CN109057783A - 随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放方法与装置，装置包括：天线模块与分级泄放模块；其中，所述天线模块与位于地面的上位机通信连接，用于根据所述上位机的控制指令发射脉冲信号；所述分级泄放模块与所述天线模块并联，包括至少两个分级泄放单元，所述至少两个分级泄放单元相互并联；所述分级泄放模块用于在所述天线模块发射脉冲信号之后，按照预设的时间依次闭合所述至少两个分级泄放单元，分级降低所述天线模块的品质因数，以实现对发射脉冲信号震荡产生的剩余脉冲信号的多级泄放。从而能够提高测量信号的信噪比，缩短采集时间。

Description

随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放方法与装置

技术领域

本发明涉及石油探测领域，尤其涉及一种随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放方法与装置。

背景技术

核磁共振测井是一种适用于裸眼井的测井新技术，是目前唯一可以直接测量任意岩性储集层自由流体渗流体积特性的测井方法，有明显的优越性。核磁共振测井具体利用原子核的顺磁性以及原子核之间相互作用的外加磁场进行测井。

现有的核磁共振测井仪器一般都包括天线、隔离电路、泄放电路以及大功率场效应管，其中，天线用于发射脉冲信号，以使地层根据该脉冲信号产生回波信号，隔离电路与泄放电路分别设置在天线的两端，用于实现对脉冲信号与回波信号的隔离与泄放，相互配合实现信号的发射与采集工作。

但是，实际回波信号采集过程中，由于脉冲信号往往电压幅度较大，而底层根据该脉冲信号所产生的回波信号电压幅度较小，因此，给回波信号的采集带来些许不便。上述核磁共振测井仪器中设置的泄放电路往往只能在脉冲发射完成后，立即将天线的品质因数转换为较小的数值，以达到快速泄放的效果，但是，采用上述方法进行脉冲信号的泄放时，往往由于脉冲信号在天线内震荡时间长，泄放速度慢，进而影响后续回波信号的采集。

发明内容

本发明提供一种随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放方法与装置，用于解决现有技术中由于在脉冲发射完成后，立即将天线的品质因数转换为较小的数值，但往往由于脉冲信号在天线内震荡时间长，泄放速度慢影响后续回波信号的采集的技术问题。

本发明的第一个方面是提供一种随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，包括：天线模块与分级泄放模块；其中，

所述天线模块与位于地面的上位机通信连接，用于根据所述上位机的控制指令发射脉冲信号；

所述分级泄放模块与所述天线模块并联，包括至少两个分级泄放单元，所述至少两个分级泄放单元相互并联；

所述分级泄放模块用于在所述天线模块发射脉冲信号之后，按照预设的时间依次闭合所述至少两个分级泄放单元，分级降低所述天线模块的品质因数，以实现对当前剩余脉冲信号的多级泄放。

进一步地，所述分级泄放单元中包括至少一个第一电阻与开关；

所述至少一个第一电阻与所述开关之间串联。

进一步地，所述天线模块包括第二电阻、电容与电感；其中，

所述第二电阻与所述电感串联，所述电容与所述第二电阻以及所述电感并联。

进一步地，所述第一电阻为无感功率电阻。

进一步地，所述分级泄放模块与所述天线模块之间的引线的长度小于预设的阈值。

进一步地，所述随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置13还包括被动泄放模块，所述被动泄放模块分别与所述天线模块以及所述分级泄放模块并联。

进一步地，所述被动泄放模块的数量为两个；

所述被动泄放模块中包括第一二极管与第二二极管，所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极相连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极相连接。

进一步地，所述随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置还包括隔离模块。

进一步地，所述开关为场效应晶体管。

本发明的另一个方面是提供一种随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放方法，包括：

接收设置在地面上的上位机发送的控制指令，并根据所述控制指令发射脉冲信号；

在所述脉冲信号发射之后，按照预设的时间依次闭合至少两个分级泄放单元，分级降低天线模块的品质因数，以实现对当前剩余脉冲信号的多级泄放。

本发明提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放方法与装置，通过设置天线模块与分级泄放模块；其中，所述天线模块与位于地面的上位机通信连接，用于根据所述上位机的控制指令发射脉冲信号；所述分级泄放模块与所述天线模块并联，包括至少两个分级泄放单元，所述至少两个分级泄放单元相互并联；所述分级泄放模块用于在所述天线模块发射脉冲信号之后，按照预设的时间依次闭合所述至少两个分级泄放单元，分级降低所述天线模块的品质因数，以实现对当前剩余脉冲信号的多级泄放。由于多级泄放模块能够对脉冲信号进行多级泄放，从而能够提高测量信号的信噪比，缩短采集时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置的结构示意图；

图2为本发明又一实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置的结构示意图；

图3为本发明又一实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放方法的流程示意图。

附图标记：

1-分级泄放单元； 2-第一电阻；

3-开关； 4-被动泄放模块；

5-第一二极管； 6-第二二极管；

7-天线模块； 8-电容；

9-电感； 10-第二电阻；

11-隔离模块； 12-分级泄放模块；

13-随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

核磁共振测井是一种适用于裸眼井的测井新技术，是目前唯一可以直接测量任意岩性储集层自由流体渗流体积特性的测井方法，有明显的优越性。核磁共振测井具体利用原子核的顺磁性以及原子核之间相互作用的外加磁场进行测井。

现有的核磁共振测井仪器一般都包括天线、隔离电路、泄放电路以及大功率场效应管，其中，天线用于发射脉冲信号，以使地层根据该脉冲信号产生回波信号，隔离电路与泄放电路分别设置在天线的两端，用于实现对脉冲信号与回波信号的隔离与泄放，相互配合实现信号的发射与采集工作。

但是，实际回波信号采集过程中，由于脉冲信号往往频率较大，而底层根据该脉冲信号所产生的回波信号频率较小，因此，给回波信号的采集带来些许不便。上述核磁共振测井仪器中设置的泄放电路往往只能在脉冲发射完成后，立即将天线的品质因数转换为较小的数值，以达到快速泄放的效果，但是，采用上述方法进行脉冲信号的泄放时，会在短时间内在天线谐振回路中产生过大的电流，因此，往往由于脉冲信号在天线内震荡时间长，泄放速度慢，影响回波采集的效果。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放方法与装置。

图1为本发明一实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置的结构示意图；图2为本发明又一实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置的结构示意图，如图1至图2所示，所述随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置包括天线模块7与分级泄放模块12；其中，

所述天线模块7与位于地面的上位机通信连接，用于根据所述上位机的控制指令发射脉冲信号；

所述分级泄放模块12与所述天线模块7并联，包括至少两个分级泄放单元1，所述至少两个分级泄放单元1相互并联；

所述分级泄放模块12用于在所述天线模块7发射脉冲信号之后，按照预设的时间依次闭合所述至少两个分级泄放单元1，分级降低所述天线模块7的品质因数，以实现对当前剩余脉冲信号的多级泄放。

在本实施例中，随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置13中具体设置有天线模块7与分级泄放模块12，其中，天线模块7与位于地面的上位机通信连接，用于根据上位机的控制指令发射脉冲信号。上位机用于完成人机交互，其可以接受用户的控制指令，并将该控制指令发送至天线模块7。具体地，该控制指令中包括脉冲序列参数，从而天线模块7可以根据该控制指令发射与该脉冲序列参数相对应的脉冲信号，进而井下的地质结构会根据该脉冲信号产生回波信号。

分级泄放模块12与天线模块7并联，具体地，分级泄放模块12包括至少两个分级泄放单元1，其中，至少两个分级泄放单元1相互并联。实际回波信号采集过程中，由于脉冲信号发射之后不会很快的消失，而且脉冲信号的频率往往比回波信号的频率大很多，因此，若脉冲信号还存在时采集回波信号，则采集到的回波信号往往还掺杂部分脉冲信号，因此为后续的分析带来不便。因此，在脉冲信号发射之后，分级泄放模块12用于在天线模块7发射脉冲信号之后，按照预设的时间依次闭合至少两个分级泄放单元1，分级降低天线模块7的品质因数，以实现对当前剩余脉冲信号的多级泄放。

具体地，品质因数Q表示的是电路回路储存的能量与散失能量的比值。所以Q增大，散失能量就会减小，恢复时间就要长。由于快速衰减的信号在很短时间后就会变得不能测量，但是天线较高的品质因数Q会产生较长时间的振铃，压制信号数百微妙，所以品质因数Q太低，信号质量就差。因此可以在脉冲发射后的很短时间内，采用较低的品质因数Q，待振铃能量消除后，将品质因数Q转换为高值。这样既可以消除振铃的影响，又不改变电路的品质因数Q，不改变信噪比。

本实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，通过设置天线模块与分级泄放模块；其中，所述天线模块与位于地面的上位机通信连接，用于根据所述上位机的控制指令发射脉冲信号；所述分级泄放模块与所述天线模块并联，包括至少两个分级泄放单元，所述至少两个分级泄放单元相互并联；所述分级泄放模块用于在所述天线模块发射脉冲信号之后，按照预设的时间依次闭合所述至少两个分级泄放单元，分级降低所述天线模块的品质因数，以实现对当前剩余脉冲信号的多级泄放。由于多级泄放模块能够对脉冲信号进行多级泄放，从而能够提高测量信号的信噪比，缩短采集时间。

进一步地，在上述实施例的基础上，所述分级泄放单元1中包括至少一个第一电阻2与开关3；

所述第一电阻2与所述开关3之间串联。

在本实施例中，分级泄放单元1中包括第一电阻2与开关3，如图1所示，分级泄放单元1中的电阻与开关串联。当开关闭合时，电阻、开关以及天线之间构成回路，从而能够降低天线模块7的品质因数，进而能够加快脉冲信号的泄放。具体地，可以根据预设的时间依次闭合至少两个分级泄放单元1，因此，每闭合一个分级泄放单元1，都在当前构成的回路中增加预设第一电阻2，从而能够进一步地降低天线模块7的品质因数，加快脉冲信号的泄放。需要说明的是，该分级泄放单元1可以设置有多个，在使用时，可以根据当前待泄放脉冲信号的数量选择闭合分级泄放单元1的个数。以分级泄放单元1的数量为三个举例来说，若当前待泄放脉冲信号的数量较多，则可以按照预设的时间依次将三个分级泄放单元1依次全部闭合，从而能够将天线的品质因数降低为一个较低的数值，从而能够增加泄放速度，此外还能增加采集到的回波信号的信噪比；若当前待泄放脉冲信号的数量较少，则可以选择只闭合一个分级泄放单元1以实现泄放的效果。

需要说明的是，如图1所示，两个开关之间接地。

需要说明的是，所述开关为场效应晶体管。

本实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，通过在分级泄放单元中设置第一电阻与开关，从而能够在闭合时使该电阻与天线模块之前构成回路，从而能够降低天线模块的品质因数，进而能够加快脉冲信号的泄放。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述天线模块7包括第二电阻10、电容8与电感9；其中，

所述第二电阻10与所述电感9串联，所述电容8与所述第二电阻10以及所述电感9并联。

在本实施例中，如图1所示，天线模块7至少包括第二电阻10、电容8以及电感9，此外，还包括其他组成部件，具体地，第二电阻10、电容8以及电感9的个数为至少一个。第二电阻10与电感9串联，并与电容8并联。用于实现脉冲信号的发射。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述第一电阻为无感功率电阻。

在本实施例中，由于多级泄放模块直接连接在天线模块7的两端，由于普通具有高感抗的电阻在使用中容易产生震荡，损坏回路中的其他器件，因此，为了保障天线模块7的安全，保证脉冲信号的正常发射，第一电阻需要采用无感功率电阻，由于无感功率电阻上的感抗值非常小，可以忽略不计，因此，不易产生震荡，从而能够保证天线模块7的正常使用。

本实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，通过在多级泄放模块中采用无感功率电阻，从而能够在实现脉冲信号快速泄放的基础上，保证天线模块的安全。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述分级泄放模块12与所述天线模块7之间的引线的长度小于预设的阈值。

在本实施例中，由于电阻与引线本身具有电感，因此，往往可能对天线模块7的性能产生影响，因此，为了降低电阻与引线的自身电感对天线模块7的性能产生影响，分级泄放模块12与天线模块7之间的引线的长度小于预设的阈值，该预设的阈值可以通过实验获得，也可以由工作人员根据自身的经验进行设置，本发明在此不做限制。

本实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，通过将分级泄放模块与天线模块之间的引线的长度设置为小于预设的阈值，从而能够降低电阻与引线的自身电感对天线模块的性能产生影响，进而为实现脉冲信号的多级泄放提供了基础。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置13还包括被动泄放模块4，所述被动泄放模块4分别与所述天线模块7以及所述分级泄放模块12并联。

在本实施例中，随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置13还设置有被动泄放模块4，被动泄放模块4分别与天线模块7以及分级泄放模块12并联，用于降低随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置13中的噪声干扰。

本实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，通过设置被动泄放模块，从而能够降低随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置中的噪声干扰，进而为实现脉冲信号的多级泄放提供了基础。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述被动泄放模块4的数量为两个；

所述被动泄放模块4中包括第一二极管5与第二二极管6，所述第一二极管5的正极与所述第二二极管6的负极相连接，所述第一二极管5的负极与所述第二二极管6的正极相连接。

在本实施例中，如图1所示，被动泄放模块4的数量为两个。其中每个被动泄放模块4中设置有一个第一二极管5与第二二极管6，第一二极管5与第二二极管6相互并联，第一二极管5的正极与第二二极管6的负极相连接，第一二极管5的负极与第二二极管6的正极相连接。具体地，在脉冲信号发射过程中，电压幅度较大，此时，被动泄放模块中的二极管导通，由于被动泄放模块与天线模块并联，因此，二极管自身的电阻连接进电路，能够进一步降低天线的品质因数，提高脉冲信号的泄放速度，达到被动泄放模块的目的，此外，在脉冲信号泄放之后，进行回波信号采集的过程中，由于回波信号的电压幅度较小，此时，被动泄放模块中的二极管断开，从而保证被动泄放模块与所述天线模块断开，从而不影响信号的采集。

本实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，通过设置被动泄放模块，能够在分级泄放模块泄放脉冲信号的基础上，在发射脉冲信号中进一步地降低天线的品质因数，进而进一步地提高了脉冲信号泄放的速度。

进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置13还包括隔离模块11。

在本实施例中，在核磁共振测井仪器中，天线的恢复时间太长，干扰到回波信号的采集，所以采用泄放电路来进行天线能量的快速泄放。射频脉冲的发射和回波信号的接收采用同一天线，脉冲发射时天线两端的电压很高(几百伏至几千伏)，而回波信号的幅度非常小(几十纳伏至几十微伏)，所以在接收电路与天线之间需要进行隔离保护。

本实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，通过设置隔离模块，从而能够实现对天线模块的保护，进而能够提高采集的回波信号的精准度。

图3为本发明又一实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放方法的流程示意图，如图2所示，所述方法包括：

步骤301、接收设置在地面上的上位机发送的控制指令，并根据所述控制指令发射脉冲信号；

步骤302、在所述脉冲信号发射之后，按照预设的时间依次闭合至少两个分级泄放单元1，分级降低天线模块的品质因数，以实现对当前剩余脉冲信号的多级泄放。

在本实施例中，上位机用于完成人机交互，其可以接受用户的控制指令，并将该控制指令发送至天线模块。具体地，该控制指令中包括脉冲序列参数，从而天线模块可以根据该控制指令发射与该脉冲序列参数相对应的脉冲信号，进而井下的地质结构会根据该脉冲信号产生回波信号。

实际回波信号采集过程中，由于脉冲信号发射之后不会很快的消失，而且脉冲信号的频率往往比回波信号的频率大很多，因此，若脉冲信号还存在时采集回波信号，则采集到的回波信号往往还掺杂部分脉冲信号，因此为后续的分析带来不便。因此，在脉冲信号发射之后，可以按照预设的时间依次闭合分级泄放模块中的分级泄放单元，分级降低天线模块的品质因数，以实现对当前剩余脉冲信号的多级泄放。具体地，如果在脉冲发射完成后，立即将天线的品质因数转换为较小的数值，则会在短时间内在天线谐振回路中产生过大的电流，往往由于脉冲信号在天线内震荡时间长，泄放速度慢，进而影响后续回波信号的采集，因此，为了保证电路不被烧毁，可以设置分级泄放模块，其中，分级泄放模块中包括至少一个分级泄放单元，需要说明的是，该分解泄放单元可以设置有多个，在使用时，可以根据当前待泄放脉冲信号的数量选择闭合分级泄放单元的个数。以分级泄放单元的数量为三个举例来说，若当前待泄放脉冲信号的数量较多，则可以按照预设的时间依次将三个分级泄放单元依次全部闭合，从而能够将天线的品质因数降低为一个较低的数值，从而能够增加泄放速度，此外还能增加采集到的回波信号的信噪比；若当前待泄放脉冲信号的数量较少，则可以选择只闭合一个分级泄放单元以实现泄放的效果。

具体地，品质因数Q表示的是电路回路储存的能量与散失能量的比值。所以Q增大，散失能量就会减小，恢复时间就要长。由于快速衰减的信号在很短时间后就会变得不能测量，但是天线较高的品质因数Q会产生较长时间的振铃，压制信号数百微妙，所以品质因数Q太高信号就不完整。因此可以在脉冲发射后的很短时间内，采用较低的品质因数Q，待振铃能量消除后，将品质因数Q转换为高值。这样既可以消除振铃的影响，又不改变电路的品质因数Q，不改变信噪比。

本实施例提供的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放方法，通过接收设置在地面上的上位机发送的控制指令，并根据所述控制指令发射脉冲信号；在所述脉冲信号发射之后，按照预设的时间依次闭合至少两个分级泄放单元，分级降低天线模块的品质因数，以实现对当前剩余脉冲信号的多级泄放。从而能够提高测量信号的信噪比，缩短采集时间。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，其特征在于，包括：天线模块与分级泄放模块；其中，

所述天线模块与位于地面的上位机通信连接，用于根据所述上位机的控制指令发射脉冲信号；

所述分级泄放模块与所述天线模块并联，包括至少两个分级泄放单元，所述至少两个分级泄放单元相互并联；

所述分级泄放模块用于在所述天线模块发射脉冲信号之后，按照预设的时间依次闭合所述至少两个分级泄放单元，分级降低所述天线模块的品质因数，以实现对发射脉冲信号震荡产生的剩余脉冲信号的多级泄放。

2.根据权利要求1所述的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，其特征在于，所述分级泄放单元中包括至少一个第一电阻与MOS管开关；

所述第一电阻与所述MOS管开关之间串联。

3.根据权利要求1所述的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，其特征在于，所述天线模块包括第二电阻、电容与电感；其中，

所述第二电阻与所述电感串联，所述电容与所述第二电阻以及所述电感并联。

4.根据权利要求3所述的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，其特征在于，所述第一电阻为无感功率电阻。

5.根据权利要求1所述的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，其特征在于，所述分级泄放模块与所述天线模块之间的引线的长度小于预设的阈值。

6.根据权利要求1所述的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，其特征在于，所述随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置还包括被动泄放模块，所述被动泄放模块分别与所述天线模块以及所述分级泄放模块并联。

7.根据权利要求6所述的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，其特征在于，所述被动泄放模块的数量为两个；

所述被动泄放模块中包括第一二极管与第二二极管，所述第一二极管的正极与所述第二二极管的负极相连接，所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极相连接。

8.根据权利要求1所述的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，其特征在于，所述随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置还包括隔离模块。

9.根据权利要求2所述的随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放装置，其特征在于，所述开关为场效应晶体管。

10.一种随钻核磁共振测井仪多级能量快速泄放方法，其特征在于，包括：

接收设置在地面上的上位机发送的控制指令，并根据所述控制指令发射脉冲信号；

在所述脉冲信号发射之后，按照预设的时间依次闭合至少两个分级泄放单元，分级降低天线模块的品质因数，以实现对当前剩余脉冲信号的多级泄放。