本书首先系统介绍了各种各样的核磁共振仪器，引出井下极端环境核磁共振科学仪器的基本问题及其研究历史和技术现状，然后提出总体设计思想和关键技术问题解决方案。在此基础上，围绕“探头”、“谱仪电子线路”、“软件”、“降噪”四个核心技术内容展开详细而深入的讨论，每个部分都包括理论基础、设计思想、详细方案、研制过程、测试验证以及优化提升等各个关键环节。
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丛书序
序
前言
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
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
1.3MRIL-P26
1.4CMR27
1.5MREx28
1.6MR Scanner28
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NMR51
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
6.1.290°脉冲振铃噪声观测132
6.1.3180°脉冲振铃噪声观测133
6.2NMR测井振铃噪声的消除135
6.2.1PAPS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
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
10.1MRIL-P电子线路171
10.2MREx电子线路175
10.3CMR电子线路179
10.4MRScanner电子线路183
第11章总体设计190
11.1发射电路192
11.2Q-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
12.2Q-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
2.7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
13.2Q-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
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
15.1NMR数据处理软件基本功能297
15.1.1数据输入297
15.1.2NMR数据处理297
15.1.3处理成果输出298
15.1.4NMR测井数据处理流程和基本功能298
15.2数据输入299
15.2.1NMR测井数据特殊性299
15.2.2CLS格式300
15.2.3XTF格式301
15.2.4DLIS格式303
15.3数据处理流程304
15.3.1MRIL-Prime数据处理流程305
15.3.2MREx数据处理流程306
15.3.3MRScanner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
16.1.1MRIL-Prime脉冲序列312
16.1.2MREx脉冲序列313
16.1.3MRScanner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－T2int－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
17.2.1CLS格式读取333
17.2.2XTF格式读取333
17.2.3DLIS格式读取335
17.2.4MAT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
19.1MRIL-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
19.2MREx数据处理377
19.3MRScanner数据处理378
第20章结论379
参考文献380
第四部分降噪
第21章降噪概述391
21.1NMR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
22.1NMR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
22.3PC-ALE原理417
22.3.1ALE算法选取417
22.3.2相位补偿419
22.4PC-ALE数值模拟421
22.5PC-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
1.21微弱信号检测方法435
23.2DPSD原理436
23.2.1DPSD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
23.5DPSD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
24.2SURE降噪方法454
24.2.1SURE算法原理454
24.2.2SURE降噪流程456
24.3regularization-heursure算法原理457
24.3.1NMR相位旋转457
24.3.2R-Heursure算法原理458
24.3.3R-Heursure算法降噪流程460
24.4数值模拟461
24.4.1SURE算法数值模拟461
24.4.2R-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
24.5.2SURE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ANLMS算法494
附录BAP算法496
附录CMallat算法499
后记503
京公网安备 11010102004214号