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核磁共振测井回波信号噪声抑制设计

2014-03-21宋公仆程晶晶陈向新

仪表技术与传感器 2014年2期
关键词:信号

余 峰,宋公仆,程晶晶,陈向新

(1.中海油田服务股份有限公司油田技术研究院,北京 101149;2.华中科技大学自动化学院,湖北武汉 430074)

0 引言

核磁共振测井仪是目前最先进的测井技术手段之一,具有测量精度高、无需进行复杂校准、可避开泥浆污染影响、一次测井获取参数多等优点[1]。与常规测井相比,核磁共振测井在石油和天然气地层储藏量评估方面具有显著优势[2],在未来几十年我国石油勘测行业有较大需求[3]。

核磁共振测井仪通过外加磁场极化地层流体中的氢核,利用CPMG脉冲激发呈指数衰减的自旋回波信号。通过弛豫解谱反演算法对回波信号进行处理,进而获取岩石物性参数和流体属性等信息。因此,回波信号的质量对反演结果有至关重要的影响。由于核磁共振自身物理特性,回波信号非常微弱(数十mV至数十nV),在井下125 ℃以上的高温环境中,受到周围各种电磁干扰和仪器自身产生噪声的影响,使得噪声抑制成为核磁仪器的核心问题。

针对上述问题,以自主研发的核磁共振测井仪器EMRT为例,分别从前置放大电路噪声抑制、采集电路中ADC模块有效分辨率选择、回波信号数字滤波算法3个方面提高信噪比。

1 噪声抑制方法

1.1回波信号的信噪比模型

核磁共振回波信号与热噪声之比由式(1)决定[4]:

(1)

式中:KC为与接收线圈几何形状有关的系数;η为线圈所包含的样品的体积;MO为核的静磁化强度;Q为线圈的无负载的品质因数;ω0为核的拉莫尔角频率;vc为线圈的体积;……

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