核磁共振测井仪
专利汇可以提供核磁共振测井仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种利完全用磁共振原理测量井眼周围 地层 介质孔隙度及其所含 流体 饱和度 的新型 测井 仪器。其技术方案是整个仪器系统可分为电容短节、 电子 线路、 探头 三个功能组成部分。电容短节为核磁井下仪器提供一个附加的 能量 存储。电子线路主要包括：天线 接口 模 块 ，发射器模块，发射器接口/发射器电源模块，辅助电源模块，电源模块，激发器模块，刻度/B1 传感器 模块，前置 放大器 ，接收器/继电器 驱动器 模块，发射 滤波器 模块，继电器模块，数据传输 电路 ，DSP数字 信号 处理板，辅助测量板，本发明采用梯度场，利用自旋回波技术，可以获得更高的 信噪比 。所得渗透率比常规测井方法而得的高一个数量级。，下面是核磁共振测井仪专利的具体信息内容。
1、一种核磁共振测井仪，其特征是：包括电容短节、电子线路、探头三 个部分组成。
2、根据权利要求1所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的探头包括 一个强铁氧体磁铁(也称主磁体)和两个磁性更强的地层预极化钐-钴永久磁 铁组成的磁体和天线组成，主磁体和天线均安装在非磁性外壳内部，
3、根据权利要求1或2所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的电子 线路包括由天线接口模块、发射器模块、发射器接口/发射器电源模块、发射 器接口/发射器电源模块、激发器模块、刻度/B1传感器模块、前置放大器、 接收器/继电器驱动器模块、发射滤波器模块、DSP数字信号处理板、辅助测 量板组成。
4、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的天线接口 模块，用来接收来自发射滤波器的高压，将其经组合变压器耦合至天线，并 在发射脉冲后消空天线所存残荷，将来自天线的回波信号输出到前置放大器 并在发射脉冲期间对前置放大器进行保护。
5、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的发射器模 块起功率放大作用，其输出接到射频合成变压器。
6、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的发射器接 口/发射器电源模块，发射器接口将DSP模块的发射控制信号放大至+/-15V电 平并转发到相应模块，发射器电源模块用于提供发射相关电路所需的+/-15V 电源。
7、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的辅助电源 模块，将600V斩波以提供+/-15.5V电压的开关电源，用于发射器相关电路供 电。
8、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的电源模块， 将电缆上下传得交流电变换为低压直流电源以提供仪器电路。
9、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的激发器模 块，接收来自DSP模块的模拟控制信号与数字控制信号及高压传感信号，产 生具有位差的两组发射器控制信号。
10、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的刻度/B1 传感器模块，系统将以标准信号加入本模块并经衰减最终加至B1测量回路的 接收端，然后天线拾取此信号并做相关处理，用于确定天线Q值和电路增益 并补偿它们的变化对测井造成的影响；B1传感回路通过对发射期间天线发射 能量的测量来标定回波幅度，用以补偿天线发射能量对回波幅度造成的不利 影响。
11、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的前置放大 器，对接收的回波信号和刻度信号进行放大。
12、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的接收器/ 继电器驱动器模块，接收器对来自前置放大器的射频信号进行进一步的程控 增益放大，并通过多路开关接入其它相关信号，一并送入DSP；继电器驱动器 根据DSP命令操作仪器中的调谐回路中的继电器，设置系统工作于某一频带 上。
13、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的发射滤波 器模块，负责滤除发射器输出中的谐波，针对不同频带，它内部附设了继电 器控制的滤波电容网络以将滤波器调谐至相应频带。
14、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的继电器模 块，将地面供下的直流高压与核磁线路和电容短节隔离开，只有当仪器需 要此高压直流电时，才将其接通。
15、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的数据传 输电路，由曼彻斯特编译码器和微处理器构成，曼彻斯特编译码器接收到地 面测井系统下发的指令编码后进行译码并向微处理器产生中断请求，微处理 器接收到曼彻斯特编译码器中断请求后产生中断并读取指令，然后按照地面 测井系统的指令控制井下仪器完成相应工作，微处理器在接收到地面测井系 统上传数据指令后将数字信号传送给曼彻斯特编译码器并控制其将测量数据 编码传输至地面测井系统。
16、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的DSP数 字信号处理板，通过模拟和数字输出对系统实施控制，将接收到的回波信号 进行数字信号处理，同时与数据传输电路进行命令和数据通讯。
17、根据权利要求3所述的核磁共振测井仪，其特征是：所述的辅助测 量板，对系统中的一般模拟信号进行测量，并将结果输送到DSP数字信号处 理板。
一、技术领域：本发明涉及一种利完全用磁共振原理测量井眼周围地层介 质孔隙度及其所含流体饱和度的新型测井仪器。
二、背景技术：目前，常规测井方法在地质条件比较简单、岩性和地层水 都比较单一的情况下是可行的，但是尚无行之有效的估算渗透率的常规方法。
在用体积模型建立的孔隙度测井响应方程中，骨架固体的贡献，有时甚 至会元大于孔隙流体的贡献；而且，在骨架矿物成分增加后，矿物组成及其 参数的选取，对孔隙度计算结果会产生显著影响。这是复杂岩性以及致密地 层孔隙度计算的困难之所在。
在用阿尔奇公式建立的含水饱和度方程中，地层水电阻率是最关键的参 数之一。当有多种具有不同导电特性的水并存于孔隙空间时，阿尔奇公式即 变得无能为力。而且对于矿藏工程来说，即使含水饱和度已经被准确计算出 来，其量值的大小在很多情况下也并不是储层能否产水的唯一判据。例如， 有些微孔发育或粒问水丰富的地层，电阻率测井计算的含水饱和度可能很高， 但是，由于这些水均处于束缚状态，仍然可能是很好的油层。这样的油层往 往以低电阻率的形式出现，很容易被判漏。这是相当一部分低阻油气藏的测 井解释困难之所在。
三、发明内容：本发明目的是针对现有常规测井仪存在的问题，提供一种能 够有效地提供底层渗透率、孔隙度、流体饱和度等有效信息的核磁共振测井 仪。
其技术方案是利用磁体对地层施加外磁场，把氢原子核极化，然后利用 天线系统向地层发射特定能量、特定频率和特定时间间隔的电磁波脉冲，产 生所谓的自旋回波信号，并接收产生的回波信号。采集来的回波信号经DSP 模块处理后经数据传输电路送到地面系统做进一步的处理解释。整个仪器系 统可分为电容短节、电子线路、探头三个功能组成部分。
探头的组成包括：磁体，一个强铁氧体磁铁(主磁体)和两个磁性更强的 地层预极化钐-钴永久磁铁。主磁体安装在玻璃钢外科内部，用于产生静磁场， 钐-钴永久磁铁用于对地层预极化。RF天线，埋置于探头玻璃钢外壳中，用于 向地层发射电磁波脉冲信号和接收回波信号。
电容短节为核磁井下仪器提供一个附加的能量存储。因为发射器在发射 RF脉冲期间，由于电缆电阻的限制，不可能在短时间内为其提供发射所需的 能量，所以电容短节的能量就为发射器在发射RF脉冲期间提供足够的能量补 充。
电子线路主要包括：
天线接口模块，用来接收来自发射滤波器的高压，将其经组合变压器耦合 至天线，并在发射脉冲后消空天线所存残荷；将来自天线的回波信号输出到 前置放大器并在发射脉冲期间对前置放大器进行保护。
发射器模块：起功率放大作用。其输出接到射频合成变压器。
发射器接口/发射器电源模块，发射器接口将DSP模块的发射控制信号放 大至+/-15V电平并转发到相应模块。发射器电源模块用于提供发射相关电路 所需的+/-15V电源。
辅助电源模块，将600V斩波以提供+/-15.5V电压的开关电源。用于发射 器相关电路供电。
电源模块，将电缆上下传得交流电变换为低压直流电源以提供仪器电路。
激发器模块，接收来自DSP模块的模拟控制信号与数字控制信号及高压传 感信号，产生具有位差的两组发射器控制信号。
刻度/B1传感器模块，系统将以标准信号加入本模块并经衰减最终加至B1 测量回路的接收端，然后天线拾取此信号并做相关处理，用于确定天线Q值 和电路增益并补偿它们的变化对测井造成的影响。B1传感回路通过对发射期 间天线发射能量的测量来标定回波幅度，用以补偿天线发射能量对回波幅度 造成的不利影响。
前置放大器，对接收的回波信号和刻度信号进行放大。
接收器/继电器驱动器模块，接收器对来自前置放大器的射频信号进行进 一步的程控增益放大，并通过多路开关接入其它相关信号，一并送入DSP；继 电器驱动器根据DSP命令操作仪器中的调谐回路中的继电器，设置系统工作 于某一频带上。
发射滤波器模块，负责滤除发射器输出中的谐波。针对不同频带，它内 部附设了继电器控制的滤波电容网络以将滤波器调谐至相应频带。
继电器模块，将地面供下的直流高压与核磁线路和电容短节隔离开，只 有当仪器需要此高压直流电时，才将其接通。
数据传输电路，由曼彻斯特编译码器和微处理器构成。曼彻斯特编译码 器接收到地面测井系统下发的指令编码后进行译码并向微处理器产生中断请 求。微处理器接收到曼彻斯特编译码器中断请求后产生中断并读取指令，然 后按照地面测井系统的指令控制井下仪器完成相应工作。微处理器在接收到 地面测井系统上传数据指令后将数字信号传送给曼彻斯特编译码器并控制其 将测量数据编码传输至地面测井系统。
DSP数字信号处理板，通过模拟和数字输出对系统实施控制，将接收到的 回波信号进行数字信号处理，同时与数据传输电路进行命令和数据通讯。
辅助测量板，对系统中的一般模拟信号(如电压、温度等)进行测量， 并将结果树局送到DSP数字信号处理板
本发明采用梯度场，利用自旋回波技术，可以获得更高的信噪比。仪器采 集到的信号再经相应软件处理后可以有效地、高精度地确定地层的渗透率、 流体饱和度、真实的可动流体孔隙度和束缚流体孔隙度、颗粒大小和孔隙大 小分布的地层评价岩石物理数据等有效信息。所得渗透率比常规测井方法而 得的高一个数量级。对于常规测井痕困难识别的低阻油层、水淹层业可以有 效识别。大大提高了储量和产能预测的精度。
四、附图说明：
图1仪器结构示意图；
图2发射信号路径示意图；
图3信号接收路径示意图；
图4仪器框图。
五、具体实施方式：
根据图1，仪器最上方为电容短结1，为仪器提供一个附加的能量存储， 其通过37芯接插件与电子线路连接。中间部分为电子线路1，实现产生大功 率RF脉冲，接收回波信号，对接收到的回波信号进行放大、滤波和解调，对 仪器进行控制、刻度以及数据通讯等功能，通过37芯接插件与探头部分连接。 最下面是探头部分3，包括磁体核天线两部分。磁体由一个强铁氧体磁铁(主 磁体)和两个磁性更强的地层预极化钐-钴永久磁铁组成。主磁体安装在玻璃 钢外壳内部，用于产生静磁场，钐-钴永久磁铁用于对地层预极化。RF天线， 埋置于探头玻璃钢外壳中，用作于向地层发射电磁波脉冲信号和接收回波信 号。
根据图2，脉冲发射路径首先从DSP模块开始。DSP产生精确的正交控制 信号Sinout和Cosout。这两个RF信号作为激发器模块的输入信号，为激发 器模块发射脉冲的频率，相位和幅度提供频率和相位的参考信号。同时还向 激发器模块发送模拟信号AM。激发器模块应用AM信号和高压电源取样信号控 制两个发送器模块输出的高压脉冲之间的相位差。从发送器模块输出的高压 脉冲经发射滤波器模块滤波后经天线接口模块的组合变压器耦合至天线，发 射到地层。发送器供电板向激发器、发送器提供电源。
根据图3，信号接收路径是从探头天线接收到的感应信号开始的。信号从 天线接收后送到天线接口模块，然后经其送到前置放大器进行放大，然后送 到接收板做进一步的放大、滤波，输出到DSP处理器板。处理完后经数据短 节送到地面系统。
根据图4，仪器上电后，通过数据传输模块将工作参数下传给DSP数据处 理模块。DSP模块根据接收到的参数启动相应工作模式。DSP模块主要负责将 回波信号进行数字化，进行数字处理功能。同时还负责仪器的控制和通讯功 能。产生的Sinout、Cosout、dacout送到激发器模块。激发器模块接收来自 DSP的信号和高压信号后，生成具有位差的两组发射器控制信号，分别送到发 射器A和发射器B，然后再分别经过两发射滤波器的滤波后最终在天线接口模 块中合成幅度受控的射频输出，使得射频输出的幅度按DSP的要求变化。天 线接口模块将接收到的射频信号经组合变压器耦合到天线，发射到地层，并
在发射脉冲后清空天线残存电荷；将来自天线的回波信号输出到前置放 大器模块。前置放大器负责对回波信号和刻度信号进行放大处理，然后送到 接收器/继电器驱动模块。接收器/继电器驱动模块进一步对射频信号程控增 益放大，并经多路开关接入其他相关信号送到DSP模块，进行A/D数模转换 后进行数字化处理，然后将处理后的数据送给数据传送模块送到地面设备。 继电器模块负责将地面供下的直流高压与核磁线路和电容短结隔离开，只有 当需要此高压直流电时，才将其接通。辅助测量模块用于对系统中的一般模 拟信号如：电压、温度等信号进行测量，并通过串口通讯将数据送到DSP。辅 助电源模块是将600V斩波以提供+/-15，5V电压的开关电源用于给发射器相关 电路供电。电源模块负责将电缆下传得电压转换为低压直流电源以提供仪器 所需供电。刻度/B1传感器模块负责：1)接收一标准信号并经衰减最终加至 B1测量回路的接收端，然后拾取此信号并作相关处理，用于确定天线Q值和 电路增益并补偿它们的变化对测京造成的影响。2)B1传感器回路通过对发射 期间天线发射能量的测量来标定回波幅度，用于补偿天线发射能量对回波幅 度造成的不利影响。
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