一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈的制作方法

本发明属于核磁共振，具体涉及一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈。

背景技术：

1、核磁共振测量油井或者岩芯是利用氢核在磁场中的核磁共振现象,来探测地层孔隙、流体以及岩芯内部特征的一种方法；其中，岩芯测量是将钻井中获得的岩芯在现场或者实验室进行测量；这种方法需要对钻出的岩芯做及时的处理，以避免岩芯中的有效检测成分挥发或者与外界发生化学反应。

2、核磁共振测井或者岩芯测量，通常需要一个静态磁场b0场和一个激发氢核的射频场b1场，其中，射频场通常由向特定线圈通入电流来产生，其线圈产生的磁场的方向需要与b0场正交，且正交的区域越多，线圈的发射和接收效率越高；同时，线圈探测信号的幅度与氢核的数量成正比，也就是与探测区域的体积成正比，一般有两种方法可以增加探测区域的体积，一是使用窄脉冲激发较厚的区域从而激发更多的氢核，二是增加天线的长度，天线的长度与探测区域的长度成正比，但是天线的长度与纵向分辨率成反比，纵向分辨率反应了当前测量位置的物质情况，纵向分辨率越高，越能够准确的反应出各个位置的地质分布情况；因此，提高岩芯检测的纵向分辨率，是保证岩芯测量准确性的重要前提。

3、目前，存在有两种提高纵向分辨率的方法，一种是通过特殊的序列设计与数据处理方法，通过对原始数据进行后处理同时并消除噪声信号来优化nmr信号，并以此来提高纵向分辨率；另一种则是通过改变射频线圈的结构，来提高纵向分辨率；在射频线圈的结构改进上，现有文献1(us678137)提供了一种高分辨率的天线设计，其本质是将一个大尺寸的主天线(即线圈)和一个小尺寸的副天线联合使用，大尺寸的主天线具有低的纵向分辨率，可以激发更深更大的范围，而小尺寸的副天线具有高的纵向分辨率，用以接收小范围的回波信号，如此，将两个线圈采集的信号数据做比较和组合处理，就可以提高纵向分辨率。

4、但是，前述现有技术存在以下不足：两个天线需要正交或去耦，其中，两天线正交需要更大的高度空间来放置线圈，如此，则会导致线圈距离检测样品距离变远，从而降低信号的信噪比；而去耦则会让线圈设计变得复杂，提高了加工难度；基于此，如何提供一种无需线圈正交以及去耦，且同时可提高岩芯测量纵向分辨率的射频探头，已成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，用以解决现有技术中使用双天线来提高纵向分辨率所存在的两天线需要正交或去耦，从而导致信号信噪比低以及线圈设计复杂的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，提供了一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，包括：

4、线圈支架、线圈主段以及线圈副段，其中，所述线圈主段绕制在所述线圈支架上，所述线圈支架的线圈主段绕制部位的两侧分别绕制有所述线圈副段，所述线圈主段处于磁体的两极之间，且所述线圈主段以及所述线圈副段绕制在所述线圈支架上后，构成螺线管线圈；

5、两线圈副段的绕制方向与所述线圈主段的绕制方向相反，其中，当向所述线圈主段和两线圈副段通入电流时，所述线圈主段在目标区域中产生的磁场，与两线圈副段在目标区域中产生的磁场相互抵消，所述线圈主段在目标区域中产生的磁场为线圈主段边沿磁场，且所述目标区域为线圈支架上处于线圈主段与两线圈副段之间的区域。

6、基于上述公开的内容，本发明相当于是将传统的螺线管线圈分为三段，其中，线圈主段位于磁体的两极之间，而线圈副段则分别位于线圈主段的两侧；其中，线圈主段与两线圈副段的绕制方向相反，如此，在通入电流时，两线圈副段则会产生一个与线圈主段相反的磁场；基于此，本发明相当于用两线圈副段所产生的磁场，来抵消线圈主段的边沿磁场，从而加快线圈主段磁场在其边沿的衰落；基于前述设计，在进行岩芯测量时，则仅有线圈主段所处的区域才能用于氢核的激发，因此，可缩短岩芯激发的区域，从而提高测量的纵向分辨率；由此，本发明无需多个线圈正交或去耦，避免了线圈正交和去耦所带来的信号信噪比降低以及设计复杂的问题，所以，本发明特别适用于岩芯的检测，适用于在岩芯测量领域的大规模应用与推广。

7、在一个可能的设计中，所述线圈主段的绕制匝数大于各个线圈副段的绕制匝数。

8、在一个可能的设计中，所述线圈主段的匝间距与各个线圈副段的匝间距不同。

9、在一个可能的设计中，所述线圈支架的中间部位上绕制有所述线圈主段，且各个线圈副段与所述线圈主段之间间隔设置。

10、在一个可能的设计中，各个线圈副段与所述线圈主段之间的间隔间距相等。

11、在一个可能的设计中，各个线圈副段产生的射频磁场强度，小于所述线圈主段产生的射频磁场强度。

12、在一个可能的设计中，两线圈副段在目标区域中产生的磁场，对所述线圈主段在目标区域中产生的磁场的削弱程度与两线圈副段和线圈主段的匝数，两线圈副段和线圈主段的匝间距，以及两线圈副段与线圈主段之间的间隔间距相关。

13、在一个可能的设计中，所述线圈支架为圆形螺线支架，且所述圆形螺线支架内设置有岩芯放置通路。

14、在一个可能的设计中，所述磁体用于产生静态磁场，所述线圈主段用于产生射频磁场，且所述静态磁场的磁场方向与所述射频磁场的磁场方向相互正交。

15、在一个可能的设计中，所述磁体包括永磁体，电磁体或超导磁体。

16、有益效果：

17、(1)本发明将传统的螺线管线圈分为三段，其中，线圈主段位于磁体的两极之间，而线圈副段则分别位于线圈主段的两侧；其中，线圈主段与两线圈副段的绕制方向相反，如此，在通入电流时，两线圈副段则会产生一个与线圈主段相反的磁场；基于此，本发明相当于用两线圈副段所产生的磁场，来抵消线圈主段的边沿磁场，从而加快线圈主段磁场在其边沿的衰落；基于前述设计，在进行岩芯测量时，则仅有线圈主段所处的区域才能用于氢核的激发，因此，可缩短岩芯激发的区域，从而提高测量的纵向分辨率；由此，本发明无需多个线圈正交或去耦，避免了线圈正交和去耦所带来的信号信噪比降低以及设计复杂的问题，所以，本发明特别适用于岩芯的检测，适用于在岩芯测量领域的大规模应用与推广。

技术特征：

1.一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，其特征在于，所述线圈主段(20)的绕制匝数大于各个线圈副段(30)的绕制匝数。

3.根据权利要求1所述的一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，其特征在于，所述线圈主段(20)的匝间距与各个线圈副段(30)的匝间距不同。

4.根据权利要求1所述的一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，其特征在于，所述线圈支架(10)的中间部位上绕制有所述线圈主段(20)，且各个线圈副段(30)与所述线圈主段(20)之间间隔设置。

5.根据权利要求4所述的一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，其特征在于，各个线圈副段(30)与所述线圈主段(20)之间的间隔间距相等。

6.根据权利要求1所述的一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，其特征在于，各个线圈副段(30)产生的射频磁场强度，小于所述线圈主段(20)产生的射频磁场强度。

7.根据权利要求1所述的一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，其特征在于，两线圈副段(30)在目标区域中产生的磁场，对所述线圈主段(20)在目标区域中产生的磁场的削弱程度与两线圈副段(30)和线圈主段(20)的匝数，两线圈副段(30)和线圈主段(20)的匝间距，以及两线圈副段(30)与线圈主段(20)之间的间隔间距相关。

8.根据权利要求1所述的一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，其特征在于，所述线圈支架(10)为圆形螺线支架，且所述圆形螺线支架内设置有岩芯放置通路(11)。

9.根据权利要求1所述的一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，其特征在于，所述磁体(40)用于产生静态磁场，所述线圈主段(20)用于产生射频磁场，且所述静态磁场的磁场方向与所述射频磁场的磁场方向相互正交。

10.根据权利要求1所述的一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，其特征在于，所述磁体(40)包括永磁体，电磁体或超导磁体。

技术总结
本发明公开了一种提高岩芯检测纵向分辨率的射频线圈，本发明将传统的螺线管线圈分为三段，其中，线圈主段位于磁体的两极之间，而线圈副段则分别位于线圈主段的两侧；其中，线圈主段与两线圈副段的绕制方向相反，如此，在通入电流时，两线圈副段则会产生一个与线圈主段相反的磁场；基于此，本发明用两线圈副段所产生的磁场，来抵消线圈主段的边沿磁场，从而加快线圈主段磁场在其边沿的衰落；基于前述设计，在进行岩芯测量时，则仅有线圈主段所处的区域才能用于氢核的激发，因此，可缩短岩芯激发的区域，从而提高测量的纵向分辨率；由此，本发明无需多个线圈正交或去耦，避免了线圈正交和去耦所带来的信号信噪比降低以及设计复杂的问题。

技术研发人员：吴子岳,陈潇,罗海,任仕伟
受保护的技术使用者：成都鸣石峻致科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4