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核磁共振T2谱反演及流体识别评价方法研究

李鹏举  
【摘要】: 提出两种核磁共振T2谱反演方法:共轭梯度法和M-P广义逆法。共轭梯度法首先建立反演的目标函数,然后利用共轭梯度法具有二次终止性、收敛速度快的特点求该目标函数的极小值从而得到T2谱,采用迭代和平方两种方法实现T2谱的非负约束;M-P广义逆法首先推导出T2谱反演的M-P广义逆解,然后采用截断法或阻尼法使反演结果稳定,并应用迭代技术进行T2谱的非负约束。数值实验及岩心和测井的实际应用表明:共轭梯度法和M-P广义逆法都可以有效地应用于岩心数据和测井资料的T2谱反演中;共轭梯度法可用于信噪比SNR≥5的T2谱反演,但迭代约束速度慢,平方约束容易陷入局部极小;M-P广义逆法可用于SNR≥10的双峰谱和SNR≥20的三峰谱反演,对于测井的多点连续反演只需进行一次奇异值分解,反演速度比共轭梯度法大为提高。 分析T2谱反演的影响因素:回波采集参数及质量(回波间隔、回波个数、回波采集时间、信噪比)、T2谱反演设置参数(布点个数、布点范围)和T2谱形态(单峰、双峰、三峰),给出反演质量评价与控制的指标:条件数、回波数据分辨矩阵、T2谱参数分辨矩阵、展伸系数和方差。应用数值实验和质量评价与控制指标研究了上述各种因素对反演质量的影响,指出提高反演质量的途径,指导岩心核磁共振实验和核磁共振测井的测前设计。 基于CPMG和DE脉冲序列,提出核磁共振储层流体一维T2谱分离方法。该方法首先建立储层岩石多流体弛豫模型,然后采用稳健的反演技术从CPMG和DE脉冲序列测量的多组回波数据中分离反演出无扩散水T2谱(表面弛豫谱)、无扩散油T2谱(自由弛豫谱)和扩散气T2谱(扩散弛豫谱)。该方法在油气水T2谱重合的情况下仍可以分离出各自的T2谱,克服了常规核磁共振流体识别方法(TDA和DIFAN)只针对视谱(油气水混合谱)解释计算的缺陷。不同含水饱和度的油水和气水两相正反演数值实验表明:反演的无扩散水T2谱、无扩散油T2谱和扩散气T2谱与构造的T2谱符合得很好。因此该方法在理论上是可行的,可以进一步应用于实验室和测井的流体识别与评价工作中,检验其实用性。


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