查干凹陷地区核磁共振测井的解释与应用效果.doc

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1、吉林大学硕士学位论文研研究生学位论文题目 作者姓名吉林大学分 类 号： 单位代码：10183研究生学号： 200XXXXXXX 密 级：（以上为宋体加粗小四号字）吉 林 大 学硕士学位论文（专业学位）中文论文题目 查干凹陷地区核磁共振测井的解释与应用效果英文论文题目 Interpretation and Application Effect of Nuclear Magnetic Resonance Logging in Chagan Depression Area 作 者 姓 名：类 别：领域（方向）：指 导 教 师：培 养 单 位：地球物理探测科学与技术学院年 月查干凹陷地区核磁共振测井的

2、解释与应用效果Interpretation and Application Effect of Nuclear Magnetic Resonance Logging in Chagan Depression Area作 者 姓 名：领域（方向）：指 导 教 师：类 别：答 辩 日 期： 年 月 日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士(或硕士)学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位

3、论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：日期： 年 月 日摘要核磁共振测井是二十世纪九十年代发展起来的一种新型的测井技术。核磁共振测井具有一个明确的探测区域，其采集的原始数据只包含了地层中氢核的信息，核磁共振测井的信号只来自地层孔隙流体，故其测量结果不受岩石固体骨架成分的影响，且其观测范围是可选择的，可识别出油、气、水在弛豫特性上的显著差异。核磁共振测井其实质是直

4、接测量孔隙流体的信息，这种测量方式排除了常规测井资料受地层矿物模型的评价困扰。为了使核磁矩在磁场中的势能发生变化，必须吸收能量，这可通过在与静磁场B的方向相垂直的平面内加上一个射频场来实现，射频场在时间上是交变的磁场B1=2Bcos0 ，B1B，所以进动很慢，其结果是与B之间的夹角缓慢的发生变化，同时在B中的势能也发生变化，增加，势能增加，这个能量由外加交变磁场B1提供。当减小时，势能减小，将能量交给外加交变磁场，这种能量交换只有在满足=B=0时才能发生。此时与B1绕z轴旋转，这一现象即是核磁共振，0=B是共振条件，如图原子核在外磁场中的运动。图 原子核在外磁场中的运动核磁共振测井解决了常规测

5、井方法的缺陷，即常规测井方法极易受井眼、岩性和地层水的矿化度的影响，使得测量结果备受争议。而核磁共振测井技术解决了常规测井方法遇到的岩性复杂、孔隙度低、渗透率低、油气层电阻率低等等难题，使得其测量结果更加真实可靠。磁共振测井作为当代能够直接进行测量储层自由流体孔隙度的唯一的一种测井技术，其技术优势已得到了国内外的广泛认同，并且核磁共振测井独特的测量模式，及其在地层中所取得的应用效果，也得到了一致的肯定。本文通过对核磁共振测井原始资料质量控制来确保后续核磁共振测井资料的处理解释的准确性；结合查干凹陷地区地质特征的实际情况，对地层进行分类，确定不同类型的地型所对应的不同的核磁测量模式，从而为后续数

6、据的采集奠定基础；通过对干凹陷地区不同类型的流体，如油（包括稠油）、气、水的T2谱特征的研究分析，了解不同类型流体的T2谱、差谱、移谱的特征，为核磁共振测井技术识别流体提供帮助；核磁共振测井资料结合常规测井资料，利用谱特征研究的结果来定性分析不同的流体类型，利用DPP软件对核磁共振测井资料进行TDA分析和DIFAN分析，再将核磁共振测井资料与常规测井资料结合，进行MRIAN定量分析来识别不同类型流体；通过岩心分析资料与核磁共振测井资料的拟合，重新调整核磁共振渗透率模型中的参数，从而建立核磁共振测井渗透率的解释模型，优化其解释参数。最后，通过对核磁共振测井资料与地质资料、常规测井资料结合分析，在

7、流体识别研究的基础上，充分应用核磁共振测井技术的优势来综合评价储层，利用试油资料来检验核磁共振测井的应用效果，从而提高核磁共振测井渗透率的解释符合率。关键词：核磁共振测井；查干凹陷地区；应用AbstractNuclear magnetic resonance logging is a new type of logging technology developed in the 1990s. The NMR logging has a clear detection area. The raw data collected only contains the information of th

8、e hydrogen nuclei in the formation. The signal of the NMR logging only comes from the pore fluid of the formation, so the measurement result is not affected by the skeleton composition of the rock solid. And its observation range is optional, which can identify significant differences in the relaxat

9、ion characteristics of oil, gas and water. The essence of nuclear magnetic resonance logging is the direct measurement of pore fluid information. This measurement method eliminates the problem that conventional logging data is evaluated by the formation mineral model.In order to change the potential

10、 energy of the nuclear magnetic moment in the magnetic field, energy must be absorbed. This can be achieved by adding an RF field in a plane perpendicular to the direction of the static magnetic field B. The RF field is an alternating magnetic field B1 in time. =2Bcos0, B1B, so the precession is ver

11、y slow, the result is that the angle between and B changes slowly, and the potential energy of in B also changes, increases, potential energy increases, this energy Provided by the addition of alternating magnetic field B1. When decreases, the potential energy decreases, and the energy is transferre

12、d to the applied alternating magnetic field. This energy exchange can only occur when =B=0 is satisfied. At this time, and B1 rotate around the z-axis. This phenomenon is nuclear magnetic resonance, and 0=B is a resonance condition, as shown by the movement of the nucleus in an external magnetic fie

13、ld.Figure The movement of the nucleus in an external magnetic fieldNMR logging solves the shortcomings of conventional logging methods. Conventional logging methods are highly susceptible to wellbore, lithology, and salinity of formation water, making measurement results controversial. The nuclear m

14、agnetic resonance logging technology solves the problems of complex lithology, low porosity, low permeability and low resistivity of the oil and gas layer encountered by conventional logging methods, which makes the measurement results more realistic and reliable. Magnetic resonance logging is the o

15、nly logging technology that can directly measure the free fluid porosity of reservoirs. Its technical advantages have been widely recognized at home and abroad, and the unique measurement mode of nuclear magnetic resonance logging, and its The application effects obtained in the stratum have also be

16、en unanimously affirmed.In this paper, the quality of the original data of nuclear magnetic resonance logging is used to ensure the accuracy of the processing and interpretation of the subsequent nuclear magnetic resonance logging data. Combined with the actual situation of the geological features o

17、f the Chagan Sag, the stratum is classified to determine the different types of geomorphology. Different nuclear magnetic measurement modes, which lays the foundation for the subsequent data acquisition; through the analysis of the T2 spectral characteristics of different types of fluids in the dry

18、depression, such as oil (including heavy oil), gas and water, understand the different types of fluids. The characteristics of T2 spectrum, difference spectrum and shift spectrum help nuclear NMR logging technology to identify fluids; NMR logging data combined with conventional logging data, using s

19、pectral characteristics to qualitatively analyze different fluid types, using DPP software TDA analysis and DIFAN analysis of nuclear magnetic resonance logging data, combined with nuclear magnetic resonance logging data and conventional logging data, MRIAN quantitative analysis to identify differen

20、t types of fluids; fitting of core analysis data with nuclear magnetic resonance logging data , re-adjust the parameters in the NMR permeability model to establish NMR Well permeability interpretation model to optimize its interpretation parameters. Finally, based on the analysis of nuclear magnetic

21、 resonance logging data and geological data and conventional logging data, based on the fluid identification research, the advantages of nuclear magnetic resonance logging technology are fully applied to comprehensively evaluate the reservoir, and the test oil data is used to test the nuclear magnet

22、ic field. The application effect of resonance logging, thereby improving the interpretation rate of NMR logging permeability.Key words: nuclear magnetic resonance logging; Chagan sag area; application目录第一章 引言11.1研究的目的和意义11.2 研究现状及发展趋势11.3 主要研究内容、研究思路2第二章 查干凹陷地区构造特征42.1 地质概括42.2 目的层段地层特征5第三章 核磁共振测井基本

23、原理与质量评价73.1 核磁共振测井的基本原理73.1.1 核磁共振现象73.1.2 NMR信号的检测93.1.3 弛豫时间及其测量103.2 测前设计123.2.1 P型核磁共振测井仪的测量模式123.2.2 测前设计研究内容133.2.3 P型核磁测井仪器测前设计考虑的几个因素153.2.4 测量模式设计16第四章 查干凹陷地区核磁共振测井解释方法184.1 P型核磁测井资料提供的信息184.2 核磁共振流体识别方法194.2.1 时域分析（差谱分析）法194.2.2 扩散分析（移谱分析）法194.2.3 核磁共振测井与常规测井相结合识别流体方法204.3 核磁共振测井解释模型254.4

24、核磁共振T2谱形态分析274.4.1 理论状态不同流体（油气水）在T2谱上分布特征284.4.2 原油粘度对T2谱影响284.4.3 不同条件下气对T2谱影响294.4.4 查干凹陷核磁共振测井T2谱分析31第五章 查干凹陷地区核磁测井的解释评价355.1 毛6井核磁解释评价355.2 毛8井核磁解释评价405.3 毛10井核磁解释评价465.4 综合评价49第六章 核磁共振测井在查干凹陷地区的应用效果516.1 有效识别储层516.2 提供与孔径尺寸相关的区间孔隙度536.3 识别不同类型的储层556.4 准确识别流体性质57结论与建议58参 考 文 献60查干凹陷地区核磁共振测井的解释与应

25、用效果第一章 引言1.1研究的目的和意义 核磁共振测井是第二十世纪九十年代发展起来的一项新型测井技术。MRIL-P（哈利伯顿）CMR（斯伦贝谢）和MREX（阿特拉斯）已在全球范围内展开推广和应用。核磁共振测量信号不受固体骨架影响，且观测范围是可选的，可识别出油、气、水在弛豫特性上的显著差异。核磁共振测井解决了常规测井方法受井眼、岩性和地层水的矿化度影响的缺陷，解决了常规测井方法遇到的复杂岩性、低孔隙度、低渗透率、低电阻率油气层等难题。核磁测井作为当代唯一能直接测量储层自由流体孔隙度的测井技术，广泛应用于油田勘探开发20。 随着查干凹陷地区的勘探开发，钻遇越来越复杂的储层，如高孔渗储层、稠油层等

26、，利用常规测井识别这类储层存在难度。常规测井确定的孔、渗、饱参数易受岩石骨架和地层水矿化度的影响，无法正确判断油、气、水层；常规三孔隙度曲线能提供较为准确的孔隙度信息，但无法提供孔径分布信息。而核磁共振测井不但能提供与岩石骨架无关的地层孔隙度，还能提供孔径分布信息，精准地确定束缚水、可动流体体积，渗透率等对判断储层物性，预测储层产能十分重要的参数。核磁共振测井能提供可靠的储层物性和产能信息，深化对储层和流体特性的认识，帮助提高测试成功率和降低开发成本，对今后该地区的进一步勘探和开发至关重要。1.2 研究现状及发展趋势 20世纪60年代，Chevron和Schlumberger合作研制出利用地磁

27、场的核磁共振测井仪器（Nuclear Magnetism Logging - NML）17，并用于油田测井。但是这种仪器在使用上受到两方面的限制：第一个是测量的信号来自地层流体，但也测量到泥浆信号。为了消除该信号的影响，增加了磁粉来减小泥浆信号的影响；二是在信号检测前切掉过大的直流电流需要很长的时间，导致仪器“死区时间”是很长的，小孔隙的信号不能被观察和测不到总孔隙度。 为了克服NML仪器的局限性1，Jackson等人提出了利用永久磁铁在井眼之外的地层中产生一个环形的均匀磁场，设计了基于反向磁体的核磁共振测井仪的方案。但均匀磁场区域太小，信噪比很低。同时，磁场的位置和磁场强度随时间的变化而变化

28、，当射频线圈调谐到一个固定频率时，很难满足共振条件。 1987年，Shtrikman和Taicher提出了一种新的磁体与天线结构，克服了Jackson 设计中的问题，解决了核磁共振测井信噪比的问题。这个设计后来进一步发展为Numar/Halliburton公司的磁共振成像仪器（Magnetic Resonance Imaging Logging - MRIL）。 MRIL-B型仪器在1990年开始投入服务，并很快被成功应用。1994年，Numar 公司推出MRIL-C型测井仪。至今，已推出了MRIL-B、MRIL-C、MRIL-C/TP以及MRIL-Prime型四代仪器3。 1996年，中国开

29、始引进西方的核磁共振测井仪器。中油测井技术服务有限公司和华北测井公司首先引进了MRIL-C型核磁共振成像测井仪器。截止到目前，我国各测井公司逐渐从Halliburton和Baker Atlas引进了46套左右的核磁共振测井仪器18。据估计每年测井工作量约1000口，油田对核磁共振测井的认可逐年增加。特别是在复杂的岩性、特殊岩性（碳酸盐岩、火山岩和砂岩）、低孔隙度、低渗透率和束缚水的低饱和度下，核磁共振测井往往成为最终的，甚至真正有效的测井技术。1.3 主要研究内容、研究思路 根据查干凹陷地区收集的资料，得出该地区原油粘度变化范围较大，由中等粘度到重质油均存在，那么识别稠油，准确得到稠油层的孔渗

30、参数就成为重点。因此，针对该地区的问题主要做了以下工作：（1）核磁共振测井原始资料质量控制测井原始资料的质量会直接影响测井资料解释评价的质量，因此测井原始资料的质量评价对于后续测井资料的处理解释至关重要。核磁测井作为一种特殊测井方法，做好原始资料的质量评价同样重要。（2）建立测前设计方法，优选核磁测量模式测前设计方法的建立是测井成功的保障，一般有三步：确定核磁共振流体特征；判断欲测量井段上期望的核磁共振响应；选取采集模式并确定采集参数。结合查干凹陷地区地质特征的实际情况，对地层进行分类，给出对应不同类型地层的核磁测量模式，为今后数据的采集打基础。（3）分析地层油（包括稠油）、气、水T2谱特征对

31、查干凹陷地区的不同类型流体，如油（包括稠油）、气、水的T2谱特征进行了分析，总结了不同类型流体的T2谱、差谱、移谱特征，为利用核磁测井资料识别流体提供帮助。（4）流体识别方法研究将核磁测井资料与常规测井资料结合，利用谱特征研究的结果，定性分析不同类型流体；应用DPP软件对核磁测井资料进行TDA，DIFAN分析，将核磁测井资料与常规测井资料结合进行MRIAN分析，定量识别不同类型流体。（5）优化核磁测井渗透率模型将岩心分析资料与核磁测井资料拟合，调整核磁渗透率模型中的参数，重新建立了核磁测井渗透率解释模型，优化了解释参数。（6）核磁测井信息综合应用效果分析将核磁共振测井资料与地质资料、常规测井资

32、料结合，基于流体识别研究，充分发挥核磁共振测井优势，综合评价储层，用试油资料检验核磁测井的应用效果，提高解释符合率。62第二章 查干凹陷地区构造特征第二章 查干凹陷地区构造特征查干凹陷区，自1995以来完钻了7口探井，油气显示良好的有6口，勘探前景良好，银根-额济纳旗盆地的凹陷潜力最大。银根-额济纳旗盆地位于塔里木盆地，西伯利亚和华北板块的结合部位，构造活动十分复杂，长期以来阻碍了研究区勘探的进展。2.1 地质概括查干凹陷银额盆地是一个长轴为东北向的不规则的“菱形”，位于查干沙德勒凹陷的西部，长60公里，宽40公里，占地面积约2000平方公里（如图2-1）。基于对周围地层和钻井资料的综合分析，

33、确认基底为上古生界二叠变质岩系。图2-1 查干凹陷的构造位置Fig.2-1 Chagan sag tectonic position查干凹陷的构造演化分为四个阶段（如图2-2）：（1）裂陷阶段 早白垩世巴音戈壁组沉积期裂陷阶段：最早开始图拉格断裂活动，这个时候北部边界断层-勒断层同时活动，附近的巴润断层盆地也随之形成。由于上述断裂，更为强烈的是东北侧的横向拉伸和垂直沉降，形成了西北断裂，东南隆起的半地断陷，从而奠定了凹陷早期阶段的基础。 全面发展的断陷阶段开始于巴音戈壁滩组-苏红图组二早期沉积；苏红图组一段沉积继承巴音戈壁滩组沉积特征，但当苏红图组第二段沉积时，沉积中心转移到了附近的虎勒断层，

34、然后以虎勒断层活动为主，表现出明显的南北向的“跷跷板”运动；同时，凹陷西南部苏红图组二段和一段形成和存在着不整合接触关系。 （2）新凹陷转换阶段苏红图组在研究区经历了强烈的构造活动进入了沉积末期。巴音戈壁组、苏红图组因这次构造运动卷入褶曲，研究区处于上升剥蚀状态，结束了半地堑断陷发育史，其次是沉积凹陷。至银根组沉积末期基本停止了断裂活动。 （3）拗陷阶段到燕山运动幕末期，边界断裂活动开始衰退减弱，凹陷整体下沉。银根组沉积早期，查参1井附近的凹陷中部沉积中心的地层厚度向四周逐渐变薄。燕山运动幕早期，凹陷进入拗陷阶段，断裂停止。此时位于西南部的凹陷中心得到了广泛的河流相沉积。 （4）反转阶段在喜马

35、拉雅构造旋回期，查干凹陷挤压隆起，位于西南部的凹陷和南侧的毛敦侵入体发育形成了由两条逆冲断裂所夹持的挤压反转构造带。图2-2 查干凹陷构造与沉积演化Fig.2-2 Chagan sag tectonic and sedimentary evolution查干凹陷分为三个次级构造单元，沿NE向分布：虎勒额很次凹带、毛敦次凸带、罕塔庙次凹带。主体是西部次凹，整体分为四个构造单元：虎勒浅洼构造带、巴润断阶构造带、额很深洼构造带、乌力吉断鼻构造带。2.2 目的层段地层特征本区沉积盖层自上而下依次为新生界第四系、第三系、中生界上白垩统乌兰苏海组、下白垩统银根组、苏红图组、巴音戈壁组地层。又将苏红图组、巴

36、音戈壁组进行细分：苏二段、苏一段和巴二段、巴一段。以下对乌兰苏海组、银根组、苏红图组、巴音戈壁组岩性特征进行介绍。（1）乌兰苏海组（K2w）：主体上部为巨厚层状，棕红色泥岩夹着浅灰色薄层粉砂质泥岩，下部为棕色厚层砂砾岩、含砾砂岩、棕红色泥岩不等厚互层。（2）银根组（K1y）：中上部主要由中厚层、中厚层砂、红层泥岩组成，中、下部为中厚层的灰白色砂砾岩和深紫色泥岩。 （3）苏红图组（K1s）：苏二段厚层状岩石是暗紫色，中上部是灰白色含砾砂岩夹浅灰色泥岩，灰绿色和深紫色与少量薄浅灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，下部的是灰色和黑色的细灰、深灰色玄武岩，深紫色玄武质泥岩；苏一段顶部和底部岩性为灰色、棕灰色凝

37、灰岩和灰色泥岩，上部为褐色玄武岩、砂岩、泥岩、灰色砂砾岩互层，中部为厚层浅灰色砂、泥岩，厚层状灰褐色玄武岩和厚层含砾砂岩、含砾泥岩。 （4）巴音戈壁组（K1b）：巴二段以深灰色、黑色、褐色泥岩、页岩、白云质泥岩与灰色砂砾岩互层为主；巴一段以深灰色砂砾岩夹泥岩为主。巴二段主要以灰色、黑色、棕色泥岩、泥岩、白石、白云泥岩和灰砂砾岩为主，主要是在深灰色的砂砾岩。第四章 查干凹陷地区核磁共振测井解释方法第三章 核磁共振测井基本原理与质量评价MRIL-P核磁共振测井仪为EXCELL-2000测井系统中的井下仪器，居中测量，采用CPMG脉冲序列，采用标准T2、双TW、双TE测井，因为可用0.6ms回波间隔

38、测井，所以能测量到地层粘土孔隙，从而得到地层总孔隙度。仪器探头由三个基本部分组成：永久磁铁、射频脉冲（RF）发射器和射频接收器。它采用九个观测频率，分为5个频带。一次下井，可得到双TW、双TE在内的五组测量数据，大大缩短了测井时间，提高了测井效率。由于可以进行多个频率采集，P型核磁共振测井有很多观测模式，根据地区和油气藏特征，通过测前设计选用所需的观测模式2。MRIL-Prime仪器的主要技术参数：仪器探头外径：4 7/8和6；仪器探测范围：6-8.5(4 7/8探头)、7-16（6探头）；泥浆电阻率：大于0.02m；最大工作温度：350（约等于176）；磁共振频率：500kHz-800kHz

39、。 核磁共振测井技术开展于70年代末，90年代得到迅猛发展，是一种新型的测井方法。它利用磁场对地层介质原子核产生极化，激发脉冲式高频电磁波使核产生共振吸收，然后测量地层介质释放的共振吸收能量，从而认识地层介质。 3.1 核磁共振测井的基本原理3.1.1 核磁共振现象 原子核由质子和中子构成，它们统称为核子。根据原子核的电荷和质量特征，可解释原子核与周围粒子的一般的相互作用，如裂变、聚变等，但不能解释一些弱相互作用,如核磁共振现象。因此介绍原子核的另一特性：自旋。原子核可分为有自旋的原子核和无自旋的原子核。其中，奇数个核子的核或偶数个核子，但原子序数为奇数的核都有自旋特性。 （1）核磁矩原子核对

40、外的效应可看作具有一定质量与体积、均匀带电球体。原子核的自旋等效该球体的旋转。原子核引起了绕核心沿旋转方向环行的电流，从而产生磁矩，称之为核磁矩，又称磁偶极子。 （2）自旋角动量（动量矩）原子核具有质量m，自旋时具有速度v,故原子核具有自旋角动量，r为相对于原子核旋转轴的距离。自旋角动量p与核磁矩均由角动量引起，所以二者可以证明成线性比例。即，式中称为磁旋比。 （3）拉莫尔进动若原子核只有磁矩而没有动量矩，又没有其他干扰，则外磁场对磁矩的作用力使它朝外磁场取向，最后稳定在某一位置。现有动量矩作用，磁场对核磁矩的作用力，不是使核磁矩朝磁场方向运动，而是使磁矩绕外磁场的方向轴转动，称之为拉莫尔进动

41、。它的进动频率为，或者。 （4）核磁共振为了使核磁矩在磁场中的势能发生变化，必须吸收能量，这可通过在与静磁场B的方向相垂直的平面内加上一个射频场来实现，射频场在时间上是交变的磁场， 所以进动很慢，其结果是与B之间的夹角缓慢的发生变化，同时在B中的势能也发生变化，增加，势能增加，这个能量由外加交变磁场提供。当减小时，势能减小，将能量交给外加交变磁场，这种能量交换只有在满足时才能发生。此时与绕z轴旋转，这一现象即是核磁共振，是共振条件（如图3-1）。 （5）宏观磁化以上分析的是单个原子核的磁矩，以及它在外磁场中的行为。但是，在实际地层中，原子核不是单独存在的，而是处于含有大量原子核的群体之中，对外

42、表现的是综合效应。 为了描述其宏观特性，引入磁化强度矢量M，定义它为单位体积内核磁矩的矢量和，对于一具有自旋的原子核的样品，若无外磁场，核磁矩的方向杂乱无章。 现施加一外磁场，则各核磁矩围绕磁场以拉莫尔频率进动。对来说，核磁矩只有两个方向，若无其他干扰，它们与作平行取向，但由于同时受热运动的影响，使核磁矩获得能量，促使部分“平行”取向的核磁矩翻转至“反平行”取向。对于单个原子核来说，核磁矩在静磁场与热运动双重作用下，在两种可能取向下，来回翻转。但在平衡时“平行”方向上的核磁矩总数是稳定的，略大于“反平行”方向上的核磁矩总数，M+略大于M-，大体比例为10006:10000。图3-1 原子核在外

43、磁场中的运动Fig.3-1 The motion of an atomic nucleus in an external magnetic field. 3.1.2 NMR信号的检测当施加外加交变磁场经过时间t后，磁化矢量M处于，此时在平面上有分量，的形成可看作是由原先相位均匀分布的核磁矩向某一方向集中而使矢量加强的结果。在固定坐标系中以的角速度绕z轴在平面内旋转。若在该平面内置一检测线圈，则将以每秒的频率切割线圈，从而感生电动势，这就是检测到的NMR信号4,5。另一方面，磁化矢量M在z的方向的分量，随着的增大而减小，如果的作用时间正好使，则，达到最大，NMR信号最强。但是用上述方法检测到的信

44、号所反映的地层信息不多，为了获得更多的地层信息，通常所加的射频场是脉冲式的（射频脉冲）。如上所述，为使达到最大，脉冲的持续时间应使M偏离平衡位置900，这时的射频脉冲称为900脉冲。同理，如果射频脉冲的持续时间使M偏离平衡位置1800则称为1800脉冲。脉冲结束之后，核磁矩摆脱了射频场的影响，而只受主磁场的作用，进行“自由运动”，所有核磁矩力图恢复到原来的热平衡状态，这一从“不平衡”状态恢复到平衡状态的过程称为弛豫过程。这一过程将发生两种弛豫：纵向弛豫（针对Mz而言）和横向弛豫（针对）。因为诸核磁矩在进动圆锥上的相位几乎一致，核磁矩绕进动。但各自旋原子核所处的局部环境不同，它们所受到的局部磁场

45、各异，核磁矩实际上将绕进动，它们的进动频率不等，原来在进动圆锥上基本同相位的诸核磁矩，相位就会呈现参差不一，最终在进动圆锥上均匀分布，于是。恢复平衡状态过程中，磁化强度矢量场M的运动轨迹“盘旋”向上，随着的衰减，在接收线圈中角频率为的感生电动势的幅值也逐渐衰减，这一衰减信号由于是在自由进动过程中感生的，故称为自由感应衰减（如图3-2）。核磁共振探测的就是这种信号。图3-2 施加射频脉冲之后M的行为Fig.3-2 The behavior of M after applying the RF pulse （a）平衡状态；（b）B1使M偏离平衡位置；（c）B1停止后横向弛豫； （d）相位全部散开；

46、（e）弛豫过程中M的运动轨迹；（f）FID信号3.1.3 弛豫时间及其测量 （1）T1的测量 测量纵向弛豫时间的方法很多，其中反转恢复法（IR）是一种常用的测量的方法，精度高，测量范围大。其基本原理是，在不同时间点测得从到之间的各个，从而求得，为了实现它，要加度脉冲（如图3-3）。工作过程如下：平衡情况下，沿方向加1800脉冲，使磁化矢量由倒转到方向，即使，脉冲结束后由-向恢复，即进行纵向弛豫，但M的横向分量仍为零。当1800脉冲结束后经过时间，由于弛豫是自由进动的缘故，不变。为了测量，必须将变成横向分量，以便利用接收线圈将感生电动势变成FID最初幅值，它与成正比，且为负值。等足够时间使恢复到平衡状态后，在测出时的。测量步骤与测相同。如果需要，还可以测出时的等一系列值，从