核磁共振原理介绍 

　　在物质处于静磁场中被磁化时，外加射频磁场，其拉莫尔频率 

　　其中，为旋磁比，以氢核为例，其旋磁比为42.58MHz/T,为静磁场强度。改变样品磁矢量方向，激发待测物体内氢质子产生共振现象，根据待检测物体组织、成分及其性质的不同，当撤去射频磁场时，通过检测释放出来的能量从而对不同物质产生的不同的磁共振信号进行判别，如原理图如图一所示。 

 

　　图一 核磁共振原理示意图 

　　核磁共振在随钻测井中的应用 

　　当将核磁共振应用到钻井时，通过对土层中氢质子的弛豫信号的探测实现井下油气储层信息的精细评价，比着传统测井方法，具有安全环保、效率高、作业范围广等优点。其中磁体模型（Inside-out结构）如下图所示： 

图二 Inside-Out结构图

 

 　　 图三 随钻核磁测井仪器MagTrak工作示意图  

　　两个同轴同极空心圆柱磁体相对放置，在外围产生径向磁场，通过射频线圈发射拉莫尔频率，改变周围土层的磁矢量，当撤去射频线圈时，通过检测磁共振信号，区分自由流体和束缚流体，精确确定储藏产能。 

　　现状及课题内容 

　　目前，随钻核磁测井技术还是一项高端技术，商业随钻NMR测井服务主要有Halliburton公司的MRIL-WD、Schlumberger公司ProVision的和Baker Hughes公司的MagTrak，他们的结构如下图所示。 

 

　　图四 Halliburton、 Schlumberger、 Baker Hughes公司探头示意图 

　　本课题根据国内外研究现状，结合油服公司产品结构，设计磁体结构并对其尺寸进行优化，并对其按一定比例缩小进行加工、工装、匀场，根据缩放比例，验证探头磁体的磁场性能，形成一套从磁体模型优化计算到匀场的设计方法，弥补相关市场和研究的空白，其设计磁体及磁场分布和匀场结果如下所示。 

图五 随钻核磁共振探头磁体设计实体 

图六 设计磁体磁场图

 　　　　 图七 磁场样本点匀场前后对比图（其中蓝色为匀场后，红色为匀场前）