核磁共振测井仪的磁路仿真与电路设计

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核磁共振测井仪是根据油井储层中不同流体的核磁共振响应特性有较大的差别设计的一种探测仪器,可以利用这一差别区分烃的类别,还可以定量计算它们的体积。通过核磁共振测井仪的射频磁场和静磁场之间的关系及它们对储层内流体的相互作用,也就是静磁场将储层内流体极化而射频场使得流体质子产生能量的释放,通过释放能量与电信号的转换进入信号接收电路,将信号进行相应的处理后通过PC机显示相应的特性信息。本课题电路设计简单,满足井内体积小的环境要求,对于国内核磁共振测井的硬件电路及软件设计具有重要的参考价值。论文首先介绍了核磁共振测井仪的基本原理,对测井仪中永磁铁的磁路进行了ANSYS仿真分析,了解井孔周围的磁感应强度的分布,以便知晓探测不同的位置应对应的用不同的频率信号进行激励。其次论述了硬件电路的设计原理、芯片选择、参数选取及部分试验结果,给出了电路的实测波形。系统的硬件电路主要包括试验用的USB串口通信电路、信号激励源电路、整形电路、场效应管H桥驱动电路、开关电路、单片机控制电路及外围接口电路。硬件电路采用单片机控制AD5930产生频率可调、波头数可调、重复周期可调的正弦波,再将其通过比较器整形为方波,课题还论述了另一种采用锁相环进行信号产生的方法,可以分别将这两种信号经过场效管驱动器,驱动场效应管构成的H桥发射电路。H桥电路中设计了串联谐振电路,将线圈的电感与一个电容进行串联,通过调节电容值来调节拉莫尔谐振频率,进而调节线圈探头两端的激励电压的幅度,同时在探头部分增加了一个阻尼电阻,进行激励信号的快速衰减,防止拖尾。课题软件部分包括用keil C编制的单片机控制程序及用C#编制的上位机控制界面。该测井仪从硬件和软件方面设计了一种简单的测井电路,将激励信号施加在储层流体,产生可以表征流体特性的测量信号,对进一步进行井下试验做了充足试验数据。
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