專利名稱：一種用于恒定梯度場巖樣分析儀的梯度永磁體的制作方法
技術領域：
本發明涉及石油地質核磁共振巖樣分析技術，是一種用于恒定梯度場巖樣分析 儀的梯度永磁體。
背景技術：
核磁共振巖樣分析儀的磁體是核磁共振系統重要組成部分，它為核磁共振提供一個不可缺少的特定磁場環境，如均勻磁場、梯度磁場。中國專利CN1564273A公開了 一種適于便攜式核磁共振裝置使用的永磁體，這一類磁體的特點是磁場采用均勻磁場， 磁場的均勻度可以達到200ppm以下。應用這類磁體的核磁共振巖樣分析儀器可以測量地 層巖樣的孔隙度、滲透率、含水飽和度、可動流體飽和度等物性參數，但是配備這種均 勻磁場磁體的核磁巖樣共振分析儀不具備測量地層流體的分子自擴散系數功能，因為分 子自擴散系數測量的物理環境是在梯度磁場的環境下，才能夠測得。如果考慮裝有這類 磁體的核磁共振巖樣分析儀具有測量地層流體自擴散系數功能，需要對磁體和電子設備 進行改造。首先，需要在磁體極板上增加一層防渦流層，以防止梯度脈沖在極板內產生 渦流，影響系統信噪比和梯度切換速度；其次需要在兩極板間加上兩個相對的平面梯度 線圈和梯度線圈冷卻系統，使得在原有的均勻磁場基礎上疊加一個梯度磁場；再次，在 電子設備上需要增加一套梯度放大器和梯度脈沖控制器。增加這套梯度設備不僅使得整 套設備成本大大增加，而且儀器可靠性較低。另外，采用核磁共振測井儀探頭均采用恒 定梯度磁場的磁體，測得的地層參數，無法與脈沖梯度場下測得的巖樣數據進行比對， 不能模擬核磁共振測井儀在井下作業的情況。永磁磁體不能夠完全適應油氣田勘探開發 生產中的測井、錄井的需求。發明的內容本發明目的是提供一種供測量地層巖樣的孔隙度、滲透率、含水飽和度、可動 流體飽和度和地層流體分子自擴散系數的核磁共振巖樣分析儀使用的梯度永磁體，達到 測量時無需增加梯度設備，測量成本低，故障率小。本發明解決其技術問題所采用具體技術方案是一種用于恒定梯度場核磁共振巖樣分析儀的梯度永磁體，由軛板1、磁鋼2、極 板3、側軛板4構成，其中由軛板1、側軛板4構成封閉框架結構，其特征是磁鋼2與 軛板1連接，極板3與磁鋼2連接磁體極板采用截面為梯形的軟鐵，梯度極板梯形截面的 長短底邊比例為5 130至5 100之間，兩極板3角度a在10° -30°之間，其兩極板 間形成的氣隙L在150mm至364mm之間。所述的磁鋼2與軛板1、極板與3與磁鋼2采用粘接。所述的磁鋼2與軛板1、極板與3與磁鋼2采用BJ-39膠粘接。所述的側軛板均采用20_40mm厚電工純鐵，磁鋼采用溫度系數為_0.03 0.05% 的2:17SmCo，其磁能積為N26。所述的梯度磁場的樣品測量區域范圍為Φ30-50，高60-80mm的圓柱體，梯度方向沿圓柱體徑向。 在氣隙的幾何中心可形成主場為700 1000GS，梯度方向垂直于磁場方向，梯 度為16 30Gs/cm的恒定梯度磁場。本發明發明恒定梯度場磁體主場BO為780GS ；梯度強度可以達到18Gs/cm ；梯 度線性度可以達到士5%，所述的側軛板4采用電工純鐵DT4C材料加工制成。本發明對永磁體的設計，解決了長期沒有解決的難題，測量時無需額外增加梯 度發生設備，就可以產生一個恒定梯度的磁場，以滿足地層流體分子自擴散系數測量的 物理環境。本發明測量成本低廉，降低了儀器故障幾率。另外，考慮到核磁共振測井儀磁體的磁場強度，可以設計出在磁場強度、磁場 梯度大小完全一致的磁體，可模擬核磁共振測井儀作業情況的。裝有本發明的恒定梯度場核磁共振巖樣分析儀，除具有普通核磁共振巖樣分析 儀所有功能外，還具有測量地層巖樣分子自擴散系數、核磁共振測井儀定標，核磁共振 測井儀測量結果比對等功能。
圖1是本發明主視圖；圖2本發明剖視圖。
具體實施例方式本發明其原理如圖2所示，由于磁體兩個磁極極板采用梯形截面，磁體兩極間 的氣隙形成一個對稱的等腰梯形。根據磁路原理，對局部而言，兩級間氣隙小的位置磁 阻最小，在這個位置產生的Btl最大，反之在兩極間氣隙大的位置產生的Btl最小。因此 在整個氣隙內產生一組有規律變化的梯度磁場。由于極板梯度是線性變化的，因此氣隙 內的磁場的梯度變化也是線性的。本發明結構如附圖1所示，磁體由軛板1、磁鋼2、極板3、側軛板4構成，其中 軛板1、極板3、側軛板4采用電工純鐵DT4C材料加工制成，磁鋼2采用2:17SmCo磁性 材料制成。由軛板1、側軛板4構成封閉框架結構，其特征是磁鋼2與軛板1連接，極 板3與磁鋼2連接磁體極板采用截面為梯形的軟鐵，梯度極板梯形截面的長短底邊比例為 5 130至5 100之間，兩極板3角度a在10° -30°之間，如附圖2所示，磁體兩極 板間形成的氣隙L在150mm至364mm之間。本發明磁體組裝過程是首先，將磁鋼2充磁至飽和狀態；其次，將磁鋼2按著尺寸要求利用BJ-39粘接劑分別粘接到軛板1上；再次，將BJ-39粘接劑均勻涂在已經粘接好的磁鋼2表面，然后利用工裝平穩地 將極板3放置在磁鋼2上，調整好極板與磁鋼間的相對位置后，利用工裝固定好極板，待 到粘接劑完全固化后方可取下工裝。由于軛板1、磁鋼2、極板3之間表現為吸力，又由 于這三者間都采用粘接劑粘接，因此不會發生相對的位置變化；
最后，首先將兩塊側軛板安裝到一塊軛板上，然后利用安裝工裝再將另外一側 的軛板安裝到側軛板上。這一過程要避免發生軛板與側軛板間的撞擊。由于磁體機械加工的誤差及磁體安裝誤差的存在，梯度磁體的磁場某些截面內 的均勻度及梯度的線性度與理論計算的結果會出現一定得差異。需要經過后期磁場的調 整方可以達到設計要求。首先調整截面I、II、III、IV內磁場的均勻度，要求每個截面的磁場均勻度不大 于 600ppm。然后在調整每個截面的均 勻度同時，并兼顧磁場梯度線性度的調整。如附圖2所示，所述的梯度磁場的樣品測量區域大小直徑D為Φ30-50，高B為 60-80mm的圓柱體，梯度方向沿圓柱體徑向。在氣隙的幾何中心可形成主場為700 1000GS，梯度方向垂直于磁場方向，梯 度為16 30Gs/cm的恒定梯度磁場。本發明發明恒定梯度場磁體主場BO為780GS ；梯度強度可以達到18Gs/cm ；梯 度線性度可以達到士5%，可以模擬核磁共振測井儀在井下作業的情況，滿足整套核磁系
統需要。
權利要求
1.一種用于恒定梯度場核磁共振巖樣分析儀的梯度永磁體，由軛板(1)、磁鋼(2)、 極板(3)、側軛板(4)構成，其中由軛板(1)、側軛板(4)構成封閉框架結構，其特征 是磁鋼(2)與軛板(1)連接，極板(3)與磁鋼(2)連接磁體極板采用截面為梯形的軟 鐵，梯度極板梯形截面的長短底邊比例為5 130至5 100之間，兩極板(3)角度a在 10° -30°之間，其兩極板間形成的氣隙L在150mm至364mm之間。
2.根據權利要求1的用于恒定梯度場核磁共振巖樣分析儀的梯度永磁體，其特征是 所述的磁鋼(2)與軛板(1)、極板與(3)與磁鋼(2)采用粘接。
3.根據權利要求1的用于恒定梯度場核磁共振巖樣分析儀的梯度永磁體，其特征是 所述的磁鋼(2)與軛板(1)、極板與(3)與磁鋼(2)采用BJ-39膠粘接。
4.根據權利要求1的用于恒定梯度場核磁共振巖樣分析儀的梯度永磁體，其特征是 所述的側軛板⑷均采用20-40mm厚電工純鐵，磁鋼⑵采用溫度系數為-0.03 0.05% 的2: 17SmCo,其磁能積為N26。
5.根據權利要求1的用于恒定梯度場核磁共振巖樣分析儀的梯度永磁體，其特征是 所述的梯度磁場的樣品測量區域范圍為Φ30-50，高60-80mm的圓柱體，梯度方向沿圓 柱體徑向。
6.根據權利要求1的用于恒定梯度場核磁共振巖樣分析儀的梯度永磁體，其特征 是在氣隙的幾何中心可形成主場為700-1000GS，梯度方向垂直于磁場方向，梯度為 16-30Gs/cm的恒定梯度磁場。
7.根據權利要求1的用于恒定梯度場核磁共振巖樣分析儀的梯度永磁體，其特征是 恒定梯度場磁體主場BO為780GS ；梯度強度為lSGs/cm;梯度線性度為士5%。
8.根據權利要求1的用于恒定梯度場核磁共振巖樣分析儀的梯度永磁體，其特征是 所述的側軛板(4)采用電工純鐵DT4C材料加工制成。
全文摘要
本發明涉及石油地質核磁共振巖樣分析技術，是一種用于恒定梯度場巖樣分析儀的梯度永磁體，由軛板、磁鋼、極板、側軛板構成，其中由軛板、側軛板構成封閉框架結構，磁鋼與軛板連接，極板與磁鋼連接磁體極板采用截面為梯形的軟鐵，梯度極板梯形截面的長短底邊比例為5∶130至5∶100之間，兩極板角度a在10°-30°之間，其兩極板間形成的氣隙L在150mm至364mm之間。本發明解決了長期沒有解決的難題，測量時無需額外增加梯度發生設備，就可以產生一個恒定梯度的磁場，以滿足地層流體分子自擴散系數測量的物理環境，測量成本低廉，降低了儀器故障幾率。
文檔編號H01F41/02GK102024546SQ200910092839
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月9日 優先權日2009年9月9日
發明者劉衛, 孫佃慶, 孫威 申請人:中國石油天然氣股份有限公司