一種me?cpmg序列的巖心核磁信號采集及反演方法
【專利摘要】本發明公開了一種ME?CPMG序列的巖心核磁信號采集及反演方法。該方法在恒定磁場條件下，通過設置等待時間將樣品的氫核完全極化至Z軸，再應用90°射頻脈沖將宏觀磁化矢量扳倒至XY平面，進而施加一系列的180°射頻脈沖，并在相鄰兩個180°射頻脈沖間采集磁化矢量。與CPMG脈沖不同的是，兩個相鄰180°射頻脈沖的時間間隔可以根據被測樣品的先驗信息和用戶需求更改，一般隨著采樣時間的增大而增大。ME?CPMG脈沖序列降低了180°射頻脈沖個數，有效地節約了信號激發所需的能量和數據存儲空間，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、孔隙結構復雜的巖心中具有較大的應用前景。
【專利說明】
一種ME-GPMG序列的巖心核磁信號采集及反演方法
技術領域
[0001]本發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采集及反演方法，屬于核磁共振及巖石物理領域。
【背景技術】
[0002]隨著能源勘探的進一步深入，碳酸鹽巖、致密油氣、頁巖油氣等復雜及非常規儲層成了研究的重點。這些儲層物性差，非均質性強，孔隙結構復雜，對傳統的核磁共振技術帶來巨大挑戰。復雜及非常規儲層弛豫信號弱，孔隙結構復雜，傳統的核磁共振技術基于CPMG脈沖序列，當回波間隔縮短時所需的射頻脈沖個數增大，因而，激勵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，容易產生信息冗余，極大影響了信號采集速率及反演精度。
【發明內容】
[0003 ]針對以上問題，本發明提出一種ME-CPMG序列的巖心核磁信號采集及反演方法。
[0004]本發明所采用的技術解決方案是:
[0005]—種ME-CPMG序列的巖心核磁信號采集及反演方法，包括以下步驟:
[0006]S1、將巖心放入恒定磁場強度的磁體中，將脈沖序列分為N個窗口 ；
[0007]S2、設定N個窗口的回波間隔Tei，Te2，…，Ten和對應180°射頻脈沖個數Pei，Pe2，…，Pen;
[0008]S3、設定等待時間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、經過TE1/2后施加第一個180°射頻脈沖，將磁化矢量翻轉到XY平面的另一邊；[0011 ] S6、再經過Tei后施加第二個180°射頻脈沖，此后連續施加PE1_2個180°射頻脈沖，并在兩個相鄰180°射頻脈沖之間采集回波幅度，完成第一個窗口的回波信號采集；
[0012]S7、施加第二個窗口的180°射頻脈沖序列，相鄰射頻脈沖的時間間隔為Te2，施加脈沖個數為PE2，在兩個相鄰180°射頻脈沖之間采集回波幅度；
[0013]S8、依次施加第三個窗口至第N個窗口的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]優選的，所述等待時間Tw為6秒。
[0016]本發明的有益技術效果是:
[00?7] 1、本發明提供的ME-CPMG序列的巖心核磁信號米集及反演方法，簡稱為脈沖序列分窗方法，可實現巖心中弛豫組分較多時核磁信號的有效米集;不同的窗口具有各自的回波間隔和射頻脈沖個數，可對不同從弛豫組分進行精細刻畫。
[0018] 2、本發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，有效的節約存儲空間，同時極大地提高反演速率，可用于核磁共振實驗及孔隙結構評價，特別適合碳酸鹽巖、頁巖和致密砂巖等復雜樣品。[0019 ] 3、本發明方法將射頻脈沖進行優化組合，通過改變相鄰射頻脈沖的時間間隔來降低信號采集所需的射頻脈沖個數。同時，采用脈沖序列分窗的方法，設定不同窗口的回波間隔和射頻脈沖個數，有效地降低激發射頻脈沖所需的能量，最大程度地降低信息冗余，方便核磁共振測試及反演。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發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采集及反演方法的流程圖；
[0021]圖2是本發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的回波幅度信號及反演結果；
[0023]圖4是某具有雙峰弛豫信號的回波幅度信號及反演結果；
[0024]圖5是某具有三峰弛豫信號的回波幅度信號及反演結果。
【具體實施方式】
[0025]本發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采集及反演方法。在恒定磁場條件下，通過設置等待時間將樣品的氫核完全極化至Z軸，再應用90°射頻脈沖將宏觀磁化矢量扳倒至XY平面，進而施加一系列的180°射頻脈沖，并在相鄰兩個180°射頻脈沖間采集磁化矢量。與CPMG脈沖不同的是，兩個相鄰180°射頻脈沖的時間間隔可以根據被測樣品的先驗信息和用戶需求更改，一般隨著采樣時間的增大而增大。ME-CPMG脈沖序列降低了 180°射頻脈沖個數，有效地節約了信號激發所需的能量和數據存儲空間，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、孔隙結構復雜的巖心中具有較大的應用前景。
[0026]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明進行說明。
[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數設計、脈沖序列實現和回波幅度采集、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行:
[0028]S1、將巖心放入恒定磁場強度的磁體中，將脈沖序列分為N個窗口 ；
[0029]S2、設定N個窗口的回波間隔(TE1，TE2，…，TEN)和對應180°射頻脈沖個數(Pe1，Pe2 ,...,Pen)；
[0030]S3、設定等待時間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、經過TE1/2后施加第一個180°射頻脈沖，將磁化矢量翻轉到XY平面的另一邊；
[0033]S6、再經過Te1后施加第二個180°射頻脈沖，此后連續施加PE1-2個180°射頻脈沖，并在兩個相鄰180°射頻脈沖之間采集回波幅度，完成第一個窗口的回波信號采集；
[0034]S7、施加第二個窗口的180°射頻脈沖序列，相鄰射頻脈沖的時間間隔為Te2，施加脈沖個數為PE2，在兩個相鄰180°射頻脈沖間采集回波幅度；
[0035]S8、依次施加第三個窗口至第N個窗口的180°射頻脈沖序列，相鄰射頻脈沖的時間間隔依次為Te3，Te4，…，Ten，相應的施加脈沖個數為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°射頻脈沖優化組合的方式對脈沖序列進行分窗，設置不同窗口的回波間隔和脈沖個數，使得信號的發生和采集更具有針對性，能有效地降低射頻脈沖個數及數據存儲空間。
[0038]圖3是某具有單峰弛豫信號的回波幅度信號及反演結果。圖3(a)是生成的回波幅度信號，在信號產生時，等待時間為6s。將脈沖序列分為6個窗口，每個窗口的回波間隔分別為0.051118、0.11118、0.21118、0.41118、0.61118、0.81118，對應的脈沖個數分別為1000、500、250、125、64、32。圖3(b)是根據回波幅度反演得到的核磁共振譜，反演應用SIRT算法。
[0039]圖4是某具有雙峰弛豫信號的回波幅度信號及反演結果。圖4(a)是生成的回波幅度信號，在信號產生時，等待時間為6s。將脈沖序列分為6個窗口，每個窗口的回波間隔分別為0.051118、0.11118、0.21118、0.41118、0.61118、0.81118，對應的脈沖個數分別為1000、500、250、125、64、32。圖4(b)為根據回波幅度反演得到的核磁共振譜，反演應用SIRT算法。
[0040]圖5是某具有三峰弛豫信號的回波幅度信號及反演結果。圖5(a)是生成的回波幅度信號，在信號產生時，等待時間為6s。將脈沖序列分為6個窗口，每個窗口的回波間隔分別為0.051118、0.11118、0.21118、0.41118、0.61118、0.81118，對應的脈沖個數分別為1000、500、250、125、64、32。圖5(b)為根據回波幅度反演得到的核磁共振譜，反演應用SIRT算法。
[0041]上述方式中未述及的部分采取或借鑒已有技術即可實現。
[0042]需要說明的是，在本說明書的教導下，本領域技術人員所作出的任何等同替代方式，或明顯變型方式，均應在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種ME-CPMG序列的巖心核磁信號采集及反演方法，其特征在于包括以下步驟: 51、將巖心放入恒定磁場強度的磁體中，將脈沖序列分為N個窗口； 52、設定N個窗口的回波間隔TE1，Te2，…，Ten和對應180°射頻脈沖個數Pei，Pe2，…，Pen; 53、設定等待時間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、經過TE1/2后施加第一個180°射頻脈沖，將磁化矢量翻轉到XY平面的另一邊； 56、再經過Te1后施加第二個180°射頻脈沖，此后連續施加PE1-2個180°射頻脈沖，并在兩個相鄰180°射頻脈沖之間采集回波幅度，完成第一個窗口的回波信號采集； 57、施加第二個窗口的180°射頻脈沖序列，相鄰射頻脈沖的時間間隔為Te2，施加脈沖個數為PE2，在兩個相鄰180°射頻脈沖之間采集回波幅度； 58、依次施加第三個窗口至第N個窗口的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.根據權利要求1所述的一種ME-CPMG序列的巖心核磁信號采集及反演方法，其特征在于:所述等待時間Iw為6秒。
【文檔編號】G01N24/08GK106093100SQ201610431170
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】葛新民, 范宜仁, 劉建宇, 邢東輝, 吳飛, 胡法龍, 李潮流
【申請人】中國石油大學(華東)