CN112710688B - 核磁共振纵向弛豫获取方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种核磁共振纵向弛豫获取方法及***，其中，该方法包括：设置多个不同的等待时间；利用CPMG脉冲序列，分别采集所述多个不同的等待时间对应的多组回波串信号；将所述多组回波串信号分别采用模平滑方法进行反演处理，得到横向弛豫时间的幅度分布数据；根据所述幅度分布数据，进行累加处理得到所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度；将所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度进行反演，得到纵向弛豫时间的信号幅度。本发明的方法及***相比现有技术测量精度更高，更适用于致密、低渗透、非常规等储层的T1提取。
Description
技术领域
本发明涉及核磁共振数据分析技术领域，尤指一种核磁共振纵向弛豫获取方法及***。
背景技术
岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段。核磁共振岩心分析与常规岩心分析相比，具有无损检测、一机多参数、一样多参数、检测迅速、无污染、成本低、操作简单等特点，适合于油田现场应用。
基于CPMG序列测量横向弛豫时间T2的核磁共振(NMR)测井技术和岩心分析目前已经得到了广泛的应用，它提供的丰富信息为油气资源勘探和开发发挥了重要的作用。随着水平井、多分支井的发展以及测井硬件设备的不断升级，以测量纵向弛豫时间T1为主的测量方式越来越受到重视。核磁共振纵向弛豫时间T1的测量方法主要有反转恢复法、饱和恢复法及T1-T2二维核磁共振，其中，所测量T1信号包含孔隙结构、流体性质和流体含量等信息。
通常，采用饱和恢复法和反转恢复法测量T1，在致密储层时，由于孔隙度降低，导致测量信号的信噪比降低，T1的测量精度降低。T1-T2二维核磁共振虽然能同时获得T1和T2信息，但采集方法和处理方法较为复杂。
因此，亟需一种计算精度高、处理速度快的纵向弛豫获取方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种核磁共振纵向弛豫方法及***，可以快速的获取储层岩石中的纵向驰豫时间T1，显著提高纵向驰豫时间的测量精度。
在本发明一实施例中，提出了一种核磁共振纵向弛豫获取方法，该方法包括：
设置多个不同的等待时间；
利用CPMG脉冲序列，分别采集所述多个不同的等待时间对应的多组回波串信号；
将所述多组回波串信号分别采用模平滑方法进行反演处理，得到横向弛豫时间的幅度分布数据；
根据所述幅度分布数据，进行累加处理得到所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度；
将所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度进行反演，得到纵向弛豫时间的信号幅度。
进一步的，在所述多组回波串信号中，每组回波串信号的回波信号个数相同，且所有回波串信号完全衰减。
进一步的，将所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度进行反演，得到纵向弛豫时间的信号幅度，其中，通过反演得到纵向弛豫时间的信号幅度的公式如下：
其中，φ1、φ2、…、φx为纵向弛豫时间的信号幅度；A1、A2、…、Ax为多个不同的等待时间；S1、S2、…、Sx为多组回波串信号的0时刻的信号幅度；x为设置的等待时间的个数以及回波串信号的组数。
进一步的，设置的多个不同的等待时间包括9个，分别为2ms、10ms、30ms、100ms、300ms、1000ms、3000ms、6000ms及10000ms。
进一步的，利用CPMG脉冲序列，分别采集所述多个不同的等待时间对应的多组回波串信号，还包括：
对每个等待时间的CPMG脉冲序列采用多次扫描累加的方式，采集所述每个等待时间对应的回波串信号，使采集的所述每个等待时间对应的回波串信号的信噪比大于一预设信噪比阈值。
进一步的，将所述多组回波串信号分别采用模平滑方法进行反演处理，得到横向弛豫时间的幅度分布数据，包括：
将所述多组回波串信号分别采用模平滑处理，进一步利用奇异值分解反演处理得到横向弛豫时间的幅度分布数据。
进一步的，将所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度进行反演，得到纵向弛豫时间的信号幅度，还包括：
根据所述9个等待时间以及对应的9组回波串信号的0时刻的信号幅度，通过反演得到纵向弛豫时间的信号幅度，公式如下：
其中，φ1、φ2、φ3、…、φ9为9个纵向弛豫时间的信号幅度；S1、S2、S3、…、S9为9组回波串信号的0时刻的信号幅度。
在本发明一实施例中，还提出了一种核磁共振纵向弛豫获取***，该***包括：
等待时间设置模块，用于设置多个不同的等待时间；
回波串信号采集模块，用于利用CPMG脉冲序列，分别采集所述多个不同的等待时间对应的多组回波串信号；
第一反演模块，用于将所述多组回波串信号分别采用模平滑方法进行反演处理，得到横向弛豫时间的幅度分布数据；
累加处理模块，用于根据所述幅度分布数据，进行累加处理得到所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度；
第二反演模块，用于将所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度进行反演，得到纵向弛豫时间的信号幅度。
在本发明一实施例中，还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现核磁共振纵向弛豫获取方法。
在本发明一实施例中，还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行核磁共振纵向弛豫获取方法的计算机程序。
本发明提出的核磁共振纵向弛豫获取方法及***利用多个等待时间的CPMG脉冲序列，获取每个回波串0时刻的信号强度，再利用该些不同等待时间的0时刻信号强度求取纵向弛豫时间，测量精度更高，更适用于致密、低渗透、非常规等储层的T1提取。
附图说明
图1是本发明一实施例的核磁共振纵向弛豫获取方法流程图。
图2是本发明一具体实施例的9组不同等待时间的回波串示意图。
图3是本发明一具体实施例的9组不同等待时间的回波串0时刻信号幅度示意图。
图4是本发明一具体实施例的纵向弛豫时间T1的信号幅度示意图。
图5是本发明一实施例的核磁共振纵向弛豫获取***结构示意图。
图6是本发明一实施例的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种***、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
根据本发明的实施方式，提出了一种核磁共振纵向弛豫获取方法及***。该方法及***通过核磁共振数据分析，根据氢核在岩石孔隙流体中弛豫过程，测试描述氢核弛豫过程的数据，是一种无损、环保的分析方法。根据核磁共振测试的数据，可以计算岩石的孔隙度、渗透率、束缚水饱和度、岩石孔隙结构参数等信息。在石油工业中，可以根据核磁共振测井结果制定合理的油气开发方案，提高油气开发效率，并保证油气开发过程的人员和财产安全。
下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。
图1是本发明一实施例的核磁共振纵向弛豫获取方法流程图。如图1所示，该方法包括：
步骤S1，设置多个不同的等待时间。
步骤S2，利用CPMG脉冲序列，分别采集所述多个不同的等待时间对应的多组回波串信号；其中，每组回波串信号的回波信号个数相同，且所有回波串信号完全衰减。
步骤S3，将所述多组回波串信号分别采用模平滑方法进行反演处理，得到横向弛豫时间的幅度分布数据。
步骤S4，根据所述幅度分布数据，进行累加处理得到所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度。
步骤S5，将所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度进行反演，通过下述式(1-1)，即可得到纵向弛豫时间的信号幅度：
其中，φ1、φ2、…、φx为纵向弛豫时间的信号幅度；A1、A2、…、Ax为多个不同的等待时间；S1、S2、…、Sx为多组回波串信号的0时刻的信号幅度；x为设置的等待时间的个数以及回波串信号的组数。
在一具体实施例中，步骤S1可以设置9个不同的等待时间，采集时间从最小的2ms至最大的10000ms，这样，可以确保T1的采集范围从2ms至10000ms，保证孔隙介质内的油、气、水都可以获取。
相应的，在步骤S2中，利用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)脉冲序列分别采集等待时间为2ms、10ms、30ms、100ms、300ms、1000ms、3000ms、6000ms、10000ms的9组回波串，每组回波串的回波个数相同，并且确保所有回波串完全衰减。
其中，可以对每个等待时间的CPMG脉冲序列采用多次扫描累加的方式，采集所述每个等待时间对应的回波串信号，使采集的所述每个等待时间对应的回波串信号的信噪比大于一预设信噪比阈值。
根据步骤S3及步骤S4，将上述9组回波串分别采用模平滑方法进行SVD(奇异值分解)反演处理，通过反演后的获得T2分布，将幅度进行累加处理，确定回波串的0时刻信号幅度，分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9。
根据步骤S5，将9个0时刻信号幅度S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9，通过式(1-2)进行反演，得到9个纵向弛豫时间的信号幅度φ1、φ2、φ3、φ4、φ5、φ6、φ7、φ8、φ9，从而获得纵向弛豫时间T1分布。
上述核磁共振纵向弛豫获取方法与传统的T1提取方法相比，本方法的结果的精度更高，与二维核磁共振相比，本方法不但处理速度快，且精度更高，更适用于致密、低渗透、非常规等储层的T1提取。
需要说明的是，尽管在上述实施例及附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
为了对上述核磁共振纵向弛豫获取方法进行更为清楚的解释，下面结合一个具体的实施例来进行说明，然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本发明，并不构成对本发明不当的限定。
以一实验为例，本次实验采用核磁共振实验测量技术，实验仪器采用牛津仪器公司的MARAN Ultra核磁实验仪，数据采集即数据反演建议采用SVD反演算法。本具体实施例针对1块岩心实验测试数据，从而获取T1分布。
该块岩心为直径2.54cm、高度为3.81cm的圆柱体岩心，主要成分为石英和长石，氦气孔隙度为15.1％，空气渗透率为10.38mD。
在实验开始前，先对岩心进行洗油、洗盐处理，然后在将矿化度20000PPM的Nacl溶液抽空后进行加压饱和。
接下来进行9个不同等待时间(2ms，10ms，30ms，100ms，300ms，1000ms，3000ms，6000ms，10000ms)的CPMG脉冲序列测量，分别采集所述多个不同的等待时间对应的多组回波串信号；如图2所示，为9组不同等待时间的回波串示意图。为了保证实验数据的精度，每组CPMG脉冲序列采用多次扫描累加的方式，提高数据的信噪比，确保实验数据的信噪比至少要大于25。
采用奇异值分解(SVD)方法对9组回波串进行反演处理获取T2分布，将T2分布对应的区间孔隙度进行累加，从而获取0时刻的信号幅度，由于采用原始回波串的信噪比较高，且SVD反演精度高，此时0时刻的信号幅度误差小，获取的9个0时刻信号幅度S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9；如图3所示，为9组不同等待时间的回波串0时刻信号幅度示意图。
将9个0时刻信号幅度S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9采用式(1-2)的方法进行反演，得到9个纵向弛豫时间的信号幅度φ1、φ2、φ3、φ4、φ5、φ6、φ7、φ8、φ9，从而获得纵向弛豫时间T1分布；如图4所示，为纵向弛豫时间T1的信号幅度示意图。
利用现有的饱和回复法、反转回复法、T1-T2二维核磁共振法及本发明的方法进行实验后，通过核磁共振孔隙度计算精度、采集时间和反演处理时间进行对比，具体见表1所示。
表1采集方法效果对比
其中，在精度上来看，本发明孔隙度精度较高，虽然采集时间较“饱和回复法”和“反转度回复法”较长，但本发明是为了采集更高信噪比的回波串信息；在反演处理方面，本发明提出的方法与“饱和回复法”和“反转回复法”相当，较“T1-T2二维核磁共振”采集时间显著缩短，且资料处理速度快，能够更好满足现场需求。
基于同一发明构思，本发明还提出了一种核磁共振纵向弛豫获取***，如图5所示，该***包括：
等待时间设置模块510，用于设置多个不同的等待时间；
回波串信号采集模块520，用于利用CPMG脉冲序列，分别采集所述多个不同的等待时间对应的多组回波串信号；
第一反演模块530，用于将所述多组回波串信号分别采用模平滑方法进行反演处理，得到横向弛豫时间的幅度分布数据；
累加处理模块540，用于根据所述幅度分布数据，进行累加处理得到所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度；
第二反演模块550，用于将所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度进行反演，得到纵向弛豫时间的信号幅度。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了核磁共振纵向弛豫获取***的若干模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。
在本发明一实施例中，如图6所示，还提出了一种计算机设备600，包括存储器610、处理器620及存储在存储器610上并可在处理器620上运行的计算机程序630，所述处理器620执行所述计算机程序630时实现前述核磁共振纵向弛豫获取方法。
在本发明一实施例中，还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行核磁共振纵向弛豫获取方法的计算机程序。
本发明提出的核磁共振纵向弛豫获取方法及***首先利用9个等待时间的CPMG脉冲序列，获取每个回波串0时刻的信号强度，再利用上述9个不同等待时间的0时刻信号强度求取纵向弛豫时间，与传统的T1提取方法相比，该方法的精度更高，与二维核磁共振相比，该方法不但处理速度快，且精度更高，更适用于致密、低渗透、非常规等储层的T1提取。
本发明可以有效提高随钻核磁共振测井信号的信噪比，以及使用不受磁场梯度和扩散系数的影响的纵向弛豫信号更好的反映孔径分布信息，更加准确的进行流体识别，对于复杂岩性储层特性的分析和评价具有更加深远的意义。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。
Claims (9)
1.一种核磁共振纵向弛豫获取方法，其特征在于，该方法包括：
设置多个不同的等待时间；
利用CPMG脉冲序列，分别采集所述多个不同的等待时间对应的多组回波串信号；
将所述多组回波串信号分别采用模平滑方法进行反演处理，得到横向弛豫时间的幅度分布数据；
根据所述幅度分布数据，进行累加处理得到所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度；
将所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度进行反演，得到纵向弛豫时间的信号幅度；其中，通过反演得到纵向弛豫时间的信号幅度的公式如下：
其中，φ1、φ2、…、φx为纵向弛豫时间的信号幅度；A1、A2、…、Ax为多个不同的等待时间；S1、S2、…、Sx为多组回波串信号的0时刻的信号幅度；x为设置的等待时间的个数以及回波串信号的组数。
2.根据权利要求1所述的核磁共振纵向弛豫获取方法，其特征在于，在所述多组回波串信号中，每组回波串信号的回波信号个数相同，且所有回波串信号完全衰减。
3.根据权利要求1所述的核磁共振纵向弛豫获取方法，其特征在于，设置的多个不同的等待时间包括9个，分别为2ms、10ms、30ms、100ms、300ms、1000ms、3000ms、6000ms及10000ms。
4.根据权利要求3所述的核磁共振纵向弛豫获取方法，其特征在于，将所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度进行反演，得到纵向弛豫时间的信号幅度，还包括：
根据所述9个等待时间以及对应的9组回波串信号的0时刻的信号幅度，通过反演得到纵向弛豫时间的信号幅度，公式如下：
其中，φ1、φ2、φ3、…、φ9为9个纵向弛豫时间的信号幅度；S1、S2、S3、…、S9为9组回波串信号的0时刻的信号幅度。
5.根据权利要求1所述的核磁共振纵向弛豫获取方法，其特征在于，利用CPMG脉冲序列，分别采集所述多个不同的等待时间对应的多组回波串信号，还包括：
对每个等待时间的CPMG脉冲序列采用多次扫描累加的方式，采集所述每个等待时间对应的回波串信号，使采集的所述每个等待时间对应的回波串信号的信噪比大于一预设信噪比阈值。
6.根据权利要求1所述的核磁共振纵向弛豫获取方法，其特征在于，将所述多组回波串信号分别采用模平滑方法进行反演处理，得到横向弛豫时间的幅度分布数据，包括：
将所述多组回波串信号分别采用模平滑处理，进一步利用奇异值分解反演处理得到横向弛豫时间的幅度分布数据。
7.一种核磁共振纵向弛豫获取***，其特征在于，该***包括：
等待时间设置模块，用于设置多个不同的等待时间；
回波串信号采集模块，用于利用CPMG脉冲序列，分别采集所述多个不同的等待时间对应的多组回波串信号；
第一反演模块，用于将所述多组回波串信号分别采用模平滑方法进行反演处理，得到横向弛豫时间的幅度分布数据；
累加处理模块，用于根据所述幅度分布数据，进行累加处理得到所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度；
第二反演模块，用于将所述多组回波串信号的0时刻的信号幅度进行反演，得到纵向弛豫时间的信号幅度；其中，通过反演得到纵向弛豫时间的信号幅度的公式如下：
其中，φ1、φ2、…、φx为纵向弛豫时间的信号幅度；A1、A2、…、Ax为多个不同的等待时间；S1、S2、…、Sx为多组回波串信号的0时刻的信号幅度；x为设置的等待时间的个数以及回波串信号的组数。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一所述方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至6任一所述方法的计算机程序。
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