[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于三维脉冲序列的岩心核磁信号采集及反演方法，其特征在于包括以下步骤：/nS1、将岩心样品放入恒定磁场强度的磁体中；/nS2、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；/nS3、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；/n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；/n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，/n /n式(1)代表第一回波串信号的幅值，式(2)代表第二回波串信号的幅值；式(1)、(2)中b_is代表第s组回波串中第i个自旋回波的幅值；第s组回波串的三维脉冲序列参数中，极化时间为TW_s，第二窗口的回波间隔为NE_1s，脉冲梯度为G_s，回波个数为TE_1s；f(T_1r,T_2j,D_p)为纵向弛豫时间T_1r、横向弛豫时间T_2j、扩散系数D_p对应的孔隙度分量；γ为氢核的旋磁比；t₀为梯度脉冲持续时间；TE₂为第三窗口中CPMG序列的回波间隔，是仪器可设置的最小值；NE₂为第三窗口中CPMG序列的回波个数；l为纵向弛豫时间的布点数；m为横向弛豫时间的布点数；n为扩散系数的布点数；/n所述的联合反演方法是将所述第一回波串信号的幅值和所述第二回波串信号的幅值利用式(3)联合反演：/n /n其中，k₁表示与所述第一回波串信号对应的核函数矩阵；k₂表示与所述第二回波串信号对应的核函数矩阵；b₁表示所述第一回波串信号的幅值；b₂表示所述第二回波串信号的幅值；依据式(3)获得所述岩心样品中各弛豫组分的含量f；/n所述联合反演方法转换为约束最优化问题的求解，即式(4)：/n /n其中，σ是平衡所述第一回波串信号和所述第二回波串信号噪声水平的因子；α是正则化因子；依据获得所述岩心样品中各弛豫组分的含量f，其中I代表与及维度相同的单位矩阵，上标符号T表示矩阵的转置。/n