیرکبیر دانشکده مهندسی انرژی و فیزیک

2 دانشگاه فنی و حرفه ای دانشکده دکتر شریعتی

چکیده

ابزار اندازه‌گیری رزونانس مغناطیسی هسته‌ای، در بررسی و تعیین مشخصات مخزن‌های نفتی اهمیت زیادی دارد و درباره‌ی نوع سیال داخل سازند اطلاعاتی در اختیار می‌گذارد اساس آنالیز این ابزار، استفاده از اندازه‌گیری‌های آسایش و انتشار برای درک ساختار سنگ مخزن و نوع سیالات درون آن‌هاست که درنهایت به برآورد قابلیت تراوایی مطلق مخازن حاوی هیدروکربن و نوع سیال منجر می‌شود ساختارهای مختلفی از این ابزار با توجه به نوع مگنت قابل ‌ارائه است که در این تحقیق به‌اختصار به آن‌ها پرداخته و نمونه‌ای از آن‌ها، برای ایجاد میدان مغناطیسی عرضی موازی با سازند داخل چاه شبیه‌سازی‌شده است آنتن پیچیده شده در اطراف مگنت، میدان مغناطیسی عمود بر میدان ایستای حاصل از مگنت ایجاد می‌کند میدان مغناطیسی ایستای حاصل از مگنت، میدانی گرادیانی است که با افزایش فاصله از مگنت کاهش می‌یابد با انتخاب فرکانس‌های کاری مختلف، می‌توان عمق‌های مختلفی از سازند را بررسی کرد فرکانس‌های متداولی که برای این ابزارها به کار می‌روند،600 تا 900 کیلوهرتز هستند که عمق بررسی و بزرگی میدان مغناطیسی در این فرکانس‌ها به ترتیب 85/7 و 78/8 اینچ و 176 و 140 گاوس به‌دقت آمد در این تحقیق از نرم‌افزار CST برای طراحی مگنت دائمی دستگاه و شبیه‌سازی به ازای جنس‌ها و ابعاد مختلف مگنت استفاده‌شده است درنهایت پس از بررسی پارامترهای مختلف، مگنتی از جنس فرت پایه‌ Y22H به شعاع 3 و طول 8/82 اینچ بهعنوان مگنت مناسب معرفی شد بررسی اثرهای دمایی داخل چاه بر پاسخ مغناطیسی مگنت، نشان داد بزرگی میدان مغناطیسی در ناحیه‌ی حساس با افزایش دما کاهش می‌یابد همچنین محفظه‌ای از جنس آلیاژ بریلیوم ـ مس یا استیل ضدزنگ سخت شده بهعنوان محفظه‌ی نگهدارنده مگنت طراحی شد که ماده‌ای غیر مغناطیسی است و اثر آن بر میدان حاصل از مگنت بررسی شد سپس تأثیرات دیواره‌ی سیمانی چاه بر میدان نیز بررسی شد همچنین با توجه به اینکه ضریب نفوذپذیری مغناطیسی نسبی ماده‌ی فرت در گستره‌ی 65/1 – 45/1 است، تأثیرات تغییر این پارامتر بر میدان حاصل از مگنت بررسی شد که افزایش ضریب نفوذپذیری مغناطیسی نسبی، موجب کاهش مقدار میدان مغناطیسی تولیدی در عمق بررسی داخل سازند شد تأثیرات شعاع مگنت بر میدان تولید شده نیز از دیگر موارد تحلیل ‌شده است که دستگاه با قطر 6 اینچ، عمق نفوذ بیشتری نسبت به ابزار مشابه با قطر 5/4 اینچ نشان داد و در نتیجه ابزار مناسبی برای بررسی عمق‌های بیشتر از سازند است

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Magnet design of nuclear magnetic resonance system for using well-logging applications

نویسندگان [English]

  • Behnam Asadi 1
  • Masoumeh Mohammadian 2
  • Vahid Esmaeili 1
1
2
چکیده [English]

Nuclear Magnetic Resonance Measuring Instrument is an important tool for reviewing and specifying the characteristics of oil reservoirs that provides information on the type of fluid in the formation The basis of the analysis of this tool is the use of longitudinal and vertical spin relaxation time measurements to understand the structure of the reservoir and the type of fluid inside them which ultimately leads to an estimate of the absolute permeability of hydrocarbon reservoirs and fluid types Various structures of this tool can be provided according to the type of magnet that is briefly described in this study and an example of these structures is simulated to create a parallel magnetic field with inwell formation The antenna wrapped around the magnet creates a magnetic field perpendicular to the static field generated by the magnet The static magnetic field produced by a gradient field magnet decreases with increasing distance from the magnet Different depths of the formation can be studied by choosing different operating frequencies The frequencies commonly used for these instruments are 600 to 900 kHz and the depth and magnitude of the magnetic field at these frequencies obtained 785 788 176 and 140 Gauss respectively In this research CST software has been used to design the devices permanent magnet and simulate it for different types of materials and dimensions of the magnet Finally after examining different parameters a ferrite magnet Y22H with a radius of 3 inches and 828 inches long was introduced as a suitable magnet Investigating the effects of temperature inside the well on the magnetic response of the magnet showed that the magnitude of the magnetic field in the sensitive region decreases with increasing temperature Also a berylliumcopper or hardened stainless steel enclosure was designed as a magnet holder that was nonmagnetic and its effect was investigated on the field of magnets Then the effects of the cement wall of the well on the field were also studied Also considering that the relative magnetic coefficient of the ferrite material is in the range of 165165 the effects of this parameter change on the field of magnets were investigated The increase of the relative magnetic permeability coefficient decreases the amount of magnetic field produced at the depth of the internal examination formation The effect of the magnet radius on the produced field has also been analyzed in other ways showing that the device with a diameter of 6 inches showed greater depth of penetration than the instrument with a diameter of 45 inches and as a result the first one will be a suitable tool for investigating the depth of the formation