一种快速评价页岩有机质的多维核磁共振方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种快速评价页岩有机质的多维核磁共振方法，所述方法包括以下步骤：核磁共振脉冲序列设计及数据采集，得到核磁共振数据；对所述核磁共振数据进行数据处理，得到T1‑

【技术实现步骤摘要】
一种快速评价页岩有机质的多维核磁共振方法及装置


[0001]本申请涉及核磁共振领域，具体涉及一种快速评价页岩有机质的多维核磁共振方法及装置。

技术介绍

[0002]核磁共振成像技术作为一种先进的无损探测手段，在医学、生物、能源、材料、农林、食品、安全监测、化工等多个领域均有着极为广泛的应用。以生物医学为例，由于不同类型组织液纵向弛豫时间的差异，核磁共振T1成像技术可为生物组织原位探测病变机理提供最直接有效的证据，因此是一种常规的核磁共振加权成像方法。尽管如此，由于常规方法对纵向弛豫时间T1的探测时间较长，通常需要组织中含氢质子自旋系统达到热平衡后才可进行下一步测量，因而采用T1成像技术对被测样品的整体测量时间很长(例如中国专利CN112710688A)。同时，T2*差异也在一定程度上可用于区分样品组分，识别流体种类及相态。
[0003]因此，提供一种快速评价页岩有机质的多维核磁共振方法，提高核磁共振成像技术的检测速度和效率，破解常规有机质含量测试周期长、精准度低等困境，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种快速评价页岩有机质的多维核磁共振方法，以提高核磁共振成像技术的检测速度和效率。
[0005]第一方面，一种快速评价页岩有机质的多维核磁共振方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]S1：核磁共振脉冲序列设计及数据采集，得到核磁共振数据M(k
z
,NΔ,Sε)；
[0007]S2：对所述核磁共振数据M(k<br/>z
,NΔ,Sε)进行数据处理，得到T1‑
T
2*
成像
[0008]S3：核磁共振数据解释与有机质关联。
[0009]进一步地，步骤S1包括以下步骤：
[0010]S1.1：在TRS通道上向被测样品的含氢质子自旋系统施加90
°
射频脉冲将宏观磁化矢量M0扳转至横向平面，得到横向平面磁化矢量；
[0011]S1.2：等待极短时间τ后，再在TRS通道上向被测样品的含氢质子自旋系统施加180
°
射频脉冲，将散相后的横向平面磁化矢量进行重聚；
[0012]S1.3：再次等待极短时间τ后，在TRS通道上向被测样品的含氢质子自旋系统施加90
°
射频脉冲，将重聚后的横向平面磁化矢量扳转90
°
至纵向轴向上；
[0013]S1.4：在GRD通道上向所述自旋系统施加一个恒定幅度的梯度脉冲，所述梯度脉冲用于消除所述自旋系统中仍然残留在横向平面上的磁化矢量；
[0014]S1.5：再在TRS通道上向所述自旋系统施加一小角度α射频脉冲，之后再在GRD通道
上向所述自旋系统施加相位编码梯度脉冲，所述相位编码梯度脉冲的宽度为δ，幅度从
‑
g
max
到+g
max
变化m步；
[0015]S1.6：所述相位编码梯度脉冲施加完毕后，再在TRS通道上向所述自旋系统施加180
°
射频脉冲，一定时间之后在ACQ通道采集到一个自由感应衰减信号FID，所述自由感应衰减信号FID的记录点个数为S，记录点之间的时间间隔为ε；
[0016]S1.7：所述自由感应衰减信号FID采集完毕后，再在TRS通道上施加一个180
°
射频脉冲，将残留在纵向方向上的磁化矢量进行翻转；然后再在GRD通道上施加一个恒定幅度的梯度脉冲，以消除所述自旋系统中仍然残留在横向平面上的磁化矢量；
[0017]S1.8：重复步骤S1.5
‑
S1.7N次，在ACQ通道中依次采集得到N个自由感应衰减信号FID，同时改变GRD通道上所述相位编码梯度脉冲的幅度m次，在ACQ通道上最终将采集得到m*N个自由感应衰减信号FID，每个所述自由感应衰减信号FID中包含S个数据点，最终得到一个数据大小为m*N*S的核磁共振数据M(k
z
，NΔ，Sε)。
[0018]进一步地，所述核磁共振数据M(k
z
，NΔ，Sε)的响应公式如下：
[0019][0020]其中，k
z
为波函数，N为步骤S1.5
‑
S1.7的重复次数，
△
为步骤S1.8中相邻两个小角度α射频脉冲之间的时间间隔，S为自由感应衰减信号FID的记录点个数，ε为自由感应衰减信号FID记录点之间的时间间隔，为T1‑
T
2*
成像结果，K1，K2，K3为三个核函数，z为方向矢量，T1为纵向弛豫时间，为横向弛豫时间；
[0021]波函数k
z
和三个核函数K1，K2，K3的具体形式为：
[0022]k
z
＝γg
max
δ/mπ
[0023]K1＝exp(i2πk
z
z)
[0024][0025][0026]其中，γ为磁旋比，g
max
为相位编码梯度脉冲的最高幅度，δ为相位编码梯度脉冲宽度，m为相位编码梯度脉冲的幅度改变步数，α为小角度射频脉冲的角度。
[0027]进一步地，步骤S2包括以下步骤：
[0028]S2.1：对所述核磁共振数据M(k
z
，NΔ，Sε)进行Fourier变换，在成像维度上对数据进行解编，得到m个原始衰减数据M(NΔ，Sε)；
[0029]S2.2：对得到的空间任一位置处的原始衰减数据M(NΔ，Sε)进行数据拟合，得到该位置处的T1‑
T
2*
分布；
[0030]S2.3：连续重复步骤S2.2m次，对空间每个位置的数据依次进行ILT数据处理，最终获得被测样品轴向上连续的(T1‑
T
2*
)分布，得到最终的T1‑
T
2*
成像
[0031]进一步地，步骤S2.2中的数据拟合包括单指数拟合、多指数拟合及
InverseLaplace反演。
[0032]进一步地，步骤S3包括以下步骤：
[0033]页岩样品有机质氢核的同核偶合及异核偶合作用与可动流体组分完全不同，使得有机质与可动流体的T1/T
2*
比值不同，通过对每一层岩石切片内部的(T1‑
T
2*
)分布中显示信号进行累加，获得该层的有机质和可动流体相对含量；
[0034]沿轴向方向连续识别并运算m个图谱中的有机质和可动流体含量，即可获得页岩的有机质含量剖面和可动流体剖面。
[0035]第二方面，一种快速评价页岩有机质的装置，所述装置主要包括以下模块：
[0036]数据采集模块，用于核磁共振脉冲序列设计及数据采集，得到核磁共振数据M(k
z
,NΔ,Sε)；
[0037]数据处理模块，用于对所述核磁共振数据M(k<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速评价页岩有机质的多维核磁共振方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：核磁共振脉冲序列设计及数据采集，得到核磁共振数据M(k
z
,NΔ,Sε)；S2：对所述核磁共振数据M(k
z
,NΔ,Sε)进行数据处理，得到T1‑
T
2*
成像S3：核磁共振数据解释与有机质关联。2.根据权利要求1所述的一种快速评价页岩有机质的多维核磁共振方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：S1.1：在TRS通道上向被测样品的含氢质子自旋系统施加90
°
射频脉冲将宏观磁化矢量M0扳转至横向平面，得到横向平面磁化矢量；S1.2：等待极短时间τ后，再在TRS通道上向被测样品的含氢质子自旋系统施加180
°
射频脉冲，将散相后的横向平面磁化矢量进行重聚；S1.3：再次等待极短时间τ后，在TRS通道上向被测样品的含氢质子自旋系统施加90
°
射频脉冲，将重聚后的横向平面磁化矢量扳转90
°
至纵向轴向上；S1.4：在GRD通道上向所述自旋系统施加一个恒定幅度的梯度脉冲，所述梯度脉冲用于消除所述自旋系统中仍然残留在横向平面上的磁化矢量；S1.5：再在TRS通道上向所述自旋系统施加一小角度α射频脉冲，之后再在GRD通道上向所述自旋系统施加相位编码梯度脉冲，所述相位编码梯度脉冲的宽度为δ，幅度从
‑
g
max
到+g
max
变化m步；S1.6：所述相位编码梯度脉冲施加完毕后，再在TRS通道上向所述自旋系统施加180
°
射频脉冲，一定时间之后在ACQ通道采集到一个自由感应衰减信号FID，所述自由感应衰减信号FID的记录点个数为S，记录点之间的时间间隔为ε；S1.7：所述自由感应衰减信号FID采集完毕后，再在TRS通道上施加一个180
°
射频脉冲，将残留在纵向方向上的磁化矢量进行翻转；然后再在GRD通道上施加一个恒定幅度的梯度脉冲，以消除所述自旋系统中仍然残留在横向平面上的磁化矢量；S1.8：重复步骤S1.5
‑
S1.7N次，在ACQ通道中依次采集得到N个自由感应衰减信号FID，同时改变GRD通道上所述相位编码梯度脉冲的幅度m次，在ACQ通道上最终将采集得到m*N个自由感应衰减信号FID，每个所述自由感应衰减信号FID中包含S个数据点，最终得到一个数据大小为m*N*S的核磁共振数据M(k
z
,NΔ,Sε)。3.根据权利要求2所述的一种快速评价页岩有机质的多维核磁共振方法，其特征在于，所述核磁共振数据M(k
z
,NΔ,Sε)的响应公式如下：其中，k
z
为波函数，N为步骤S1.5
‑
S1.7的重复次数，Δ为步骤S1.8中相邻两个小角度α射频脉冲之间的时间间隔，S为自由感应衰减信号FID的记录点个数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘化冰，刘化雪，郭葆鑫，龙志豪，任硕，李泽日，刘光祥，
申请(专利权)人：北京青檬艾柯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：