岩心核磁共振T2-T1二维谱反演软件

一、软件介绍

  岩心核磁共振T2-T1二维谱反演软件是一款专门针对测井相关从业者设计的T2-T1二维核磁共振数据处理软件,软件能是对岩心核磁T2-T1二维数据进行二维反演得到T2-T1二维谱。主要包括对不同等待时间(TW)的CPMG回波串、IR-CPMG回波串等数据进行处理。本软件有以下技术特点:1.能够在对数刻度下实时绘制多个回波数据;2.快速高分辨反演算法可以在不抽样压缩回波串的情况下,实时得到T2-T1二维谱,并在二维谱中绘制油气水线判别流体性质;3.能够改变反演参数(如布点个数、布点范围、平滑因子等参数),并使用户快捷直观的看到各种参数变化所产生的效应。

二、软件技术理论

   T2-T1二维核磁共振采用多组回波串组合测量,将孔隙流体中氢核数的分布从单个T2弛豫变量拓展到T2、T1两个变量,用两个变量来表达质子的分布,使得核磁共振观测的信息能够被充分利用,通过联合反演,得到二维分布谱,使不同流体在处理成果中有更好的区分度。常用的T2-T1二维核磁测量回波串组合序列如下:

序列1:T1编辑的T1-T2测量

   该序列由两个窗口组成,第一个窗口为反转恢复序列,其中90脉冲与前一个180脉冲之间的时间间隔为τ,主要用于加载孔隙流体的纵向弛豫信息。第二个窗口采用最短的回波间隔采集CPMG回波信号。T1编辑序列通过改变第一个窗口内的延时τ,采集多条CPMG回波信号,从而实现T1-T2二维资料的采集。假设测量了S组不同延时τ的回波串,则回波串的幅度衰减为:

\[ b_{is}=\ \ \sum_{j}^{m}\sum_{r}^{p}{f(T_{2j},T_{1r})\exp(-{t_i}/{T_{2j}})(1-2\exp(-{\tau_s}/{T_{1r}}))}\ \ \]

   式中,bis 是延时为 τs 时第二个窗口内第i个回波的幅度。f(T2j,T1r)是横向弛豫时间为T2j,纵向弛豫时间为T1r的分量所对应的孔隙度分量。

序列2:多TW的T1-T2测量

  测量S组不同等待时间(TW)的CPMG回波串,测量到的流体的回波串幅度随时间t的变化服从多指数衰减规律。具体如下:

\[b_{is}=\ \sum_{j=1}^{m}\sum_{r=1}^{p}{f_{jr}\left(1-\exp{\left(-{T_{ws}}/{T_{1r}}\right)}\right)\exp{\left(-{t_i}/{T_{2j}}\right)}}\]

  式中,bis是第i个回波在等待时间为TW,s时的回波幅度;m是横向弛豫时间T2j的个数,p是纵向弛豫时间T1r的个数;fjr是横向弛豫时间为T2j、纵向弛豫时间为T1r时的氢核数,εis为噪音.将上式进行二维反演,求取fjr,即可得到(T2,T1)二维分布。

三、软件开发及运行

  软件使用C#语言在Windows 10操作系统上开发,可运行在WindowsXP/7/10系统上。需要的运行环境是: .NET Framework 4.6。
  软件安装使用步骤如下:
  第一步:准备好软件压缩包;
  第二步:将软件压缩包解压到用户自定义的文件夹中;
  第三步:将解压后的文件复制到用户指定的目录下;
  第四步: 直接双击可执行程序即可打开软件。

四、软件功能介绍

4.1 主界面

  界面主要由五部分组成,分别是数据加载栏、回波数据栏、反演参数设置区、油气水线设置区以及绘图区。数据加载栏的功能是选择多个PEA格式的岩心核磁数据文件加载到软件中。

图1 主界面

4.2 基本功能介绍

  作为一款专门针对测井相关从业者设计的数据操作软件,岩心核磁共振T2-T1二维谱反演软件的功能主要是对多TW回波数据、IR-CPMG等二维核磁共振数据进行处理得到T2-T1二维谱。
  1)岩心T2-T1二维核磁数据解析与加载:
  下图是岩心数据加载后的样例,通过参数表格的形式在Echo Select回波数据栏中,显示出了岩心分析仪所采集多个回波串的参数,可以从参数列表中观察到诸如等待时间、回波间隔、采集数目等关键信息。同时,在绘图区ECHOList中将具体回波串数据直观地绘制出来。

图2 数据加载后显示界面

  在回波数据栏中,可以勾选或取消参数列表中加载后的回波,相应的在绘图区和之后的数据处理中也会同步。参数列表中右键能够清除当前加载的所有回波数据,以便后续加载其他回波数据;绘图区中右键能够放大绘图、查看并导出绘图区的回波数据。
  2)反演参数设置:
  下图红色标出的区域是反演参数设置区,可以直接在里面进行反演参数的修改。主要参数包括:反演布点数目、布点最小值、布点最大值、反演平滑级别、起始反演时间、是否进行重采样。设置完参数后,可以点击绘图区下方的【Inversion】按钮,完成反演操作。

图3 反演参数设置

图4 T2-T1二维谱

  完成反演之后在绘图区T2-T1 Map中显示出反演得到的T2-T1二维核磁谱图,同时在ECHOList中绘制出了拟合曲线,以便观察反演结果的好坏。绘图区T2-T1 Map中右键能够放大绘图、查看并导出绘图区的T2-T1二维谱数据。

  3)绘制油气水线设置:
  在进行T2-T1二维核磁共振测井解释的时候,需要利用T2-T1二维谱判别流体性质,在下图红色框中设置油、气、水三种流体的绘图参数,相应的在绘图区T2-T1 Map中会实时显示油气水线。

图5 油气水线绘制设置

五、各模块使用说明

5.1 T2-T1二维核磁共振数据加载

  选择数据加载栏的【Add…】按钮,打开文件选择对话框,然后在弹出的窗口中选择需要反演的多个回波数据文件,软件会自动解析并加载原始回波数据。数据加载完成后,会在右下方绘图区域绘制多个原始回波串,如下图所示,在数据加载完后的界面中,可以实现关键信息的预览(等待时间、回波间隔、采集数目等)。

图6 T2-T1二维核磁数据加载

5.2 T2-T1反演

  在反演参数设置区填写合适的反演参数之后,可以点击绘图区下方的【Inversion】按钮,即可进行反演。在绘图区T2-T1 Map中会显示出反演得到的T2-T1二维核磁谱图。

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图7 反演得到T2-T1二维谱

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图8 拟合效果

5.3 绘制油气水线

  反演完成得到T2-T1二维谱后,需要利用T2-T1二维谱判别流体性质,在油气水线设置区设置油、气、水三种流体的绘图参数,相应的在绘图区T2-T1 Map中会实时显示油气水线。

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图9 有油气水线的T2-T1二维谱

5.4 数据处理结果的保存

  反演完成后,若需要保存数据处理的结果,单击绘图区下方【Save…】按钮,在弹出的对话框中选择保存位置即可保存。下一次需要打开保存的文件,则单击【Load…】按钮,选择上次保存的文件,即可打开。

5.5 其他操作

  在T2-T1谱绘图区域右键选择导出数据,可以将二维谱数据提取出来,并以表格的形式显示。

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图10 数据导出功能



版本信息:

  • 编辑:覃莹瑶,2020.10.01
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