NO327711B1 - Apparat og fremgangsmate for beregning av en fordeling av spinn-spinn relaksasjonstider - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt et apparat og en fremgangsmåte for måling av kjernemagnetiske resonansegenskaper i en grunnformasjon som gjennomskjæres av et borehull, og mer spesielt et apparat og en fremgangsmåte for å beregne en fordeling av spinn/spinn-relaksasjonstider.

Det er velkjent at atompartikler i en grunnformasjon som har et kjernemagnetisk spinnmoment forskjellig fra null, f.eks. protoner, har en tendens til å innrette seg med et statisk magnetfelt påført formasjonen. Et slikt magnetfelt kan være naturlig generert, slik tilfelle er for jordens magnetfelt, BE. En RF-puls som påtrykker et annet magnetfelt på tvers av Be, skaper en magnetiseringskomponent i transversalplanet (perpendikulært til BE) som preseserer omkring BE-vektoren med en karakteristisk resonans, kjent som Larmor-frekvensen, ©l, som avhenger av styrken av det statiske magnetfelt og partikkelens gyromagnetiske forhold. Hydrogenkjerner (protoner) som preseserer omkring et magnetfelt BE på 0,5 gauss, har f.eks. en karakteristisk frekvens tilnærmet lik 2kHz. Hvis en populasjon av hydrogenkjerner ble brakt til å presesere i fase, kan protonenes kombinerte magnetfel-ter generere en detekterbar oscillasjonsspenning i en mottakerspole, for fagfolk på området kjent som fri induksjonssvekking eller et spinnekko. Hydrogenkjerner i vann og hydrokarboner som opptrer i bergartsporer, produserer kjernemagnetiske resonanssignaler (NMR-signaler) som er forskjellige fra signaler som stammer fra andre faste stoffer.

US-patent nr. 4,717,878 utstedt til Taicher mfl. og 5,055,787 utstedt til Kleinberg mfl., beskriver NMR-apparater som benytter permanentmagneter til å polarisere hydrogenkjerner og generere et statisk magnetfelt, B0, og RF-antenner til å eksitere og detektere kjernemagnetisk resonans for å bestemme porøsitet, fri væskeindeks og permeabilitet i en formasjon. Atomkjernene innretter seg med det påtrykte felt, B0 med en tidskonstant TV Etter en polariseringsperiode kan vinkelen mellom kjernemagnetiseringen og det påtrykte felt endres ved å påtrykke et RF-felt, Bi, perpendikulært til det statiske felt B0 ved Larmor-frekvensen fL= yBo/27c, hvor y er det gyromagnetiske forholdet til protonet og B0 betegner den statiske magnetfeltstyrke. Etter avslutning av RF-pulsen preseserer protonene i et plan perpendikulært til B0. En sekvens med refokuserende RF-pulser generer en sekvens med spinnekko som frembringer et detekterbart NMR-signal i antennen.

US-patent nr.5,280,243 utstedt til Melvin Miller, beskriver et kjernemagnetisk resonansapparat for evaluering av en formasjon under boring. Apparatet innbefatter en sondeseksjon bestående av en permanentmagnet anordnet i en ringformet fordypning som strekker seg i langsgående retning på utsiden av vektrøret og en antenne anbrakt i en ikke-ledende magnetisk hylse på utsiden av vektrøret. Gradienten til den statiske magnetfeltstørrelse er i radialretningen. Antennen frembringer et RF-magnetfelt hovedsakelig perpendikulært til både apparatets langsgående akse og den statiske feltretning. Med '243-apparatet må magneten være lang i aksial utstrekning sammenliknet med dens diameter for at magnetfeltene skal nærme seg sin tilsiktede 2-dimensjonale dipoloppførsel.

US-patent nr. 5,757,186 utstedt til Taicher mfl., beskriver et apparat for måling under boring som innbefatter et avfølingsapparat for å foreta kjernemagnetiske resonansmålinger av grunnformasjonen. NMR-avfølingsapparatet er montert i en ringformet fordypning utformet i den ytre overflate av vektrøret. I én utførel-sesform er en flukssperre innsatt i fordypningen. En magnet er anordnet på den ytre radiale overflate av flukssperren. Magneten er konstruert av et antall radiale segmenter som er radialt magnetisert utover fra apparatets langsgående akse. Flukssperren er nødvendig for å tilveiebringe riktig retningsorientering av magnetfeltet.

De apparater som er beskrevet i '243 og '186-patentene er beheftet med felles problemer: begge apparatene krever bruk av en ikke-ledende magnet og anbringelse av magneten på utsiden av vektrøret. For '243-apparatet må den ytre overflate av vektrøret inneholde et forsenket område for å romme den ikke-ledende magneten. For '186-apparatet må den ytre overflate av vektrøret inneholde et forsenket område for å romme flukssperren, den ikke-ledende magnet og antennen. Fordi styrken til vektrøret er en funksjon av dens radier, vil reduksjon av den ytre diameter for å romme bare magneten eller flukssperren, magneten og antennen, resultere i en uakseptabel svak seksjon av vektrøret som kan bøye seg eller brekke under boreoperasjonen.

US-patent nr. 5,557,201 utstedt til Kleinberg mfl., beskriver et pulset kjernemagnetisk apparat for evaluering av formasjoner under boring. Apparatet omfatter en borkrone, en borestreng og en pulset kjernemagnetisk resonansinnretning anordnet inne i et vektrør laget av en ikke-magnetisk legering. Apparatet omfatter en kanal inne i borestrengen og en pulset NMR-innretning, gjennom hvilke boreslam blir pumpet inn i borehullet. Den pulsede NMR-innretning omfatter to rørformede magneter som er montert med like poler vendende mot hverandre og som omgir kanalen, og en antennespole montert i den ytre overflate av borestrengen mellom magnetene. Dette apparatet er konstruert for å bringe kjerner i resonans i et måle-område som for fagfolk på området er kjent som sadelpunktet.

US-patent nr. 5,705,927 utstedt til Sezginer mfl., beskriver også et pulset kjernemagnetisk apparat for evaluering av en formasjon under boring. Apparatet innbefatter tynnblikkmagneter anordnet enten inne i eller utenfor apparatet, som undertrykker det magnetiske resonanssignalet til borehullsfluidene ved å heve størrelsen av det statiske magnetfelt i borehullet slik at Larmor-frekvensen i borehullet er over frekvensen til det oscillerende felt som frembringes av en RF-antenne anordnet i et forsenket område av apparatet. Tynnblikkmagnetene redu-serer også gradienten av det statiske magnetfelt i undersøkelsesområdet.

US-patentsøknadene 5,696,448 og 5,517,115 beskriver fremgangsmåter og innretninger for å bestemme en NMR-egenskap i en jordformasjon som omgir et borehull, karakterisert ved muligheten for å påtrykke et statisk magnetfelt, å generere et oscillerende magnetfelt i formasjonen, å tilveiebringe en signalprosessor i borehullet og å beregne fordelinger av spinn/spinn-relaksasjonstider fra de detekterte signalene.

De ovennevnte ulemper ved teknikkens stand blir overvunnet ved hjelp av foreliggende oppfinnelse av et apparat og en fremgangsmåte for beregning av en fordeling av spinn/spinn-relaksasjonstider. Et hovedsakelig aksesymmetrisk statisk magnetfelt blir påtrykket en formasjon som gjennomskjæres av et borehull. Et oscillerende magnetfelt blir også påtrykt formasjonen. Kjernemagnetiske resonanssignaler fra formasjonen blir detektert og overført til en signalprosessor anbrakt i borehullet. Signalprosessoren beregner en fordeling av spinn/spinn-relaksasjon-sjonstider fra de detekterte signaler. Spinn/spinn-relaksasjonstidene kan overføres til borehullets overflate (opp gjennom borehullet).

Det antall signaler blir detektert som har en signal-pluss-støy-amplitude, Aj, kjennetegnet ved følgende forhold:

hvor iij er støyen i målingen Aj, ai er amplituden av T2-fordelingen tatt ved

f JAI V, f tw I)

T2j, Xji= exp -— 1 - exp , representerer elementene i en matrise X,

hvor U er ventetiden og c er en konstant (Ti/T2-forholdet), At er ekkoavstanden og j=1,2,...N, hvor N er antallet ekko innsamlet i en enkelt pulssekvens. Uttrykt som en matrise blir ligningen Å = Xå + 7. Støyen, ti er ukjent, derfor blir å tilnærmet ved å finne et minimum av funksjonen J = || Å - Xa f. Et utjevningsuttrykk,

X I å f, kan tilføyes funksjonen, og funksjonen J^a) = || Å— Xå 2 + Å ||a ||<2,> minimalisert ved bruk av en egnet iterativ minimaliseringsalgoritme.

Fordelen ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av følgende beskrivelse av de vedføyde tegninger. Man vil forstå at tegningene bare skal brukes til å illustrere oppfinnelsen, og ikke som en definisjon av oppfinnelsen.

Det vises til tegningene hvor:

fig. 1 illustrerer et apparat for logging under boring;

fig. 2 skisserer lavgradient-sonden;

fig. 2a-2d illustrerer konturlinjene I B0 svarende til fire lavgradient-magnetkonfigurasjoner;

fig. 3a-3d representerer konturlinjene for den gradient VB0 svarende til f fire lavgradient-magnetkonfigurasjoner;

fig. 4 skisserer høygradient-sonden;

fig. 4a representerer konturlinjene B0 svarende til høygradient-magnetkonfigurasjonen;

fig. 4b representerer konturlinjene for gradienten I VB0 1 som svarer til høygradient-magnetkonfigurasjonen;

fig. 5 skisserer den enkle datainnsamlingsmodus;

fig. 6 skisserer den innfelte datainnsamlingsmodus;

fig. 7 skisserer dataskur-innsamlingsmodusen; og

fig. 8 representerer et blokkskjema over pulsprogrammereren.

Det vises så til fig. 1 hvor et kjernemagnetisk loggeapparat (NMR-apparatet) for logging under boring er illustrert. Apparatet 10 omfatter en borkrone 12, en borestreng 14, et antall RF-antenner, 36, 38 og minst én gradientspole 56. Apparatet 10 omfatter videre elektroniske kretser 20 anordnet inne i vektrøret 22. De elektroniske kretsene 20 omfatter RF-resonanskretser for antennene 36, 38, en mikroprosessor, en digital signalprosessor og en lavspenningsbuss. Apparatet 10 omfatter videre et antall rørformede magneter 30, 32 og 34 som er polarisert i en retning parallell med apparatets 10 langsgående akse, men motsatt hverandre, dvs. med like magnetpoler vendende mot hverandre. Magnetene 30, 32 og 34 omfatter enten et ledende eller et ikke-ledende materiale. Utformingen av magnetene 30, 32 og 34 og antennene 36, 38 tilveiebringer minst to NMR-undersøkelses-områder 60, 62 med et hovedsakelig aksesymmetrisk statisk og RF-magnetfelt.

En anordning for boring av et borehull 24 i formasjonen omfatter borkronen 12 og vektrøret 22. Vektrøret 22 kan innbefatte en stabiliseringsanordning (ikke vist) for å stabilisere radial bevegelse av apparatet 10 i borehullet under boring, stabiliseringsanordningen er imidlertid ikke påkrevd; derfor kan apparatet 10 ope-rere ustabilisert eller stabilisert. En slamstrømningshylse 28 definerer en kanal 90 for å føre borefluidet gjennom borestrengen 14. En drivmekanisme 26 roterer borkronen 12 og borestrengen 14. Denne drivmekanismen er tilstrekkelig beskrevet i US-patent nr. 4,949,045, utstedt til Clark mfl. En nedhulls slammotor kan imidlertid være anordnet i borestrengen som drivmekanisme 26.

Det er innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse å kombinere N+1 magneter for å oppnå minst N undersøkelsesområder i formasjonen. De kombina-sjoner som er tenkt i forbindelse med oppfinnelsen, innbefatter, men er ikke begrenset til, en lavgradient/lavgradient-, høygradient/høygradient-, høygradient/lavgradient-, lavgradient/høygradient- eller en kombinasjon av høygradient-, lavgradient- og sadelpunkt-områder. Kombinasjonen av høygradi-ente og lavgradiente statiske feltområder i formasjonen gir flere fordeler. F.eks. kan høygradientområdet ha et høyere signal/støy-forhold, men kan oppvise signaltap når apparatet 10 utsettes for lateral bevegelse i borehullet. Lavgradientområdet er derimot utsatt for lavere påvirkning av signaltap når apparatet 10 er i bevegelse. Med moderat apparatbevegelse kan også lengre ekkotog innsamles i lavgradientområdet enn i høygradientområdet for derved å tilveiebringe mer informasjon om permeabilitet, bundet og fritt fluid og hydrokarbontyper. Kombinasjonen av data som er innsamlet med begge gradientområdene, kan dessuten tilveiebringe kvantitativ informasjon om størrelsen av apparatets laterale bevegelse og kan brukes til å bevegelseskorrigere NMR-dataene, eller i det minste kvalitetssikre dataene. Målinger fra innretninger slik som strekklapper, akselerometere eller magne-tometere, eller enhver kombinasjon av disse innretningene, kan være integrert med NMR-informasjon for å kvalitetssikre dataene eller foreta korreksjoner av spinnekkotoget. Med kombinasjonen av statiske høygradient- og lavgradient-magnetfelt, oppviser høygradientområdet mer diffusjonseffekt og er derfor av stør-re interesse i forbindelse med teknikker for typebestemmelse av hydrokarboner enn lavgradientområdet. Endelig har lavgradientområdet et statisk magnetfelt som har en lav amplitude, og derfor blir dette området med dets lavere Larmor-frekvens mindre påvirket av formasjons- og borehullsfluid-konduktivitet.

Det vises til fig. 2, hvor en sentral magnet 30 i én seksjon av apparatet, heretter referert til som lavgradientsonden, er aksialt atskilt fra en nedre magnet 32. Disse magnetene 30, 32 genererer et hovedsakelig aksesymmetrisk statisk magnetfelt som er radialt polarisert og hvor det statiske magnetfelt, over et rimelig langt sylindrisk skall, har en ganske konstant størrelse. Det er innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse å eksitere et antall sylindriske spinnskall i formasjonen hvor hvert skall er resonant ved en forskjellig RF-frekvens, og å avspørre hvert skall sekvensielt med sekvenser av RF-pulser.

Området mellom magnetene 30, 32 er egnet for å romme elementer slik som elektroniske komponenter, en RF-antenne og andre lignende komponenter. F.eks. kan et antall elektroniske lommer 70 utgjøre en integrert del av slamhylsen 28. Disse lommene 70 kan romme RF-kretsene (f.eks. en Q-bryter, en duplekser og en forforsterker), fortrinnsvis meget nær RF-antennen. I en foretrukket utførel-sesform av oppfinnelsen danner lommene 70 en integrert del av det magnetisk permeable organ 16.1 dette tilfelle er et meget magnetisk permeabelt dekke 72 anbrakt over hver lomme 70 for å opprettholde magnetfeltets aksesymmetri.

Det magnetisk permeable organ 16 er anordnet inne i vektrøret 22 mellom magnetene 30 og 32. Organet kan bestå av et enkelt stykke eller et antall seksjo-ner kombinert mellom magnetene 30, 32. Organet 16 er konstruert av et egnet magnetisk permeabelt materiale, slik som ferritt, permeabelt stål eller en annen legering av jern og nikkel, korrosjonsbestandig permeabelt stål eller permeabelt stål som spilleren strukturmessig rolle i organets konstruksjon, slik som 15-5 Ph rustfritt stål. Det magnetisk permeable organ 16 fokuserer magnetfeltet og kan også enten føre borefluid gjennom borestrengen eller gi vektrøret strukturmessig understøttelse. Organet 16 forbedrer videre formen av det statiske magnetfelt som genereres av magnetene 30, 32 og minimaliserer variasjoner i det statiske magnetfelt på grunn av vertikal og lateral apparatbevegelse gjennom innsamlingsperi-oden for NMR-signalet. Hylsesegmentet 28 mellom magnetene 30, 32 kan omfatte det magnetisk permeable organ 16.1 dette tilfelle skal hylsesegmentene 28 under magnetene 30, 32 bestå av et ikke-magnetisk organ. Alternativt utgjør et magnetisk permeabelt chassis som omgir hylsesegmentet 28 mellom magnetene 30, 32, organet 16.1 dette tilfelle kan segmentet bestå av et magnetisk eller ikke-magnetisk materiale. Det ligger innenfor oppfinnelsens ramme å integrere chas-siet og segmentet for å danne organet 16.

Magnetene 30, 32 er polarisert i en retning parallell med apparatets 10 langsgående akse med like magnetpoler vendende mot hverandre. For hver magnet 30, 32 går de magnetiske induksjonslinjene utover fra én ende av magneten 30, 32 inn i formasjonen, langs apparatets 10 akse, og går innover til en annen ende av magneten 30, 32.1 området mellom den sentrale magnet 30 og den nedre magnet 32 forløper de magnetiske induksjonslinjer fra midten utover inn i formasjonen og skaper et statisk felt i en retning hovedsakelig perpendikulær til apparatets 10 akse. De magnetiske induksjonslinjer forløper så innover symmetrisk over den sentrale magnet 30 og under den nedre magnet 32 og konvergerer i langsgående retning inne i hylsen 28. På grunn av atskillelsen er størrelsen av det statiske magnetfelt i det sentrale området mellom den sentrale magnet 30 og den nedre magnet 32 rommessig homogent sammenliknet med et sadelpunkt-felt.

Størrelsen på avstanden mellom magnetene 30, 32 blir bestemt på grunn-lag av flere faktorer: (1) å velge den nødvendige magnetfeltstyrke og de homo-gene karakteristikker; (2) å generere et felt som har små radiale variasjoner i det område som er av interesse, slik at ekkoene som mottas under en pulssekvens (f.eks. en CPMG-, CPI-sekvens eller andre sekvenser) er mindre følsomme for lateral apparatbevegelse; (3) undersøkelsesdybde; og (4) å minimalisere interfer-ens mellom resonanskretsene og den lavspente telemetribuss for å forbedre isola-sjonen av mottakerantennen som detekterer NMR-signaler fra formasjonen. Når avstanden mellom magnetene 30, 32 avtar, blir magnetfeltet sterkere og mindre homogent. Når avstanden mellom magnetene 30, 32 øker, blir derimot magnetfeltet svakere og mer homogent. Fig. 2a-2d illustrerer konturlinjene for B0 som svarer til fire utforminger av laboratoriemodeller av den sentrale magnet 30 og den nedre magnet 32. Disse modellerte resultater ble beregnet ved bruk av et apparat som har en forutbestemt diameter (en konstant diameter ble brukt for å modellere alle konfigurasjoner). Den konfigurasjon som svarer til fig. 2a, omfatter et ikke-magnetisk permeabelt organ som atskiller en sentral magnet 30 og en nedre magnet 32 med 63,50 cen-timeter. Konfigurasjonen som svarer til fig. 2b, omfatter et ikke-magnetisk permeabelt organ som atskiller en sentral magnet 30 og en nedre magnet 32 med 45,7 cm. Den konfigurasjon som svarer til fig. 2c, omfatter et ikke-magnetisk permeabelt organ som atskiller en sentral magnet 30 og en nedre magnet 32 med 20,3 cm. Lavgradientsonden som svarer til fig. 2d, omfatter et magnetisk permeabelt organ 16 som atskiller en sentral magnet 30 og en nedre magnet 32 med 63,5 cm. De forannevnte dimensjoner ble modellert for bare å illustrere virkningen av avstanden og/eller et magnetisk eller ikke-magnetisk permeabelt organ på B0 . Fig. 3a-3d representerer konturlinjene til gradienten I VB0 som henholdsvis svarer til konfigurasjonene som er vist på fig. 2a-2d.

I lavgradientsonden kortslutter det magnetisk permeable organ 16 en betydelig del av magnetfluksen inn i midten av apparatet 10. Størrelsen av B0-feltet som er vist på fig. 2d i en avstand på omkring 17,8 cm radialt fra apparatets langsgående akse er to ganger så stor som B0-feltet som er vist på fig. 2a, som ble generert av den samme magnetkonfigurasjon atskilt av et ikke-magnetisk permeabelt organ. Lavgradientsonden frembringer videre en lenger og mer uniform utstrekning av det statiske magnetfelt i aksialretningen. NMR-signalet som måles i denne seksjonen av apparatet, er betydelig mindre følsom for apparatets vertikale bevegelse. Det vises til fig. 3d hvor en forholdsvis liten, omkring 3 gauss/cm, gradient ble målt med lavgradientsonden i en avstand på omkring 17,8 cm radialt fra apparatets langsgående akse. Denne lave gradienten resulterer i et målt NMR-signal som er betydelig mindre følsomt for lateral bevegelse av apparatet 10. Når bevegelsen er moderat, kan lengre ekkotog innsamles i dette området for derved å gi mer informasjon om permeabilitet, bundet og fritt fluid og hydrokarbon-typer. I tilfelle med lavgradientsonden som med andre gradientutforminger, vil det protonrike borehullsområde som omgir apparatet 10, resonnere bare ved frekvenser som er høyere enn de som påtrykkes undersøkelsesvolumet, dvs. at det ikke er noe proton-borehullssignal. Andre NMR-følsomme kjerner som finnes i boreslam-met, slik som natrium-23, resonnerer ved betydelig høyere statiske magnetfeltstyr-ker enn hydrogen når de eksiteres ved den samme RF-frekvens. For lavgradient-sonden blir disse høyere feltstyrker ikke frembrakt i det borehullsområde som omgir apparatet eller nær antennen hvor slike uønskede signaler kunne detekteres.

Det vises til fig. 4, hvor, i en annen seksjon av apparatet, heretter referert til som høygradientsonden, en sentral magnet 30 er aksialt atskilt fra en øvre magnet 34. Magnetene 30, 34 er polarisert i en retning parallell med apparatets 10 langsgående akse med like magnetpoler vendt mot hverandre. Disse magnetene 30, 34 genererer et hovedsakelig aksesymmetrisk statisk magnetfelt som er radialt polarisert, og hvor det statiske magnetfelt over et rimelig langt sylindrisk skall har en ganske konstant størrelse. Det ligger innenfor oppfinnelsens ramme å eksitere et antall sylindriske skall med spinn i formasjonen hvor hvert skall er resonant ved forskjellige RF-frekvenser.

Som vist på fig. 2c, hvis magnetavstanden mellom 30 og 34 er tilnærmet 20,3 cm, er konturlinjene til den statiske magnetfeltstyrke hovedsakelig rette, og styrken av B0 er større enn den statiske magnetfeltstyrken til lavgradient-området. Gradienten | VB0 blir imidlertid større, som vist på fig. 3, i en avstand omkring 17,8 cm radialt fra apparatets langsgående akse. Konturlinjene for VB0 er buet, noe som betegner variasjon av gradienten i aksialretningen.

Høygradientsonden blir forbedret ved å sette inn et magnetisk permeabelt organ 16 mellom magnetene 30, 34. Fig. 4a representerer konturlinjer for B0

svarende til en konfigurasjon hvor det magnetisk permeable organ 16 atskiller den øvre magnet 34 og den sentrale magnet 30 med 20,3 cm. Konturlinjene på fig. 4a viser et litt sterkere felt, noe som indikerer et bedre signal/støy-forhold, og mindre bueform i aksialretningen enn konturlinjene på fig. 2c. Som vist på fig. 4b frembringer også det magnetisk permeable organ 16 en mer konstant gradient VB0 i aksialretningen som kan forenkle tolkningen av NMR-målinger påvirket av diffu-sjon.

I tilfelle med høygradientsonden som med andre gradientutforminger, vil det protonrike borehullsområde som omgir apparatet 10 bare være resonant ved frekvenser som er høyere enn de som påtrykkes undersøkelsesvolumet, dvs. at det ikke er noe proton-borehullssignal. Høygradientsonden er følsom for en liten del av natrium fra borehullsfluidet. For en 30 % NaCI-konsentrasjon i borehullsfluidet, antakelig det verste tilfellet, er feilen i den anslåtte porøsitet som skylles natriumsignalet, omkring 0,08 pu. I lavgradientsonden er natriumsignalet vesentlig mindre enn i høygradientsonden. Følgelig er natriumsignalet neglisjerbart for begge NMR-sondene.

Det vises til fig. 2 og 4, hvor et radiofrekvent magnetfelt blir frembrakt i und-ersøkelsesområdene ved hjelp av antenner 36, 38 som er anordnet i forsenkede områder 50, 52. RF-feJtet kan produseres av én eller flere RF-antennesegmenter som sender og/eller mottar fra forskjellige omkretssektorer av loggeinnretningen. Se US-patentsøknad nr. 08/880,343 og 09/094,201 som er overført til Schlumberger Technology Corporation. Fortrinnsvis omfatter hver antenne 36, 38 en spole 18 viklet omkring det forsenkede område, 50, 52. Det RF-feltet som skapes av et slikt spolearrangement, er hovedsakelig aksesymmetrisk. Det ligger innenfor oppfinnelsens ramme å benytte antennen 36, 38 til å detektere NMR-signaler. Imidlertid kan en separat antenne eller mottaker benyttes til å detektere signalene. Et ikke-ledende materiale 54 er anordnet i det forsenkede område 50, 52 under antennen 36, 38. Materialet 54 er fortrinnsvis en ferritt for å øke effektivi-teten av antennen 36, 38. Alternativt kan materialet omfatte plast, gummi eller et forsterket epoksymateriale. Antennene 36, 38 blir brakt i resonans av RF-kretser for å skape et RF-magnetfelt i undersøkelsesområdene.

Det forsenkede område 52 danner et grunt spor i vektrøret uten å redusere den indre diameter av vektrøret, noe som vanligvis gjøres for å øke styrken i et område av vektrøret hvor den ytre diameter er blitt forsenket for å tilveiebringe en antenne. Det forsenkede område 50 har en større dybde enn det forsenkede område 52. På grunn av mekaniske begrensninger er det bare mulig å ha et dypt forsenket område hvor vektrørets indre diameter er betydelig redusert. Det ligger innenfor oppfinnelsens ramme at de forsenkede områder 50, 52 har hovedsakelig den samme dybde eller at det forsenkede område 52 har en større dybde enn området 50.

De sylindriske spinnskall i undersøkelsesområdet kan være aksialt segmen-tert, eller fortrinnsvis asimutalt ved å benytte minst én retningsfølsom gradientspole 56 anordnet i det forsenkede område 50 og/eller 52.1 en foretrukket utførel-sesform av oppfinnelsen er tre gradientspoler posisjonert omkretsmessig omkring det forsenkede område og atskilt med et vinkelmessig avstandssegment på 120°. Andre mengder med gradientspoler kan defineres, enten færre eller flere i antall enn tre, og slike spoler kan være atskilt av vinkelavstander forskjellig fra 120° og/eller ulike vinkelsegmenter. Hver spole 56 er konstruert med trådsløyfer som passer til krumningen av materialets 54 ytre overflate. Det magnetfelt som frembringes av hver gradientspole 56 i et formasjonsområde som vender mot spolen, er hovedsakelig parallelt med det statiske magnetfelt som frembringes av magnetene.

Som kjent for fagfolk på område blir en pulssekvens, i en grunnleggende NMR-måling, påtrykt formasjonen som skal undersøkes. I US-patent nr. 5,596,274 utstedt til Abdurrahman Sezginer og US-patent nr. 5,023,551 utstedt til Kleinberg mfl., påtrykkes først en pulssekvens, slik som Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG)-sekvensen, først en eksiteringspuls, en 90° puls, formasjonen som dreier spinnene i transversalplanet. Etter at spinnet er dreiet med 90° og begynner å defase, blir bærefrekvensen til refokuseringspulsene, pulsene på 180°, fasedreiet i forhold til bærefrekvensen for pulssekvensen på 90° ifølge foreliggende forhold:

t 0 —10 — t „ <-1>1 - echo[J,ax -12 hvor uttrykket i parentes blir gjentatt for 90±x ^ 180y n=1,2,...N, hvor N er antall ekko innsamlet i en enkelt CPMG-sekvens og ekkoavstanden er tech0 = 2\ = t . + t, +12. 90° x betegner en RF-puls som får spinn-1 80 y ene til å rotere med en vinkel på 90° omkring ±x-aksen, som vanligvis er definert i den roterende ramme for magnetiske resonansemålinger (fasevekslet). Tiden mellom påtrykningen av 90°-pulsen og 180°-pulsen, t0 er mindre enn tq,, halve ekko-avstanden. CPMG-sekvensen gjør det mulig å samle inn en symmetrisk måling (dvs. en måling uten å bruke gradientspolene). De nøyaktige tidsparametere, to, ti og t2, avhenger av forskjellige faktorer (f.eks. formen av de påtrykte pulser). Ifølge oppfinnelsen genererer en strømpuls som påtrykkes gradientspolen 56, et ytterligere magnetfelt hovedsakelig parallelt med det statiske magnetfelt. Strømpulsen blir påtrykket mellom den første 90° og den 180° fasereverserende puls. Dette ytterligere felt forårsaker en ytterligere fasedreining av spinnene. Siden den 180° fasereverserende puls ikke kompenserer for den ytterligere fasedreining, danner de spinn som underkastes det ytterligere felt, ikke noe spinnekko. For spinn som ikke utsettes for det ytterligere felt, inntreffer derimot et spinnekko ved tiden 2tcP med spinnekko av suksessivt lavere amplitude som inntreffer ved tiden tcP etter hver fasereverserende puls. Pulssekvensen er t o - tj _8_ to ~ 1 o-t! - echo[|,ax -12 n, hvor tj er tiden mellom 90° pulsen 90±x |_ 180y og gradientpulsen med varighets, tj er tiden mellom gradientpulsen og 180° reverseringspulsen, og tj +8+ t^ = t0. På grunn av de etterfølgende 180° pulsene og de inhomogene felt, vil x-komponenten av NMR-signalet dø hen i løpet av noen få ekko. Derfor fokuseres bare på y-komponenten av signalet. Ved å se bort fra relaksasjon kan således det første NMR-ekkosignal representeres som:

hvor i er den imaginære komplekse enhet; y er det gyromagnetiske forhold, M° og M° er henholdsvis x- og y-komponentene til magnetiseringen ved stedet r ved tidspunktet for det første ekko ved fravær av gradientpulsen; G(r) er den kompo-nent av gradientfeltet som er parallell med B0 på det samme sted, 5 er varigheten av gradientpulsen; og dc(r) betegner NMR-sondens differensielle følsomhet.

Gradientspolene 56 gir et antall fordeler når det gjelder å oppnå asimutale målinger. Fordi den aksesymmetriske antenne detekterer spinnekkoene, kan for det første lange ekkotog registreres mens apparatet roterer i borehullet. For det annet forenkler spolen 56 konstruksjon av et NMR-apparat for logging under boring fordi spolen 56 ikke har de samme avstemningsbehov som en RF-antenne 36, 38. For det tredje kan den samme antenne 36, 38 brukes til å foreta symmetriske og aksesymmetriske målinger. For det fjerde kan spolene 56 brukes til å oppnå NMR-målinger med utmerket romlig oppløsning, spesielt vertikal oppløsning.

Forskjellige måter å oppnå asimutale NMR-målinger på, ligger innenfor oppfinnelsens ramme. F.eks. benytter en "enkeltødeleggelse"-modus minst én spole 56 til å ødelegge spinnene i en valgt kvadrant, hvor en kvadrant er definert som et vinkelavstandssegment omkring apparatets 10 periferi, imidlertid kan flere spoler 56 brukes til å ødelegge et antall kvadranter. I alle fall blir det oppnådd to målinger: en symmetrisk fasevekslet pulssekvens (PAPS) med en fast ventetid fulgt av en gradient-PAPS med en variabel ventetid, med den valgte kvadrant ødelagt ved energisering av spolen 56 i kvadranten. I en foretrukket utførelses-form av oppfinnelsen blir den forannevnte gradientpuls-sekvens benyttet. Subtra-hering av gradientmålingen fra den symmetriske måling frembringer den asimutale måling. I denne modus blir én symmetrisk måling oppnådd for hver annen PAPS, og en asimutal-avsøkning kan oppnås for hver åttende PAPS. Målestøyen for den asimutale måling er høyere enn støyen i den symmetriske måling eller gradientmålingen fordi de to målingene blir kombinert.

Det er mulig å redusere støybidraget ved å kombinere forskjellige enkeltkvadrant-ødeleggelsesmålinger. F.eks. kan fire PAPS-gradientmålinger oppnås ved å ødelegge hver kvadrant. Målingene blir kombinert for å skape en synte-tisk asimutal og symmetrisk måling. Ved å kombinere målinger uten at gradientspolene 56 blir energisert med målinger foretatt med én eller flere energiserte gradientspoler 56, kan aksialt eller asimutalt oppløste "bilder" av formasjonen frembringes. De innsamlede data, spesielt i form av asimutale bilder av porøsitet og bundet fluid, er meget nyttige til forbedret petrofysisk tolkning i meget avvik-ende og horisontale borehull, og for å foreta beslutninger under boring med hen-syn til geologisk basert borehullsplassering.

For en valgt radiofrekvent driftsfrekvens er der en optimal varighet for 90° grader pulsen tgo. samt for 180° pulsen, t-i8o, som sikrer et ønsket signal/støy-forhold. Søkingen etter en optimal pulslengde kan utføres under hovedkalibrerin-gen av apparatet, slik at alle pulslengder vil bli korrekt innledet, eller når det statiske magnetfelt endres på en uforutsigbar måte, slik som en endring som skyldes oppsamling av magnetisk avfall under boreprosessen. Se US-patentsøknad nr. 09/031,926 som er overdratt til Schlumberger Technology Corporation. Denne teknikken kan også brukes til å velge den riktige frekvens for å oppfylle andre kri-terier, slik som å holde undersøkelsesdybden konstant.

Den optimale pulslengde kan bestemmes ved å måle NMR-responsen til en prøve ved å bruke minst to forskjellige pulsvarigheter og benytte en forutbestemt modus uavhengig av NMR-egenskapene til formasjonen. Alternativt kan den optimale pulslengde bestemmes ved å bruke minst to forskjellige pulsvarigheter og i tillegg bruke en modus beregnet fra NMR-egenskapene til formasjonen. I det før-ste tilfelle forbedrer stakking av dataene signal/støy-forholdet, stakkingsprose-dyren kan imidlertid kreve lang tid for å innsamle data fra formasjonen. De målte data blir fortrinnsvis akkumulert under et stasjonert tidsvindu når apparatet 10 har pause fra boreoperasjonen, slik som i løpet av den tid da en ny seksjon med bore-rør blir tilføyet borestrengen. I det annet tilfelle, hvis T2-fordelingen i formasjonen er kjent, kan en beste innsamlingsmåte frembringes som gir det største signal / støy-forhold for en innsamlingstidsenhet og som frembringer en optimal lineær kombinasjon av de innsamlede ekko. Laboratoriesimuleringer viser at optimal tidsstyring for den beste innsamlingsmodus blir oppnådd når varigheten av ekkotoget er tilnærmet lik T2i max. den dominerende T2 for formasjonen, og når ventetiden, tw er tilnærmet lik 2,5 x T2, max (ved antakelse av et konstant Ti/T2-forhold lik 1,5). Den beste innsamlingsmodus bestemmer den optimale pulslengde innenfor noen få prosent over flere sekunder. En liknende teknikk kan brukes til å optimalisere NMR-signalet i forhold til frekvensen (f.eks. sadelpunkt-utformingen). T2-fordelingen bidrar effektivt til å avstemme pulslengdene for apparatet 10.

Som beskrevet ovenfor har apparatet 10 et antall antenner 36, 38.1 en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen sender eller innsamler ikke disse antennene 36, 38 data samtidig. Etter at én antenne 36 har innsamlet data, oppviser fortrinnsvis den annen antenne 38 et minimum ventetid mens kraftforsyningen lades opp for å sende den neste pulssekvens. Det ligger innenfor oppfinnelsens ramme å sende eller innsamle data samtidig. Oppfinnelsen angår videre datainnsamling uten en nødvendig ventetid.

Basert på disse foretrukne konstruksjoner kan et antall datainnsamlingsmodi benyttes. F.eks. er tre representative tidsstyringer for NMR-datainnsamling beskrevet nedenfor: en hurtig tidsstyring som er egnet for vannfuktede sandsten-soner, en langsom tidsstyring som er passende for karbonatsoner, og en meget langsom tidsstyring utformet for hydrokarbonførende soner (eller invasjon av olje-basert slam). Tidsstyringene er angitt i tabell I.

Flere forskjellige modi kan benyttes ved hver tidsstyrt datainnsamling, inn-befattende, men ikke begrenset til, følgende: enkel, innfelt og skurer. Den enk-leste måte å samle inn T2-informasjon på med apparatet 10, er å utføre CPMG-målinger med begge antennene 36, 38 ved bruk av den samme tidsstyring. Fig. 5 illustrerer den enkle datainnsamlingsmodus benyttet med den hurtige hendøende, den langsomt hendøende og den meget langsomt hendøende tidsstyring fra tabell I. Hver antenne 36, 38 innsamler alternativt en lang pulssekvens som gir en effek-tiv porøsitetsmåling fra hver antenne 36, 38.

Med den innfelte modus måler høygradient-antennen minst to sylindriske skall ved to forskjellige frekvenser mens lavgradient-antennen oppnår en måling ved bruk av én enkelt frekvens. Fig. 6 illustrerer en innfelt måling for hurtig hendø-ende prøver, langsomt hendøende komponenter og meget langsomt hendøende komponenter ved bruk av tidsstyringen i tabell I.

Skurmodusen forbedrer signal/støy-forholdet, spesielt for de hurtig hendø-ende komponenter. I tillegg frembringer skurmodusen en nyttig Ti-basert bundet fluid-måling. Se WO 98/29639 tilhørende Numar Corporation [beskriver en fremgangsmåte for å bestemme longitudinale relaksasjonstider, Ti]. Se også US-patentsøknad nr. 09/096,320 overdratt til Schlumberger Technology Corporation [beskriver en fremgangsmåte for polarisering av det bundne fluid i en formasjon]. Fig. 7 illustrerer skurmålinger for hurtig hendøende prøver, langsomt hendøende komponenter og meget langsomt hendøende komponenter ved bruk av litt modifi-serte tider i forhold til tabell I.

I tillegg til den enkle, den innfelte og skur-modusen, er det i forbindelse med foreliggende oppfinnelse mulig å optimalisere formasjonsevaluerende målinger ved å detektere nedhullstilstander som skaper en pause under boreoperasjonen, å bestemme boremåten, og benytte måten til å styre datainnsamlingen. Vanlige rotasjonsboringsoperasjoner inneholder mange naturlige pauser hvor apparatet forblir stasjonært; tilkoplingstider når nye rørseksjoner blir tilføyet borestrengen, sirkulasjonstid når slam sirkuleres og borerøret eventuelt roteres, og oppfisking eller fastkilingstid da borestrengen er fastkilt og må frigjøres før boringen kan gjen-opptas. Disse naturlige pausene som inntreffer uten å avbryte vanlige boreopera-sjoner, eller frivillig innledede pauser, blir benyttet til å foreta NMR-målinger. Bore-modiene innbefatter, men er ikke begrenset til, boring, glideføring, uttrekning, sir-kulasjon, fisking, en kort uttrekning (opp eller ned), og borerør-tilkoplinger. Be-stemmelse av bore mod us forbedrer evnen til å oppnå NMR-målinger som tar lang tid eller som kan trekke fordel av rolige omgivelser, f.eks. T-i, T2, antenneavstem-ning og hydrokarbon-typebestemmelse. Se US-patentsøknad nr. 09/031,926 overdratt til Schlumberger Technology Corporation. Det er også mulig å justere inn-samlingsmodiene basert på endringer i omgivelsene (f.eks. utvaskinger, salthold-ighet, osv.) og/eller endringer i formasjonens NMR-egenskaper (f.eks. langTi i motsetning til kort Ti).

Spinnekko-amplitudene blir oppnådd ved kretsmessig integrering av mot-takerspenningene over et tidsvindu. Apparatet 10 benytter fasefølsom deteksjon til å måle i-fase- og kvadratur-komponentene til spinnekko-signalet pluss støyampli-tuder. De teknikker som er beskrevet i US-patent nr. 5,381,092 utstedt til Robert Freedman, kan brukes til å beregne vindussummer nedi hullet og overføre vindus-summene til overflaten for T2-inverteringsbehandling og presentasjon. De teknikker som er beskrevet i US-patent nr. 5,363,041 utstedt til Abdurrahman Sezginer, kan også benyttes til å anvende en lineær operator til å kartlegge en relaksasjonstid-fordeling av spinnekko, frembringe en enkeltverdi-dekomponering (SVD) av den lineære operator, bestemme vektorer av SVD og komprimere spinnekko-dataene ved å bruke vektorene. Fortrinnsvis blir T2-spekteret beregnet nede i hullet og overført til overflaten. Dette gir fordelen med å eliminere en tele-metrisk flaskehals som skapes ved overføring av de data som er nødvendige for å beregne T2-spekteret, til overflaten. En digital signalprosessor kan brukes til å in-vertere T2-dataene. Amplitudene, Aj, til spinnekkoene er karakterisert ved følg-ende forhold:

hvor r|j er støyen i målingen Aj, aj er amplituden til T2-fordelingen tatt ved T2ii,

( jaO( r tw ii Xjj = exp -— 1 - exp --=— representer elementene i matrisen X, hvor tw er

ventetiden og c er en konstant (Ti/T2-forholdet), At er ekko-avstanden og j=1,2,...N, hvor N er antallet ekko innsamlet i en enkelt pulssekvens. I matrise-notasjon blir ligningen Å = Xå + rj. Siden støyen, ri, er ukjent, kan a tilnærmes ved å finne en minste kvadraters løsning, dvs. et minimum av funksjonen J = I Å- Xa ||<2.> Løsningen av denne ligningen blir sterkt påvirket av støy som er tilstede i dataene, og løsningen kan ha negative komponenter selv om T2-spekteret ikke hadde negative komponenter. For å overvinne dette problemet blir et utjevningsuttrykk, Å || å f, tilføyet funksjonen, og funksjonen

i Å I— 2 il li 2 å A- Xa + ÅI å f blir minimalisert ved å bruke en egnet iterativ minimaliseringsalgoritme (f.eks. den konjugerte gradient-projeksjonsmetode) under den begrensning at a-, > 0 for i=1 ...M. Se Ron S. Dembo og Ulrich Tulowitzski, On the Minimization ofQuadratic Functions Subject to Box Constraints, Yale Department of Computer Science (september 1984) (beskriver den konjugerte gradient-projeksjonsmetode). Den nødvendige tid for å utføre T2-inverteringen ved bruk av en digital signalprosessor, er meget rimelig. Hvis det antas 1800 ekko og 30 sampler i T2-domenet, krever f.eks. inverteringen på en digital signalprosessor mindre enn to sekunder.

For den grunnleggende NMR-måling med apparatet 10, påtrykker elektroniske kretser en pulssekvens på formasjonen som undersøkes. Apparatet 10 innbefatter en pulsprogrammerer 80 som adaptivt velger og styrer de pulssekvenser som påtrykkes formasjonen. Pulsprogrammereren 80 oppretter pulssekvensen ved å bruke informasjon funnet i målestyreblokken 82 (se fig. 8) og driftstilstand-ene til apparatet 10. Fortrinnsvis er målestyreblokken 82 lagret i en nedhulls lag-ringsinnretning. Strukturen til blokken 82 er fast for å tillate pulsprogrammereren 80 lett å tilpasse og endre tidsstyringen av pulssekvensene selvstendig nede i hullet. Det er fordelaktig å dele opp en del av blokken 82 i et antall tabeller 84, 86 og 88. Istedenfor å styre alle apparatoperasjoner som avhenger av pulssekvensen, fra pulsprogrammereren 80, blir tabellene 84, 86, 88 brukt til å styre disse opera-sjonene. Dette gjør det mulig for pulsprogrammereren 80 å variere pulssekvensen uten på innføre motsigelser i apparatkonfigurasjonen. Antallet tabeller 84, 86 og 88 kan innbefatte, men er ikke begrenset til, følgende: en buffertabell som beskriver utformingen av stakkingsbuffere, en innsamlingstabell som definerer de innsamlede signaler som er oppsamlet i buffere, en filterkoeffisienttabell som angir deteksjonsfiltre som anvendes ved signalinnsamling, en spinndynamikk-korreksjonstabell som utformer spinndynamikk-korreksjonen som skal brukes for hver buffer, og en databehandlingstabell som betegner de kjernemagnetiske reso-nanskarakteristikkene som er beregnet fra innsamlingsbufferne.

Pulsprogrammereren 80 innbefatter en pulssekvensmal 94 som er nyttig for å generere pulssekvenser, og som omfatter en sekvens over tilstander som er av-hengige av gjentakelse og tidsvariable. Disse variable blir beregnet fra sekvens-konfigureringsparametere ved bruk av beregningsblokken 92. Beregningsbiokken 92 kan realiseres som en utførbar og tolkende struktur. Basert på den fysiske stør-relse som skal måles, f.eks. T2l kan tidsvariable defineres slik som ventetiden, tw, ekkoavstanden teCh0 og antallet innsamlede ekko. Konfigurasjonsparameterne innbefatter, men er ikke begrenset til, T90, pulsamplitude og pulsform. Disse parameterne kan beregnes periodisk under kalibrering av apparatet 10, eller under drift av apparatet 10 siden disse parameterne kan variere ettersom driftsbetingelsene for apparatet 10 varierer. F.eks. avhenger pulsamplituden og formen av antennens godhetsfaktor, og derfor av konduktiviteten til den formasjon som omgir apparatet 10.

Vanligvis, etter at pulsprogrammereren 80 innleder en pulssekvens, kjøres sekvensen deterministisk inntil den er avsluttet. For å implementere visse asimutale målemodi med apparatet 10, har pulsprogrammereren 80 evne til å variere pulssekvensen under utførelse av sekvensen. Programmereren 80 kan stanse ut-førelsen av pulssekvensen og innføre en STOPP-tilstand inntil et ytre signal av-slutter tilstanden ved tiden tc eller inntil en maksimal tidsperiode, tmax, har utløpt. Som tidligere diskutert i forbindelse med forskjellige datainnsamlingsmodi i denne beskrivelsen, siden minst én av de forskjellige modi (innfelt) som kan brukes med datainnsamlingstidene, angår innfelling av flere målinger, kompenserer programmereren 80 for den tid som har gått under STOPP-tilstanden. Kompenseringen blir fortrinnsvis utført ved å gruppere STOPP-hendelser. F.eks. kan en gruppering omfatte et par STOPP-hendelser hvor en STOPP-hendelse opererer som tidligere beskrevet, og den annen STOPP-hendelse er en normal hendelse med varighet tmax-tc- Gruppering av hendelser gjør det mulig for programmereren 80 å kombinere sekvenser som har variabel og deterministisk tidsstyring.

I tillegg kan tilstandssekvensen, som definert i pulssekvens-malen 94, omfatte flere alternativer for deler av sekvensen. I sann tid blir ett av alternativene (grendeling) valgt avhengig av ytre tilstander ved apparatet (f.eks. apparatets asimut).

Den foregående beskrivelse av foretrukne og alternative utførelsesformer av oppfinnelsen er blitt gitt med det formål å illustrere og beskrive. Den er ikke ment å være uttømmende, og heller ikke å begrense oppfinnelsen til den nøyaktig beskrevne form. Det er opplagt at mange modifikasjoner og varianter vil kunne finnes av fagfolk på området. Utførelsesformene ble valgt og beskrevet for på best mulig måte å forklare prinsippene ved oppfinnelsen og dens praktiske anvendelse for derved å gjøre det mulig for andre fagfolk på området å forstå oppfinnelsen med forskjellige utførelsesformer og med forskjellige modifikasjoner som er egnet for den spesielle bruk. Det er ment at rammen for oppfinnelsen bare skal defineres av de vedføyde krav og deres ekvivalenter.

Claims (21)

1. Fremgangsmåte for logging av en brønn, karakterisert veda) å generere et hovedsakelig aksesymmetrisk statisk magnetfelt i en formasjon som gjennomskjæres av et borehull; b) å generere et oscillerende magnetfelt i formasjonen; c) å detektere kjernemagnetiske resonanssignaler fra formasjonen; d) å tilveiebringe en signalprosessor i borehullet; e) å beregne, med signalprosessoren, en fordeling av spinn/spinn-relaksasjonstider direkte fra de detekterte signaler, hvor beregningen utføres nede i hullet uten bruk av vindussummer; og f) å sende fordelingen av spinn/spinn-relaksasjonstider til overflaten.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved å påtrykke en sekvens med RF-magnetfeltpulser på formasjonen, og å utnytte fordelingen av spinn/spinn-relaksasjonstider til å bestemme en optimal tidslengde for påtrykning av hver puls på formasjonen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved å detektere et antall signaler som har en signal- M plussstøy-amplitude Aj, hvor Aj =Xxjjaj + ^, hvor rjj er støyen i signalet, a; er amplituden av spinn/spinn-relaksasjonstidene tatt f iAtV ( t V ved T2li, Xjj = exp -^ =- 1 - exp --=M representer elementer av en matrise X, hvor tw er ventetiden og c er en konstant, At er ekko-avstanden, og j=1,2,...N, hvor N er antallet ekko innsamlet i en enkelt pulssekvens.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at signal-pluss-støy-amplituden Å = Xa + fj og videre omfatter det trinn å tilnærme a under en begrensning at å > 0.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved å bestemme et minimum for funksjonen

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedå velge en utjevningsparameter, X, og å bestemme et minimum av funksjonen J A = A- Xa I <+> A II a II .

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved å minimalisere funksjonen ved bruk av en konjugert gradientprojeksjons-algoritme.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert vedå minimalisere funksjonen ved bruk av en konjugert gradientprojeksjons-algoritme.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedå påtrykke en sekvens med RF-magnetfeltpulser på formasjonen, og å benytte fordelingen av spinn/spinn-relaksasjonstider til å velge en optimal driftsfrekvens.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedå påtrykke en sekvens med RF-magnetfeltpulser på formasjonen, og å utnytte fordelingen av spinn/spinn-relaksasjonstider til å opprettholde en hovedsakelig konstant undersøkelsesdybde i formasjonen.

11. Apparat for å bestemme en kjernemagnetisk resonansegenskap i et under-søkelsesområde i grunnformasjoner som omgir et borehull, karakterisert ved: a) en anordning for å generere et hovedsakelig aksesymmetrisk statisk magnetfelt i en formasjon som gjennomskjæres av et borehull, b) en anordning for å generere et oscillerende magnetfelt i formasjonen; c) en anordning for å detektere kjernemagnetiske resonanssignaler fra formasjonen; og d) en anordning for å beregne en fordeling av spinn/spinn-relaksasjonstider direkte fra de detekterte signaler uten bruk av vindussummer, som er anordnet i borehullet.

12. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved en anordning for å overføre fordelingen av spinn/spinn-relaksasjonstider til en overflate av borehullet.

13. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved en anordning for å påtrykke en sekvens med magnetfeltpulser på formasjonen, og en anordning for å benytte fordelingen av spinn/spinn-relaksasjonstider til å bestemme en optimal tidslengde av hver puls som påtrykkes formasjonen.

14. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved en anordning for å påtrykke en sekvens med magnetfeltpulser på formasjonen, og en anordning for å benytte fordelingen av spinn/spinn-relaksasjonstider til å velge en optimal driftsfrekvens.

15. Apparat ifølge krav 14, karakterisert ved en anordning for å påtrykke en sekvens med magnetfeltpulser på formasjonen, og en anordning for å benytte fordelingen av spinn/spinn-relaksasjonstider til å opprettholde en hovedsakelig konstant under-søkelsesdybde i formasjonen.

16. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved en anordning for å detektere et antall signaler M som har en signal-pluss-støy-amplitude, Aj, hvor Aj =2Xjiai + V\. hvor rij er støy-i=l en i signalet, ai er amplituden til spinn/spinn-relaksasjonstidene tatt ved T2ii, Xjj = exp -— 1 - exp --=- representer elementer i matrisen X, hvor tw er ventetiden og c er en konstant, At er ekko-mellomrommet, og j=1,2,...N, hvor N er antall ekko innsamlet i en enkelt pulssekvens.

17. Apparat ifølge krav 16, karakterisert ved at signal-pluss-støy-amplituden Å = Xå + rj og ved en anordning for å tilnærme a under en begrensning at a > 0.

18. Apparat ifølge krav 17, karakterisert ved en anordning for å bestemme et minimum av funk-sjonen JA = I Å- Xå *.;

19. Apparat ifølge krav 17, karakterisert ved en anordning for å velge en utjevningsparameter, X, og bestemme et minimum av funksjonen J A 1~* Xa Il2 + il a ii2

20. Apparat ifølge krav 18, karakterisert ved en anordning for å minimalisere funksjonen ved bruk av en konjugert gradientprojeksjonsalgoritme.

21. Apparat ifølge krav 19, karakterisert ved en anordning for å minimalisere funksjonen ved bruk av en konjugert gradientprojeksjonsalgoritme.