【摘 要】
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本文介绍了一种新型的井下周向扫描核磁共振成像仪器。该仪器使用阵列磁体构成了在井周具有周向一致性的梯度型磁场,通过阵列天线的结构设计能够实现轴向、径向和周向三维射频磁场的激发。论文详细介绍了周向扫描核磁共振仪器电子线路的设计与实现,阐述了周向扫描电子线路如何实现大功率射频脉冲的发射,缩短天线死时间的方法和微弱信号采集的原理。仪器通过切换阵列天线的不同组合实现在井眼地层的周向分区测量能力,使用调谐电路
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本文介绍了一种新型的井下周向扫描核磁共振成像仪器。该仪器使用阵列磁体构成了在井周具有周向一致性的梯度型磁场,通过阵列天线的结构设计能够实现轴向、径向和周向三维射频磁场的激发。论文详细介绍了周向扫描核磁共振仪器电子线路的设计与实现,阐述了周向扫描电子线路如何实现大功率射频脉冲的发射,缩短天线死时间的方法和微弱信号采集的原理。仪器通过切换阵列天线的不同组合实现在井眼地层的周向分区测量能力,使用调谐电路获得地层不同探测深度的径向切片。通过对不同方位核磁共振回波信号的采集处理,可以得到井眼周向孔隙结构和流体性质,真正意义上实现了三维核磁共振测井。井下周向扫描核磁共振测井仪电子线路设计的主要难点是:（1）在保证短回波间隔的前提下,实现微弱信号的采集;（2）实现周向扫描的阵列天线控制方法。本文针对具有周向分辨能力的核磁共振测井方法,主要研究以下几部分内容:（1）大功率脉冲信号发射电路设计;（2）微弱信号采集电路设计;（3）高压保护电路设计;（4）缩短回波间隔的快速天线恢复电路设计;（5）针对阵列天线发射采集实时切换的接口电路设计;（6）实现多方位多切片探测井下控制系统设计。本文重点提出了一种多级高压泄放电路,该电路能够逐级改变天线品质因数,在短时间内将天线品质因数降低到一定程度,缩短天线恢复的死时间,实现短回波间隔采集系统优化;使用低噪声差分运算放大器实现了一种微弱信号采集电路,采集电路的初级使用差分运算放大器并联的方式,提高对微弱信号识别的驱动能力;针对测量命令的要求,电子线路井下控制系统通过分时复用的方式实现阵列天线的控制,能够实时的选择不同方位测量天线,并且实时控制天线的径向探测深度。本文通过对各功能模块的优化设计,最终实现能够适用于井下周向扫描核磁共振测井的电子线路样机。最后,将电子线路短节与周向扫描核磁探头对接,在实验室环境下进行了联合测试,成功采集到有效的回波信号和准确的回波串数据,完成了周向扫描核磁仪器电子线路样机。该电子线路样机可以实现井下周向扫描三维核磁共振仪器的控制与测量。
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