一种核磁共振测井T2谱采集方法及装置与流程

本申请涉及石油测井技术领域，尤其是涉及一种核磁共振测井T2谱采集方法及装置。

背景技术：

利用物质核磁共振特性在钻孔中研究岩石特性的方法，称为核磁测井或核磁共振测井。在石油勘探和测井技术领域，核磁测井是一种重要储层评价和流体识别方法，既可以提供与岩性无关孔隙度、渗透率、束缚水饱和度和孔隙分布等储层信息，也可以提供流体信息。上述信息主要从核磁共振的横向弛豫时间T2中获得，T2数值大小直接决定储层参数的精度和流体识别符合率。

现有技术中，主要通过CPMG脉冲序列获得横向弛豫时间T2分布，主要步骤是首先在确保样品完全磁化的情况下，利用90度脉冲将Z方向上的磁化矢量扳倒在XY平面上，然后施加一系列等间隔的180度脉冲，在相邻的180度脉冲之间获得回波信号，最后将所有回波信号组成的回波串反演处理得到T2分布。获取回波信号过程中，相邻两个180度脉冲之间的回波间隔(Time between successive echoes，TE)决定了微纳孔隙测量精度，回波间隔越小，微纳孔隙的核磁共振信号测量也就越准确。但是，一味的减小两个180度脉冲之间的回波间隔会导致回波信号数据量过多，会导致后续反演处理速度过慢，同时小的回波间隔会增加仪器功率，使其发热从而降低精度。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种核磁共振测井T2谱采集方法及装置，可以在兼顾小数据量的情况下提高微纳孔隙的测量精度。

为达到上述目的，本申请实施例提供了一种核磁共振测井T2谱采集方法，该方法包括：

(1)获取样品的孔隙度；

(2)在磁化后的所述样品上施加一个90度脉冲；

(3)等待预设时间后，在所述磁化后的样品上施加预设数量的180度脉冲，获得第一回波串，相邻180度脉冲之间的时间间隔为第一预设时间间隔；

(4)在所述磁化后的样品上连续施加180度脉冲，直至所述样品磁化消失，获得第二回波串，相邻180度脉冲之间的时间间隔为第二预设时间间隔，所述第二预设时间间隔是所述第一预设时间间隔的偶数倍；

(5)将所述第一回波串与所述第二回波串整合，得到核磁共振T2谱回波串；

(6)根据所述核磁共振T2谱回波串反演得到核磁共振T2谱，并根据所述核磁共振T2谱得到所述样品的T2谱孔隙度；

(7)判断所述T2谱孔隙度与所述孔隙度的误差是否小于预设阈值，若判断结果为否，则按照预设规则改变预设数量，重复步骤(2)至(7)，直至判断结果为是为止。

本申请实施例还提供了一种核磁共振测井T2谱采集装置，该装置包括：

孔隙度获取模块，用于获取样品的孔隙度；

90度脉冲施加模块，用于在磁化后的所述样品上施加一个90度脉冲；

180度脉冲第一施加模块，用于等待预设时间后，在所述磁化后的样品上施加预设数量的180度脉冲，获得第一回波串，相邻180度脉冲之间的时间间隔为第一预设时间间隔；

180度脉冲第二施加模块，用于在所述磁化后的样品上连续施加180度脉冲，直至所述样品磁化消失，获得第二回波串，相邻180度脉冲之间的时间间隔为第二预设时间间隔，所述第二预设时间间隔是所述第一预设时间间隔的偶数倍；

回波串获得模块，用于将所述第一回波串与所述第二回波串整合，得到核磁共振T2谱回波串；

T2谱孔隙度获得模块，用于根据所述核磁共振T2谱回波串反演得到核磁共振T2谱，并根据所述核磁共振T2谱得到所述样品的T2谱孔隙度；

判断模块，用于判断所述T2谱孔隙度与所述孔隙度的误差是否小于预设阈值，若判断结果为否，则按照预设规则改变预设数量，重复所述90度脉冲施加模块至所述判断模块，直至判断结果为是为止。

由上述本申请实施例所提供的技术方案可知，本申请实施例在获取核磁共振测井T2谱的回波串时，180度脉冲之间采用了两种时间间隔，且两种时间间隔之间满足偶数倍的关系。先用预设数量小间隔采集足够包含微纳小孔隙信息的回波，这样避免180度脉冲之间全部使用大间隔，带来的微纳孔隙信息丢失的缺点。同时，在获得足够包含微纳小孔隙信息的回波信号之后，本申请实施例再采用大间隔获取较大孔隙的回波信息，这就避免了全都使用小间隔所带来的数据数量上的弊端。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请实施例的一部分，并不构成对本申请实施例的限定。在附图中：

图1为本申请实施例的一种核磁共振测井T2谱采集方法流程示意图；

图2为本申请实施例的一种磁化后磁矢量示意图；

图3为本申请实施例的施加90度脉冲后磁矢量示意图；

图4为本申请实施例的磁矢量散向后示意图；

图5为本申请实施例的施加180度脉冲后磁矢量示意图；

图6为本申请实施例的一种施加脉冲测量序列的时序图；

图7为本申请实施例的预设数量为8的两种脉冲核磁共振孔隙度测量结果示意图；

图8为本申请实施例的预设数量为16的两种脉冲核磁共振孔隙度测量结果示意图；

图9为本申请实施例的预设数量为32的两种脉冲核磁共振孔隙度测量结果示意图；

图10为本申请实施例的另一种核磁共振测井T2谱采集方法流程示意图；

图11为本申请实施例的施加脉冲及信号时序图；

图12为本申请实施例的两种脉冲测量序列T2谱测量结果对比图；

图13为本申请实施例的一种核磁共振测井T2谱采集模块示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请实施例的示意性实施例及其说明用于解释本申请实施例，但并不作为对本申请实施例的限定。

下面结合附图，对本申请实施例的具体实施方式作进一步的详细说明。

如图1所示为本申请实施例一种核磁共振测井T2谱采集方法流程示意图。如图1所示一种核磁共振测井T2谱采集方法可以包括：

S101，获取样品的孔隙度。

所述样品可以为取心得到的岩心样品或者所测井中的岩石样品。样品的孔隙度可以通过实验室直接测得。

S102，在磁化后的样品上施加一个90度脉冲。

将样品置于静磁场中完全磁化。其中磁化是指使原来不具有磁性的物质获得磁性的过程。所述样品可以为取心得到的岩心样品或者所测井中的岩石样品。磁化后，静磁场中进动的质子磁矢量都是顺着磁场方向，如图2中Z方向。所述90度脉冲为可以将磁化矢量偏转90度的脉冲。在所述磁化后的样品上施加一个90度脉冲，原来Z方向的磁矢量翻转至XY平面上，如图3所示。这一过程是进动质子吸收脉冲能量后，由平衡状态的低能稳态位置跃到高能态位置的过程，也是质子吸收能量的过程。

S103，等待预设时间后，在所述磁化后的样品上施加预设数量的180度脉冲，获得第一回波串，相邻180度脉冲之间的时间间隔为第一预设时间间隔。

测井行业内，通常将相邻180度脉冲之间的时间间隔称为回波间隔(Time between successive echoes，TE)。在本申请的各个实施例中，所述第一预设时间间隔通常为核磁共振测井所用仪器的最小回波间隔，即TEmin。所述180度脉冲为可以将磁化矢量偏转180度的脉冲，即发生相位反转。等待预设时间后，磁化矢量的横向分量由于静磁场的非均匀性而很快散相，如图4所示。施加180度脉冲后，磁化矢量发生相位反转如图5所示。每施加一个180度脉冲，就会获得一个回波信号，且每次施加180度脉冲后的二分之一相邻180度脉冲时间间隔的时刻为获取回波信号的时刻。在本申请的各个实施例中，获取第一回波串的时刻为施加180度脉冲之后的二分之一最小回波间隔的时刻。施加预设数量的180度脉冲，就会得到预设数量的回波的信号，这些回波信号按照获得时间顺序排列，组成所述第一回波串。相邻180度脉冲之间的时间间隔均为第一预设时间间隔，即等于最小回波间隔。

S104，在所述磁化后的样品上连续施加180度脉冲，直至所述样品磁化消失，获得第二回波串，相邻180度脉冲之间的时间间隔为第二预设时间间隔，所述第二预设时间间隔是所述第一预设时间间隔的偶数倍。

采用第一预设时间间隔施加预设数量的180度脉冲之后，再采用第二预设时间间隔施加180度脉冲，即相邻180度脉冲的时间间隔为第二预设时间间隔。所述第二预设时间间隔等于偶数倍的TEmin。每施加一个180度脉冲，就会获得一个回波信号。在本申请的各个实施例中，获取第二回波串的时刻为施加180度脉冲之后的二分之一第二预设时间间隔的时刻，此时信号强度最强。按照第二预设时间间隔不断施加180度脉冲，直至样品磁化消失，即检测不到回波信号为止。这些回波信号按照获得时间顺序排列，组成所述第二回波串。

S102和S104中的脉冲测量序列的时序图如图6所示。

S105，将所述第一回波串与所述第二回波串整合，得到岩心核磁共振T2谱回波串。

将S103得到的所述第一回波串与S104得到的所述第二回波串按照得到获取时间进行整合，得到核磁共振T2谱回波串。

S106，根据所述核磁共振T2谱回波串反演得到核磁共振T2谱，并根据所述核磁共振T2谱得到所述样品的T2谱孔隙度。

所述T2谱孔隙度可以为根据反演得到的核磁共振T2谱计算得到的样品孔隙度，计算样品孔隙度可以通过将T2谱中所有孔隙度分量求和得到。

S107，判断所述T2谱孔隙度与所述孔隙度的误差是否小于预设阈值，若判断结果为否，则按照预设规则改变预设数量，重复步骤(2)至(7)，直至判断结果为是为止。

孔隙度是核磁共振T2谱得到的一个典型参数，因此这里采用T2谱计算得到的孔隙度与实验室测得孔隙度之间的误差来判断核磁共振T2谱准确性。在本申请的一个实施例中，预设阈值为±0.5，因此预设数量采用使得T2谱孔隙度与所述孔隙度误差小于±0.5的数值。在本申请的一个实施例中，所述预设规则可以为按照从2的2次幂、3次幂、4次幂…依次类推的形式改变预设数量。

图1所示的实施例中，先用预设数量小间隔采集足够包含微纳小孔隙信息的回波，这样避免180度脉冲之间全部使用大间隔，带来的微纳孔隙信息丢失的缺点。同时，在获得足够包含微纳小孔隙信息的回波信号之后，本申请实施例再采用大间隔获取较大孔隙的回波信息，这就避免了全都使用小间隔所带来的数据数量上的弊端。

在本申请的一个实施方式中，当图1中S107判断结果为是之后，重复图1中的S102至S105所示的流程操作，将每次得到的核磁共振T2谱回波串依次累计叠加，直至叠加后的所述核磁共振T2谱回波串信噪比达到预计信噪比。并将达到所述预计信噪比的所述核磁共振T2谱回波串进行反演，得到核磁共振T2谱。

具体的，执行S101至S107可以得到满足S107条件的预设数量B，以及预设数量为B时的核磁共振T2谱回波串A。此时，按照预设数量等于B，重复执行S102至S105，就可以得到核磁共振T2谱回波串A1，将回波串A与回波串A1叠加，判断叠加后的回波串(A+A1)信噪比是否达到预计信噪比，若判断为否，则再次按照预设数量等于B，重复执行S102至S105，就可以得到核磁共振T2谱回波串A2，将回波串A、回波串A1、以及回波串A2叠加，判断叠加后的回波串(A+A1+A2)信噪比是否达到预计信噪比…以此类推，直至叠加后的信噪比达到预计信噪比为止。

此时将达到所述预计信噪比的所述核磁共振T2谱回波串进行反演，得到核磁共振T2谱。其中，达到所述预计信噪比的所述核磁共振T2谱回波串可以为多个回波串累加的结果，例如，在本申请的一个实施例中，重复S102至S105三次之后，叠加的核磁共振T2谱回波串(A+A1+A2+A3)达到预计信噪比，此时进行反演的核磁共振T2谱回波串可以为A+A1+A2+A3。

在本申请的一个具体实施例中，重复图1所示的流程操作，将每次得到的核磁共振T2谱回波串叠加，直至叠加后的所述核磁共振T2谱回波串信噪比达到25。

重复图1中S102至S105所示的流程操作的目的就是为了降低信噪比，得到更加准确的实验结果，从而提高实验精度。

在本申请的一个实施例中，S103中所述预设时间为所述第一预设时间间隔的一半。所述第一预设时间间隔通常为核磁共振测井所用仪器的最小回波间隔，预设时间为所述第一预设时间间隔的一半，即预设时间等于最小回波间隔的一半。

预设时间等于最小回波间隔的一半的目的是因为只有此时才能获得最强信号。

在本申请的一个实施例中，S103中的预设数量等于2的幂。由于每一次180度脉冲都不是完全标准的180度脉冲，可能存在少许偏差，以第一预设时间间隔施加2的幂次的180度脉冲，可以抵消误差。

在本申请的一个实施例中，预设数量具体等于2的几次幂，取决于实验所采用样品。在本申请的一个具体实施例中，预设数量按照分别采用2的3、4和5次幂预设规则改变，即预设数量取8、16和32。首先按照图1所示的流程图对样品进行操作，按照S106中所述，将得到的核磁共振T2谱回波串进行反演得到样品T2谱孔隙度，在按照S107将该样品T2谱孔隙度与样品实际孔隙度进行比较，比较两者误差，同时将采用常规CPMG脉冲序列采集的T2谱中的孔隙度与样品实际孔隙度进行比较。其中，岩心实际孔隙度可以通过氦气法测得。图7所示为预设数量取8时的孔隙度和常规CPMG脉冲序列采集的T2谱结果对比图。图8所示为预设数量取16时的孔隙度和常规CPMG脉冲序列采集的T2谱结果对比图。图9所示为预设数量取32时的孔隙度和常规CPMG脉冲序列采集的T2谱结果对比图。由图7、8和9可知，当预设数量为16时，实验测得的孔隙度与实际孔隙度最为吻合，两者之间的误差小于±0.5，因此该样品实验过程中预设数量取16。此外，图7、8和9中都可以看出采用本发明采集的核磁共振T2谱明显优于采用常规CPMG脉冲序列采集的T2谱结果。

在本申请的一个实施例中，S104中所述的偶数倍为2倍。所述第二预设时间间隔等于所述第一预设时间间隔的两倍，即所述第二预设时间间隔等于2倍的最小回波间隔。其中，最小回波间隔为核磁共振测井所用仪器的最小回波间隔。

在本实施例中，首先用最小回波间隔测量确保尽可能的获得微纳小孔的信息，再采用2倍的最小回波间隔采集中大孔隙的小孔信息，尽可能的保留了信号，防止因回波间隔过大造成的信号丢失。

在本申请的一个实施例中，另一种核磁共振T2谱采集方法流程还可以如图10所示，包括以下几个步骤。

将样品置于静磁场中完全磁化。其中磁化是指使原来不具有磁性的物质获得磁性的过程。

S1001，获取样品的孔隙度；

这里获取的是实验室测得的样品的孔隙度。

S1002，在磁化后的所述样品上施加一个90度脉冲。

将样品置于静磁场中完全磁化。其中磁化是指使原来不具有磁性的物质获得磁性的过程。

S1003，等待二分之一最小回波间隔后，在所述磁化后的样品上施加预设数量的180度脉冲，获得第一回波串，所述180度脉冲之间的时间间隔为最小回波间隔。

在本申请的各个实施例中，所述最小回波间隔为实验所采用核磁测井仪器所能达到的最小回波间隔(TEmin)。每施加一个180度脉冲，就可以获得一个回波信号，获得回波信号的时间为180度脉冲时间间隔的一半。具体的，在获取第一回波串的时候，在每次施加180度脉冲之后的二分之一最小回波间隔处，获得回波信号，依次将得到的回波信号按照获得按照时间排列，得到所述第一回波串。

S1004，在所述磁化后的样品上连续施加180度脉冲，直至所述样品磁化消失，获得第二回波串，所述180度脉冲之间的时间间隔为最小回波间隔的两倍。

在获取第二回波串的时候，在每次施加180度脉冲之后的最小回波间隔处，获得回波信号，依次将得到的回波信号按照获得按照时间排列，得到所述第二回波串。

S1005，将所述第一回波串与所述第二回波串整合，得到核磁共振T2谱回波串。

S1006，根据所述核磁共振T2谱回波串反演得到核磁共振T2谱，并根据所述核磁共振T2谱得到所述样品的T2谱孔隙度。

S1007，判断所述T2谱孔隙度与所述孔隙度的误差是否小于预设阈值，若判断结果为否，则按照预设规则改变预设数量，重复步骤S1002至S1007，直至判断结果为是为止。

在本实施例中，当预设数量为16时，所述T2谱孔隙度与所述孔隙度误差小于预设阈值，其中，所述预设阈值为±0.5。

S1002至S1004中施加脉冲以及获取回波信号的时序图如图11所示。

S1008，重复步骤S1002至S1005，将得到的回波串叠加，直至叠加后的回波串信噪比到达25为止，将达到所述预计信噪比的所述核磁共振T2谱回波串进行反演，得到核磁共振T2谱。

重复S1002至S1005的过程就是将所述样品重新磁化，按照S1002至S1005的步骤进行处理。每次经历一遍S1002至S1005就会得到一个回波串，将其与前面得到的回波串累计叠加，得到叠加后的回波串。计算叠加后回波串的信噪比，直至叠加后的信噪比达到25为止。

在本实施例中，首先用最小回波间隔测量确保尽可能的获得微纳小孔的信息，再采用2倍的最小回波间隔采集中大孔隙的小孔信息，尽可能的保留了信号，防止因回波间隔过大造成的信号丢失。本实施例还包括重复步骤S1002至S1005，获取回波串的过程，这一步骤可以降低信噪比，提高结果准确性。

在本申请的一个具体实施例中，采集核磁共振T2谱的过程可以包括以下几个步骤：

采用MARNA-2型核磁仪器进行实验，该仪器所能达到的最小回波间隔为0.1ms。样品的过程为：将样品置于静磁场中，等待13s至样品完全磁化。

(1)获取样品孔隙度。

(2)在所述磁化后的样品上施加一个90度脉冲。

采用MARNA-2型核磁仪器进行实验，该仪器所能达到的最小回波间隔为0.1ms。样品的过程为：将样品置于静磁场中，等待13s至样品完全磁化。在磁化后的样品上施加一个90度脉冲。

(3)0.05ms后，在所述磁化后的样品上施加预设数量的180度脉冲，获得第一回波串，所述180度脉冲之间的时间间隔为0.1ms。

由于该仪器所能达到的最小回波间隔为0.1ms，因此此处在90度脉冲之后的0.05ms以后施加180度脉冲。在每次时间一个180度脉冲的0.05ms后获取回波信号。

(4)在所述磁化后的样品上连续施加180度脉冲，直至所述样品磁化消失，获得第二回波串，所述180度脉冲之间的时间间隔为0.2ms。

(5)将所述第一回波串与所述第二回波串整合，得到核磁共振T2谱回波串。

(6)重新将样品磁化，重复步骤(2)至(5)，将得到的回波串叠加，直至叠加后的回波串信噪比到达25为止。

(6)将步骤(5)得到的叠加后的回波串进行反演处理，得到核磁共振T2谱，并根据所述核磁共振T2谱得到所述样品的T2谱孔隙度。

(7)，判断所述T2谱孔隙度与所述孔隙度的误差是否小于预设阈值，若判断结果为否，则按照预设规则改变预设数量，重复步骤(2)至(7)，直至判断结果为是为止。

在本实施例中，实验结果表明，当预设数量等于16的时候，T2谱孔隙度与所述孔隙度的误差小于预设阈值±0.5。因此，本实验样品预设数量采用16.

上述实施例中，首先用最小回波间隔测量确保尽可能的获得微纳小孔的信息，再采用2倍的最小回波间隔采集中大孔隙的小孔信息，避免了全都使用最小回波间隔带来的数量上的弊端。同时上述实施例中还采用叠加的手段提高了信噪比，从而达到提高结果准确性的目的。

在本申请的一个实施例中，将按照图10所示的流程图得到的核磁共振T2谱，与纯水的核磁共振测量结果刻度后，获得岩心的T2分布，对比常规CPMG测量结果，如图12所示。

由图12可知，0.1ms～10ms之间孔隙的核磁共振信息有较大程度的增加，说明本申请实施例所提供的核磁共振T2分布采集方法可以增加小孔探测的能力，有利于提高致密储层微纳尺寸孔隙测量精度。

本申请实施例中还提供了一种核磁共振测井T2谱采集装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与一种核磁共振测井T2谱采集方法相似，因此该装置的实施可以参见一种核磁共振测井T2谱采集方法的实施，重复之处不再赘述。

如图13所示，本申请实施例提供的一种核磁共振测井T2谱采集装置可以包括：

孔隙度获取模块1301，用于获取样品的孔隙度；

90度脉冲施加模块1302，用于在磁化后的所述样品上施加一个90度脉冲；

180度脉冲第一施加模块1303，用于等待预设时间后，在所述磁化后的样品上施加预设数量的180度脉冲，获得第一回波串，相邻180度脉冲之间的时间间隔为第一预设时间间隔；

180度脉冲第二施加模块1304，用于在所述磁化后的样品上连续施加180度脉冲，直至所述样品磁化消失，获得第二回波串，相邻180度脉冲之间的时间间隔为第二预设时间间隔，所述第二预设时间间隔是所述第一预设时间间隔的偶数倍；

回波串获得模块1305，用于将所述第一回波串与所述第二回波串整合，得到核磁共振T2谱回波串；

T2谱孔隙度获得模块1306，用于根据所述核磁共振T2谱回波串反演得到核磁共振T2谱，并根据所述核磁共振T2谱得到所述样品的T2谱孔隙度；

判断模块1307，用于判断所述T2谱孔隙度与所述孔隙度的误差是否小于预设阈值，若判断结果为否，则按照预设规则改变预设数量，重复所述90度脉冲施加模块至所述判断模块，直至判断结果为是为止。

由上述装置的实施例可知，本申请实施例在获取核磁共振测井T2谱的回波串时，180度脉冲之间采用了两种时间间隔，且两种时间间隔之间满足偶数倍的关系。先用预设数量小间隔采集足够包含微纳小孔隙信息的回波，这样避免180度脉冲之间全部使用大间隔，带来的微纳孔隙信息丢失的缺点。同时，在获得足够包含微纳小孔隙信息的回波信号之后，本申请实施例再采用大间隔获取较大孔隙的回波信息，这就避免了全都使用小间隔所带来的数据数量上的弊端。

虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行。本领域技术人员还可以了解到本申请实施例列出的各种说明性逻辑块、单元和步骤可以通过硬件、软件或两者的结合来实现。至于是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本申请实施例保护的范围。

本申请实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。