核磁共振测井脉冲序列研究及实现

摘要

在核磁共振(NMR)测井中，外部磁场和脉冲激励是产生核磁共振现象、激发地层孔隙流体回波信号的重要条件。脉冲序列的类型直接决定了测量的参数类型和参数的维度，在一定程度上还限定了测井观测模式以及测井的速度。脉冲序列在时序、相位上的严格性关系到回波信号的质量与反演的质量。随着核磁共振测井技术的进步，目前已经出现了多种基于核磁共振技术的测井仪器。然而由于缺乏统一标准和通用性，序列发生器的重复设计给新型仪器的研发带来额外的时间成本和技术成本。需要设计一种标准化的、可灵活配置的通用型序列发生器来满足不同需求。
　　本文分析了脉冲激励在核磁共振技术中作用，列举了多种适用于核磁共振测井的传统的脉冲序列以及一些特殊类型脉冲序列的设计原理。在总结了多种脉冲序列共性特征的基础上，提出基于“三窗口”划分方法来实现脉冲序列，提出了一种通用型脉冲序列发生器的总体逻辑设计方案。关键逻辑模块及其工作方式给出了详细说明。给出了逻辑综合的约束说明和脉冲序列的仿真结果。在可编程逻辑器件上对该方案进行了验证和实现。最后在实验室条件下，测试了该脉冲序列发生器在一维核磁共振测井仪器和二维核磁共振测井仪器上的应用效果。
　　仿真结果初步验证了该序列发生器可通过简单配置生成不同类型脉冲序列的能力。实验室的测试结果验证了该序列发生器在不同类型核磁仪器中的良好工作状态，同时也验证了该序列发生器生成不同序列的能力。所有这些实验的结果也验证了该序列发生器良好的配置能力和功能通用性。

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1 绪论

1.1 课题研究的背景、目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要内容

2 核磁共振测井原理简介

2.1 经典力学模型

2.2 量子力学模型

2.3 弛豫

2.4 T2谱与反演

2.5 本章小结

3 脉冲序列分析

3.1 脉冲的作用与回波的产生

3.2 序列类型

3.3 脉冲序列的要素分析

3.4 本章小结

4 脉冲序列发生器的逻辑设计

4.1 脉冲序列发生器

4.2 逻辑设计

4.3 仿真分析

4.4 综合与时序约束

4.5 本章小结

5 测井与实验效果

5.1 一维测井结果

5.2 二维测井结果

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士期间发表的论文