核磁共振测井仪原理及测量方法
核磁共振测井仪原理及测量方法
核磁测井(核磁共振测井)是测量地层中的氢核在地磁场中自由旋进的测井方法。核磁共振技术作为一种重要的现代分析手段已经广泛应用于各个领域。
原理
在地磁场的作用下，地层中那些自旋轴与地磁场不完全重合的氢核绕地磁场旋进。如果在下井仪器中用极化线圈产生与地磁场垂直的强脉冲磁场(与地磁场比较而言)，迫使氢核的自旋轴离开地磁场的方向，当极化磁场去掉后，它们绕地磁场旋进并逐渐恢复到原有状态。氢核的旋进在感应线圈中产生逐渐衰减的射频信号，其幅度取决于地层中自由流体的氢核数，称自由流体指数。
而束缚水或死油对核磁测井不起明显作用。井眼产生的信号衰减很快，可以通过延迟测量时间将其影响减至最小。根据自由流体指数可获得岩石的自由流体孔隙度，配合其它资料可计算渗透率。如果进而测量热驰豫时间，则可以区别油和水。
测量方法
核磁共振的测量方法有多种，在核磁共振测井中主要采用了预极化方式、自旋回波方式等，前者在井下测量简便易行，后者可以消除由于扩散而对测量结果带来的误差，使结果更为准确，并且提高了信噪比。
预极化方式
在稳定场的垂直方向上加一较强的极化场，经过足够长极化时间，原来沿稳定场建立的平衡静磁化强度会发生偏转而沿总场方向取向，产生一个横向磁化强度分量，这时突然撤去极化场，磁化强度便在稳定场的作用下以拉莫尔频率进动，其纵向分量逐渐恢复到平衡值，而横向分量逐渐减小到0，在垂直于稳定场方向上会测量到一个随时间衰减的自由感应衰减信号FID，利用其幅度的变化可以研究物质的T2。该方法要求有较长极化时间，测井速度慢，且电流大，迅速关断电流较困难，若在开关断开后延迟一段时间测量，虽能压制部分干扰，但也丢掉了许多有用信息。
自旋回波方式
预极化方式测量的T2到磁场非均匀性严重影响。为了改善测量的质量，右用这种方式。在垂直于稳定场方向旋加一90度极化脉冲，使M0产生90度的倾角，脉冲过后，由于产生弛豫作用，各分量相位分散，横向分量减小，经过恢复时间τ再施加脉冲，散开的磁矩绕极化场翻转180度，再过时间τ，分散的核磁矩又集中到极化场成90度的位置，开成一个强的自旋回波。改变时间间隔，可测量到一组幅度各不相同的自旋回波，其衰减时间常数为T2。如果脉冲间隔足够小，就可有效地消除扩散和磁场非均匀性对测量的影响。有人曾研究了一种自旋回波核磁共振测井仪，由于当时设计过于简单，脉冲的精度不好控制，因而没有得到应用。
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