核磁共振T2谱优化反演方法

将核磁共振T2谱反演问题转化为求目标函数极小值的优化问题,建立新的易于实现T2谱非负约束的优化反演模型,然后利用共轭梯度算法解决上述反演问题。将该方法应用于无噪声理论回波数据、信噪比SNR=25的理论回波数据以及岩心NMR实验数据反演并与构造谱及实验室国外软件反演结果对比表明,无噪声理论回波数据反演的T2谱与构造谱几乎完全符合;信噪比SNR=25时反演的T2谱和构造谱符合得很好;岩心反演的T2谱与实验室国外软件反演的T2谱符合得很好,利用反演结果计算的孔隙度与实验室氦孔隙度绝对误差为0.65%。因此,该方法是一种有效和实用的核磁共振T2谱反演方法,具有较强的抗噪能力,能够应用于生产和科研。     

核磁共振弛豫信号多指数反演新方法及其应用

提出一种新的基于整体迭代修正的核磁共振(NMR)弛豫信号多指数反演方法, 并对新方法的具体实现过程和应用效果进行了详细讨论. 通过算例, 对新方法和基于奇异值分解的MAP-Ⅱ算法反演结果进行了对比, 分别给出不同布点方式以及不同信噪比下NMR横向和纵向弛豫信号的多指数反演结果. 结果表明, 在16~64点对数均匀布点时, 新方法明显优于MAP-Ⅱ, 特别是在信噪比较低的情况下, 仍然能保证弛豫谱的真实性. 该方法可应用于岩心NMR实验分析以及NMR测井资料解释处理.     

鲜花生的低场核磁共振横向弛豫分析

尽管低场1H-核磁共振(NMR)弛豫谱技术可以有效地获取油料作物种子中水和油脂等组分含量信息,但实现准确分析的关键前提是解决弛豫谱的标识问题。首先,通过记录鲜花生脱水过程质量随时间变化确定核磁共振测量步骤;随之,采用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)方法获得花生核磁共振横向弛豫数据;最后,使用连续谱迭代方法得到花生核磁共振弛豫谱。由弛豫谱峰面积与花生质量变化关系,并借助纯花生油实验结果确认了样品脂肪的核磁共振横向弛豫谱。基于单位质量干燥花生和纯花生油两者的脂肪弛豫谱峰面积之比获得与索氏抽提法相吻合的含油率。     

一种估算砂岩核磁T_2谱新方法

根据核磁共振弛豫机制,基于三维数字岩心技术建立一种估算砂岩核磁共振横向弛豫(T_2)谱的新方法。采用过程模拟法重建砂岩三维数字岩心,通过Delaunay剖分将砂岩微观孔隙结构划分为多个四面体孔隙单元,再用几何方法和Monte Carlo方法相结合求出每个孔隙单元的表面积与体积之比(S/V),进而获得砂岩模拟的核磁T2谱。经过大量模拟试验筛选参数,减小计算误差。考虑单峰态和双峰态核磁T_2谱,模拟结果和实验结果基本吻合。该方法有助于研究粒度分布、孔隙结构等对岩石核磁共振响应的影响。     

基于奇异值分解的核磁共振T2谱反演研究

在介绍奇异值分解的基本原理基础上,实现了基于奇异值分解的核磁共振T2谱反演。给出了T2谱反演的线性方程组,并利用奇异值分解法求解该线性方程组的解。此SVD法能够获得连续性较好的反演T2谱,算法较稳定,收敛性好,非负约束条件容易实现。反演T2谱与构造T2谱吻合性较高。且由NMR实验室反演效果可知,该方法可以应用于实验室岩心的T2谱反演。     

原油的变温核磁共振弛豫特性实验研究

随埋藏深度的不同,地下原油温度有很大的变化,造成其核磁共振(NMR)弛豫特性差别较大.利用2 MHz核磁共振谱分析仪器,对选取的不同粘度的脱气原油样品,测量了5种不同温度下原油样品的NMR弛豫时间.结果表明,随温度升高,同一油样的弛豫速度变缓,弛豫时间增大,弛豫时间谱有规律地右移,但横向弛豫时间T2和纵向弛豫时间T1随温度的变化速度有所不同.随粘度降低,不同油样弛豫时间谱有规律地向右移动,说明原油中长弛豫组分增多,而短弛豫组分减少,弛豫时间逐渐增大.低粘度原油的纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2近似相等,且在双对数坐标系下与粘度、粘度与温度比值呈反比关系;高粘度原油的T1和T2不同,其T1/T2值随粘度与温度比值的增加而增大.     

原油的变温核磁共振弛豫特性实验研究

随埋藏深度的不同,地下原油温度有很大的变化,造成其核磁共振（NMR）弛豫特性差别较大。利用2 MHz核磁共振谱分析仪器,对选取的不同粘度的脱气原油样品,测量了5种不同温度下原油样品的NMR弛豫时间。结果表明,随温度升高,同一油样的弛豫速度变缓,弛豫时间增大,弛豫时间谱有规律地右移,但横向弛豫时间T2和纵向弛豫时间T1随温度的变化速度有所不同。随粘度降低,不同油样弛豫时间谱有规律地向右移动,说明原油中长弛豫组分增多,而短弛豫组分减少,弛豫时间逐渐增大。低粘度原油的纵向弛豫时间T1和横向弛豫时间T2近似相等,且在双对数坐标系下与粘度、粘度与温度比值呈反比关系;高粘度原油的T1和T2不同,其T1/T2值随粘度与温度比值的增加而增大。     

基于核磁共振弛豫谱的变压器油老化检测研究

针对目前常规的变压器油绝缘热老化检测中过程繁杂等问题, 提出一种基于低场核磁共振弛豫时间谱的检测方法。根据油品中烃类化合物在高压放电环境中出现裂解、结构发生改变的原理, 设计变压器油热老化核磁共振横向弛豫谱检测系统。采用自旋回波序列采集油样时域信号回波峰值点, 描述弛豫时间谱反演算法。利用山西省电力公司长治变电站110 kV高压变压器提取的油样(挂网运行年限分别为1, 10和20年), 进行检测装置性能的验证及测试。结果表明, 在17.173 MHz条件下, 该检测方法可以在1分钟内完成一次油样的信号检测与弛豫谱反演, 3种油样的弛豫时间峰值分别为203.83, 145.82和141.95 ms。可以看出, 随着年限的增加, 弛豫时间呈下降的趋势, 表明高温能够导致油品中分子化学键断裂, 析出气体。     

致密储层数字岩心重构及核磁共振响应模拟

基于物理过程法模拟沉积岩的沉积、压实和胶结过程,构建致密岩石的三维数字岩心。利用随机行走法模拟不同成岩过程岩石的核磁共振响应以及不同润湿性岩石孔隙中流体的核磁共振响应。模拟结果表明,岩石胶结成岩后孔隙半径减小导致核磁共振横向弛豫(T_2)分布的峰值向短弛豫方向移动,流体视扩散系数略小于自由扩散系数;致密岩石中随润湿相流体饱和度减小,润湿相T_2分布向短弛豫方向偏移,受限扩散越来越明显。     

原油的核磁共振弛豫特性

地下原油的成分复杂,粘度变化范围很大,具有很宽的核磁共振（NMR）弛豫分布特性。研究原油的NMR弛豫特性随原油粘度、NMR仪器测量频率以及测量回波间隔(TE)等的不同而发生的变化,对利用NMR测井资料准确识别和评价油水层具有重要的指导意义。利用两种工作频率（2MHz和23MHz）的NMR谱分析仪器测量了不同粘度原油样品的NMR弛豫时间。结果表明：轻质油的纵向弛豫时间（T₁）和横向弛豫时间（T₂）近似相等,且在双对数坐标系下与原油粘度、粘度/温度的比值成反比关系;稠油的T₁大于T₂,其T₁/T₂比值随测量频率、粘度/温度比值的增加而增大;仪器测量频率对轻质油弛豫影响很小,而对稠油的弛豫影响较大;随测量回波间隔的增加,稠油的视横向弛豫时间增大,且幅度减小。     

基于拟线性变换的海浪方向谱反演方法研究

海浪谱反演的交叉谱方法能有效降低斑点噪声并确定海浪传播方向,但从海浪谱到SAR交叉谱的非线性变换非常复杂,给海浪谱反演带来了分析和计算上的困难。依据从海浪谱到SAR交叉谱的非线性变换,给出了从海浪谱到交叉谱的拟线性变换,并利用海浪谱非负的约束条件,建立了一种基于该拟线性变换的反演方法。在引入海浪谱非负约束条件的情况下,反演过程中可以用拟线性变换代替非线性变换确定每次迭代的方向,不但能简化计算,并且能在反演精度不受影响的情况下,使反演过程更快、更稳定地收敛到最优海浪谱。     

基于孔径分布和T_2谱的低孔渗储层渗透率确定方法

为了能够准确地计算低孔渗储层的渗透率,以渤海某油田低孔渗储层为研究对象,进行孔径分布对渗透率的影响研究。基于压汞孔径分布与核磁共振测井T_2谱均可以表征储层岩石的孔径分布信息,通过利用孔径分布直方图数据刻度核磁共振测井T_2谱数据,从而得到岩石不同孔径区间对应的T_2谱区间。通过渗透率贡献值确定各T_2谱区间每单位孔隙度分量的孔径对渗透率的贡献因子,最终建立基于孔径分布和T_2谱的低孔渗储层渗透率计算方法。结果表明,该方法避免了以往基于孔径分布的渗透率计算方法在划分T_2谱区间时的盲目性,以及根据经验确定不同区间贡献值的不可靠性。建立的基于孔径分布和T_2谱的渗透率模型对于低孔渗储层渗透率的评价有很好的指导作用。     

一种改进的核磁共振测井原始回波压缩方法

提出一种基于最优量化的原始回波压缩方法,在描述弛豫时间谱数学模型的基础上,分析了核磁共振离散方程组的病态性.在综合考虑反演精度和计算量的前提下,确定合适的离散化回波个数,并通过改进的最优量化的方法,对核磁共振回波信号进行最优化离散,获取离散点的最优分布.结果表明该方法能够在保证反演精度的前提下,有效提高弛豫时间谱反演的效率.     

葡萄酒的低场核磁共振弛豫谱

 低场¹H-核磁共振弛豫可以有效地测量食品中水分、油脂和酒精等组分,葡萄酒中水O-H基和乙醇C-H基是产生共振弛豫谱的物理基础。采用CPMG方法和反转—恢复技术分别得到葡萄酒核磁共振横向弛豫和纵向弛豫曲线,并使用连续谱迭代方法与离散谱拟合分析获得核磁共振弛豫谱。通过添加去离子水或95%食用酒精配制不同酒精含量样品,由谱峰面积占比变化确定弛豫谱峰的归属。研究发现,T₂ 谱中弛豫时间较长的谱峰反映了酒精的含量,且其峰面积占比随酒精体积浓度变化呈线性递增关系。随机抽样的实验结果表明,¹H-核磁共振弛豫谱具有普适性,从而可建立基于T₂ 谱的葡萄酒酒精度测量技术。     

~(13)C核磁共振研究聚苯乙烯及苯乙烯-二甲基硅氧烷嵌段共聚物的分子运动

本文研究了聚苯乙烯及苯乙烯-二甲基硅氧烷嵌段共聚物在溶液中的~(13)C NMR弛豫,测定了弛豫参数T_1,NOEF;并从线宽(△H1/2)观察了表观T_2的变化。用x~2分布函数的相关时间谱对弛豫参数进行了拟合。结果证明聚苯乙烯及其共聚物均存在多重运动单元,其弛豫参数随温度的变化与分子运动及分子结构密切相关,在CH碳的T_1～T及△H1/2～T的曲线上都观察到两个转变温度,相应于苯环的转动及主链的链段运动,且转变温度有均聚物大于嵌段共聚物的关系。因此,~(13)CNMR弛豫参数还可用于嵌段共聚物的结构表征。     

一种基于数字岩心表面弛豫率确定的新方法

在三维数字岩心的基础上,利用随机游走方法模拟了岩石的核磁共振响应,探索了最大值法、峰值法、叠加法三种确定岩心表面弛豫率的思路。通过实验测得的核磁共振T2谱转换为伪毛管压力曲线与岩心恒速压汞曲线进行刻度以及模拟高孔、高渗砂岩样品的核磁共振响应相结合的办法来确定岩心的表面弛豫率,进而对上述三种方法的可靠性进行验证。最终提出了最大值法确定岩心表面弛豫率的新方法,为准确求取岩石孔隙半径分布打下了坚实的基础。     

基于交叉谱法的C波段机载SAR海浪反演

传统的初猜谱海浪反演方法,需要先使用海浪预报模式来获取初猜谱,其优劣直接影响着反演的精度。为了摆脱对初猜谱的依赖,在不需要先验信息的情况下实现海浪反演,提出了基于交叉谱法的海浪反演方案。该方案采用C波段全极化机载SAR探测数据,利用全极化信息反演海面风矢量,作为WVW算法的风场输入,再通过WVW算法获取海浪谱,进而提取海浪信息。研究结果表明,海浪反演精度得到显著提高,海浪传播180°模糊问题也得到了有效解决。该方案对机载SAR海浪反演业务化应用具有借鉴意义。     

银杏白果干燥过程中水分分布及迁移的变化

【目的】探讨银杏白果在干燥过程中水分分布、迁移规律及低场核磁共振信号量与含水量之间的关系,为银杏白果水分传递模型的建立以及储存过程中含水量的快速测定提供依据。【方法】利用低场核磁共振技术,对不同热风干燥温度(50、60、70、80、90 ℃)处理的银杏白果中氢核的横向弛豫衰减信号进行测试,并利用SIRT模型对数据进行反演,得出横向弛豫时间T₂的反演数据。利用自旋回波脉冲序列对银杏白果的质子密度加权成像。【结果】银杏白果中的水分主要有3种存在状态,分别为结合水(0.79~7.32 ms)、束缚水(13.67~89.07 ms)和自由水(109.70~1 072.27 ms)。经过热风干燥处理改变了银杏白果中水分的结合状态,水分发生明显迁移,自由水和束缚水的信号幅值随干燥温度的升高而逐渐减弱。不同含水率银杏白果的反演峰总面积不同,随着干基含水率的增加,核磁共振信号增强、峰面积增大,两者具有显著的相关性,拟合方程为y=7 436.46x + 153.32(R²=0.993)。核磁共振成像技术通过图片明暗的不同,直观地呈现出不同阶段的水分含量。【结论】干基含水率与核磁共振横向弛豫时间、弛豫峰面积之间有较好的相关性,可以利用低场核磁技术快速检测出银杏白果中的水分含量。通过核磁共振图谱也可以直观地观察银杏白果内部水分含量的变化。     

基于贝叶斯理论的振幅随偏移距变化三参数同步反演

受多种因素的影响,常规叠后地震道波阻抗反演不能得到可靠的波阻抗及其他岩性信息,而叠前波阻抗反演却可以得到比常规叠后波阻抗反演更丰富、更有效的岩性信息.为此建立了振幅随偏移距变化(AVO)波阻抗反演公式的一阶差分模型及褶积模型,推导了基于贝叶斯理论的AVO波阻抗反演公式,给出了采用Huber分布作为模型参数的先验分布及测井数据的参数协方差矩阵作为约束条件的实现方法,并利用共轭梯度法计算了纵、横波阻抗及密度.结果表明,利用该方法可提高叠前反演问题的稳定性和反演结果的可靠性,反演得到的纵、横波阻抗及密度可用来进一步计算流体及孔隙度等信息,为岩性及含油气性解释提供可靠依据.     

泥页岩核磁共振T2谱换算孔隙半径方法

核磁共振T_2谱和压汞法毛管力曲线都是储层孔隙发育特征的数据表现。理论上,核磁共振T_2谱能够依据压汞毛管力曲线准确地转换为储层孔径分布图;但对于泥页岩储层来说,二者所反映的孔隙信息有所不同。通过比对二者形态的异同,发现二者在表征微裂缝时有差别,提出一种考虑泥页岩裂缝的方法用以确定T_2弛豫时间和孔隙半径r之间的转换关系。应用此种方法对典型样品实验结果进行分析,结果表明,对泥页岩核磁共振T_2谱进行孔隙半径转换精度有很大提高。