核磁共振測(cè)井儀儲(chǔ)能短節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

于會(huì)媛　宋公仆　蔡池淵　范偉

摘要：儲(chǔ)能短節(jié)為核磁共振測(cè)井儀提供大量的能量，本文提供了一種優(yōu)化的儲(chǔ)能短節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)可同時(shí)防止電容固定座圓周轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向串動(dòng)，降低了信號(hào)噪聲，提高了信號(hào)質(zhì)量，同時(shí)提高了裝配效率。此結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、絕緣性比以往的結(jié)構(gòu)都有大大的提高。此結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，制作成本低，使用可靠

關(guān)鍵詞：核磁共振測(cè)井能量儲(chǔ)存電容機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TE2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（b）-0092-01

核磁共振測(cè)井技術(shù)的物理基礎(chǔ)是利用氫原子核（質(zhì)子1H）自身的磁性及其與外加磁場(chǎng)的相互作用。它通過測(cè)量地層巖石孔隙流體中氫核的核磁共振馳豫信號(hào)的幅度和馳豫速率，來探測(cè)地層巖石孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙流體的有關(guān)信息。

核磁共振測(cè)井直接測(cè)量巖石孔隙中流體的信號(hào)，對(duì)巖石骨架沒有響應(yīng)，是當(dāng)代唯一能夠直接測(cè)量儲(chǔ)層（油層、氣層、水層）自由流體孔隙度的測(cè)井方法。測(cè)量結(jié)果不受泥漿、泥餅及侵入的影響，也不破壞動(dòng)態(tài)平衡和孔隙結(jié)構(gòu)[1]。

一般的核磁共振測(cè)井儀器的基本組成，包含包括磁體和天線的探頭、電子線路、儲(chǔ)能短節(jié)以及信號(hào)采集與處理系統(tǒng)。電磁場(chǎng)，激勵(lì)地層的核磁共振信號(hào)，并接收核磁共振信號(hào)。電子線路的基本功能是通過天線實(shí)現(xiàn)大功能射頻脈沖的發(fā)射和超微弱核磁共振信號(hào)的檢測(cè)。發(fā)射電路發(fā)射的射頻（RF）脈沖期間往往高達(dá)上千瓦，由于電纜的限制，很難在短時(shí)間內(nèi)供給這么大的能量，需要一個(gè)儲(chǔ)能短節(jié)，為發(fā)射電路提供能量。儲(chǔ)能短節(jié)的能量來源于1260個(gè)鉭電容，這些鉭電容必須有效合理的連接才能實(shí)現(xiàn)供應(yīng)能量的目的，圖1為鉭電容結(jié)構(gòu)（如圖1）。

本文針對(duì)目前儲(chǔ)能短節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題，提供了一種優(yōu)化的儲(chǔ)能短節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。即設(shè)計(jì)一種連接電容固定座的結(jié)構(gòu)，提高電容固定座穩(wěn)定性，易于拆裝，使得儲(chǔ)能短節(jié)在實(shí)現(xiàn)能量供應(yīng)的同時(shí)，為工作者拆裝提供了極大的方便，提高工作效率。

1優(yōu)化前機(jī)械結(jié)構(gòu)

鉭電容固定在電容固定座中，電容固定座結(jié)構(gòu)如圖2所示，中間圓孔為貫通線通孔。為了起到良好的絕緣效果，并達(dá)到一定的機(jī)械強(qiáng)度，電容固定座采用PEEK材料。每2個(gè)電容固定座通過銷子連接起來，共36節(jié)，如圖3所示。但這種連接方式極其不連貫，在拆裝過程中由于整個(gè)電容及固定座的自重極易斷開，而且貫通線從電容固定座中間通孔穿過，給實(shí)際工作帶來極大的麻煩（如圖2-圖4）。

2優(yōu)化后機(jī)械結(jié)構(gòu)

每個(gè)電容固定座鉆有35個(gè)彈巢式圓孔，將電容成蜂窩狀排列，1260個(gè)鉭電容共分布在36個(gè)電容固定座上。為了將電容固定都圓孔中，需要把鉭電容按方式裝入電容固定座中，并用螺絲頂緊（如圖4）。

電容裝配完成后，用鍍銀銅母線將全部35個(gè)電容并聯(lián)。母線右側(cè)雙箭頭所指引腳開始連接，進(jìn)入內(nèi)圈，順時(shí)針繞過所有引腳圓環(huán)，共三圈繞回雙箭頭處。正、負(fù)兩端繞法相同。再準(zhǔn)備兩根30cm長的AWG22600V引線，橙ORG、灰GRY各一根，從雙箭頭所指引腳引出，橙ORG線接正極、灰GRY線接負(fù)極。用電烙鐵將所有連線與引腳的接觸點(diǎn)進(jìn)行焊接。

儲(chǔ)能短節(jié)為了提供足夠的能量，需將每9個(gè)電容固定座串聯(lián)成4組，然后將串聯(lián)好的4組電容固定座彼此并聯(lián)，每2組并聯(lián)的電容固定座之間用間隔管間隔開，起到絕緣作用。電容固定座正中間鉆有正六邊形通孔，中間穿正六邊形不銹鋼金屬棒，防止容固定座周向轉(zhuǎn)動(dòng)，提高穩(wěn)定性。

串聯(lián)的每2個(gè)電容固定座之間用間隔管隔開，間隔管圓周鉆2個(gè)螺紋孔，用頂絲將其與六邊形不銹鋼棒頂緊，既防止電容固定座軸向串動(dòng)，同時(shí)也起到了絕緣作用；每個(gè)電容固定座正上方開有走線槽，方便貫通線穿過。正六邊形不銹鋼金屬棒將36節(jié)電容固定座串成一個(gè)整體，不銹鋼金屬棒兩端用螺母擰緊。

3實(shí)際裝配

按照上述設(shè)計(jì)思想，加工制造了一批PEEK電容固定座和相關(guān)的金屬部件，并進(jìn)行了實(shí)際的裝配。首先將緊固板裝正六邊形金屬棒上，然后依次裝入裝配好的電容固定座。相鄰兩個(gè)電容固定座之間用電容固定座間隔管1間隔開，每9個(gè)電容固定座之間用電容固定座間隔管2間隔開，共4節(jié)。裝配完成后兩端用螺母帶緊。裝配完成后，將整體電容固定座豎起，用橡皮錘輕輕敲打上面，使電容固定座之間裝配更加緊密，防止由于裝配不牢而出現(xiàn)電容固定座之間串動(dòng)。

將36個(gè)小節(jié)分成4組。每9節(jié)首尾相接進(jìn)行串聯(lián)，將串聯(lián)好的4組電容進(jìn)行并聯(lián)，藍(lán)色（BLU）接負(fù)極，橙色（ORG）接正極，從短節(jié)兩端分別引出。將裝好電容固定座的兩端裝配上金屬頭，并接好電路骨架進(jìn)行測(cè)試，測(cè)井結(jié)果表明，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)信號(hào)的噪聲大大減小，信號(hào)質(zhì)量得到了大大的提高，而且整個(gè)儲(chǔ)能短節(jié)的強(qiáng)度得到了非常大的改善，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

4結(jié)語

優(yōu)化后的儲(chǔ)能短節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)可以提高電容固定座連接穩(wěn)定性，而且拆裝效率高。結(jié)構(gòu)中采用金屬棒穿過電容固定座，可支撐固定電容固定座，防止電容固定座周向轉(zhuǎn)動(dòng)，且通過固定結(jié)構(gòu)防止電容固定座軸向竄動(dòng)，穩(wěn)定性非常好，間隔管提高了電容固定座之間的絕緣特性，凹槽的設(shè)置使得穿貫通線非常輕松，效率大大提高。此結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，且制作成本低、使用可靠。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖立志.核磁共振成像測(cè)井與巖石核磁共振及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，1998.