井下极端环境核磁共振科学仪器PDF电子书下载

绪论 1

0.1 各种各样的NMR仪器 1

0.2 井下极端环境NMR科学仪器的基本问题 4

0.3 研究历史与技术现状 9

0.3.1 探头 9

0.3.2 谱仪 10

0.3.3 低信噪比NMR信号提取 11

0.3.4 脉冲序列 12

0.3.5 反演理论 13

0.4 总体设计思想与关键问题解决方案 14

0.4.1 探头 14

0.4.2 谱仪 15

0.4.3 低信噪比NMR信号提取 16

0.4.4 脉冲序列 17

0.4.5 反演理论 18

0.5 本书的结构 18

参考文献 18

第一部分 探头 21

第1章 探头概述 21

1.1 地磁场井下NMR仪器 22

1.2 “Inside-out”井下NMR仪器 25

1.3 MRIL-P 26

1.4 CMR 27

1.5 MREx 28

1.6 MR Scanner 28

第2章 探头设计的数值方法 31

2.1 设计原理与数学方法 31

2.1.1 设计原理 31

2.1.2 电磁场反问题求解 33

2.1.3 电磁场正问题求解 35

2.2 探测特性评价 37

2.3 磁性材料 40

2.4 探头特性的数值模拟 42

2.4.1 居中型梯度磁场NMR探头 42

2.4.2 贴井壁型均匀磁场NMR探头 47

2.4.3 贴井壁型梯度磁场NMR 51

2.4.4 仪器探测特性 58

第3章 探头设计 60

3.1 结构设计 61

3.1.1 总体方案设计 61

3.1.2 磁体结构、材料选取与磁场特性分析 61

3.1.3 数值模拟过程中的误差分析 72

3.1.4 天线结构与磁场特性分析 76

3.2 探头敏感区域数值模拟、信号强度和信噪比 86

3.2.1 敏感区域形状和范围数值模拟 86

3.2.2 信号强度 87

3.2.3 信噪比 88

3.3 测井速度对仪器结构的影响 89

3.3.1 测井速度与预极化磁体 89

3.3.2 测井速度与天线长度 93

3.4 测井速度对测井响应的影响 95

第4章 探头制作与测试 97

4.1 探头实物 97

4.2 磁场测试结果与数值模拟对比 98

4.2.1 静磁场 98

4.2.2 天线谐振电路结构选取与实测结果分析 100

4.3 联合测试与分析 103

4.3.1 刻度桶测试条件 103

4.3.2 多频测试 104

4.3.3 变TW测试 105

4.3.4 变TE测试 106

4.4 改进方向 107

第5章 简化探头方案设计、架构与测试 109

5.1 总体方案设计 109

5.1.1 磁体结构 109

5.1.2 静磁场数值模拟 110

5.1.3 天线结构与射频磁场数值模拟 113

5.2 敏感区域、信号强度和信噪比 119

5.3 制作与装配 121

5.4 磁场测试与分析 122

5.5 天线参数测试与分析 124

5.6 联合测试与分析 127

第6章 振铃噪声的消除方法 131

6.1 振铃噪声的观测 131

6.1.1 测试系统 131

6.1.2 90°脉冲振铃噪声观测 132

6.1.3 180°脉冲振铃噪声观测 133

6.2 NMR测井振铃噪声的消除 135

6.2.1 PAPS对180°脉冲振铃噪声的消除 135

6.2.2 新脉冲序列设计 136

第7章 井下NMR响应的校正 143

7.1 地层模型的建立与NMR影响因素分析 143

7.1.1 钻井液电阻率与地层电阻率对NMR测井仪射频场的影响 144

7.1.2 钻井液和地层流体中钠离子对NMR孔隙度的影响 145

7.2 数值模拟结果与井下NMR响应校正方法 146

7.2.1 居中型NMR测井仪 146

7.2.2 贴井壁型NMR测井仪 148

7.2.3 钻井液与地层电阻率影响校正方法 150

7.2.4 钠离子影响机理分析与校正方法 151

第8章 结论 154

参考文献 155

第二部分 谱仪电子线路 165

第9章 谱仪概述 165

9.1 研发意义 165

9.2 极端环境NMR仪器电子成路 165

9.2.1 探测器 165

9.2.2 电子线路 167

第10章 现有谱仪电子线路分析 170

10.1 MRIL- P电子线路 171

10.2 MREx电子线路 175

10.3 CMR电子线路 179

10.4 MR Scanner电子线路 183

第11章 总体设计 190

11.1 发射电路 192

11.2 Q-转换电路 192

11.3 隔离电路 193

11.4 接收电路 194

11.5 主控电路 194

第12章 详细设计 195

12.1 发射电路 195

12.1.1 功率放大电路 195

12.1.2 功率放大驱动电路 201

12.1.3 储能电路 206

12.2 Q-转换电路 207

12.3 隔离电路 213

12.4 接收电路 222

12.4.1 仪用放大电路 225

12.4.2 程控衰减电路 228

12.4.3 带通滤波电路 229

12.5 主控电路 232

12.5.1 主控电路硬件 232

12.5.2 主控电路软件 236

12.6 天线调谐电路 246

12.7 继电器驱动电路 246

12.8 电源电路 247

12.9 小结 248

第13章 制作与测试 249

13.1 发射电路 249

13.1.1 功率放大驱动电路 249

13.1.2 功率放大电路 249

13.1.3 储能电路 254

13.2 Q-转换电路 255

13.3 隔离电路 258

13.4 接收电路 261

13.5 主控电路 264

13.6 天线调谐电路 273

13.7 继电器驱动电路 274

13.8 电源电路 277

13.9 样机测试 278

13.10 天线测试 283

参考文献 285

第三部分 软件 291

第14章 软件概述 291

14.1 概述 291

14.2 方法研究进展 292

14.3 研究内容 295

14.4 技术路线 296

第15章 数据处理软件 297

15.1 NMR数据处理软件基本功能 297

15.1.1 数据输入 297

15.1.2 NMR数据处理 297

15.1.3 处理成果输出 298

15.1.4 NMR测井数据处理流程和基本功能 298

15.2 数据输入 299

15.2.1 NMR测井数据特殊性 299

15.2.2 CLS格式 300

15.2.3 XTF格式 301

15.2.4 DLIS格式 303

15.3 数据处理流程 304

15.3.1 MRIL-Prime数据处理流程 305

15.3.2 MREx数据处理流程 306

15.3.3 MR Scanner数据处理流程 308

15.4 成果输出 309

15.4.1 数据格式转换 309

15.4.2 成果图绘制 309

15.5 二次开发接口 310

第16章 数据处理方法 312

16.1 采集模式 312

16.1.1 MRIL-Prime脉冲序列 312

16.1.2 MREx脉冲序列 313

16.1.3 MR Scanner脉冲序列 314

16.2 预处理 315

16.2.1 回波串识别 315

16.2.2 原始回波串数据校正 317

16.2.3 回波串信号和噪声计算 318

16.2.4 时深转换 320

16.3 流体识别 320

16.3.1 油气水在T1-T 2int-D三维空间中的分布 320

16.3.2 理论基础 320

16.3.3 基于1种属性差异的流体识别 325

16.3.4 基于1.5种属性差异的流体识别 326

16.3.5 基于多种属性差异的流体识别 327

16.4 岩石物理参数计算 329

16.4.1 孔隙度 329

16.4.2 渗透率 330

16.4.3 伪毛管压力曲线转换 330

第17章 软件设计与数值模拟 332

17.1 软件总体框架 332

17.2 数据输入 332

17.2.1 CLS格式读取 333

17.2.2 XTF格式读取 333

17.2.3 DLIS格式读取 335

17.2.4 MAT格式 335

17.3 井下NMR数据处理 336

17.3.1 井下NMR数据处理框架 336

17.3.2 预处理 337

17.3.3 数据仪器无关化处理 339

17.3.4 反演处理框架 339

17.3.5 反演处理速度优化 340

17.3.6 流体定性识别和饱和度计算 348

17.3.7 岩石物理参数计算 349

17.4 成果输出 350

17.4.1 成果数据输出 350

17.4.2 成果图输出 350

17.5 二次开发接口 351

第18章 处理软件实现与测试 353

18.1 软件开发工具 353

18.2 软件界面及主要功能 354

18.3 数据管理 356

18.4 数据处理 356

18.4.1 预处理 358

18.4.2 反演处理 359

18.4.3 流体饱和度计算 362

18.4.4 岩石物理参数计算 367

18.5 图形绘制 368

18.6 二次开发工具/接口 368

第19章 软件应用实例 370

19.1 MRIL-Prime数据处理 370

19.1.1 数据采集模式 370

19.1.2 数据处理 374

19.1.3 应用实例 374

19.2 MREx数据处理 377

19.3 MR Scanner数据处理 378

第20章 结论 379

参考文献 380

第四部分 降噪 391

第21章 降噪概述 391

21.1 NMR信噪比 391

21.2 相关降噪方法 398

21.3 研究内容及技术路线 402

第22章 自适应谱线增强降噪（回波检测前） 406

22.1 NMR测井的信号强度 406

22.2 自适应谱线增强原理 412

22.2.1 自适应滤波 412

22.2.2 自适应谱线增强 413

22.2.3 自适应算法 414

22.2.4 自适应滤波器结构 416

22.3 PC-ALE原理 417

22.3.1 ALE算法选取 417

22.3.2 相位补偿 419

22.4 PC-ALE数值模拟 421

22.5 PC- ALE回波降噪实验 424

22.5.1 流体测量降噪 424

22.5.2 岩心测量降噪 426

22.6 小结 433

第23章 基于DPSD的降噪（回波检测中） 435

23.1 微弱信号检测方法 435

23.2 DPSD原理 436

23.2.1 DPSD的数学原理 437

23.2.2 数字低通滤波器在DPSD方法中的作用 438

23.3 数字低通滤波器设计 439

23.3.1 数字滤波器简介 439

23.3.2 窗函数设计法 440

23.4 数字滤波器窗函数 441

23.5 DPSD方法数值模拟 444

23.6 实验结果分析 447

23.6.1 实验设备 447

23.6.2 实验设计与结果 448

23.7 小结 449

第24章 小波变换降噪（回波检测后） 450

24.1 小波变换原理 450

24.1.1 连续小波变换和离散小波变换 450

24.1.2 小波分解与重构 451

24.1.3 小波变换降噪 454

24.2 SURE降噪方法 454

24.2.1 SURE算法原理 454

24.2.2 SURE降噪流程 456

24.3 regularization-heursure算法原理 457

24.3.1 NMR相位旋转 457

24.3.2 R-Heursure算法原理 458

24.3.3 R-Heursure算法降噪流程 460

24.4 数值模拟 461

24.4.1 SURE算法数值模拟 461

24.4.2 R-Heursure算法数值模拟 465

24.5 实验结果分析 471

24.5.1 数据准备 471

24.5.2 SURE算法降噪 472

24.6 井下NMR实例分析 474

24.6.1 稠油层降噪分析 474

24.6.2 算法适用范围 477

24.7 小结 480

第25章 结论 482

参考文献 484

附录A NLMS算法 494

附录B AP算法 496

附录C Mallat算法 499

后记 503