[发明专利]一种基于地面磁共振弛豫信号的水力特征参数估计方法

权利要求书

1.一种基于地面磁共振弛豫信号的水力特征参数估计方法,其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1、利用地面磁共振仪器测量得到多指数弛豫信号e(t)，其表达式：

其中e₀为初始振幅，与含水量成正比，为第n个孔隙大小对应的横向弛豫时间，I_n为弛豫时间为的信号所占比例大小，t为时间；

步骤2、利用QT反演方法获得地下每一深度的含水量和横向弛豫时间谱分布，再对横向弛豫时间的谱分布进行累加计算，得到横向弛豫时间的累计谱

步骤3、根据步骤2得到的含水量和横向弛豫时间谱分布随深度的变化，确定非饱和带和饱和带的分界面；

步骤4、根据饱和带的含水量和横向驰豫时间得到饱和水力传导度以及根据非饱和带含水量和横向驰豫时间的累计谱得到相对水力传导度，进而得到非饱和水力传导度和有效饱和度；其中，根据非饱和带含水量和横向驰豫时间的累计谱得到相对水力传导度，进而得到非饱和水力传导度和有效饱和度，包括：

选择VG水分特征曲线模型；

基于地面磁共振信号累计谱和VG水分特征曲线模型加权差值建立目标函数，利用Levenberg-Marquardt最优化算法，拟合得到参数θ_S，θ_R，α，λ和m的值；其中，θ是孔隙介质含水量，θ_S是饱和含水量，θ_R是剩余含水量，α是缩放参数，h是压力水头，λ是孔隙分布指数，m＝1-1/λ；

由参数θ_S，θ_R，α，λ和m的值，根据式(5)计算非饱和带有效饱和度S_E，

根据VG水分特征曲线模型，相对水力传导度为：

其中K_U为非饱和水力传导度，K_S为饱和水力传导度,计算得到非饱和带水力传导度。

2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于，所述饱和带，有效饱和度S_E＝1，饱和水力传导度为

其中，υ是密度，g是重力加速度，τ是弧弦比定义的曲率，η是动力粘度，θ_S是饱和含水量，D是自扩散常数，ρ是表面弛豫，T_B是体积水弛豫时间。

3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于，VG水分特征曲线模型：

其中，θ(h)是孔隙介质含水量，θ_R是剩余含水量，α是缩放参数，h是压力水头，λ是孔隙分布指数，m＝1-1/λ。

4.按照权利要求3所述的方法,其特征在于，

水分特征曲线等价于累计孔径尺寸分布，得出式(2)水分特征曲线与步骤2得到的累计谱形态一致，与h的比例关系：

其中C为比例系数。

5.按照权利要求4所述的方法,其特征在于，利用一个水分特征测量点标定地面磁共振信号与压力水头h间的比例关系，具体如下：

使用压力板装置在压力水头为某一固定值h₁时测量有效饱和度S_E1，根据式(2)，计算得到孔隙介质含水量θ₁

θ₁＝(θ_S-θ_R)S_E1+θ_R (4)

在步骤2中得到的地面磁共振信号累计谱中找到寻找孔隙介质含水量θ₁对应的地面磁共振信号

将h₁和代入式(3)，得到比例系数C；

对步骤2中所有乘以比例系数C得压力水头的值，代入到式(2)中，得到水分特征曲线θ(h)。