核磁共振T2谱反演方法研究

论文摘要

核磁共振(NMR)测井是测井技术的重大进展,与常规测井方法相结合,能够给出与岩性无关的孔隙度、孔径分布、渗透率、流体饱和度等信息,在复杂储层评价中表现出较大优势。核磁共振T2谱反演技术是核磁共振资料应用的基础和关键。核磁共振T2谱反演结果直接影响储层参数(如孔隙度、渗透率、孔径分布等)计算和流体识别的准确性。通过对核磁共振基本理论和T2谱反演算法的研究,本文给出两种核磁共振T2谱反演方法——核磁共振最优化T2谱反演方法与核磁共振奇异值分解(SVD)反演方法。核磁共振最优化T2谱反演方法按照模型构制基本思想建立反演目标函数,将核磁共振T2谱反演的混定线性反演问题转化为求目标函数极小值的典型最优化问题,然后利用共轭梯度法具有二次终止性、收敛速度快的特点解决上述最优化问题;核磁共振奇异值分解反演方法利用矩阵奇异值分解求解建立的混定线性方程组,并通过对系数矩阵加阻尼项使得该方法数值解稳定并且应用迭代技术进行T2谱的非负性约束。本文对这些算法的具体实现过程进行了详细的论述,并应用两种T2谱反演方法分别对核磁共振无噪声理论回波数据、不同信噪比理论回波数据以及实验室岩心核磁共振实测资料进行处理并且所得结果与构造谱及实验室方法的反演结果进行对比研究;讨论分析了两种算法的优缺点,进行了T2谱反演影响因素分析。研究表明:最优化反演算法适用于反演理论回波串和实验室等低信噪比的核磁弛豫数据、具有较强的抗噪能力、对初始点要求不高,但反演耗时长;SVD算法适用于反演信噪比较高的核磁弛豫数据,其数值解稳定、反演速度快。两种方法结合应用可以更为有效、准确地反演出T2谱,满足生产、科研对核磁共振数据处理的需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 核磁发展概述
• 1.2 核磁共振T2 谱反演国内外研究概况
• 1.3 研究目的及意义
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 核磁共振的物理基础与测量原理
• 2.1 核磁共振
• 2.1.1 核磁矩
• 2.1.2 自旋角动量
• 2.1.3 拉莫（Larmor）进动
• 2.1.4 宏观磁化矢量
• 2.1.5 核磁共振现象
• 2.1.6 NMR 的经典矢量模型描述
• 2.2 NMR 弛豫信号的检测
• 2.3 弛豫时间及其测量
• 2.3.1 自旋-晶格弛豫
• 2.3.2 自旋-自旋弛豫
• 1 的测量'>2.3.3 T₁的测量
• 2 的测量'>2.3.4 T₂的测量
• 2.4 岩石中流体的核磁弛豫机理
• 2.4.1 岩石表面弛豫机制
• 2.4.2 岩石的分子自扩散弛豫
• 2.4.3 体弛豫
• 2.4.4 岩石的多指数弛豫
• 第三章 核磁共振弛豫信号反演算法研究
• 3.1 孔隙流体核磁共振弛豫信号的多指数特征
• 3.2 共轭梯度反演算法
• 3.2.1 建立最优化T2 谱反演目标函数
• 3.2.2 最优化算法原理
• 3.2.3 共轭梯度法反演步骤
• 3.3 矩阵奇异值分解反演算法
• 3.3.1 建立奇异值分解T2 谱反演模型
• 3.3.2 矩阵奇异值分解
• 3.3.3 方程组的求解
• 3.3.4 阻尼方法
• 3.3.5 解的非负性约束
• 第四章 实际应用及效果评价
• 4.1 最优化T2 谱反演方法应用及其效果评价
• 4.1.1 无噪声理论数据反演及其效果检验
• 4.1.2 有噪声理论数据反演及其效果检验
• 4.1.3 岩心NMR 实验数据反演及其效果评价
• 4.2 矩阵奇异值分解反演方法应用及其效果评价
• 4.2.1 无噪声理论数据反演及其效果检验
• 4.2.2 有噪声理论数据反演及其效果检验
• 4.2.3 岩心NMR 实验数据反演及其效果评价
• 4.3 本章小结
• 2谱反演影响因素分析'>第五章 核磁共振T₂谱反演影响因素分析
• 5.1 影响因素分析
• 5.1.1 回波间隔的影响
• 5.1.2 回波个数的影响
• 5.1.3 信噪比的影响
• 5.2 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要