一种多频多维核磁测井方法和装置
技术领域
本文涉及测井技术，尤指一种多频多维核磁测井方法和装置。
背景技术
多维核磁测井技术兼容了一维核磁测井技术的所有优势，同时能够进行T1-T2、T1/T2-T2、D-T2及D-T1谱的分析，这些谱的分析能够准确地获得横向弛豫时间T2、纵向弛豫时间T1及扩散系数D。基于多维核磁谱能够进行辅助流体识别及储层分类、粒度分析等。
然而，相关的多维核磁测井模式大多根据国外的多维测井模式进行设计，并且极化时间、回波间隔分布区域也较单一，反演T1-T2、T1/T2-T2及D-T2效果并不好。
因此，亟需研发一种拥有极化时间、回波分布范围较广的测量模式。
发明内容
本申请实施例提供了一种多频多维核磁测井方法和装置，能够缩短采集周期，确保了充分极化，提高T1-T2、T1/T2-T2及D-T2的反演效果。
本申请实施例提供了一种多频多维核磁测井方法，所述方法可以包括：
在井下核磁测井仪器工作时，采用多个不同频率进行工作；所述多个不同频率为频率个数大于两个的不同频率；
在多个不同的采集时段内，分别对所述多个不同频率对应的回波进行采集；其中，一个采集时段中采集一个频率对应的回波；在对任意一个频率对应的回波进行采集时，所述多个不同频率中除当前进行回波采集的频率以外的频率均处于极化等待状态；
根据采集获得的多个频率的回波计算预定谱图；所述预定谱图包括以下一种或多种：D-T2谱图、T1-T2谱图以及T1/T2-T2谱图。
在本申请的示例性实施例中，每个频率对应的回波包括主道回波和非主道回波；
所述在多个不同的采集时段内，分别对所述多个不同频率对应的回波进行采集可以包括：
按照预设顺序在多个不同的采集时段内依次对每个频率对应的回波分别进行采集；其中，对每个频率分别采集一组主道回波和一组非主道回波；所述一组主道回波包括对所述主道回波的一次采集数据，所述一组非主道回波包括对所述非主道回波的一次或多次采集数据。
在本申请的示例性实施例中，所述方法还可以包括：按照预设顺序在多个不同的采集时段中依次对每个频率对应的回波分别进行采集时每个频率在各自对应的极化时间内处于所述极化等待状态；其中，已经完成回波采集的全部频率对应采集时段的时长总和为下一个进行回波采集的频率所对应的极化时间。
在本申请的示例性实施例中，在对一组非主道回波进行采集时对所述非主道回波的采集次数，是根据每个频率对应的极化时间的长短确定的；
其中，一个频率对应的极化时间越短，对该频率的一组非主道回波进行采集时对所述非主道回波的采集次数越多。
在本申请的示例性实施例中，所述根据采集获得的多个频率的回波计算预定谱图可以包括以下一种或多种：
根据多个频率的主道回波计算D-T2谱图；
根据多个频率的主道回波和非主道回波计算T1-T2谱图；以及，
根据多个频率的主道回波和非主道回波计算T1/T2-T2谱图。
在本申请的示例性实施例中，所述根据多个频率的主道回波计算D-T2谱图可以包括：
根据多个频率的主道回波获取地层中气体和/液体的密度梯度系数G；
根据所述密度梯度系数G计算扩散系数D；
对任意一个频率的主道回波进行反演计算获取横向弛豫时间T2；
由所述扩散系数和所述横向弛豫时间T2计算D-T2谱图。
在本申请的示例性实施例中，所述根据多个频率的主道回波和非主道回波计算T1-T2谱图以及T1/T2-T2谱图可以包括：
获取任意一个频率的主道回波，并对所述主道回波进行反演计算获取横向弛豫时间T2；
获取任意一个频率的非主道回波，并对所述非主道回波进行反演计算获取综向弛豫时间T1；
由所述横向弛豫时间T2和所述综向弛豫时间T1计算T1-T2谱图以及T1/T2-T2谱图。
在本申请的示例性实施例中，当所述预定谱图包括D-T2谱图时，所述根据采集获得的多个频率的回波计算预定谱图后还相应包括：对构建的D-T2谱图进行回波正演，获取第一回波信号图；根据所述第一回波信号图进行反演计算，获取模拟出的D-T2谱图；将所述模拟出的D-T2谱图与所述构建的D-T2谱图相比较，以根据比较结果检测所述模拟出的D-T2谱图与所述构建的D-T2谱图的相似率。
在本申请的示例性实施例中，当所述预定谱图包括T1-T2谱图时，所述根据采集获得的多个频率的回波计算预定谱图后还相应包括：
对构建的T1-T2谱图进行回波正演，获取第二回波信号图；根据所述第二回波信号图进行反演计算，获取模拟出的T1-T2谱图；将所述模拟出的T1-T2谱图与所述构建的T1-T2谱图相比较，以根据比较结果检测所述模拟出的T1-T2谱图与所述构建的T1-T2谱图的相似率。
本申请实施例还提供了一种多频多维核磁测井装置，可以包括处理器和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令被所述处理器执行时，实现上述任意一项所述的多频多维核磁测井方法。
本申请实施例包括：在井下核磁测井仪器工作时，采用多个不同频率进行工作；所述多个不同频率为频率个数大于两个的不同频率；在多个不同的采集时段内，分别对所述多个不同频率对应的回波进行采集；其中，一个采集时段中采集一个频率对应的回波；在对任意一个频率对应的回波进行采集时，所述多个不同频率中除当前进行回波采集的频率以外的频率均处于极化等待状态；根据采集获得的多个频率的回波计算预定谱图；所述预定谱图包括以下一种或多种：D-T2谱图、T1-T2谱图以及T1/T2-T2谱图。通过该实施例方案，多个频率相互配合，在对一个频率的回波进行采集阶段其他频率处于极化等待状态，缩短了采集周期，并确保了充分极化，使得极化时间和回波分布范围较广，提高了T1-T2、T1/T2-T2及D-T2的反演效果。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例的多频多维核磁测井方法流程图；
图2为本申请实施例的6频多维核磁测井模式顺序示意图；
图3为本申请实施例的多频多维核磁测井装置组成框图。
具体实施方式
本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。
本申请实施例提供了一种多频多维核磁测井方法，如图1所示，所述方法可以包括步骤S101-S103：
S101、在井下核磁测井仪器工作时，采用多个不同频率进行工作；所述多个不同频率为频率个数大于两个的不同频率；
S102、在多个不同的采集时段内，分别对所述多个不同频率对应的回波进行采集；其中，一个采集时段中采集一个频率对应的回波；在对任意一个频率对应的回波进行采集时，所述多个不同频率中除当前进行回波采集的频率以外的频率均处于极化等待状态(该极化等待状态，即处于等待底层中的氢原子被极化的状态，以使得氢原子有充分的极化时间)；
S103、根据采集获得的多个频率的回波计算预定谱图；所述预定谱图包括以下一种或多种：D-T2谱图、T1-T2谱图以及T1/T2-T2谱图。
在本申请的示例性实施例中，可以基于核磁测井仪器的特征设置频率个数，例如，EMRT(核磁共振测井仪)系列核磁仪器有8个频率，为了充分利用多频的优势，同时也为了能够进行多梯度的反演设计可以选用6个频率相互协作实现多频多维核磁测井。
在本申请的示例性实施例中，一个回波串中相邻的回波间隔时间TE不一样，综合多个频率的梯度系数G以及回波间隔时间TE分布，考虑G·TE对扩散编译的影响，从而可以获得更好的扩散系数分析谱。所选择的频率数量越多则获得的梯度系数G越多，从而可以准确计算出扩散系数D。
在本申请的示例性实施例中，每个频率对应的回波可以包括主道回波(主测量信号道上的回波)和非主道回波(非主测量信号道上的回波)。
在本申请的示例性实施例中，如图2所示，为6频多维核磁测井模式顺序示意图，其中，Fre1、Fre 2、Fre3、Fre 4、Fre5、Fre 6分别代表第一频率、第二频率、第三频率、第四频率、第五频率和第六频率，其中，每个频率对应的回波中A为主道回波，C*32为第一频率的非主道回波、D*16为第二频率的非主道回波、E*8为第三频率的非主道回波、F*4为第四频率的非主道回波、G*2为第五频率的非主道回波、B为第四频率的非主道回波。
所述在多个不同的采集时段内，分别对所述多个不同频率对应的回波进行采集可以包括：
按照预设顺序在多个不同的采集时段内依次对每个频率对应的回波分别进行采集；其中，对每个频率分别采集一组主道回波和一组非主道回波；所述一组主道回波包括对所述主道回波的一次采集数据，所述一组非主道回波包括对所述非主道回波的一次或多次采集数据。
在本申请的示例性实施例中，如图2所示，针对每个频率采集的主道回波A可以均为一组，所述一组主道回波可以包括对所述主道回波的一次采集数据，即可以包括一个主道回波串，每次采集可以获得一个主道回波串。
在本申请的示例性实施例中，如图2所示，针对每个频率采集的非主道回波可以包括对所述非主道回波的一次或多次采集数据，即可以包括一个或多个主道回波串，每次采集可以获得一个非主道回波串。例如，C*32中的32是指对第一频率的非主道回波可以采集32次、D*1中的16是指对第二频率的非主道回波可以采集16次、E*8是指对第三频率的非主道回波可以采集8次、F*4是指对第四频率的非主道回波可以采集4次、G*2是指可以对第五频率的非主道回波采集2次、B是指可以对第四频率的非主道回波采集一次。
在本申请的示例性实施例中，通过上述的重复32次、16次、8次、4次、2次非主道回波采集，是由于每个频率对应的非主道回波的采集时间和极化时间都比较小，导致信噪比比较差，重复多次采集是为了提高信号质量。
在本申请的示例性实施例中，多个频率对应的极化时间均不相同。
在本申请的示例性实施例中，多个频率对应极化时间均不相同可以准确测量T1-T2图谱和T1/T2-T2图普，能够把纵向弛豫时间T1、横向弛豫时间T2中的微孔隙部分信号进行增强。
在本申请的示例性实施例中，在对一组非主道回波进行采集时对所述非主道回波的采集次数，是根据每个频率对应的极化时间的长短确定的；
其中，一个频率对应的极化时间越短，对该频率的一组非主道回波进行采集时对所述非主道回波的采集次数越多。
在本申请的示例性实施例中，所述方法还包括：按照预设顺序在多个不同的采集时段中依次对每个频率对应的回波分别进行采集时，每个频率在各自对应的极化时间内处于所述极化等待状态；其中，已经完成回波采集的全部频率对应采集时段的时长总和为下一个进行回波采集的频率所对应的极化时间。
在本申请的示例性实施例中，在预先设定好每个频率对应的极化时间以后，可以根据预先设定好的多个频率的回波采集顺序确定在对每一个频率的回波进行采集时的采集时长。
在本申请的示例性实施例中，例如，当六个频率的回波采集顺序依次为：第一频率、第二频率、第三频率、第四频率、第五频率、第六频率；则第一频率对应的第一采集时段的时长可以正好等于(或大于)第二频率的极化时间(以保证第四频率被充分极化)，在第一采集时段内可以对第一频率的回波进行采集(在该第一采集时段内并不一定一直处于回波采集状态)；在该第一采集时段内，第二频率、第三频率、第四频率、第五频率、第六频率均处于极化等待状态。在已知第二频率对应的极化时间的基础上，则可以计算出第一采集时段对应的时长。
在本申请的示例性实施例中，第二频率对应的第二采集时段的时长与上述的第一采集时段的时长之和可以正好等于(或大于)第三频率的极化时间(以保证第三频率被充分极化)，在第一采集时段内可以对第一频率的回波进行采集，第一采集时段结束后可以进入第二采集阶段，在第二采集时段内可以对第二频率的回波进行采集(在该第二采集时段内并不一定一直处于回波采集状态)，在该第二采集时段内，第一频率、第三频率、第四频率、第五频率、第六频率均处于极化等待状态。在已知第三频率对应的极化时间以及第一采集时段对应的时长的基础上，则可以计算出第二采集时段对应的时长。
在本申请的示例性实施例中，第三频率对应的第三采集时段的时长与上述的第一采集时段和第二采集阶段的时长之和可以正好等于(或大于)第四频率的极化时间(以保证第四频率被充分极化)，在第一采集时段内可以对第一频率的回波进行采集，第一采集时段结束后可以进入第二采集阶段，在第二采集时段内可以对第二频率的回波进行采集(在该第二采集时段内并不一定一直处于回波采集状态)，第二采集时段结束后可以进入第三采集阶段，在该第三采集时段内，第一频率、第二频率、第四频率、第五频率、第六频率均处于极化等待状态。
在本申请的示例性实施例中，根据以上原理依次递推，可以获知第四频率对应的第四采集时段对应的时长、第五频率对应的第五采集时段对应的时长以及第六频率对应的第六采集时段对应的时长。
在本申请的示例性实施例中，每个频率对应的极化时间均可以为0.02-10秒；例如，可以选择500毫秒。
在本申请的示例性实施例中，该极化时间分布范围较为广泛，能够很好地进行T1-T2谱的测量分析。
在本申请的示例性实施例中，所述根据采集获得的多个频率的回波计算预定谱图可以包括以下一种或多种：：
根据多个频率的主道回波计算D-T2谱图；
根据多个频率的主道回波和非主道回波计算T1-T2谱图；以及，
根据多个频率的主道回波和非主道回波计算T1/T2-T2谱图。
在本申请的示例性实施例中，所述根据多个频率的主道回波计算D-T2谱图可以包括：
根据多个频率的主道回波获取地层中气体和/液体的密度梯度系数G；
根据所述密度梯度系数G计算扩散系数D；
对任意一个频率的主道回波进行反演计算获取横向弛豫时间T2；
由所述扩散系数和所述横向弛豫时间T2计算D-T2谱图。
在本申请的示例性实施例中，通过一个频率的主道回波智能获取T2谱，通过多个(如六个)频率的主道回波全部组合在一起可以获得D-T2普。
在本申请的示例性实施例中，所述根据多个频率的主道回波和非主道回波计算T1-T2谱图以及T1/T2-T2谱图可以包括：
获取任意一个频率的主道回波，并对所述主道回波进行反演计算获取横向弛豫时间T2；
获取任意一个频率的非主道回波，并对所述非主道回波进行反演计算获取综向弛豫时间T1；
由所述横向弛豫时间T2和所述综向弛豫时间T1计算T1-T2谱图以及T1/T2-T2谱图。
在本申请的示例性实施例中，当所述预定谱图包括D-T2谱图时，所述根据采集获得的多个频率的回波计算预定谱图后还可以相应包括：
对构建的D-T2谱图进行回波正演，获取第一回波信号图；根据所述第一回波信号图进行反演计算，获取模拟出的D-T2谱图；将所述模拟出的D-T2谱图与所述构建的D-T2谱图相比较，以根据比较结果检测所述模拟出的D-T2谱图与所述构建的D-T2谱图的相似率；
在本申请的示例性实施例中，当所述预定谱图包括T1-T2谱图时，所述根据采集获得的多个频率的回波计算预定谱图后还可以相应包括：对构建的T1-T2谱图进行回波正演，获取第二回波信号图；根据所述第二回波信号图进行反演计算，获取模拟出的T1-T2谱图；将所述模拟出的T1-T2谱图与所述构建的T1-T2谱图相比较，以根据比较结果检测所述模拟出的T1-T2谱图与所述构建的T1-T2谱图的相似率。
在本申请的示例性实施例中，所采用的正演算法和反演算法可以为目前任意可以使用的正演算法和反演算法，对于详细算法不做限制。
在本申请的示例性实施例中，可以对构建的D-T2谱图进行回波正演可以获取相应的回波信号图；反演结果在吻合的信噪比范围内。通过对回波信号图中的回波信号进行反演分析可以得到模拟出的D-T2谱图，通过将模拟出的D-T2谱图和构建的D-T2谱图相比较可知，两者的相似率极高。
在本申请的示例性实施例中，同理，可以对构建的T1-T2谱图进行回波正演可以获取相应的回波信号图；反演结果在吻合的信噪比范围内。通过对回波信号图中的回波信号进行反演分析可以得到模拟出的T1-T2谱图，通过将模拟出的T1-T2谱图和构建的T1-T2谱图相比较可知，两者的相似率极高。
在本申请的示例性实施例中，本申请实施例通过多个频率交错采集的多维核磁测量模式，达到了以下技术效果：
1、通过多个频率的配合，在对一个频率的回波进行采集时使其他频率处于极化等待状态，缩短了采集周期；
2、合理分布的极化时间TW能够获得较优势的T1-T2谱及T1/T2-T2谱；
3、综合多个频率的梯度系数G以及回波间隔时间TE分布，获得合理分布的扩散系数〃弛豫时间(G·TE)，从而获得精准的D-T1谱及D-T1谱。
本申请实施例还提供了一种多频多维核磁测井装置1，如图3所示，可以包括处理器11和计算机可读存储介质12，所述计算机可读存储介质12中存储有指令，当所述指令被所述处理器11执行时，实现上述任意一项所述的多频多维核磁测井方法。
在本申请的示例性实施例中，前述的方法实施例中的任意实施例均适用于该装置实施例和计算机可读存储介质实施例，在此不再一一赘述。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
