天线可能的接收信号，包括90脉冲作用后的自由感应衰减信号（FID）和180脉冲作用后的自旋回波信
号（ECHO）。
•
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测量方法及质量控制3
•核磁共振测井基础
•测量方 法
•CPMG 脉冲序列
•如90脉冲之后，再发射一连串180脉冲，在每一个180脉冲后面都可以采集到一个回波信号，从而得到 一个回波串。 •180脉冲之间的时间间隔，即TE，是可以设置的，回波之间的间隔与180之间的间隔相等。在回波串的 观测中，重要的参数有两个，即TE和回波个数NE。
•核磁共振测井基础
•A
•B
•C
•D
•测量方 法
•M•0
•0
•0
•2
•4
•6
•8 •10 •12 •14 •16 •18
•Time (s)
•核磁共振测井原理的核心之一是对地层施加外加磁场，使氢原子核磁化。氢核是一种磁性核，具有核磁矩。 在没有外加磁场的时候，氢核的磁矩是随机取向的，宏观上没有磁性，如图中的A。当磁体放到井里时，将 在其周围的地层中产生磁场，使氢核的磁矩沿磁场方向取向，这个过程叫磁化、或极化。极化的结果是产生 一个可观测的宏观磁化矢量。极化不是瞬间完成的，而是按照指数规律进行的，如图中的B、C、D所示。极 化的时间常数用T1来表示，称作纵向弛豫时间，它与孔隙度的大小、孔隙直径的大小、孔隙中流体的性质、 以及地层的岩性等因素有关。对于地层岩石来说，极化曲线往往需要用多个T1描述。图3－1的下半部分展示 了宏观磁化矢量M随极化时间增长的曲线，其中M0是完全极化后的磁化强度。可以很容易地证明，使M接近M0 （95％）所需要的极化时间，用TW表示，至少是3 T1，即TW 3 T1。
•B0
•M0 •M
• 在研究核磁共振作用时，被观察的核所处的原子或分子系统叫格子。组成格子的原子或分子的运动情 况决定于该系统的物理状态。纵向弛豫是指高能态的核通过弛豫放出的能量转变为格子平移、转动和振动的
热能。能量是在自由旋进的原子核与格子之间进行的，所以也称自旋格子弛豫。结果是使Mz逐步恢复到M0。
•观测到的回波串是按指数规律衰减的信号，其衰减的时间常数用T2来表示，叫做横向弛豫时间，它与地 层孔隙度的大小、孔隙直径的大小、孔隙中流体的性质、岩性、以及采集参数（如TE和磁场的梯度）等因
素有关。对于地层岩石来说，回波串的衰减曲线往往需要用多个T2描述。
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测量方法及质量控制3
•核磁共振测井基础
• 旋进着的核在与外部磁场垂直的平面上有旋转的磁场矢量成分。当高能态的核与低能态的核非常接近时， 这种旋转小磁场会使对方的核的自旋迁移，这就是横向弛豫。因能量交换是在自由旋进的原子核之间进行的
，所以也称自旋自旋弛豫。这种能量交换过程的结果，是使Mxy逐步恢复到零。
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测量方法及质量控制3
•测量方 法
•一个观测周期包括磁化和回波串采集两个阶段
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•核磁共振测井基础
•测量方 法
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测量方法及质量控制3
•核磁共振测井仪器的探头包括磁体和天线。磁体被一 个玻璃钢外壳所包裹，而天线则被置于玻璃钢外套之 中。探头的周围是井眼泥浆，再外面是地层。观测信 号来自于一个形状规则的圆环切片，而圆环的直径和 厚度则由天线发射电磁波的频率和脉冲的频带所完全 确定。
•B1
•Pulse angle
•q=••g•B•1•t
•B•1
•y
t
•τ为射频脉冲作用时
间，通称脉冲宽度
90 脉冲 •M
q = 90
•f
•M
•θ－扳倒角
•M
•f
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q = 180
•M 180 脉冲
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•核磁共振测井基础
•测量方
•纵向弛豫和横向弛豫
法
• 驰豫包含两个组成部分：①核磁化矢量M在z轴上的分量Mz，最终要趋向初始磁化强 度M0，称为纵向弛豫。纵向弛豫的时间常数用T1表示，称为纵向弛豫时间。②M在(x,y) 平面上的分量Mxy最终要趋向于零，称为横向弛豫。横向弛豫的时间常数用T2表示，称为 横向弛豫时间。
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测量方法及质量控制3
•核磁共振测井基础
•测量方 法
•90•°
•FID •0
•180•° t
•Time( ms) •Echo
•2t
•核磁共振测井定能量、特定频率、和特定时间间隔
的电磁波脉冲，产生所谓的自旋回波信号，并接收和采集到这种回波信号，所采用的方法则叫做自旋回
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测量方法及质量控制3
•Formatio n
•Magne t
•Well bore
•Sensitive volume
•Antenn a
•Slice thickness
•Bandwidth of RF pulse
•Mud
•B0(r)
•Tool
•B0(r)
diameter •Diameter of investigation
波法。
•天线发射的电磁波的频率将决定切片观测的具体位置；电磁波脉冲的能量决定切片内磁化矢量扳倒的程
度，如90或180等；而时间间隔，用TE来表示，则直接影响观测到的回波信号幅度的大小。
•图中，A、B、C分别表示自旋回波方法的不同阶段。第1行给出的是磁化矢量的扳倒情况；第2行给出的
是天线发射脉冲、接收回波信号、以及切片的过程；第3行给出的是天线的发射脉冲；第4行给出的则是
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测量方法及质量控制3
•核磁共振测井基础
•测量方
•B1特点： 法 •B1为垂直于静磁场B0的振荡磁场；其振荡频率必须等于质 子在静磁场中的拉莫频率；核磁测井地层中的氢核吸收和发
射的电磁波频率为580～760kHz，属广播电台的中波频段 ，
•z
因此B1为射频脉冲磁场。
•Bo
•M
•θ
•x
测量方法及质量控制3
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2020/11/25
测量方法及质量控制3
•核磁共振测井基础
•自由感应衰减信号FID--free induction decay
•z
•Bo •900脉冲
•M
•y •x
•B 1
•测量方 法
•这一衰减通常是指数型的，FID时间常数T2*是非常短的，只有几十毫秒。FID是由磁场的非均质性引起的。 该非均质性是由磁场梯度和在测量物质中产生的某些分子进动引起的。由于B0磁场的非均质性，不同位置的 质子将以不同的拉莫频率进动，由此产生这一快速的衰减。