[发明专利]一种地面-井中联合的三维磁共振测深装置及方法

说明书

本发明属于地球物理勘探设备领域，涉及一种地面‑井中联合的三维磁共振测深装置及方法。该装置包含地面仪器系统、地面发射线圈、地面‑井中连接总线和井中仪器系统四部分。通过上位机向地面仪器系统配置探测参数，由地面仪器系统的发射单元发射磁共振激发脉冲，由井中仪器系统的三分量线圈接收三分量磁共振信号，并将发射参数和接收的信号数据发送给上位机分析。该装置结合地面探测和井中探测的优点，提高了磁共振测深的垂直和水平分辨率，并且利用井中三分量线圈作为接收传感器，实现了三维探测。

技术领域

本发明属于地球物理勘探领域，尤其是涉及一种地面-井中联合的三维磁共振测深装置及方法。

背景技术

与其他地球物理技术相比，能够直接对地下水进行探测是磁共振测深技术的独特优势。近些年，磁共振测深技术在水资源探测、水文地质勘探等方面已广泛应用。并且，探测维度从一维发展到三维，从地面应用发展到井中应用。

CN102096112A公开的“基于阵列线圈的核磁共振地下水探测仪及野外探测方法”，通过地面铺设一个发射线圈，然后铺设25个阵列式接收线圈，结合灵敏度较高的信号采集装置，可以实现二维和三维探测。

CN111077581A公开的“一种隧道突水三维核磁共振超前探测装置及成像方法”，使用一个发射线圈覆盖隧道的掘进面；再使用一个球形支架，在球形支架的三个互相垂直的方向上缠绕接收线圈，实现一个线圈发射，三维线圈接收的探测方式，能够得出隧道全空间内含水构造的磁共振响应。

CN109236283A公开的“核磁共振测井仪探头及核磁共振测井仪”，设计了一台完整的井下磁共振石油探测仪器，仪器采用收发一体结构，沿仪器轴向放置阵列式收发一体线圈，可以实现井下多角度的磁共振探测。

以上内容是通过铺设地面阵列式线圈、隧道内多方向线圈和井下阵列线圈实现的多角度磁共振探测，在不同的探测环境下应用都会取得较好的应用效果，但是也存在一些不足之处：地面阵列式线圈布设较复杂，会消耗大量准备时间；并且仅使用地面线圈，难以克服磁共振测深分辨率较低的问题；隧道内多角度线圈尺寸受到隧道尺寸的限制，因而探测范围较小，另外隧道内全空间探测方法与地面半空间探测方法不同，难以推广到地面使用；完整的石油测井仪器部件复杂，体积较大，对井口尺寸有要求，另外受发射线圈尺寸和永磁体磁场均匀区限制，探测范围较小，最远距离只有25cm左右。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种地面-井中联合的三维磁共振测深装置，充分利用地面和井中探测的优点，提高磁共振测深的垂直和水平分辨力，并实现三维探测。本发明适用于在已存在井眼的探测地点进行磁共振测深实验。

本发明另一方面提供一种地面-井中联合的三维磁共振测深方法。

本发明是这样实现的，一种地面-井中联合的三维磁共振测深仪器，该仪器包括：

地面仪器系统，接收上位机控制命令，并控制发射单元发射激发电流，控制接收单元接收磁共振信号，将数据传送给上位机；

地面发射线圈，用于承载激发电流，产生磁共振激发磁场；

地面-井中连接总线，连接地面仪器系统和井中仪器系统，进行信号传输；

井中仪器系统，可置于井中不同深度处，接收磁共振信号，并将信号传输给地面仪器系统。

进一步地，所述地面仪器系统包含上位机、数据缓存单元、参数解析单元、指令生成单元、接收控制单元、同步控制单元、发射控制单元、接收单元、发射单元、接收总线接口和高压发射接口；其中：

上位机，用于向下位机传输探测过程的设置参数和接收下位机返回的数据，并控制仪器开始运行和结束运行；

数据缓存单元，缓存上位机向下位机发送的控制参数数据，控制参数数据流接收结束后，数据缓存单元将数据传输给参数解析单元；