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，b_is 是延时为 τ_s 时第二个窗口内第i个回波的幅度。f(T_2j,T_1r)是横向弛豫时间为T_2j，纵向弛豫时间为T_1r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，b_is是第i个回波在等待时间为T_W,s时的回波幅度；m是横向弛豫时间T_2j的个数，p是纵向弛豫时间T_1r的个数；f_jr是横向弛豫时间为T_2j、纵向弛豫时间为T_1r时的氢核数，ε_is为噪音．将上式进行二维反演，求取f_jr，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。