專利名稱：核磁共振流體分析儀探頭以及核磁共振流體分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地層流體測(cè)試設(shè)備，尤其涉及一種適用于裸眼井和套管井的石油井下核磁共振流體分析儀探頭以及核磁共振流體分析儀。
背景技術(shù)：
石油測(cè)井過(guò)程中，需要獲取地層流體參數(shù)，包括縱向弛豫時(shí)間T1、橫向弛豫時(shí)間T2 和擴(kuò)散系數(shù)D，從而可根據(jù)該些流體參數(shù)評(píng)價(jià)泥漿侵入特性和地層流體污染程度，以及量化流體的核磁共振特性。其中，核磁共振流體分析儀是地層流體測(cè)試設(shè)備中的關(guān)鍵模塊，其可以對(duì)經(jīng)過(guò)地層測(cè)試設(shè)備引入的流體進(jìn)行極化，進(jìn)而可對(duì)共振的流體進(jìn)行測(cè)量，以獲得所需的地層流體參數(shù)。申請(qǐng)?zhí)枮?3146509. 9的中國(guó)專利公開了一種基于核磁共振測(cè)量井下套管內(nèi)流體特性的方法和裝置，該專利并不涉及分析儀探頭中的磁體和天線結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)提出了一種兩段式結(jié)構(gòu)的核磁共振流體分析儀探頭，包括預(yù)極化磁體和測(cè)量磁體，預(yù)極化磁體采用 Halbach陣列結(jié)構(gòu)，測(cè)量磁體采用非Halbach結(jié)構(gòu)。該種分析儀探頭在制作時(shí)，由于采用陣列結(jié)構(gòu)，使得磁體的磁體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作不便，不利于探頭的組裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種核磁共振流體分析儀探頭以及核磁共振流體分析儀，可有效簡(jiǎn)化探頭中磁體結(jié)構(gòu)，提高探頭組裝的便利性。本發(fā)明提供一種核磁共振流體分析儀探頭，包括中心流管，所述中心流管的外壁上套設(shè)有磁體，所述磁體的外壁上套設(shè)有高導(dǎo)磁外殼；所述磁體包括沿所述中心流管的軸向方向依次設(shè)置的過(guò)極化磁體部分、穩(wěn)定極化磁體部分和測(cè)量磁體部分，所述測(cè)量磁體部分與中心流管之間還設(shè)置有射頻線圈，所述射頻線圈套設(shè)在所述中心流管上，所述射頻線圈包括分立結(jié)構(gòu)的兩個(gè)線圈；所述過(guò)極化磁體部分、穩(wěn)定極化磁體部分和測(cè)量磁體部分均由磁環(huán)粘結(jié)而成，所述過(guò)極化磁體部分磁環(huán)的厚度為a，穩(wěn)定極化磁體部分磁環(huán)的厚度為b，測(cè)量磁體部分磁環(huán)的厚度為c，且a>c>b。上述的核磁共振流體分析儀探頭中，所述過(guò)極化磁體部分由5個(gè)磁環(huán)組成；所述穩(wěn)定極化磁體部分由5個(gè)磁環(huán)組成；所述測(cè)量磁體部分由40個(gè)磁環(huán)組成。上述的核磁共振流體分析儀探頭中，所述中心流管與磁體之間具有間隙，所述間隙內(nèi)填充有平衡液體。上述的核磁共振流體分析儀探頭中，所述中心流管與所述射頻線圈之間設(shè)置有第一銅膜，所述第一銅膜沿所述中心流管的軸向方向開設(shè)至少有一個(gè)開口。上述的核磁共振流體分析儀探頭中，所述磁體的內(nèi)表面還設(shè)置有第二銅膜。上述的核磁共振流體分析儀探頭中，所述射頻線圈包括套設(shè)在所述中心流管上的
4第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和第二線圈分別并聯(lián)有電容而形成并聯(lián)諧振電路；所述第一線圈的長(zhǎng)度大于所述第二線圈的長(zhǎng)度，且所述第二線圈位于所述測(cè)量磁體部分上，遠(yuǎn)離所述穩(wěn)定極化磁體部分的一端；所述第一線圈和第二線圈沿所述中心流管的軸向方向順序套設(shè)在所述中心流管上?；蛘?，所述射頻線圈包括套設(shè)在所述中心流管上的第一線圈和第二線圈，第一線圈串聯(lián)有電容形成串聯(lián)諧振電路，所述第二線圈并聯(lián)有電容形成并聯(lián)諧振電路；所述第一線圈的長(zhǎng)度大于所述第二線圈的長(zhǎng)度，且所述第二線圈位于所述測(cè)量磁體部分上，遠(yuǎn)離所述穩(wěn)定極化磁體部分的一端；所述第一線圈和第二線圈重合設(shè)置。本發(fā)明還提供一種核磁共振流體分析儀，包括上述本發(fā)明提供的核磁共振流體分析儀探頭。上述的核磁共振流體分析儀中，所述射頻線圈包括套設(shè)在所述中心流管上的第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和第二線圈分別并聯(lián)有電容而形成并聯(lián)諧振電路；所述第一線圈的長(zhǎng)度大于所述第二線圈的長(zhǎng)度，且所述第二線圈位于所述測(cè)量磁體部分上，遠(yuǎn)離所述穩(wěn)定極化磁體部分的一端；所述第一線圈和第二線圈沿所述中心流管的軸向方向順序套設(shè)在所述中心流管上；所述射頻線圈連接有信號(hào)測(cè)量電路；所述信號(hào)測(cè)量電路包括控制處理模塊、信號(hào)產(chǎn)生電路和信號(hào)采集電路；所述信號(hào)產(chǎn)生電路分別通過(guò)第一開關(guān)和第二開關(guān)與所述核磁共振流體分析探頭上的第一線圈和第二線圈連接；所述信號(hào)采集電路與所述第二線圈連接；所述第一線圈和第二線圈分別連接有第一電阻和第二電阻，且所述第一電阻通過(guò)第三開關(guān)接地，所述第二電阻通過(guò)第四開關(guān)接地；所述控制處理模塊與所述信號(hào)測(cè)量電路和信號(hào)采集電路連接?；蛘撸鲜龅暮舜殴舱窳黧w分析儀中，所述射頻線圈包括套設(shè)在所述中心流管上的第一線圈和第二線圈，第一線圈串聯(lián)有電容形成串聯(lián)諧振電路，所述第二線圈并聯(lián)有電容形成并聯(lián)諧振電路； 所述第一線圈的長(zhǎng)度大于所述第二線圈的長(zhǎng)度，且所述第二線圈位于所述測(cè)量磁體部分上，遠(yuǎn)離所述穩(wěn)定極化磁體部分的一端；所述第一線圈和第二線圈重合設(shè)置。所述射頻線圈連接有信號(hào)測(cè)量電路；所述信號(hào)測(cè)量電路包括控制處理模塊、信號(hào)產(chǎn)生電路和信號(hào)采集電路；所述信號(hào)產(chǎn)生電路與所述第一線圈連接，所述信號(hào)采集電路與所述第二線圈連接；所述控制處理模塊與所述信號(hào)測(cè)量電路和信號(hào)采集電路連接。本發(fā)明提供的核磁共振流體分析儀探頭以及核磁共振流體分析儀，磁體由三部分組成，且三部分均由磁環(huán)粘結(jié)而成，三分部磁體結(jié)構(gòu)一致，可便于磁體的制作和裝配，提高探頭制作的便利性；同時(shí)，本發(fā)明技術(shù)方案通過(guò)對(duì)線圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，可有效提高地層流體參數(shù)獲取的準(zhǔn)確性和可靠性。本發(fā)明提供的核磁共振流體分析儀探頭具有零漏磁，可適用于套管井和裸眼井的流體參數(shù)測(cè)量中。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的核磁共振流體分析儀探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中磁體結(jié)構(gòu)及磁力線分布圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量磁體部分的橫截面結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例一中射頻線圈套設(shè)在中心流管上的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中銅膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例一中進(jìn)行流體參數(shù)測(cè)量的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例二提供的核磁共振流體分析儀探頭中射頻線圈套設(shè)在中心流管上的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例二中進(jìn)行流體參數(shù)測(cè)量的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的核磁共振流體分析儀探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中磁體結(jié)構(gòu)及磁力線分布圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中測(cè)量磁體部分的橫截面結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例一中射頻線圈套設(shè)在中心流管上的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1-圖 4所示，本實(shí)施例探頭包括中心流管1，該中心流管1的外壁上套設(shè)有磁體2，磁體2的外壁上套設(shè)有高導(dǎo)磁外殼3 ；磁體2包括過(guò)極化磁體部分21、穩(wěn)定極化磁體部分22和測(cè)量磁體部分23，該過(guò)極化磁體部分21、穩(wěn)定極化磁體部分22和測(cè)量磁體部分23沿中心流管1 的軸向方向依次設(shè)置；測(cè)量磁體部分23與中心流管1之間還設(shè)置有射頻線圈4，射頻線圈4 套設(shè)在中心流管1上；過(guò)極化磁體部分21、穩(wěn)定極化磁體部分22和測(cè)量磁體部分23均由磁環(huán)粘結(jié)而成，過(guò)極化磁體部分21磁環(huán)的厚度為a，穩(wěn)定極化磁體部分22磁環(huán)的厚度為b， 測(cè)量磁體部分23磁環(huán)的厚度為c，且a > c > b，這樣，形成的過(guò)極化磁體部分21的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大，穩(wěn)定磁體部分22形成的磁場(chǎng)強(qiáng)度最小。本實(shí)施例中，過(guò)極化磁體部分21、穩(wěn)定極化磁體部分22和測(cè)量磁體部分23均由若干小磁環(huán)粘結(jié)而成，其中，過(guò)極化磁體部分21可將流體中的氫核磁化矢量達(dá)到大于目的磁化矢量，即過(guò)極化；穩(wěn)定極化磁體部分22可使氫核磁化矢量穩(wěn)定或衰減至目的磁化矢量， 即穩(wěn)定極化；而測(cè)量磁體部分23用來(lái)對(duì)極化后的流體進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)施例中，當(dāng)流體流經(jīng)中心流管1時(shí)，首先經(jīng)過(guò)極化磁體部分21，在該部分較強(qiáng)靜磁場(chǎng)作用下，可將流體的氫核磁化矢量達(dá)到M(大于目的極化矢量Mtl)；然后，流體通過(guò)穩(wěn)定極化磁體部分22后，磁化矢量會(huì)逐漸衰減為M0,達(dá)到目的極化矢量；最后，流體進(jìn)入測(cè)量磁體部分23，從而可在該測(cè)量磁體部分23進(jìn)行測(cè)量，以獲得流體參數(shù)，其具體測(cè)試過(guò)程將在后面說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，為達(dá)到對(duì)流體進(jìn)行流動(dòng)測(cè)量，達(dá)到預(yù)設(shè)目的極化矢量， 根據(jù)需要可將過(guò)極化磁體部分21、穩(wěn)定極化磁體部分22和測(cè)量磁體部分23設(shè)置合適的磁場(chǎng)強(qiáng)度以及長(zhǎng)度。
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本實(shí)施例中，各磁體部分均由磁環(huán)粘結(jié)制作而成，且不同磁體部分的磁環(huán)厚度，也即磁環(huán)的內(nèi)徑不同，從而使得各磁體部分可達(dá)到所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度。具體地，本實(shí)施例中，各磁環(huán)采用釤-鈷材料制作而成，可以是整體結(jié)構(gòu)，也可以時(shí)由兩塊或四塊粘結(jié)而成；其中， 過(guò)極化磁體部分21由5個(gè)磁環(huán)組成，穩(wěn)定極化磁體部分22由5個(gè)磁環(huán)組成，測(cè)量磁體部分 23由40個(gè)磁環(huán)組成，從而可將流經(jīng)的流體極化到所需的極化矢量，以滿足流體測(cè)量需要。 本實(shí)施例中，三段磁體部分可形成總長(zhǎng)度為1300mm-1400mm長(zhǎng)的探頭。本實(shí)施例中，通過(guò)采用三段磁體部分，首先使流體過(guò)極化，而后磁化矢量再衰減進(jìn)行穩(wěn)定極化，可有效縮短整個(gè)磁體的長(zhǎng)度；此外，各磁體部分通過(guò)采用磁環(huán)粘結(jié)而成，磁體結(jié)構(gòu)一致，可有效簡(jiǎn)化磁體制造和裝配難度，提高探頭制作的便利性。實(shí)際應(yīng)用中，為克服磁環(huán)之間的排斥力，磁環(huán)之間可采用高溫膠粘結(jié)，且磁環(huán)與高導(dǎo)磁外殼3之間也通過(guò)粘結(jié)連接，以確保磁體極性的一致。本實(shí)施例中，磁體外部設(shè)置的高導(dǎo)磁外殼3為高磁導(dǎo)率材料制作而成，可以是軟磁鐵或高導(dǎo)磁鐵。本實(shí)施例中為采用電工純鐵材料制成，厚度為5mm-10mm，作為屏蔽罩以屏蔽各部分磁體磁場(chǎng)向外輻射，同時(shí)提供一個(gè)閉合的磁路增強(qiáng)在目的區(qū)域(即磁體中心區(qū)域)磁場(chǎng)的強(qiáng)度和均勻度。由于空氣或玻璃鋼外殼的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線的絕大部分將沿著鐵磁材料壁內(nèi)通過(guò)，而進(jìn)入儀器外部空氣的磁通量極少，外部場(chǎng)強(qiáng)很小。如圖2所示，磁環(huán)為一體結(jié)構(gòu)，其中的箭頭表示從N極指向S極，在磁體中心區(qū)域形成均勻磁場(chǎng)。本實(shí)施例中，為克服石油井下壓力，平衡壓力，中心流管1與磁體2之間具有間隙， 且該間隙內(nèi)可設(shè)置有平衡液體。本實(shí)施例中，如圖3所示，為測(cè)量磁體部分23的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其中，中心流管 1為流體提供通路，該中心流管1為采用聚醚醚酮樹脂(Poly-Ether-Ether-Ketone，PEEK) 材料制成，該材料具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫且膨脹系數(shù)小特性，可有效提高中心流管1的性能，本實(shí)施例中，中心流管1的內(nèi)徑為2mm-2. 2mm,以便各部分磁體可在該中心流管1內(nèi)形成均勻、穩(wěn)定的靜磁場(chǎng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，實(shí)際應(yīng)用中也可由其他材料制作得到中心流管1。圖5為本發(fā)明實(shí)施例中銅膜的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中，如圖3和圖5所示，中心流管1與射頻線圈結(jié)構(gòu)4之間還設(shè)置有第一銅膜5，該第一銅膜5沿中心流管1的軸向方向開設(shè)至少有一個(gè)開口 51，屏蔽電場(chǎng)和非軸向磁場(chǎng)進(jìn)入中心流管1，其中，開口 51的尺寸為 lmm-2mm的軸向開槽。此外，磁體2的內(nèi)表面還可設(shè)置有第二銅膜6，該第二銅膜6覆蓋整個(gè)磁體2，可以屏蔽瞬態(tài)場(chǎng)進(jìn)入磁體，其中，第一銅膜5和第二銅膜6均需接地。實(shí)際應(yīng)用中， 可根據(jù)線圈的射頻場(chǎng)頻率將銅膜設(shè)置成合適的厚度，本實(shí)施例中，射頻場(chǎng)頻率為5. 6MHz，第一銅模5和第二銅膜6的厚度0. 12mm-0. 2mm。本實(shí)施例中，高導(dǎo)磁外殼3的外壁上還可套設(shè)有玻璃鋼外殼，且厚度可設(shè)置為 4mm-5mm,以保護(hù)整個(gè)探頭，防止探頭磨損，由于玻璃鋼外殼表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度為地層環(huán)境磁場(chǎng)，從而外部設(shè)備可不會(huì)受探頭磁體的影響。本實(shí)施例中，射頻線圈4為采用兩個(gè)分立的螺旋管線圈結(jié)構(gòu)組成，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量流動(dòng)流體的縱向弛豫時(shí)間T1,同時(shí)可在流體停滯時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)橫向弛豫時(shí)間T2或擴(kuò)散系數(shù)D測(cè)量。具體地，如圖4所示，射頻線圈4包括套設(shè)在中心流管1上的第一線圈41和第二線圈
742，第一線圈41的長(zhǎng)度大于第二線圈42的長(zhǎng)度，且第二線圈42位于測(cè)量磁體部分23上， 遠(yuǎn)離穩(wěn)定極化磁體部分22的一端。本實(shí)施例中，套設(shè)在中心流管1上的第一線圈41和第二線圈42沿中心流管1的軸向方向順序設(shè)置，即第一線圈41的尾部，與第二線圈42的端部相對(duì)，二者沒(méi)有重合；同時(shí)， 為提高信號(hào)測(cè)量時(shí)的準(zhǔn)確性和可靠性，第一線線圈41和第二線圈42可分別并聯(lián)有電容以形成并聯(lián)諧振電路。本實(shí)施例中，兩個(gè)分立的射頻線圈可用于發(fā)射和接收信號(hào)，以在測(cè)量磁體部分23 處對(duì)流體進(jìn)行測(cè)量，獲得流體參數(shù)。具體地，本實(shí)施例中，第一線圈41可作為發(fā)射線圈，第二線圈42即可作為發(fā)射線圈，又可作為接收線圈，從而可在該兩個(gè)線圈的配合下實(shí)現(xiàn)對(duì)流體參數(shù)的測(cè)量，可有效去除流體流動(dòng)的影響，提高流體參數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。在進(jìn)行流體參數(shù)測(cè)量時(shí)，磁體部分形成的區(qū)域靜磁場(chǎng)方向Btl垂直于中心流管的軸線，線圈形成的磁場(chǎng)B1平行于中心流管的軸線，以滿足核磁共振測(cè)量所需的共振條件=Btl場(chǎng)垂直于B1場(chǎng)。本實(shí)施例分析儀探頭的玻璃鋼外殼外磁場(chǎng)強(qiáng)度為零，可用于裸眼井或套管井測(cè)量，通過(guò)三段磁體，可實(shí)現(xiàn)對(duì)流體進(jìn)行過(guò)極化、衰減極化，從而得到所需極化矢量的流體，并在測(cè)量磁體部分實(shí)現(xiàn)對(duì)流體參數(shù)的測(cè)量。實(shí)際應(yīng)用中，為適用于不同情況下的流體參數(shù)或不同環(huán)境的地層參數(shù)測(cè)量，可設(shè)置合適尺寸的探頭。為便于對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案有更好的了解，下面對(duì)本實(shí)施例分析儀探頭的具體應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明。圖6為本發(fā)明實(shí)施例一中進(jìn)行流體參數(shù)測(cè)量的電路結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例探頭可應(yīng)用于在核磁共振流體分析儀中，作為分析儀中的探頭，對(duì)流體進(jìn)行核磁共振特性測(cè)量；而核磁共振流體分析儀中的測(cè)量電路可為線圈提供射頻信號(hào)，并可對(duì)線圈接收信號(hào)處理，以獲得流體參數(shù)，具體地，如圖6所示。核磁共振流體分析儀中測(cè)量電路具體包括控制處理模塊81、信號(hào)產(chǎn)生電路82、功率放大電路(包括第一功率放大電路831和第二功率放大電路 832)、信號(hào)隔離電路85、信號(hào)放大電路86和信號(hào)采集電路87 ；信號(hào)產(chǎn)生電路分別通過(guò)開關(guān) kl和開關(guān)k2控制與核磁共振流體分析探頭上的第一線圈41和第二線圈42連接；信號(hào)采集電路87與第二線圈42連接；第一線圈41和第二線圈42分別連接有電阻Rl和電阻R2， 且電阻Rl通過(guò)開關(guān)k3接地，電阻R2通過(guò)開關(guān)k4接地。本實(shí)施例中，控制處理模塊81將射頻電壓加載在第一線圈41或第二線圈42，形成射頻磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流體參數(shù)的測(cè)量。圖6 中，與第一線圈41并聯(lián)的電容可與第一線圈41組成并聯(lián)諧振電路，與第二線圈42并聯(lián)的電容與第二線圈42也組成并聯(lián)諧振電路。具體地，如圖6所示，信號(hào)產(chǎn)生電路82與第一線圈41之間可連接有第一功率放大電路831、第一二極管電路841，以對(duì)信號(hào)產(chǎn)生電路81產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行放大處理，并隔斷從線圈傳過(guò)來(lái)的信號(hào)；此外，第一線圈41并聯(lián)有電容組成并聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)；同樣地，信號(hào)產(chǎn)生電路82與第二線圈42之間連接有第二功率放大電路832、第二二極管電路842，且第二線圈 42還通過(guò)信號(hào)采集電路87連接到控制處理模塊81，第二線圈42與信號(hào)采集電路87之間還連接有信號(hào)隔離電路85和信號(hào)放大電路86。本實(shí)施例中，如圖6所示，對(duì)探頭內(nèi)的流體參數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可按以下方式進(jìn)行
測(cè)量參數(shù)T1時(shí)，采用飽和恢復(fù)脈沖序列。將第一線圈41作為發(fā)射線圈，第二線圈 42作為接收線圈。發(fā)射時(shí)，控制處理模塊81，這里為數(shù)字信號(hào)處理器控制信號(hào)產(chǎn)生電路82 產(chǎn)生需要的特定一定的頻率信號(hào)，這里為5. 5MHz-5. 7MHz的脈沖信號(hào)，同時(shí)，控制開關(guān)Kl閉合，開關(guān)K2斷開，脈沖信號(hào)就會(huì)通過(guò)第一功率放大電路831放大為高壓脈沖，使第一二極管電路841導(dǎo)通，射頻脈沖加載到第一線圈41，產(chǎn)生射頻場(chǎng)，在此期間開關(guān)K3保持?jǐn)嚅_狀態(tài)， 開關(guān)K4保持閉合狀態(tài)；能量泄放時(shí)，將開關(guān)K3和開關(guān)K4閉合，進(jìn)行放電；接收信號(hào)時(shí)，開關(guān)K3保持閉合，開關(guān)K4保持打開，線圈42接收到的回波信號(hào)，并通過(guò)信號(hào)隔離電路85進(jìn)入信號(hào)放大電路86，信號(hào)采集電路87將調(diào)理后的信號(hào)數(shù)字化后，送入控制處理模塊81，根據(jù)該采集到的數(shù)字信號(hào)即可得到所需的流體參數(shù)1\。測(cè)量參數(shù)T2和D時(shí)，可將探頭內(nèi)的流體處于停滯狀態(tài)，同時(shí)，為了降低功耗，將第二線圈42即作發(fā)射線圈同時(shí)又作為接收線圈。發(fā)射時(shí)，控制處理模塊81控制產(chǎn)生需要的一定頻率信號(hào)，開關(guān)K2閉合，開關(guān)Kl斷開，開關(guān)K3閉合。通過(guò)第二功率放大電路832產(chǎn)生的高壓脈沖，可使第二二極管電路842導(dǎo)通，施加在第二線圈42，產(chǎn)生射頻場(chǎng)，作用在測(cè)量磁體部分，在此期間開關(guān)K4保持?jǐn)嚅_；能量泄放時(shí)，開關(guān)K4閉合，進(jìn)行放電；接收信號(hào)時(shí)， 開關(guān)K4打開，信號(hào)通過(guò)隔離電路85進(jìn)入信號(hào)放大電路86，信號(hào)采集電路87可將調(diào)理后的信號(hào)數(shù)字化，送入控制處理模塊81，根據(jù)該采集到的數(shù)字信號(hào)即可得到所需的流體參數(shù)T2 或D。本實(shí)施例中，控制處理模塊81可利用相敏檢波算法從采集的數(shù)字信息中提取有用信號(hào)(即得到信號(hào)的幅值和相位角)，以達(dá)到回波串提取的目的，然后可將這些信息傳輸至地面，由地面系統(tǒng)利用多指數(shù)函數(shù)去擬合得到流體的1\、T2或D分布，其具體計(jì)算過(guò)程與傳統(tǒng)流體參數(shù)計(jì)算相同或類似，在此不再贅述。可以看出，本實(shí)施例設(shè)置的分立的第一線圈41和第二線圈42可作為I\、T2或0測(cè)量時(shí)的發(fā)射線圈或接收線圈，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)流體參數(shù)的測(cè)量。參數(shù)測(cè)量時(shí)，第二線圈42即可作為發(fā)射線圈，又可作為接收線圈，從而可有效降低測(cè)量時(shí)的能量消耗，測(cè)量準(zhǔn)確、可靠。圖7為本發(fā)明實(shí)施例二提供的核磁共振流體分析儀探頭中射頻線圈套設(shè)在中心流管上的結(jié)構(gòu)示意圖。與上述圖1-圖6所示技術(shù)方案不同的是，本實(shí)施例中，射頻線圈4 采用的兩個(gè)分立的螺旋管線圈分別為第三線圈43和第四線圈44，第三線圈43與第四線圈 44重合設(shè)置，并套設(shè)在中心流管1上，即線第三圈43與第四線圈44部分重合，且第四線圈 44位于測(cè)量磁體部分23上，遠(yuǎn)離穩(wěn)定極化磁體部分22的一端；同時(shí)，第三線圈串聯(lián)有電容形成串聯(lián)諧振電路，第四線圈并聯(lián)有電容形成并聯(lián)諧振電路。本實(shí)施例中，在對(duì)流體參數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可將第三線圈43作為發(fā)射線圈，將第四線圈44作為接收線圈，實(shí)現(xiàn)對(duì)流體參數(shù)的測(cè)量。下面給將對(duì)本實(shí)施例在核磁共振流體分析儀中的具體應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明。圖8為本發(fā)明實(shí)施例二中進(jìn)行流體參數(shù)測(cè)量的電路結(jié)構(gòu)示意圖。與上述圖6中所示的電路不同的是，信號(hào)產(chǎn)生電路與第三線圈43連接，信號(hào)采集電路與第四線圈44連接； 第三線圈43作為發(fā)射線圈，與電容Cl串聯(lián)組成串聯(lián)諧振電路，第四線圈44作為接收線圈， 與電容C2并聯(lián)組成并聯(lián)諧振電路。具體地，如圖8所示，僅將第三線圈43作為發(fā)射線圈，將第四線圈44作為接收線圈，其中，信號(hào)產(chǎn)生電路與第三線圈43之間連接有功率放大電路，以及串聯(lián)有電容Cl，第三線圈43的一端與電容Cl連接，另一端接地；信號(hào)采集電路與第四線圈44之間連接有信號(hào)放大電路和信號(hào)隔離電路，且第四線圈44的一端與信號(hào)隔離電路連接，另一端接地，且并聯(lián)有電容C2。本實(shí)施例中，對(duì)流體參數(shù)1\、T2或D進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可通過(guò)信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生設(shè)定的脈沖信號(hào)，施加到第三線圈43，產(chǎn)生所需的射頻場(chǎng)；通過(guò)信號(hào)采集電路接收第四線圈44感應(yīng)到的信號(hào)，并由控制處理電路進(jìn)行處理后，即可得到相應(yīng)的流體參數(shù)。如圖8所示，探頭的調(diào)諧電路中，第三線圈43與電容Cl這種串聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)，具有阻抗低的特點(diǎn)，同時(shí)采用非線性功率放大電路，可有效提高發(fā)射效率；而第四線圈44與電容C2并聯(lián)，形成并聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)，具有阻抗高的特點(diǎn)，可有效提高信噪比，進(jìn)而提高測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種核磁共振流體分析儀，包括核磁共振流體分析儀探頭，該核磁共振流體分析儀探頭具體可為采用上述本發(fā)明實(shí)施例提供的核磁共振流體分析儀探頭，其具體結(jié)構(gòu)可參見上述各探頭實(shí)施例的說(shuō)明，在此不在贅述。本實(shí)施例核磁共振流體分析儀中，與探頭中的第一線圈和第二線圈連接有信號(hào)處理模塊，其具體結(jié)構(gòu)可參見上述圖6或圖8所示，對(duì)流體信號(hào)的測(cè)量可參見上述相應(yīng)文字的說(shuō)明，在此不在贅述。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制； 盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種核磁共振流體分析儀探頭，其特征在于，包括中心流管，所述中心流管的外壁上套設(shè)有磁體，所述磁體的外壁上套設(shè)有高導(dǎo)磁外殼；所述磁體包括沿所述中心流管的軸向方向依次設(shè)置的過(guò)極化磁體部分、穩(wěn)定極化磁體部分和測(cè)量磁體部分，所述測(cè)量磁體部分與中心流管之間還設(shè)置有射頻線圈，所述射頻線圈套設(shè)在所述中心流管上，所述射頻線圈包括分立結(jié)構(gòu)的兩個(gè)線圈；所述過(guò)極化磁體部分、穩(wěn)定極化磁體部分和測(cè)量磁體部分均由磁環(huán)粘結(jié)而成，所述過(guò)極化磁體部分磁環(huán)的厚度為a，穩(wěn)定極化磁體部分磁環(huán)的厚度為b，測(cè)量磁體部分磁環(huán)的厚度為c,且a > c > b0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核磁共振流體分析儀探頭，其特征在于，所述過(guò)極化磁體部分由5個(gè)磁環(huán)組成；所述穩(wěn)定極化磁體部分由5個(gè)磁環(huán)組成；所述測(cè)量磁體部分由40個(gè)磁環(huán)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核磁共振流體分析儀探頭，其特征在于，所述中心流管與磁體之間具有間隙，所述間隙內(nèi)填充有平衡液體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核磁共振流體分析儀探頭，其特征在于，所述中心流管與所述射頻線圈之間設(shè)置有第一銅膜，所述第一銅膜沿所述中心流管的軸向方向開設(shè)至少有一個(gè)開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核磁共振流體分析儀探頭，其特征在于，所述磁體的內(nèi)表面還設(shè)置有第二銅膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核磁共振流體分析儀探頭，其特征在于，所述射頻線圈包括套設(shè)在所述中心流管上的第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和第二線圈分別并聯(lián)有電容而形成并聯(lián)諧振電路；所述第一線圈的長(zhǎng)度大于所述第二線圈的長(zhǎng)度，且所述第二線圈位于所述測(cè)量磁體部分上，遠(yuǎn)離所述穩(wěn)定極化磁體部分的一端；所述第一線圈和第二線圈沿所述中心流管的軸向方向順序套設(shè)在所述中心流管上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核磁共振流體分析儀探頭，其特征在于，所述射頻線圈包括套設(shè)在所述中心流管上的第一線圈和第二線圈，第一線圈串聯(lián)有電容形成串聯(lián)諧振電路， 所述第二線圈并聯(lián)有電容形成并聯(lián)諧振電路；所述第一線圈的長(zhǎng)度大于所述第二線圈的長(zhǎng)度，且所述第二線圈位于所述測(cè)量磁體部分上，遠(yuǎn)離所述穩(wěn)定極化磁體部分的一端；所述第一線圈和第二線圈重合設(shè)置。
8.一種核磁共振流體分析儀，其特征在于，包括權(quán)利要求1-6任一所述的核磁共振流體分析儀探頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的核磁共振流體分析儀，其特征在于，所述射頻線圈包括套設(shè)在所述中心流管上的第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和第二線圈分別并聯(lián)有電容而形成并聯(lián)諧振電路；所述第一線圈的長(zhǎng)度大于所述第二線圈的長(zhǎng)度，且所述第二線圈位于所述測(cè)量磁體部分上，遠(yuǎn)離所述穩(wěn)定極化磁體部分的一端；所述第一線圈和第二線圈沿所述中心流管的軸向方向順序套設(shè)在所述中心流管上；所述射頻線圈連接有信號(hào)測(cè)量電路；所述信號(hào)測(cè)量電路包括控制處理模塊、信號(hào)產(chǎn)生電路和信號(hào)采集電路； 所述信號(hào)產(chǎn)生電路分別通過(guò)第一開關(guān)和第二開關(guān)與所述核磁共振流體分析探頭上的第一線圈和第二線圈連接；所述信號(hào)采集電路與所述第二線圈連接；所述第一線圈和第二線圈分別連接有第一電阻和第二電阻，且所述第一電阻通過(guò)第三開關(guān)接地，所述第二電阻通過(guò)第四開關(guān)接地；所述控制處理模塊與所述信號(hào)測(cè)量電路和信號(hào)采集電路連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的核磁共振流體分析儀，其特征在于，所述射頻線圈包括套設(shè)在所述中心流管上的第一線圈和第二線圈，第一線圈串聯(lián)有電容形成串聯(lián)諧振電路，所述第二線圈并聯(lián)有電容形成并聯(lián)諧振電路；所述第一線圈的長(zhǎng)度大于所述第二線圈的長(zhǎng)度，且所述第二線圈位于所述測(cè)量磁體部分上，遠(yuǎn)離所述穩(wěn)定極化磁體部分的一端； 所述第一線圈和第二線圈重合設(shè)置。 所述射頻線圈連接有信號(hào)測(cè)量電路；所述信號(hào)測(cè)量電路包括控制處理模塊、信號(hào)產(chǎn)生電路和信號(hào)采集電路； 所述信號(hào)產(chǎn)生電路與所述第一線圈連接，所述信號(hào)采集電路與所述第二線圈連接； 所述控制處理模塊與所述信號(hào)測(cè)量電路和信號(hào)采集電路連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種核磁共振流體分析儀探頭以及核磁共振流體分析儀。該分析探頭包括包括中心流管，所述中心流管的外壁上套設(shè)有磁體，所述磁體的外壁上套設(shè)有高導(dǎo)磁外殼；所述磁體包括沿所述中心流管的軸向方向依次設(shè)置的過(guò)極化磁體部分、穩(wěn)定極化磁體部分和測(cè)量磁體部分，所述測(cè)量磁體部分與中心流管之間還設(shè)置有射頻線圈，所述射頻線圈套設(shè)在所述中心流管上，所述射頻線圈包括分立結(jié)構(gòu)的兩個(gè)線圈；所述過(guò)極化磁體部分、穩(wěn)定極化磁體部分和測(cè)量磁體部分均由磁環(huán)粘結(jié)而成，所述過(guò)極化磁體部分磁環(huán)的厚度為a，穩(wěn)定極化磁體部分磁環(huán)的厚度為b，測(cè)量磁體部分磁環(huán)的厚度為c，且a＞c＞b。本發(fā)明技術(shù)方案中，磁體制作簡(jiǎn)單，便于安裝。
文檔編號(hào)E21B49/08GK102444400SQ201110362358
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者于慧俊, 吳保松, 李新, 肖立志, 胡海濤 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)