[发明专利]一种基于三维脉冲序列的岩心核磁信号采集及反演方法

说明书

本发明公开一种基于三维脉冲序列的岩心核磁信号采集及反演方法，步骤如下：将岩心样品放入恒定磁场强度的磁体中，设置三维脉冲序列参数并施加于岩心样品，三维脉冲序列在时间轴上分为三个窗口，第一个窗口使用反转恢复脉冲序列，其中极化时间可调；第二个窗口使用梯度线圈给测试区域施加脉冲梯度磁场并采集第一回波串信号的幅值，其中脉冲梯度大小、窗口时间、回波间隔可调；第三个窗口使用仪器最短回波间隔的CPMG脉冲序列采集第二回波串信号的幅值。对第一回波串信号的幅值和第二回波串信号的幅值进行联合反演获得岩心中各弛豫组分的含量。本发明可同时获取岩心样品中快弛豫信号和慢弛豫信号，避免有效信号的缺失，降低了反演结果的误差。

技术领域

本发明属于核磁共振及岩石物理领域，具体地说是涉及一种基于三维脉冲序列的岩心核磁信号采集及反演方法，可应用于岩石核磁共振实验及分析。

背景技术

核磁共振技术凭借快速、无损、无侵入、无毒、只对含氢孔隙流体敏感等优点，成为岩石物理领域中的一种重要的分析测试方法。将核磁共振仪器产生的脉冲序列施加于岩心样品中，以使岩心样品对该脉冲序列产生回波串信号，依据回波串信号的幅值可分析获得岩心样品中各弛豫组分的含量。

随着能源勘探的进一步深入，有机页岩、致密砂岩等复杂及非常规储层成了研究的重点。这些储层物性差，非均质性强，孔隙结构复杂，弛豫信号弱，对传统的核磁共振技术带来巨大挑战。三维核磁共振岩心测量及分析技术以其能够同时测量并分析纵向弛豫时间、横向弛豫时间、扩散系数的优点受到广泛的重视。其中，三维脉冲序列是三维核磁共振数据采集的核心技术，其功能直接影响三维核磁共振技术的应用效果。现有的三维脉冲序列，是现有二维脉冲序列的简单组合，包括基于饱和恢复序列、多回波间隔CPMG序列的三维脉冲序列，基于饱和恢复序列、扩散编辑序列的三维脉冲序列，基于饱和恢复序列、改进CPMG序列的三维脉冲序列，基于饱和恢复序列、脉冲梯度序列、CPMG序列的三维脉冲序列。

然而，以上三维脉冲序列缺少对快弛豫信号的采集，无法兼顾岩心中快弛豫组分和慢弛豫组分的协同测量，造成有效信号的缺失。同时，现有三维核磁共振信号反演方法中，缺少对快弛豫信号的处理，无法兼顾获取岩心中快弛豫组分和慢弛豫组分的信息，造成反演结果的误差。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种基于三维脉冲序列的岩心核磁信号采集及反演方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种基于三维脉冲序列的岩心核磁信号采集及反演方法，包括以下步骤：

S1、将岩心样品放入恒定磁场强度的磁体中；

S2、设置三维脉冲序列参数并施加于岩心样品，三维脉冲序列在时间轴上分为三个窗口，第一个窗口使用反转恢复脉冲序列，其中极化时间可调；第二个窗口使用梯度线圈给测试区域施加脉冲梯度磁场并采集第一回波串信号的幅值，其中脉冲梯度大小、窗口时间、回波间隔可调；第三个窗口使用仪器最短回波间隔的CPMG脉冲序列采集第二回波串信号的幅值；

S3、对第一回波串信号的幅值和第二回波串信号的幅值进行联合反演获得岩心中各弛豫组分的含量。

上述方法中，所述三维脉冲序列划分出的三个窗口中，第一窗口脉冲序列编辑所述岩心样品的纵向弛豫时间，第二窗口脉冲序列编辑所述岩心样品的横向弛豫时间和扩散系数，第三窗口脉冲序列编辑所述岩心样品的横向弛豫时间。

上述方法中，根据多孔介质核磁共振弛豫理论，推得所述三维脉冲序列的回波幅度，如式(1)、(2)所示，