طراحی مگنت سیستم رزونانس مغناطیسی هسته‌ای برای کاربردهای چاه‌نگاری

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 7.85 و 8.78 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 82.8 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 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 تاثیرات دیواره‌ی سیمانی چاه بر میدان نیز بررسی شد. همچنین با توجه به اینکه ضریب نفوذپذیری مغناطیسی نسبی ماده‌ی فرت در گستره‌ی 1.65 – 1.45 است، تاثیرات 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. تاثیرات 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 4.5 اینچ نشان داد و در نتیجه ابزار مناسبی برای بررسی عمق‌های بیشتر از سازند است.