一种基于稳态自由进动的T1-T2二维核磁共振脉冲施加方法

本发明属于地球物理领域的核磁共振测井脉冲序列及弛豫信号探测技术，具体地说是涉及一种基于稳态自由进动的t1-t2二维核磁共振脉冲施加方法。

背景技术：

1、核磁共振测井技术在致密油气、页岩油气等非常规储层中具有重要的应用价值和潜力，是评价储层孔隙结构和流体性质的重要手段。核磁共振测量分为一维核磁共振和多维核磁共振，一维核磁共振只能测量t2，因此无法有效的识别复杂的驰豫组分，多维核磁共振中目前常用的是t1-t2二维核磁共振和d-t2二维核磁共振。但是非常规储层d-t2测量时变化te，只能有效加载t2信息。而在t1-t2二维核磁共振测量中，t1信息加载参数是tw，从小到大变化即可，对仪器硬件没有额外要求，t2信息加载参数是te，使用仪器最小te，可以充分采集非常规储层的短t2组分信号，因此t1-t2二维核磁共振应用最具发展前景。目前用于t1信号的探测主要采用饱和恢复脉冲序列(sr)和反转恢复脉冲序列(ir)，用于t2信号的探测主要采用cpmg脉冲序列。因此，在t1-t2二维核磁信号探测方面，目前主要采用的是sr-cpmg和ir-cpmg脉冲序列这两种。然而，这两个脉冲序列存在明显的局限性：sr-cpmg脉冲序列所需的测量时间短，但对t1的分辨能力低；ir-cpmg脉冲序列对t1的分辨能力高，但所需要的反转时间比较长，测量信号也带有负值，不利于井下探测和信号反演。

技术实现思路

1、针对以上问题，我们提出一种基于稳态自由进动的t1-t2二维核磁共振测井脉冲施加方法。

2、本发明所采用的技术解决方案是：

3、一种基于稳态自由进动的t1-t2二维核磁共振测井脉冲施加方法，包括以下步骤：

4、s1：将样品放入恒定磁场的磁体中，将脉冲序列分为两个时间窗口；

5、s2：设定第一个窗口的重复时间tr、α射频脉冲的大小及个数，加载纵向弛豫信息；

6、s3：设定第二个窗口的回波间隔te及回波个数，加载横向弛豫时间；

7、s4：采集回波串数据并进行处理；

8、s5：对回波串数据进行反演得到t1-t2谱。

9、优选的，第一个时序窗口由1个180°射频脉冲、1个-(α/2)和多个α射频脉冲组成，主要用于加载纵向弛豫信息；第二个时序窗口采用cpmg脉冲序列采集横向弛豫信息。

10、上述方法中，新的二维核磁共振脉冲序列由两个窗口的时序组合而成，如附图2所示。

11、下面对每个时序窗口及其磁化矢量的演化公式进行详细阐述：

12、1、第一个时序窗口由1个180°射频脉冲、1个-(α/2)和多个α射频脉冲组成。第一个180°射频脉冲和-(α/2)射频脉冲的时间间隔为ti，称为反转恢复时间，-(α/2)射频脉冲和α射频脉冲之间的时间间隔为tr/2，后面多个α射频脉冲之间的时间间隔为tr，称为重复时间。第一个时序窗口主要用于加载纵向弛豫信息，磁化矢量的时间演化公式为：

13、

14、式中，

15、

16、

17、

18、其中，e1,2＝exp(-tr/t1,2)，sst为达到稳态后的信号值，k为反转因子，p为第一个时序窗口中α脉冲的个数，t1*为被测物质的表面弛豫时间，t1和t2分别为被测物质的纵向弛豫时间和横向弛豫时间，m0为原始弛豫信号的强度。

19、2、第二个时序窗口主要由一个90°射频脉冲和若干180°射频脉冲组成，90°射频脉冲和第一个180°射频脉冲的时间间隔为te/2，两个相邻的180°射频脉冲的时间间隔是固定的te，称为回波间隔。这个时序窗口主要用于加载横向弛豫信息，磁化矢量的时间演化公式为：

20、

21、式中，te为回波间隔，是两个相邻的180°射频脉冲之间的时间间隔，q为该窗口内180°射频脉冲的个数，也称为回波个数。

22、3、通过两个时序窗口可以实现对横向弛豫时间和纵向弛豫时间的联合探测，信号表达式为：

23、

24、4、当采用低重聚角(α≈0)时，k≈2，信号表达式为：

25、

26、5、采用反演算法，即可将第四步中的信号反演成t1-t2二维核磁共振谱。

27、本发明的有益技术效果是：

28、本发明提出一种基于稳态自由进动的t1-t2二维核磁共振脉冲施加方法，稳态自由进动序列采用低重聚角、欠扳转脉冲发射功率，无需完全极化，使测量速度大大提高，通过该新型脉冲施加方法，合理改变重复时间tr、α脉冲个数p以及α的大小，即可探测到包含纵向弛豫时间和横向弛豫时间的回波信号，再对回波串数据进行反演，即可实现对纵向弛豫时间和横向弛豫时间(t1-t2谱)的快速测量。

技术特征：

1.一种基于稳态自由进动的t1-t2二维核磁共振脉冲施加方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于稳态自由进动的t1-t2二维核磁共振脉冲施加方法，其特征在于：

3.根据核磁共振弛豫理论，可推得这种新型脉冲时序的回波幅度，如式(1)所示，

技术总结本发明公开了一种基于稳态自由进动的T1‑T2二维核磁共振脉冲施加方法，属于核磁共振和地球物理领域，包括以下步骤：将样品放入磁体，设置序列参数并施加。二维脉冲序列在时间轴上分为两个时序窗口，第一个窗口由1个180°、1个‑(α/2)和多个α脉冲组成。180°脉冲和‑(α/2)脉冲的时间间隔为TI，‑(α/2)脉冲和α脉冲之间的间隔为TR/2，后面多个α脉冲之间的间隔为TR，该窗口主要用于加载T1信息；第二个窗口由一个90°脉冲和若干180°脉冲组成，90°脉冲和第一个180°脉冲的时间间隔为TE/2，两个相邻的180°脉冲的间隔为TE，该窗口加载T2信息。采集数据并处理，最后进行反演得到T1‑T2谱。本发明采用低重聚角、欠扳转脉冲发射功率，无需完全极化，能够在更短的时间内实现T1‑T2测量。技术研发人员：左芙,葛新民,邢兰昌,范宜仁,张永昊,刘宝弟,马存飞受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）技术研发日：技术公布日：2024/7/25