測量方法及質(zhì)量控制3(已修改)
2025-03-06 22:53 本頁面
【正文】 ?核磁共振測量方法、觀測模式及質(zhì)量控制 核磁共振測井基礎(chǔ) 核磁共振測井基礎(chǔ) 自由感應(yīng)衰減信號 FIDfree induction decay z y x Bo B1 M 900脈沖 這一衰減通常是指數(shù)型的， FID時間常數(shù) T2*是非常短的，只有 幾十毫秒 。 FID是由磁場的非均質(zhì)性引起的。該非均質(zhì)性是由磁場梯度和在測量物質(zhì)中產(chǎn)生的某些分子進動引起的。由于 B0磁場的非均質(zhì)性，不同位置的質(zhì)子將以不同的拉莫頻率進動，由此產(chǎn)生這一快速的衰減。 核磁共振測井基礎(chǔ) B1特點： z y x Bo θ B1 M B1為垂直于靜磁場 B0的振蕩磁場；其振蕩頻率必須等于質(zhì)子在靜磁場中的拉莫頻率；核磁測井地層中的氫核吸收和發(fā)射的電磁波頻率為 580～ 760kHz，屬廣播電臺的中波頻段 ，因此 B1為 射頻脈沖磁場。 B 1 t Pulse angle q = g B 1 t M M q = 90? f 90? 脈沖 M M q = 180? f 180? 脈沖 θ－ 扳倒角 τ為射頻脈沖作用時間，通稱 脈沖寬度 核磁共振測井基礎(chǔ) 縱向弛豫和橫向弛豫 馳豫包含兩個組成部分：①核磁化矢量 M在 z軸上的分量 Mz，最終要趨向初始磁化強度 M0，稱為 縱向弛豫 ?？v向弛豫的時間常數(shù)用 T1表示，稱為 縱向弛豫時間 。② M在 (x,y)平面上的分量 Mxy最終要趨向于零，稱為 橫向弛豫 。橫向弛豫的時間常數(shù)用 T2表示，稱為橫向弛豫時間 。 在研究核磁共振作用時，被觀察的核所處的原子或分子系統(tǒng)叫 格子 。組成格子的原子或分子的運動情況決定于該系統(tǒng)的物理狀態(tài)。 縱向弛豫 是指高能態(tài)的核通過 弛豫 放出的能量轉(zhuǎn)變?yōu)楦褡悠揭?、轉(zhuǎn)動和振動的熱能。能量是在自由旋進的原子核與格子之間進行的，所以也稱 自旋格子弛豫。 結(jié)果是使 Mz逐步恢復(fù)到 M0。 旋進著的核在與外部磁場垂直的平面上有旋轉(zhuǎn)的磁場矢量成分。當(dāng)高能態(tài)的核與低能態(tài)的核非常接近時，這種旋轉(zhuǎn)小磁場會使對方的核的自旋遷移，這就是 橫向弛豫 。因能量交換是在自由旋進的原子核之間進行的，所以也稱 自旋自旋弛豫 。這種能量交換過程的結(jié)果，是使 Mxy逐步恢復(fù)到零。 M0 M B0 核磁共振測井基礎(chǔ) A B C D 0 2 4 6 8 10 12 14 0 Time (s) 18 16 M 0 核磁共振測井原理的核心之一是對地層 施加外加磁場，使氫原子核磁化 。氫核是一種磁性核，具有核磁矩。在沒有外加磁場的時候，氫核的磁矩是隨機取向的，宏觀上沒有磁性，如圖中的 A。當(dāng)磁體放到井里時，將在其周圍的地層中產(chǎn)生磁場，使氫核的磁矩沿磁場方向取向，這個過程叫磁化、或極化。極化的結(jié)果是產(chǎn)生一個可觀測的宏觀磁化矢量。極化不是瞬間完成的，而是按照指數(shù)規(guī)律進行的，如圖中的 B、 C、 D所示。極化的時間常數(shù)用 T1來表示，稱作縱向弛豫時間，它與孔隙度的大小、孔隙直徑的大小、孔隙中流體的性質(zhì)、以及地層的巖性等因素有關(guān)。對于地層巖石來說，極化曲線往往需要用多個 T1描述。圖 3－ 1的下半部分展示了宏觀磁化矢量 M隨極化時間增長的曲線，其中 M0是完全極化后的磁化強度?？梢院苋菀椎刈C明，使 M接近 M0（ 95％）所需要的極化時間，用 TW表示，至少是 3 T1，即 TW ? 3 T1。 核磁共振測井基礎(chǔ) 0 t 2 t FID Echo 90 176。 180 176。 Time( ms) 核磁共振測井原理的核心之二是 利用一個天線系統(tǒng)，向地層發(fā)射特定能量、特定頻率、和特定時間間隔的電磁波脈沖，產(chǎn)生所謂的自旋回波信號，并接收和采集到這種回波信號，所采用的方法則叫做自旋回波法。 天線發(fā)射的電磁波的頻率將決定切片觀測的具體位置；電磁波脈沖的能量決定切片內(nèi)磁化矢量扳倒的程度，如 90?或 180?等；而時間間隔，用 TE來表示，則直接影響觀測到的回波信號幅度的大小。 圖中， A、 B、 C分別表示自旋回波方法的不同階段。第 1行給出的是磁化矢量的扳倒情況；第 2行給出的是天線發(fā)射脈沖、接收回波信號、以及切片的過程；第 3行給出的是天線的發(fā)射脈沖；第 4行給出的則是天線可能的接收信號，包括
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