[发明专利]基于核磁共振T2

权利要求书

1.基于核磁共振T₂谱计算含水合物多孔介质分形维数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：获得完全水饱和状态下的T₂分布谱一和部分水饱和状态下的T₂分布谱二；

将石英砂作为多孔介质填入低场核磁共振容器中并压实，注水实现完全水饱和后，控制温度在1℃并维持稳定，用低场核磁共振获取多孔介质完全水饱和状态下的T₂分布谱一，标定此时孔隙水体积为V₀，该体积也是多孔介质的孔隙体积；驱出部分水，用低场核磁共振获取此时部分水饱和状态下的T₂分布谱二，标定此时孔隙水体积为V₀’，则初始水饱和度为W＝V₀’/V₀；

步骤二：获得水合物生成过程中的T₂分布谱三；

注入二氧化碳气体至系统压力高于相平衡压力1350kPa，并保持压力恒定，进行水合物的生成过程，用低场核磁共振获取水合物生成过程中的T₂分布谱三，标定各个时刻的孔隙水体积为V_t；

判断T₂分布谱三是否存在不连续阶段；若存在，则进行步骤三；若不存在，则用低场核磁共振获取水合物生成结束后的T₂分布谱四，将此时的累积含水量分布曲线的最大值投射到水合物生成过程中任一时刻的累积含水量分布曲线上，交点所对应的T₂值即为该时刻含水合物多孔介质多对应的T₂截止值T_2cutoff；根据T₂截止值划分出两种孔隙：一种是在水合物生成过程中不能转化为水合物的束缚水孔隙，即小孔隙，T₂T_2cutoff；另一种是在水合物生成过程中可以完全转化为水合物的自由水孔隙，即大孔隙，T₂T_2cutoff；计算出孔隙水体积V_t所占孔隙体积V₀的百分比S_t，并排除束缚水空间的影响，对大孔隙所对应的lgT₂与lgS_t数据进行线性回归分析，得到水合物生成过程中的分形维数D；

步骤三：基于T₂数据进行分形维数计算；

定义不连续阶段的T₂最大值为T_2c；对比步骤一和步骤二的多孔介质完全水饱和状态下的T₂分布谱一以及水合物生成过程中的T₂分布谱三，用公式(1)计算出相应时刻孔隙流体体积所占孔隙体积的百分比S_t：

依据多孔介质孔隙流体的核磁共振横向弛豫机制和多孔介质毛细管压力与孔径之间的关系，用公式(2)、(3)推导出多孔介质毛细管压力P_c与T₂之间的关系(4)：

其中F_s是几何形状因子，当孔隙为球状时F_s＝3，孔隙为柱状时F_s＝2；ρ是孔隙表面的T₂弛豫强度μm/ms；r是孔径cm；P_c是当孔径为r时的毛细管压力Mpa；σ为孔隙流体的表面张力mN/m；θ为孔隙流体与孔隙表面间的接触角；为转换系数；

P_c与T₂之间存在一一对应的关系，因此：

其中P_cmin为多孔介质中的最大孔径所对应的毛管压力，T_2max为多孔介质中最大孔隙所对应的横向弛豫时间；

根据多孔介质分形理论，推导出多孔介质毛管压力曲线的分形表达式(5)和多孔介质基于低场核磁共振T₂谱的分形表达式(6)：

对式(6)两边取对数可得：

lgS_t＝(3-D)lgT₂+(D-3)lgT_2max(7)

用上式(7)直接对T₂T_2c的孔隙部分所对应的lgT₂与lgS_t数据进行线性回归分析，得到水合物生成过程中的分形维数D。