CN206920623U - 一种用于随钻核磁共振测井的天线快速切换*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***，包括：主控时序电路、发射电路、快速切换电路、上位机以及天线探头；主控时序电路与所述发射电路、快速切换电路和上位机连接，接收上位机发出的操控信号，发送发射信号给发射电路，发送接收信号给快速切换电路；发射电路与所述天线探头连接，向天线探头发射电流；天线探头为发射与接收一体化的线圈，作为发射线圈对探头周围的富氢物质的激发，作为接收天线接收核磁共振信号；快速切换电路与所述天线探头连接，对所述天线探头进行发射与接收的切换。本实用新型的优点所述天线快速切换***完成对信号发射与接收的切换，同时满足地下石油勘探的需求，而且方便安全。
Description
技术领域
本实用新型属于核磁共振技术领域，具体涉及一种用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***。
背景技术
核磁共振是迄今为止唯一能够直接探测氢质子的地球物理方法，核磁共振测井是一种适用于裸眼井的测井新技术，是目前唯一可以直接测量任意岩性储集层自由流体(油、气、水)渗流体积特性的测井方法，具有明显的优越性。
核磁共振测井仪通常由地面控制***与井下测量***组成，其中测量***置于探头内部。通常测井仪的接收和发射采用同一线圈，而核磁共振信号是甚微弱信号，通常是nV级别，为了获得高信噪比、高分辨率的信号，需要研制一套天线快速切换的***。而油层通常位于地下几百米至几千米，随着地下距离的加深，温度、压力也随即升高，因此设计快速切换***还要考虑使用耐高温器件。
现有的磁共振仪器多采用电磁继电器，固态继电器，光耦继电器，然而电磁继电器切换速度慢，固态继电器体积大，温度低，抗干扰能力差，光耦继电器温度低，都不适宜应用在随钻测井环境中。
实用新型内容
为解决现有磁共振仪器采用的天线切换装置难以满足地下石油勘探需求的现状，本实用新型提供一种用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***；该天线快速切换***完成对信号发射与接收的切换。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***，包括：主控时序电路、发射电路、快速切换电路、上位机以及天线探头；其中：
主控时序电路，与所述发射电路、快速切换电路和上位机连接，接收上位机发出的操控信号，发送发射信号给发射电路，发送接收信号给快速切换电路；
发射电路，与所述天线探头连接，向天线探头发射电流；
天线探头，为发射与接收一体化的线圈，作为发射线圈对探头周围的富氢物质的激发，作为接收天线接收核磁共振信号；
快速切换电路，与所述天线探头连接，对所述天线探头进行发射与接收的切换。
进一步，所述用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***还包括与快速切换电路连接的低噪声配谐和前放电路，以及与所述低噪声配谐和前放电路连接的采集处理和存储电路，所述核磁共振信号经低噪声配谐和前放电路前置信号处理后，经采集处理和存储电路传至与所述采集处理和存储电路的输出端连接的上位机进行显示与存储。
进一步，所述快速切换电路包括隔离驱动电路和两个高压MOS管，所述隔离驱动电路为两个高压MOS管提供相应的参考电压，通过所述高压MOS管的输出端连接天线探头。
进一步，所述隔离驱动电路包括两个DC-DC电源模块、光耦以及驱动芯片，两个DC-DC电源模块均连接光耦和驱动芯片，所述主控时序电路发出信号经过光耦传送给驱动芯片，驱动芯片采用两路输出分别控制两个高压MOS管，判断天线探头进行发射信号或进行信号采集。
进一步，所述驱动芯片采用的型号为IXDD409芯片。
进一步，所述光耦采用耐高温光耦，耐高温光耦的型号为TPL2301。
本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：
本实用新型自制快速切换电路由耐高温光耦，隔离电源，耐高温驱动芯片和高压MOS管组成，将***低压控制部分和高压驱动执行部分进行隔离，避免驱动执行部分的强电干扰控制回路中的弱信号。
本实用新型采用隔离驱动设计不仅避免驱动电路的输入输出使用同一地端，产生相互干扰，还可以使人工在线调试免于直接接触高压电路，从而更加方便、安全。
本实用新型一种用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***，是一种耐高温高压的天线快速切换***，采用耐高温器件制成，而且能够获得高信噪比、高分辨率的信号。
附图说明
图1为本实用新型用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***的整体框图。
图2为本实用新型快速切换电路的内部框图。
图中1、主控时序电路，2、发射电路，3、快速切换电路，4、低噪声配谐和前放电路，5、采集处理和存储电路，6、上位机，7、天线探头，8、DC-DC电源模块Ⅰ，9、DC-DC电源模块Ⅱ，10、光耦，11、驱动芯片，12高压MOS管。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1，一种用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***，包括主控时序电路1、发射电路2、快速切换电路3、上位机6、天线探头7、低噪声配谐和前放电路4以及采集处理和存储电路5；主控时序电路1与所述发射电路2、快速切换电路3和上位机6连接，接收上位机6发出的操控信号，发送发射信号给发射电路2，发送接收信号给快速切换电路3；发射电路2与所述天线探头7连接，向天线探头7发射电流；天线探头7为发射与接收一体化的线圈，作为发射线圈对探头周围的富氢物质的激发，作为接收天线接收核磁共振信号；快速切换电路3与所述天线探头7连接，对所述天线探头7进行发射与接收的切换；快速切换电路3还连接低噪声配谐和前放电路4，低噪声配谐和前放电路4连接采集处理和存储电路5，核磁共振信号经低噪声配谐和前放电路4前置信号处理后，经采集处理和存储电路5传至与所述采集处理和存储电路5的输出端连接的上位机6进行显示与存储。
参见图2，快速切换电路3包括隔离驱动电路和两个高压MOS管12，隔离驱动电路为两个高压MOS管12提供相应的参考电压，而实现快速准确地切换发射与接收天线的目的，两个高压MOS管12采用两个高压N-MOS管，通过两个高压MOS管12的输出端连接天线探头7；隔离驱动电路包括两个DC-DC电源模块、光耦10以及驱动芯片11，本实用新型光耦10选用专用耐高温光耦TPL2301，驱动芯片11选用IXDD409芯片，两个DC-DC电源模块分别为DC-DC电源模块Ⅰ8和DC-DC电源模块Ⅱ9；两个DC-DC电源模块均连接光耦10和驱动芯片11，主控时序电路1发出信号经过光耦10传送给驱动芯片11，驱动芯片11采用两路输出分别控制两个高压MOS管12，判断天线探头7进行发射信号或进行信号采集。
DC-DC电源模块Ⅰ8、DC-DC电源模块Ⅱ9，耐高温光耦TPL2301以及驱动芯片IXDD409构成隔离驱动电路，在***发射和接收转换阶段，首先主控***发送命令进行信号发射或接收，信号经过耐高温光耦TPL2301传送给驱动芯片IXDD409，由于耐高温光耦TPL2301输入端与输出端完全实现了电气隔离，所以输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。同时，井下温度很高，同时，在***外加上耐高温的防磁保护罩。其次驱动芯片IXDD409接收到耐高温光耦TPL2301传递的信号，对高压N-MOS管进行控制，其两路输出分别控制两个高压N-MOS管，从而判断哪个导通哪个截止，也就是天线是否发射信号或进行信号采集；为了达到对每个MOSFET门极信号电压电位隔离，采用两个DC-DC直流模块分别为每个高压N-MOS管提供相应的参考电位，从而实现快速准确地切换发射与接收天线的目的。对于MOSFET的驱动电路，采用高边开关方式，消除了接地电位和负载通电的问题。
本实用新型一种用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***的工作过程：
首先，上位机6，通过主控时序电路1发送发射命令，经发射电路2向天线探头7发射电流，对探头周围的富氢物质进行直流脉冲极化，使探头周围物质中氢质子产生能级跃迁，大量的氢质子跃迁到高能级，完成对富氢物质的激发。
激发完成后，上位机6通过主控时序电路1发送接收命令，快速切换电路3进行天线切换，此时天线探头7为接收天线，核磁共振信号经低噪声配谐和前放电路4、采集处理和存储电路5传至上位机6进行显示与存储。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***，其特征在于，包括：主控时序电路、发射电路、快速切换电路、上位机以及天线探头；其中：
主控时序电路，与所述发射电路、快速切换电路和上位机连接，接收上位机发出的操控信号，发送发射信号给发射电路，发送接收信号给快速切换电路；
发射电路，与所述天线探头连接，向天线探头发射电流；
天线探头，为发射与接收一体化的线圈，作为发射线圈对探头周围的富氢物质的激发，作为接收天线接收核磁共振信号；
快速切换电路，与所述天线探头连接，对所述天线探头进行发射与接收的切换。
2.根据权利要求1所述用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***，其特征在于，还包括与快速切换电路连接的低噪声配谐和前放电路，以及与所述低噪声配谐和前放电路连接的采集处理和存储电路，所述核磁共振信号经低噪声配谐和前放电路前置信号处理后，经采集处理和存储电路传至与所述采集处理和存储电路的输出端连接的上位机进行显示与存储。
3.根据权利要求1所述用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***，其特征在于，所述快速切换电路包括隔离驱动电路和两个高压MOS管，所述隔离驱动电路为两个高压MOS管提供相应的参考电压，通过所述高压MOS管的输出端连接天线探头。
4.根据权利要求3所述用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***，其特征在于，所述隔离驱动电路包括两个DC-DC电源模块、光耦以及驱动芯片，两个DC-DC电源模块均连接光耦和驱动芯片，所述主控时序电路发出信号经过光耦传送给驱动芯片，驱动芯片采用两路输出分别控制两个高压MOS管，判断天线探头进行发射信号或进行信号采集。
5.根据权利要求4所述用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***，其特征在于，所述驱动芯片采用的型号为IXDD409芯片。
6.根据权利要求4所述用于随钻核磁共振测井的天线快速切换***，其特征在于，所述光耦采用耐高温光耦，耐高温光耦的型号为TPL2301。
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| CN108663972A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-10-16 | 中国石油大学(北京) | 随钻核磁共振测井仪器主控***与装置 |
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| US11280932B2 (en) | 2018-05-23 | 2022-03-22 | China University Of Petroleum-Beijing | Main control system and a device for a nuclear magnetic resonance logging while drilling tool |
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