井下流体核磁分析仪回波激励与处理电路研究

摘要

传统的流体分析技术在实验室对取样储层流体进行分析，结果滞后且易受到样品质量和流体特性改变的影响。井下流体核磁分析仪(FDT-NMR)直接在井下对原状储层流体进行实时测量和在线分析，有效的解决了传统流体分析技术存在的缺陷。根据核磁共振原理FDT-NMR需要解决两个问题：一是提供激发回波信号所需的高压射频脉冲；二是对回波信号处理得到流体的T2谱。本文主要对FDT-NMR的发射电路和回波数据处理电路进行研究。
　　发射电路的主要功能是为流体核磁共振提供能量，受到流体分析仪器电源系统最大电压和功率的限制，采用高效率的D类功率放大方案。为D类功放设计所需的射频脉冲控制信号、死区时间调节电路以及MOS管的驱动电路。为防止高频能量在发射天线上耗散，设计双极型平衡滤波器，功放输出滤波后得到高压交变脉冲信号。发射电路能够为天线提供射频脉冲信号且前置放大电路能够接收到质量很好的回波信号，表明设计的发射电路能够满足需求。
　　采集到前置放大电路中的回波信号后，使用数字相敏检波算法能够有效提取回波信号。受到流体分析系统通讯速率的限制，回波数据无法实时上传，设计一种适用于井下硬件平台的反演算法，实时得到T2谱。为提高数据处理精度，实现全部原始回波数据的井下存储，待仪器提升至地面后继续处理。对柴油样品进行实验，井下和井上反演的T2谱相关系数为0.9819，说明井下反演算法在满足实时性的同时具有较高的精度。FDT-NMR与岩心分析仪对相同的样品进行实验，得到样品的T2谱相关系数为0.9925，表明井下地层流体核磁分析仪器具有良好的性能。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要内容

2 核磁共振测井基本原理

2.1 核磁共振基本原理

2.2 射频脉冲序列

2.3 探头结构和功能

2.4 总体方案设计

2.5 本章小结

3 核磁分析模块发射电路设计

3.1 功率放大电路方案选择

3.2 射频脉冲控制信号

3.3 功率放大电路设计

3.4 功放滤波设计

3.5 本章小结

4 核磁分析模块回波数据处理

4.1 回波信号放大与滤波

4.2 井下实时反演

4.3 回波数据存储

4.4 本章小结

5 实验结果与分析

5.1 井下流体核磁分析系统

5.2 井下反演实验

5.3 井上反演实验

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 论文展望

致谢

参考文献

附录I 硕士期间发表的论文