摘要：随钻核磁共振测井技术在钻井过程中实时获得油气藏的地球物理信息,钻井条件下的恶劣环境对随钻核磁共振测井探测器的设计和实现提出挑战。本文探讨了随钻核磁共振探测器设计的基础工程和科学问题,基于井下条件和核磁共振测量的特殊性研究探测器构建方法。采用居中式测量、旋转对称低梯度静磁场、单一工作频率、适中探测深度、中等敏感区高度等构建适于标准钻铤的探测器实用结构。主磁体基于经典“inside-out”组合,引入聚焦磁体改善敏感区形状,利用2D和3D有限元方法仿真模拟电磁场分布,研究得到共振频率、静磁场梯度和敏感区等探测特性。磁体组合产生的静磁场旋转对称、梯度中等,有利于降低仪器轴向和径向对测量的影响。收发线圈由多匝铜带绕螺线管构成,产生轴对称的射频场,推导调谐和匹配计算方法得到谐振快速调节图版,将样机天线阻抗调谐与谱仪系统匹配提高发射效率。在实验室搭建了全尺寸随钻核磁共振测井探测器,利用自研电路系统联调验证方案。开展了多等待时间和多回波间隔的回波串采集实验,利用正则化拉普拉斯逆变换得到单相流体样品的横向弛豫时间分布。实验结果表明,核磁共振回波串信号信噪比良好,横向弛豫时间分布呈单峰分布并与期望值一致,验证了探测器构建方法和方案设计。

摘要：加快天线残余能量释放以减弱天线振铃信号有利于缩短低场核磁共振仪器的回波间隔(TE),从而提高快弛豫组分的测量分辨率和信噪比(SNR).而天线Q值对能量的发射效率和泄放速度起着相反的作用.为此,我们首先设计了一种新型Q转换电路,在保证发射效率的同时,可以大大缩短能量泄放时间.在此基础上,应用了一种优化的脉冲序列以弥补传统相位交替对脉冲序列(PAPs)不能消除90脉冲振铃的缺陷,通过相位循环的方法进一步提高了信噪比.最后,在2 MHz岩心分析仪上测试了新型Q转换电路,当天线Q值降为发射期间的约1/5时,天线恢复时间由280.0μs降为18.2μs;而且,使用新型Q转换电路和优化的脉冲序列后,TE=60μs时,可以有效获得快弛豫组分的T2信号.