一種me?cpmg序列的巖心核磁信號(hào)采集及反演方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種ME?CPMG序列的巖心核磁信號(hào)采集及反演方法。該方法在恒定磁場條件下，通過設(shè)置等待時(shí)間將樣品的氫核完全極化至Z軸，再應(yīng)用90°射頻脈沖將宏觀磁化矢量扳倒至XY平面，進(jìn)而施加一系列的180°射頻脈沖，并在相鄰兩個(gè)180°射頻脈沖間采集磁化矢量。與CPMG脈沖不同的是，兩個(gè)相鄰180°射頻脈沖的時(shí)間間隔可以根據(jù)被測(cè)樣品的先驗(yàn)信息和用戶需求更改，一般隨著采樣時(shí)間的增大而增大。ME?CPMG脈沖序列降低了180°射頻脈沖個(gè)數(shù)，有效地節(jié)約了信號(hào)激發(fā)所需的能量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，提高了反演速率。該方法在頁巖、致密砂巖、碳酸鹽巖等具有弱弛豫信號(hào)、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜的巖心中具有較大的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種ME-GPMG序列的巖心核磁信號(hào)采集及反演方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于變回波間隔非均勻采樣的ME-CPMG序列的巖心核磁信號(hào)采集及反演方法，屬于核磁共振及巖石物理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源勘探的進(jìn)一步深入，碳酸鹽巖、致密油氣、頁巖油氣等復(fù)雜及非常規(guī)儲(chǔ)層成了研究的重點(diǎn)。這些儲(chǔ)層物性差，非均質(zhì)性強(qiáng)，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)傳統(tǒng)的核磁共振技術(shù)帶來巨大挑戰(zhàn)。復(fù)雜及非常規(guī)儲(chǔ)層弛豫信號(hào)弱，孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)的核磁共振技術(shù)基于CPMG脈沖序列，當(dāng)回波間隔縮短時(shí)所需的射頻脈沖個(gè)數(shù)增大，因而，激勵(lì)這些射頻脈沖所需要的能量也將急劇增加。此外，CPMG脈沖序列采用均勻采樣的方式采集回波幅度，容易產(chǎn)生信息冗余，極大影響了信號(hào)采集速率及反演精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003 ]針對(duì)以上問題，本發(fā)明提出一種ME-CPMG序列的巖心核磁信號(hào)采集及反演方法。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是:
[0005]—種ME-CPMG序列的巖心核磁信號(hào)采集及反演方法，包括以下步驟:
[0006]S1、將巖心放入恒定磁場強(qiáng)度的磁體中，將脈沖序列分為N個(gè)窗口 ；
[0007]S2、設(shè)定N個(gè)窗口的回波間隔Tei，Te2，…，Ten和對(duì)應(yīng)180°射頻脈沖個(gè)數(shù)Pei，Pe2，…，Pen;
[0008]S3、設(shè)定等待時(shí)間Tw，使磁化矢量完全極化至Z軸；
[0009]S4、施加90°射頻脈沖將磁化矢量扳至XY平面；
[0010]S5、經(jīng)過TE1/2后施加第一個(gè)180°射頻脈沖，將磁化矢量翻轉(zhuǎn)到XY平面的另一邊；[0011 ] S6、再經(jīng)過Tei后施加第二個(gè)180°射頻脈沖，此后連續(xù)施加PE1_2個(gè)180°射頻脈沖，并在兩個(gè)相鄰180°射頻脈沖之間采集回波幅度，完成第一個(gè)窗口的回波信號(hào)采集；
[0012]S7、施加第二個(gè)窗口的180°射頻脈沖序列，相鄰射頻脈沖的時(shí)間間隔為Te2，施加脈沖個(gè)數(shù)為PE2，在兩個(gè)相鄰180°射頻脈沖之間采集回波幅度；
[0013]S8、依次施加第三個(gè)窗口至第N個(gè)窗口的180°射頻脈沖序列，采集回波幅度；
[0014]S9、采用SIRT算法將回波幅度反演成核磁共振譜。
[0015]優(yōu)選的，所述等待時(shí)間Tw為6秒。
[0016]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[00?7] 1、本發(fā)明提供的ME-CPMG序列的巖心核磁信號(hào)米集及反演方法，簡稱為脈沖序列分窗方法，可實(shí)現(xiàn)巖心中弛豫組分較多時(shí)核磁信號(hào)的有效米集;不同的窗口具有各自的回波間隔和射頻脈沖個(gè)數(shù)，可對(duì)不同從弛豫組分進(jìn)行精細(xì)刻畫。
[0018] 2、本發(fā)明提供的變回波間隔非均勻采樣方式，能最大程度的減小信息冗余，有效的節(jié)約存儲(chǔ)空間，同時(shí)極大地提高反演速率，可用于核磁共振實(shí)驗(yàn)及孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)，特別適合碳酸鹽巖、頁巖和致密砂巖等復(fù)雜樣品。[0019 ] 3、本發(fā)明方法將射頻脈沖進(jìn)行優(yōu)化組合，通過改變相鄰射頻脈沖的時(shí)間間隔來降低信號(hào)采集所需的射頻脈沖個(gè)數(shù)。同時(shí)，采用脈沖序列分窗的方法，設(shè)定不同窗口的回波間隔和射頻脈沖個(gè)數(shù)，有效地降低激發(fā)射頻脈沖所需的能量，最大程度地降低信息冗余，方便核磁共振測(cè)試及反演。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明提供的一種基于變回波間隔非均勻采樣的ME-CPMG序列的巖心核磁信號(hào)采集及反演方法的流程圖；
[0021]圖2是本發(fā)明提供的變回波間隔非均勻采樣的ME-CPMG序列示意圖；
[0022]圖3是某具有單峰弛豫信號(hào)的回波幅度信號(hào)及反演結(jié)果；
[0023]圖4是某具有雙峰弛豫信號(hào)的回波幅度信號(hào)及反演結(jié)果；
[0024]圖5是某具有三峰弛豫信號(hào)的回波幅度信號(hào)及反演結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明提出一種基于變回波間隔非均勻采樣的ME-CPMG序列的巖心核磁信號(hào)采集及反演方法。在恒定磁場條件下，通過設(shè)置等待時(shí)間將樣品的氫核完全極化至Z軸，再應(yīng)用90°射頻脈沖將宏觀磁化矢量扳倒至XY平面，進(jìn)而施加一系列的180°射頻脈沖，并在相鄰兩個(gè)180°射頻脈沖間采集磁化矢量。與CPMG脈沖不同的是，兩個(gè)相鄰180°射頻脈沖的時(shí)間間隔可以根據(jù)被測(cè)樣品的先驗(yàn)信息和用戶需求更改，一般隨著采樣時(shí)間的增大而增大。ME-CPMG脈沖序列降低了 180°射頻脈沖個(gè)數(shù)，有效地節(jié)約了信號(hào)激發(fā)所需的能量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，提高了反演速率，在頁巖、致密砂巖、碳酸鹽巖等具有弱弛豫信號(hào)、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜的巖心中具有較大的應(yīng)用前景。
[0026]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0027]如圖1所示，一種基于變回波間隔非均勻采樣的ME-CPMG序列的巖心核磁信號(hào)采集及反演方法，主要包括窗口分割，不同窗口的回波間隔和射頻脈沖序列個(gè)數(shù)設(shè)計(jì)、脈沖序列實(shí)現(xiàn)和回波幅度采集、回波幅度的反演及核磁共振譜生成，四部分缺一不可，且順序不可顛倒。該方法具體按以下步驟依次進(jìn)行:
[0028]S1、將巖心放入恒定磁場強(qiáng)度的磁體中，將脈沖序列分為N個(gè)窗口 ；
[0029]S2、設(shè)定N個(gè)窗口的回波間隔(TE1，TE2，…，TEN)和對(duì)應(yīng)180°射頻脈沖個(gè)數(shù)(Pe1，Pe2 ,...,Pen)；
[0030]S3、設(shè)定等待時(shí)間Tw(—般為6秒)，使磁化矢量完全極化至Z軸；
[0031 ] S4、施加90°射頻脈沖將磁化矢量扳至XY平面；
[0032]S5、經(jīng)過TE1/2后施加第一個(gè)180°射頻脈沖，將磁化矢量翻轉(zhuǎn)到XY平面的另一邊；
[0033]S6、再經(jīng)過Te1后施加第二個(gè)180°射頻脈沖，此后連續(xù)施加PE1-2個(gè)180°射頻脈沖，并在兩個(gè)相鄰180°射頻脈沖之間采集回波幅度，完成第一個(gè)窗口的回波信號(hào)采集；
[0034]S7、施加第二個(gè)窗口的180°射頻脈沖序列，相鄰射頻脈沖的時(shí)間間隔為Te2，施加脈沖個(gè)數(shù)為PE2，在兩個(gè)相鄰180°射頻脈沖間采集回波幅度；
[0035]S8、依次施加第三個(gè)窗口至第N個(gè)窗口的180°射頻脈沖序列，相鄰射頻脈沖的時(shí)間間隔依次為Te3，Te4，…，Ten，相應(yīng)的施加脈沖個(gè)數(shù)為Pe3，Pe4，…，Pen，米集回波幅度；
[0036]S9、采用SIRT算法將回波幅度反演成核磁共振譜。
[0037]圖2是變回波間隔非均勻采樣ME-CPMG序列的示意圖。采用90°射頻脈沖和180°射頻脈沖優(yōu)化組合的方式對(duì)脈沖序列進(jìn)行分窗，設(shè)置不同窗口的回波間隔和脈沖個(gè)數(shù)，使得信號(hào)的發(fā)生和采集更具有針對(duì)性，能有效地降低射頻脈沖個(gè)數(shù)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。
[0038]圖3是某具有單峰弛豫信號(hào)的回波幅度信號(hào)及反演結(jié)果。圖3(a)是生成的回波幅度信號(hào)，在信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，等待時(shí)間為6s。將脈沖序列分為6個(gè)窗口，每個(gè)窗口的回波間隔分別為0.051118、0.11118、0.21118、0.41118、0.61118、0.81118，對(duì)應(yīng)的脈沖個(gè)數(shù)分別為1000、500、250、125、64、32。圖3(b)是根據(jù)回波幅度反演得到的核磁共振譜，反演應(yīng)用SIRT算法。
[0039]圖4是某具有雙峰弛豫信號(hào)的回波幅度信號(hào)及反演結(jié)果。圖4(a)是生成的回波幅度信號(hào)，在信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，等待時(shí)間為6s。將脈沖序列分為6個(gè)窗口，每個(gè)窗口的回波間隔分別為0.051118、0.11118、0.21118、0.41118、0.61118、0.81118，對(duì)應(yīng)的脈沖個(gè)數(shù)分別為1000、500、250、125、64、32。圖4(b)為根據(jù)回波幅度反演得到的核磁共振譜，反演應(yīng)用SIRT算法。
[0040]圖5是某具有三峰弛豫信號(hào)的回波幅度信號(hào)及反演結(jié)果。圖5(a)是生成的回波幅度信號(hào)，在信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，等待時(shí)間為6s。將脈沖序列分為6個(gè)窗口，每個(gè)窗口的回波間隔分別為0.051118、0.11118、0.21118、0.41118、0.61118、0.81118，對(duì)應(yīng)的脈沖個(gè)數(shù)分別為1000、500、250、125、64、32。圖5(b)為根據(jù)回波幅度反演得到的核磁共振譜，反演應(yīng)用SIRT算法。
[0041]上述方式中未述及的部分采取或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。
[0042]需要說明的是，在本說明書的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員所作出的任何等同替代方式，或明顯變型方式，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種ME-CPMG序列的巖心核磁信號(hào)采集及反演方法，其特征在于包括以下步驟: 51、將巖心放入恒定磁場強(qiáng)度的磁體中，將脈沖序列分為N個(gè)窗口； 52、設(shè)定N個(gè)窗口的回波間隔TE1，Te2，…，Ten和對(duì)應(yīng)180°射頻脈沖個(gè)數(shù)Pei，Pe2，…，Pen; 53、設(shè)定等待時(shí)間Tw，使磁化矢量完全極化至Z軸； 54、施加90°射頻脈沖將磁化矢量扳至XY平面； 55、經(jīng)過TE1/2后施加第一個(gè)180°射頻脈沖，將磁化矢量翻轉(zhuǎn)到XY平面的另一邊； 56、再經(jīng)過Te1后施加第二個(gè)180°射頻脈沖，此后連續(xù)施加PE1-2個(gè)180°射頻脈沖，并在兩個(gè)相鄰180°射頻脈沖之間采集回波幅度，完成第一個(gè)窗口的回波信號(hào)采集； 57、施加第二個(gè)窗口的180°射頻脈沖序列，相鄰射頻脈沖的時(shí)間間隔為Te2，施加脈沖個(gè)數(shù)為PE2，在兩個(gè)相鄰180°射頻脈沖之間采集回波幅度； 58、依次施加第三個(gè)窗口至第N個(gè)窗口的180°射頻脈沖序列，采集回波幅度； 59、采用SIRT算法將回波幅度反演成核磁共振譜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ME-CPMG序列的巖心核磁信號(hào)采集及反演方法，其特征在于:所述等待時(shí)間Iw為6秒。
【文檔編號(hào)】G01N24/08GK106093100SQ201610431170
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月16日
【發(fā)明人】葛新民, 范宜仁, 劉建宇, 邢東輝, 吳飛, 胡法龍, 李潮流
【申請(qǐng)人】中國石油大學(xué)(華東)