低梯度随钻核磁共振测井仪探头设计

发布时间：2021-04-28 06:24

　　随着复杂油气藏和非常规油气藏勘探开发规模的不断扩大,适用于大斜度井和水平井的随钻核磁共振测井技术得到广泛应用。但钻井过程中仪器的强烈振动会使信噪比降低,同时产生无效信号。低梯度静磁场会降低径向振动对回波信号的影响。本文以“Inside-out”结构为主磁体结构,再分别加入聚焦磁体、高导磁材料以及二者的结合,设计四种磁体方案。以满足共振频率为500 k Hz为前提,利用有限元方法,依次改变磁性材料厚度、高度以及间距来模拟四种磁体方案,进而优化主磁体、聚焦磁体和高导磁材料的结构,以得到最优化的静磁场梯度,从而实现低梯度。针对四种磁体方案匹配的螺线管形天线结构,利用上述方法分析线圈线径和匝数对天线电性参数的影响,其中包括天线电感值、消耗内阻值和天线Q值三个方面。确定线圈线径和匝数后,进一步研究线圈直径和间距对射频磁场分布的变化特征。根据设计指标,迭代优化确定四种探头方案的最优参数。针对四种探头方案,在自旋动力学的理论基础下,从正交匹配效果、频率偏差、敏感区域体积、信号强度和信噪比五个方面对探测特性影响因素进行分析。 

【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容与技术路线
第2章 数值模拟理论基础
    2.1 电磁场的数值计算方法
        2.1.1 二维平面坐标系下的有限元法
        2.1.2 三维空间坐标系下的有限元法
    2.2 国际主流随钻核磁共振测井仪磁体数值模拟
        2.2.1 磁性材料属性参数
        2.2.2 MRIL-WD的静磁场分析
        2.2.3 Pro VISION静磁场分析
        2.2.4 Mag Trak的静磁场分析
第3章 探头数值模拟及仿真优化
    3.1 设计目标
    3.2 磁体设计及优化
        3.2.1 方案一磁体参数分析
        3.2.2 方案二磁体参数分析
        3.2.3 方案三磁体参数分析
        3.2.4 方案四磁体参数分析
    3.3 天线设计及优化
        3.3.1 线圈线径和线圈匝数参数分析
        3.3.2 线圈直径和线圈间距参数分析
    3.4 整体设计总结
第4章 探测特性影响因素分析
    4.1 正交匹配和频率偏差对探测特性的影响
        4.1.1 信号的一般表达式
        4.1.2 非均匀场中CPMG序列的信号表达
    4.2 敏感区域体积对探测特性的影响
        4.2.1 敏感区域边界点提取
        4.2.2 敏感区域边界点曲线拟合
        4.2.3 敏感区域体积估算
    4.3 信号强度和信噪比对探测特性的影响
        4.3.1 信号强度计算
        4.3.2 信噪比计算
    4.4 探头方案结果
第5章 结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[4]常用永磁材料及其应用基本知识讲座 第一讲 常用永磁材料的特性参数[J]. 宋后定.  磁性材料及器件. 2007(02)
[5]用等效磁荷法计算永磁体磁场[J]. 李景天,宋一得,郑勤红,刘剑虹.  云南师范大学学报(自然科学版). 1999(02)
[6]用边界元法计算永磁体磁场[J]. 李景天,郑勤红,宋一得,刘剑虹.  电工电能新技术. 1998(01)



本文编号：3164978