一种核磁共振测井电子线路功能仿真测试装置

1.本发明涉及核磁共振测井技术领域，尤其涉及一种核磁共振测井电子线路功能仿真测试装置。


背景技术：

2.核磁共振测井仪是利用核磁共振原理测量油井周围的地层情况，从而探测地层中与油气特征相关的信息，其主要通过探头形成磁场并采集共振信号，进而根据共振信号对赋存在地层岩石孔隙中的流体进行分析，以直接测量储层流体中氢核的密度，并可将利用核磁共振信号获得的核磁数据直接转换为视含水孔隙度，还可以确定储层中不同流体的存在、含量及流体的相关特性。
3.核磁共振仪器是随着核磁共振方法的发展和不同的应用背景而发展的。核磁共振仪器的系统组成在功能上可以划分为传感器、电子线路和上位机软件。传感器由磁体和天线组成，磁体产生静磁场b0来极化样品中的质子；天线用来产生与静磁场方向垂直的交变电磁场b1(由于工作频率处于射频段范围内被称为射频磁场)，产生核磁共振现象并接收核磁共振信号。电子线路是进行核磁共振测量的基础，主要完成与地面系统的通信、脉冲序列的时序生成、仪器控制命令的生成、激励天线发射射频脉冲和回波信号的放大及采集等。
4.核磁共振测井电子线路功能仿真测试装置体积小、参数可调和测试模式可调等性质，可以模拟井下核磁共振探头参数实现电子线路的随时可靠性测试。对研究和开发核磁共振测井仪电子线路具有重要的工程意义，可以为产业化核磁共振测井仪电子线路的优化设计提供有利参考；测试电缆及随钻核磁共振测井仪性能，为验证和优化电子线路短节整体性能提供实验平台。
5.但是现有的核磁测井仪器电子线路，在研制和测试等过程中，没有可提供的探头负载、探头不方便移动和探头参数不易改变的情况下，存在无法进行电子线路系统测试和功能测试的问题。


技术实现要素：

6.为了克服上述技术问题，本发明提出了一种核磁共振测井电子线路功能仿真测试装置，不仅能用做电子线路部分的输出负载，而且能方便地实现数据采集测试和不同仪器参数和样品成分的测试功能。
7.本发明的技术方案为：一种核磁共振测井电子线路功能仿真测试装置，包括：核磁共振模拟功能模块，定值调谐电路，天线接口模块，信号发生模块和可控模式接口；
8.天线接口模块用于与核磁共振测井仪器电子线路对接，核磁共振激励信号从核磁共振测井仪器电子线路发出，经过双绞屏蔽线或航空插针连接到天线接口模块，经过天线接口模块进行噪声抑制进入到定值调谐电路与核磁共振模拟功能模块组成的谐振电路中；
9.所述核磁共振模拟功能模块能够输出模拟采集信号，信号按照发射激励路径原路返回，首先经过定值调谐电路，再进入天线接口模块，回到核磁共振测井仪器电子线路完成
信号采集功能；
10.信号发生模块一端连接到核磁共振模拟功能模块，另一端连接到可控模式接口，所述可控模式接口与核磁共振测井仪器电子线路连接，用于接收模式控制命令和调整信号发生模块的工作模式。
11.进一步的，包括：所述的装置参数可调和测试模式可调，通过选择测试模式模拟井下核磁共振探头参数实现电子线路的功能测试和可靠性测试。
12.进一步的，包括：能够实现高压射频激励负载，同时按照不同模式给出相应的测试信号，所述高压为1000～5000v。
13.进一步的，定值调谐电路，能够匹配核磁共振模拟功能模块中的负载参数，实现射频信号的谐振功能。
14.进一步的，天线接口模块，用来与核磁共振测井仪器电子线路对接。
15.进一步的，信号发生模块，能够产生模拟射频信号，为核磁共振测井仪器采集功能测试提供信号支持。
16.进一步的，可控模式接口，用于将来自核磁共振测井仪器电子线路的控制信号转换成命令模式信号，同时该模块具有模式选择开关功能用于选择不同测试模式。
17.进一步的，所述的不同测试模式，包括单独激发式测试、有源激发采集测试、可控源激发采集测试和模拟探头测试模式，不同测试模式可以通过程控和开关控制两种方式进行选择。
18.进一步的，单独激发式测试，在核磁共振测井仪器电子线路测试发射功能时，提供一种负载参数状态并不产生核磁共振现象；
19.有源激发采集测试是：在核磁共振测井仪器电子线路测试系统功能时，能够提供负载能力，并且给出固定不变的模拟信号供电子线路采集测试；
20.可控源激发采集测试：在核磁共振测井仪器电子线路测试系统功能时，既能够提供负载能力又能按照控制命令给出仿回波信号的模拟信号供电子线路采集测试；
21.模拟探头测试模式是：在核磁共振测井仪器电子线路测试系统功能时，提供一种负载参数状态并能产生核磁共振现象。
22.本发明提供一种核磁共振测井电子线路功能仿真测试装置，该装置可以替代核磁测井仪器探头完成电子线路短节的可靠性运行和测试。与实体测井仪器探头相比较具有体积小、参数可调和测试模式可调等性质，可以模拟井下核磁共振探头参数实现电子线路的随时可靠性测试。该装置通过控制选择具有四种测试功能，包括单独激发式测试、有源激发采集测试、可控源激发采集测试和模拟探头测试模式。该装置能够与任意核磁共振测井系统对接实现核磁系统电子线路的功能测试。
23.有益效果：
24.本发明的有益效果是，可以实现电子线路测试所使用的模式负载，并且体积小方便携带，同时可以实现多种仪器电路功能测试的需求。
附图说明
25.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
26.图1(a)是本发明的设计结构原理框图；
27.图1(b)是本发明的装置框图；
28.图2是核磁共振测井电子线路功能仿真测试装置的一个实施例；
29.图3是定值调谐电路示意图。
30.图中1.核磁共振模拟功能模块，2.定值调谐电路，3.天线接口模块，4.信号发生模块，5.可控模式接口，6.静磁场磁体，7.测试样品，8.射频线圈，9.信号天线，10.核磁共振测井仪器电子线路。
具体实施方式
31.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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
32.在图1中，本发明的测试装置包括：天线接口模块3、定值调谐电路2、核磁共振模拟功能模块1、信号发生模块4、可控模式接口5；其中，
33.核磁共振测井仪器电子线路10与天线接口模块3对接，核磁共振激励信号从核磁共振测井仪器电子线路10发出经过双绞屏蔽线或航空插针连接到天线接口模块3，经过天线接口模块3的噪声抑制进入到定值调谐电路2与核磁共振模拟功能模块1组成的谐振电路中，核磁共振模拟功能模块1在模式二和模式三中能够输出模拟样品产生的正弦信号，信号按照发射激励路径原路返回，首先经过定值调谐电路2，再进入天线接口模块3，回到核磁共振测井仪器电子线路10完成信号采集功能。
34.该装置通过控制选择具有四种测试功能，包括：
35.模式一：单独激发式测试；在核磁共振测井仪器电子线路测试发射功能时，提供一种负载参数状态并不产生核磁共振现象；
36.该模式下，可控模式接口5和信号发生模块4不工作，核磁共振模拟功能模块1和定值调谐电路2组成的谐振负载实现核磁共振仪器单独测试发射信号测试所需的负载功能。
37.模式二：有源激发采集测试；在核磁共振测井仪器电子线路测试系统功能时，能够提供负载能力，并且给出固定不变的模拟信号供电子线路采集测试；
38.该模式下，系统不仅可以实现模式一的功能，同时信号发生模块4在可控模式接口5的模式选择控制下，能够发出持续的正弦信号，用来测试核磁仪器的采集功能。
39.模式三：可控源激发采集测试；在核磁共振测井仪器电子线路测试系统功能时，既能够提供负载能力又能按照控制命令给出仿回波信号的模拟信号供电子线路采集测试；
40.该模式与模式二功能相同，但信号发生模块4在可控模式接口5的模式选择控制下，能够产生与发射脉冲序列时序配合的仿回波信号。
41.模式四：模拟探头测试模式，是在核磁共振测井仪器电子线路测试系统功能时，提供一种负载参数状态并能产生真实核磁共振现象。在图1中，信号发生模块4能够在模式二和模式三中产生模拟信号提供仪器电子线路采集测试，信号发生模块4接收来自可控模式接口5的控制信号，实现对激发模式的选择，可控模式接口5信号来源于两种方式，一种是核磁共振测井仪器电子线路10给出的信号控制命令，另一种来自可控模式接口5自身的选择开关，用来依据测试目的选择不同的测试模式。
42.在图2中，核磁共振模拟功能模块1给出了一种实施示例，其中包括静磁场磁体6、射频线圈8、测试样品7和信号天线9。静磁场磁体6用于产生一种均匀磁场，磁场强度和分布可以通过改变磁体结构实现。射频线圈8用于实现激励发射模拟负载功能，同时可以作为射频信号激发单元与静磁场磁体6实现核磁共振现象，一方面可以激发测试样品7中样品产生的核磁信号，另一方面可以接收来自信号天线9发出的模拟信号。
43.根据本发明的实施例，所述参数可调主要包括两个部分：
44.1.静磁场参数可调，通过调整更换静磁场磁体6可以将改变磁场的强度和性质(静磁场和梯度磁场)，进而改变核磁共振的lamer频率；
45.2.测试信号可控，一种情况可以直接通过激发测试样品7产生的核磁共振信号进行直接测量，第二种是通过可控模式接口5、信号发生模块4和信号天线9三部分产生模拟信号间接实现测试功能，测试信号频率、幅度和相位等参数可调整。
46.定值调谐电路2通过如图3所示的结构，与图2中射频线圈8组合，能够实现三种适用于串并联结构的谐振负载。
47.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。