核磁共振儀器怎麼操作

① 核磁共振的原理是什麼呢

核磁共振檢查是利用施加無線電磁波信號，根據人體對無線電波信號產生不同反應，再接受此信號，通過復雜的計算機運算，最後出現可以用於臨床診斷的一種檢查方法，對人體不會造成影響。在檢查時，核磁共振儀器發出電磁波，引起人體組織中原子、質子產生共振，引起共振後撤出電磁波，人體組織也將射出此類電磁波，而後接受電磁波成像，即為核磁共振基本原理。

② 請問核磁共振怎麼做

首先在醫生的幫助下躺到做核磁共振專用的那個床上，然後醫生固定好，帶上耳機，自動進入機器中。在機器中需要根據醫生的指示進行吸氣，憋氣，然後再大口喘氣。

做磁共振的時候，一定不要把金屬物品帶到治療室，否則很有可能對核磁共振以及人體自身造成損害，對醫院造成的損失也耽誤了治病。

核磁共振應用：核磁共振成像（MRI）檢查已經成為一種常見的影像檢查方式，核磁共振成像作為一種新型的影像檢查技術，不會對人體健康有影響。

但六類人群不適宜進行核磁共振檢查即：安裝心臟起搏器的人、有或疑有眼球內金屬異物的人、動脈瘤銀夾結扎術的人、體內金屬異物存留或金屬假體的人、有生命危險的危重病人、幽閉恐懼症患者等。不能把監護儀器、搶救器材等帶進核磁共振檢查室。

另外，懷孕不到3個月的孕婦，最好也不要做核磁共振檢查。

③ 核磁共振儀 的工作原理是什麼工作過程是怎樣的

在磁場下，某些物質（如氫、碳）在高頻電場下，產生磁共振現象，使交流電場發生偏轉，比如：在Y方向加磁場，在X方向加交流電場，一般在Z方向接收不到信號，當發生共振時，Z方向將接收到信號，一般可做含水量分析（氫）
核磁共振成像技術，利用磁場梯度，對人體進行掃描，得到人體氫或碳等的分布圖像，經計算機計算後得到斷層圖像，多用在醫學。

④ 核磁共振儀 的工作原理是什麼 工作過程是怎樣的

核磁共振主要是由原子核的自旋運動引起的。不同的原子核，自旋運動的情況不同，它們可以用核的自旋量子數I來表示。自旋量子數與原子的質量數和原子序數之間存在一定的關系，大致分為三種情況、核磁共振用NMR(Nuclear Magnetic Resonance)為代號。 I為零的原子核可以看作是一種非自旋的球體，I為1/2的原子核可以看作是一種電荷分布均勻的自旋球體，1H，13C，15N，19F，31P的I均為1/2，它們的原子核皆為電荷分布均勻的自旋球體。I大於1/2的原子核可以看作是一種電荷分布不均勻的自旋橢圓體。 編輯本段核磁共振現象 原子核是帶正電荷的粒子，不能自旋的核沒有磁矩，能自旋的核有循環的電流，會產生磁場，形成磁矩(μ)。 公式中，P是角動量，γ是磁旋比，它是自旋核的磁矩和角動量之間的比值， 當自旋核處於磁場強度為H0的外磁場中時，除自旋外，還會繞H0運動，這種運動情況與陀螺的運動情況十分相象，稱為進動，見圖8-1。自旋核進動的角速度ω0與外磁場強度H0成正比，比例常數即為磁旋比γ。式中v0是進動頻率。 微觀磁矩在外磁場中的取向是量子化的，自旋量子數為I的原子核在外磁場作用下只可能有2I+1個取向，每一個取向都可以用一個自旋磁量子數m來表示，m與I之間的關系是： m=I，I-1，I-2…-I 原子核的每一種取向都代表了核在該磁場中的一種能量狀態，其能量可以從下式求出： 正向排列的核能量較低，逆向排列的核能量較高。它們之間的能量差為△E。一個核要從低能態躍遷到高能態，必須吸收△E的能量。讓處於外磁場中的自旋核接受一定頻率的電磁波輻射，當輻射的能量恰好等於自旋核兩種不同取向的能量差時，處於低能態的自旋核吸收電磁輻射能躍遷到高能態。這種現象稱為核磁共振，簡稱NMR。 目前研究得最多的是1H的核磁共振，13C的核磁共振近年也有較大的發展。1H的核磁共振稱為質磁共振（Proton Magnetic Resonance），簡稱PMR，也表示為1H-NMR。13C核磁共振（Carbon-13 Nuclear Magnetic Resonance）簡稱CMR，也表示為13C-NMR。 編輯本段1H的核磁共振 1H的自旋量子數是I=1/2，所以自旋磁量子數m=±1/2，即氫原子核在外磁場中應有兩種取向。見圖8-2。1H的兩種取向代表了兩種不同的能級， 因此1H發生核磁共振的條件是必須使電磁波的輻射頻率等於1H的進動頻率，即符合下式。 核吸收的輻射能大？ 式（8-6）說明，要使v射=v0，可以採用兩種方法。一種是固定磁場強度H0，逐漸改變電磁波的輻射頻率v射，進行掃描，當v射與H0匹配時，發生核磁共振。另一種方法是固定輻射波的輻射頻率v射，然後從低場到高場，逐漸改變磁場強度H0，當H0與v射匹配時，也會發生核磁共振。這種方法稱為掃場。一般儀器都採用掃場的方法。 在外磁場的作用下，1H傾向於與外磁場取順向的排列，所以處於低能態的核數目比處於高能態的核數目多，但由於兩個能級之間能差很小，前者比後者只佔微弱的優勢。1H-NMR的訊號正是依靠這些微弱過剩的低能態核吸收射頻電磁波的輻射能躍遷到高能級而產生的。如高能態核無法返回到低能態，那末隨著躍遷的不斷進行，這種微弱的優勢將進一步減弱直至消失，此時處於低能態的1H核數目與處於高能態1H核數目相等，與此同步，PMR的訊號也會逐漸減弱直至最後消失。上述這種現象稱為飽和。 1H核可以通過非輻射的方式從高能態轉變為低能態，這種過程稱為弛豫，因此，在正常測試情況下不會出現飽和現象。弛豫的方式有兩種，處於高能態的核通過交替磁場將能量轉移給周圍的分子，即體系往環境釋放能量，本身返回低能態，這個過程稱為自旋晶格弛豫。其速率用1/T1表示，T1稱為自旋晶格弛豫時間。自旋晶格弛豫降低了磁性核的總體能量，又稱為縱向弛豫。兩個處在一定距離內，進動頻率相同、進動取向不同的核互相作用，交換能量，改變進動方向的過程稱為自旋-自旋弛豫。其速率用1/T2表示，T2稱為自旋-自旋弛豫時間。自旋-自旋弛豫未降低磁性核的總體能量，又稱為橫向弛豫。 編輯本段13C的核磁共振 天然豐富的12C的I為零，沒有核磁共振信號。13C的I為1/2，有核磁共振信號。通常說的碳譜就是13C核磁共振譜。由於13C與1H的自旋量子數相同，所以13C的核磁共振原理與1H相同。 將數目相等的碳原子和氫原子放在外磁場強度、溫度都相同的同一核磁共振儀中測定，碳的核磁共振信號只有氫的1/6000，這說明不同原子核在同一磁場中被檢出的靈敏度差別很大。13C的天然豐度只有12C的1.108％。由於被檢靈敏度小，豐度又低，因此檢測13C比檢測1H在技術上有更多的困難。表8-2是幾個自旋量子數為1/2的原子核的天然豐度。 編輯本段核磁共振儀 目前使用的核磁共振儀有連續波（CN）及脈沖傅里葉（PFT）變換兩種形式。連續波核磁共振儀主要由磁鐵、射頻發射器、檢測器和放大器、記錄儀等組成（見圖8-5）。磁鐵用來產生磁場，主要有三種：永久磁鐵，磁場強度14000G，頻率60MHz；電磁鐵，磁場強度23500G，頻率100MHz；超導磁鐵，頻率可達200MHz以上，最高可達500～600MHz。頻率大的儀器，解析度好、靈敏度高、圖譜簡單易於分析。磁鐵上備有掃描線圈，用它來保證磁鐵產生的磁場均勻，並能在一個較窄的范圍內連續精確變化。射頻發射器用來產生固定頻率的電磁輻射波。檢測器和放大器用來檢測和放大共振信號。記錄儀將共振信號繪製成共振圖譜。 70年代中期出現了脈沖傅里葉核磁共振儀，它的出現使13C核磁共振的研究得以迅速開展。 編輯本段氫 譜 氫的核磁共振譜提供了三類極其有用的信息：化學位移、偶合常數、積分曲線。應用這些信息，可以推測質子在碳胳上的位置。關於具體過程，就不太清楚了，謝謝

⑤ 核磁共振的操作方式

核磁共振完全不同於傳統的X線和CT，它是一種生物磁自旋成像技術，利用人體中的遍布全 身的氫原子在外加的強磁場內受到射頻脈沖的激發，產生核磁共振現象，經過空間編碼技術，用探測器檢測並接受以電磁形式放出的核磁共振信號，輸入計算機，經 過數據處理轉換，最後將人體各組織的形態形成圖像，以作診斷。

⑥ 頸部頭顱核磁共振具體怎麼做的

呵呵，其實不用這么擔心啊，我剛剛做完磁共振，過程挺簡單的，只是在做的過程當中機器會發生一些比較怪的噪音，不過都能接受的啦（而且會有東西讓你把耳朵塞住的）。我做的是頭部，就是平躺在機器的平台上，然後會在基礎儀器的基礎上另加一個固定頭部的儀器，之後會把你推進機器里（類似一個洞），至於要不要注射造影劑，要看醫生有沒有給你開這個葯啊（繳費單上應該能體現出來的），不是每個人都需要注射造影劑的，即使注射也沒什麼可怕的，一點點葯而已會在檢查到一半的時候通過靜脈注射，我都沒什麼感覺的（跟普通的靜脈注射沒什麼區別），而且注射完以後也沒什麼反映的。總之整個檢查的過程不到二十分鍾，做完之後可能頭稍微有點暈暈的感覺，不過坐一會會就好了。
檢查之前一定要先把身上所有的金屬物件的東西去除哦，有磁性的卡啊手機啊什麼的都不能帶的，這些到時醫生應該會跟你講的。
好了，說了那麼多，是因為之前我也和你一樣挺緊張的，祝你好運！

⑦ 什麼是核磁共振為什麼「磁共振」盡量不要做有哪些原因

相信大家都聽說過核磁共振，但是很多人對此並不了解，看了我的這篇文章，相信大家對核磁共振會有一個全方位的認識。

什麼是核磁共振呢？

首先，核磁共振是磁矩不為零的原子核，在外磁場作用下自旋能級發生塞曼分裂，共振吸收某一定頻率的射頻輻射的物理過程。

核磁共振波譜學是光譜學的一個分支，其共振頻率在射頻波段，相應的躍遷是核自旋在核塞曼能級上的躍遷。

一般有六類人群不適宜進行核磁共振檢查：即使安裝心臟起搏器的人、有或疑有眼球內金屬異物的人、動脈瘤銀夾結扎術的人、體內金屬異物存留或金屬假體的人、有生命危險的危重病人、幽閉恐懼症患者等。

⑧ 核磁共振測井方法

（一）測井儀器

1.組合式核磁共振測井儀（CMR）

CMR測井儀採用磁性很強永久磁鐵產生靜磁場，磁體放入井中，在井眼之外的地層中建立一個比地磁場強度大1000倍的均勻磁場區域，天線發射自旋迴波脈沖序列（CPMG）信號並接收地層的回波信號。CMR原始數據由一系列自旋迴波幅度組成，經處理得到T₂弛豫時間分布。T₂分布為主要的測井輸出，由此T₂回波串可導出孔隙度、束縛流體飽和度、自由流體飽和度和滲透率。

CMR為小型滑板型儀器，連接長度4.33 m，重148 kg，額定溫度177℃，額定壓力138 MPa，其結構及橫截面見圖5-54。

CMR必須用弓形彈簧、用偏心器或動力井徑儀進行偏心測量。探測器極板最大寬度5.3 in，帶有滑套弓型彈簧的最大總直徑為6.6 in。

對於一般的井眼條件，推薦的最小井徑為6.25 in。當井眼條件很好，CMR可在5.785 in以下的井眼中進行測井。

（1）CPMG脈沖序列參數的選擇

核磁共振測量為周期性的，而不是連續的。測量周期由等待時間和自旋迴波採集時間段組成。採集時間比等待時間短許多。在等待時間段，氫核重新回到儀器磁場方向。等待時間根據孔隙流體的T₁而定。在採集時間段，儀器的發射線圈快速發出自旋迴波。隔一定的時間段（回波間隔）收集回波。

等待時間、採集的回波數和回波間隔被稱為脈沖序列參數。這些參數決定了NMR的測量，必須在測井前加以說明。參數的優化選擇與岩性和流體類型有關，並與CMR儀是連續測量還是點測有關。

圖5-54 實驗型脈沖NMR儀器

1）測量周期。為校正電子路線的偏置，自旋迴波序列成對採集，稱為相位交替對。

採集一個相位交替對的總周期時間為

地球物理測井

式中：T_W為等待時間，s；N_E為回波數；T_E為回波間隔，s。

周期時間長可提高CMR測井的精度。但是，對於環境變化大的井，長周期導致低測速和長的點測停留時間。

2）測速。在連續測井中，調節儀器測速確保在井下每個采樣率段（通常為6 in，即15.24 cm）中完成一次新的測量周期。最大測井速度為

地球物理測井

圖5-55為最大測速與等待時間和採集回波數的關系。大多數CMR測井速度在45.7～183 m/h之間。在束縛流體測井模型下測速可達244 m/h以上。

3）脈沖參數選擇的約束條件。①回波間隔。為提高對快速衰減組分（即小孔隙及高黏度油）測量的敏感性，CMR測井通常採用最小回波間隔（0.28 ms）。隨著硬體的改進，期望最小回波間隔隨之減小。為增強擴散弛豫，也增長回波間隔。這適用於不含大量微孔隙的純凈地層。為保持對小孔隙的敏感性，回波間隔很少超過1ms。②回波數。採集的回波靈敏度為：200，300，600，1200，1800，3000，5000 和8000。回波間隔0.28 ms時對應的採集時間分別為：0.056 s、0.084 s、0.17 s、0.34 s、0.50 s、0.84 s、1.40 s和2.24 s。在連續測井時採集的最多回波數常為1800。計算機模擬和現場經驗表明：再增加回波數對CMR孔隙測井造成的變化可忽略。③等待時間。理想情況下等待時間足夠長，以使氫核完全極化。因為不完全極化的氫對自旋迴波幅度的貢獻不完全。實際上，等待時間受制於井場效率的要求，對不完全極化要進行校正。通常，等待時間比孔隙流體的平均T₁長三倍。④最小等待時間。由於發射線圈頻寬比的限制，最小等待時間約為採集時間的兩倍。實際上，這不成為一種限制，因為等待時間和採集時間均由孔隙流體的弛豫時間控制（T₁和T₂），具有長T₂的孔隙流體也有長T₁，因此需要長的等待時間。

圖5-55 最大測速與等待時間和採集回波數的關系

4）參數選擇。脈沖序列參數選擇基於預工作計劃和現場測量進行。

預工作計劃包括估算孔隙水和侵入帶烴（原有烴或油基泥漿）的平均弛豫時間（平均T₁）。對於一般的儀器操作，等待時間近似為這兩種T₁中較大值的四倍。

在估算孔隙流體弛豫時間時，通常假設岩石為水濕潤性。在此情況下，烴以體積速率弛豫，油的體積弛豫根據儲層條件下的黏度估算。氣體的體積弛豫與儲層溫度和壓力有關。T₁和T₂與流體黏度的關系曲線見圖5-49。

脈沖序列檢查常常通過在產層段的一次長等待時間測井後再用短等待時間重復測井實現。產生精確CMR孔隙度和小的極化校正（例如小於2 p.u.）的最小等待時間用於主要測井。

在一個地區或地層幾次CMR測井之後，常可確定出最優序列。該序列便可用於後續CMR測井。

下面介紹已成功用於現場測試的幾種預定義脈沖序列。

A.具有中至高黏度油（大於4 mPa·s）的儲層。中高黏度油的T₁值相對短，CMR脈沖序列主要根據孔隙水的T₁選擇。

孔隙水的T₁由面弛豫而定，它隨著孔隙尺寸和岩性不同而變化。碳酸鹽岩的表面弛豫比砂岩弱，需要較長的等待時間。當岩石具有很大孔隙時（例如孔洞性碳酸鹽岩），弛豫時間接近體積水的值（為已知的溫度函數）。但是，CMR儀探測侵入帶，其中原生水被鑽井泥漿濾液驅替，由於濾液中存在溶解的順磁離子，因此減小了體積泥漿濾液的T₁。

實際上，孔隙水的T₁值是很難確定的，因此脈沖序列根據適用於大部分井下環境的最小周期時間而定。根據經驗，推薦用於連續測井的脈沖序列見表5-3。表中第二列為油的黏度閾值，超過閾值需要較長的等待時間。如果儲層含有特別大孔隙（例如，高滲透率、未固結砂岩和孔洞碳酸鹽岩），也需要較長等待時間。

表5-3 常規連續測井

B.具有低黏度油（小於4 mPa·s）儲層。當儲層含輕油或當用油基泥漿鑽井時，CMR脈沖序列根據油的T₁確定。需要長的等待時間和慢的測速。表5-4為MAXIS測井軟體中預定義的脈沖參數。若已知儲層條件的油黏度，該序列的等待時間須修正。這時，由圖5-49估算平均T₁，而等待時間設定為3T₁。當井眼條件允許使用較高測速，推薦使用9 in采樣率，測速提高1.5倍。

表5-4 MAXIS測井軟體中預定義的脈沖參數

C.含氣儲層。在潛在含氣層中，CMR測井的主要應用是識別傳統測井曲線（例如中子-密度）未示出的氣層。CMR孔隙度低估了氣層的孔隙度。原因如下：氣體氫指數明顯小於1；在較寬的溫度和壓力范圍內，氣體具有長T₁（大於3 s），因此在連續測井中不能完全極化；由於擴散影響，氣體T₂較短（約400 μs）。因此高的T₁/T₂比使極化校正失效。

氣體信號幅度值為

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式中：HI為氣體氫指數；V_g為侵入域的氣體體積，p.u.；T_1effect為等待時間中極化氣體的部分影響，即1-exp（-T_w/T_1g）（T_1g為氣體的T₁；T_w為等待時間）。

許多環境中，氣體信號太小而不能被檢測到，這發生於淺地層（氣體氫指數太小）和低至中孔隙地層（含少量殘余氣體積）中。這些地層中，最有效的方法是用相對短的等待時間測井，只要有足夠時間使水極化即可（例如，砂岩或碳酸鹽岩序列）。這使氣信號幅度變為最小，CMR孔隙度的減小可能是由於氣體影響造成的。

在深部高孔隙地層中，氣信號可能大於3 p.u.或4 p.u.。在這些地層中，單獨的CMR測井通過改變等待時間和回波間隔就可識別出氣層。

用這種方法通過改變等待時間而改變T₁分布。第一次測井用使水充分極化的一種等待時間（例如砂岩或碳酸鹽岩序列）。第二次測井用一種較長的等待時間，以增高氣信號的幅值。於是通過第二次測井得出的CMR孔隙度的增量可識別出氣體。第二次測井的等待時間應選擇能得到至少4p.u的額外氣信號。額外氣信號計算如下：

地球物理測井

式中：T_1w為第一次測井的等待時間；T_2w為第二次測井的等待時間；T_1g為氣體的T₁。

在良好的環境下，通過處理不同回波間隔的兩次測井採集的自旋迴波序可以計算出孔隙流體的擴散系數（Flaum等，1996）。於是通過其與油和水相關的高擴散系數可識別氣體。4 p.u.的最小氣信號是希望值，所需的等待時間由等式（5-42）計算。通常需要4 s或5 s的最小等待時間，兩次測井都用相同的等待時間，表5-5中的脈沖序列已成功用於幾種高孔隙砂岩中計算擴散系數。

表5-5 不同回波間隔測井

D.束縛流體。束縛流體具有低T₁，通常在砂岩和碳酸鹽岩中分別小於50 ms和150 ms。因此，束縛流體測井曲線用短等待時間、高測速的測量得出。束縛流體測井的推薦參數見表5-6。

表5-6 束縛流體測井

5）點測參數選擇。進行點測是為提高CMR孔隙度測井精度並獲取詳細的T₂分布。測量原理與連續測井相同，但點測沒有周期時間的限制。一般使用較長的等待時間，收集更多的回波數以便與連續測井進行比較。表5-7給出預定義的砂岩，碳酸鹽岩和輕質油/油基泥漿的脈沖序列。

表5-7 點測脈沖序列

（2）信號處理

在CMR儀器研製的同時，必須設計一種經濟完整的數據採集和信號處理方法，用於分析以CPMG脈沖序列期間採集到的成百上千的自旋迴波幅值。信號處理主要是計算T₂分布曲線。

在儀器研製的早期就意識到有關反演方法不適於CMR測井數據的實時處理。特別是實時計算連續T₂分布需多台計算機完成大量採集數據的計算。由於成百上千的自旋幅值組成的一個自旋迴波序列僅包含幾個線性相關的參數，而NMR測量的核心參數近似於線性，所以自旋迴波數據有冗餘量，它可被壓縮成幾個數值而不丟失信息。用現場的計算設備可實時地利用採集的壓縮數據計算T₂分布。

數據壓縮演算法必須適應性強，且可與實時數據採集和處理環境兼容。井下數據壓縮使用儀器電子盒內的數字信號處理晶元，這需要一個快速的壓縮演算法。井下數據壓縮減少了對遙測能力的需求，及磁碟和磁帶的存儲量。未壓縮數據也能傳輸到井下並存儲在磁碟中，用於後期處理。一種新的反演和相關數據壓縮演算法——窗處理演算法（WP）已開發出來。

通過確定在預選T₂值處的信號幅度計算出T₂分布。再由幅度擬合出一條曲線以顯示出一連續函數。預選的T₂值等間隔位於T_2min和T_2max之間的對數坐標上。預選T₂值的數目為分布中的組份數。

T₂的計算和測井曲線輸出首先選擇一組處理參數：多指數弛豫模型中的組份數目；計算的T₂分布中的T₂最大值T_2max和最小值T_2min；自由流體截止值；輸入的T₁/T₂；泥漿濾液的弛豫時間。輸入上述參數用於計算T₂分布、自由流體和束縛流體孔隙度的相對數量、平均弛豫時間。

1）組份數。現場數據的模擬和處理指出，若使用至少10個組份模型，組份數對CMR測井輸出的影響可以忽略。若要得到平滑T₂分布則必須增加更多的組份。通常，連續測井用30個組份模型，點測使用50個組份模型。

2）T_2min。根據測量對短弛豫時間固有的敏感性確定最小T₂值，這與測量的回波間隔有關。當使用回波間隔為0.28 μs時，T_2min為0.5 μs。

3）T_2max。T_2max值的選擇在T₂分布中的最長弛豫時間與測量可分辨的最長弛豫時間之間取折中，後者根據採集時間（即採集的回波數和回波間隔）確定。模擬顯示在合理的取值范圍內，CMR測井輸出對T_2max值不敏感。對採集600～1800個回波的連續測井，T_2max取3000 μs。對於點測，一般採集3000～8000個回波，T_2max定為5000 μs。

4）T₁/T₂比。極化校正時需輸入T₁/T₂。當儲層含黏滯油時，推薦T₁/T₂定為2。當存在輕質油，T₁/T₂增至3。

（3）刻度和校正

在車間中用含氯化鎳稀釋液的一種混合物完成精確刻度。溶液的信號幅度代表標準的100 p.u.。

在測量周期的等待時間中完成電子刻度。在此期間，一個小信號被送入位於天線上的一個測試線圈中。信號由天線採集並被處理，然後信號幅值被用於系統增益中由操作頻率、溫度和周期介質電導率產生的變化進行校正。

信號幅度必須作溫度校正、磁場強度校正（磁場強度隨溫度和附在磁體上金屬碎屑量而變化）、流體氫指數校正（當地層水或泥漿濾液礦化度較高時，該校正十分重要）。

圖5-56 MRIL儀器框圖

此外，CMR測井須對氫核不完全極化進行校正。

（4）測井質量控制

測井質量控制包括：儀器定位、采樣率和測速、疊加與精度、儀器調諧、泥漿濾液弛豫時間等。

2.核磁共振（成像）測井（MRIL）

（1）儀器說明

MRIL儀器，由三部分構成：探頭（長8 in，直徑為4.5 in或6.0 in）；長13 ft、直徑3.626 in的電子線路短節和長10 ft、直徑為3.626 in的儲能短節（圖5-56）。

儀器的探頭由永久磁鐵、調諧射頻（RF）天線和測量射頻磁場幅度的感測器組成。磁場呈圓柱形軸對稱，磁力線指向地層，磁場幅度與徑向距離的平方成反比。調整RF磁場形狀，使其符合磁場空間分布，且使RF磁場與靜磁場相互垂直，這種結構形成一個圓柱形共振區域。其長度為43 in（或24 in，這取決於RF天線的張角）、額定厚度為0.04 in。有兩種探頭可供選擇，直徑為6 in的標准探頭，用於直徑7.785～12.25 in的井眼；直徑為4.5 in的小井眼探頭，用於直徑6.0～8.5 in的井眼。儀器的工作頻率為650～750 kHz，共振區域半徑19.7～21.6 cm（對於標准探頭）。

儀器為數字化儀器，原始回波按載波被數字化處理，所有的後續濾波和檢測均在數字域實現。

（2）儀器特點

1）多頻工作。MRIL的C型儀器具有靈活的變頻特性，可從一個頻率跳變到另一個頻率。對於17×10^-4 T/cm的額定磁場梯度，一個15 kHz的頻率跳躍對應於共振區域半徑0.23 cm的變化，該設計也支持在兩種頻率下同時測量，雙頻測量的幾何圖見圖5-57。

2）測低阻井。低阻井相當於一種對射頻天線的負載，負載常用天線因子Q表示。在直徑8.5 in的井眼中，R_m＞10 Ω·m的淡水泥漿井眼中天線Q值為100；而在R_m=0.02 Ω·m的井眼中，Q值變為7，低Q值對MRIL信號質量有不良影響。

3）信噪比（SWR）高。測量頻率為725 kHz時，在淡水泥漿井眼環境下，儀器的單回波信噪比（SWR）為70∶1。計算結果經多次回波提高了信噪比，其自由流體指數（FFI）的信噪比為240∶1。

4）調幅與調相功能。C型儀對每個回波提供完全幅度和相位調制。

5）測速快。測速取決於MRIL輸出的單次實驗信噪比、期望的測井精度縱向張角及地下T₁能允許的測量周期時間T_c。在單一共振體內，要使恢復達到95%以上，恢復時間T_R必須滿足：

圖5-57 MRIL雙頻測量示意圖

地球物理測井

由於多頻工作的結果，周期時間稍長於標准化所用頻率數的T₂。在雙頻工作情況下，T_C=T_R/2。在T₁=500 ms、1000 ms和2000 ms的條件下，地層極化完全恢復對應於周期為750 ms、1500 ms、3000 ms。依測井環境不同，C型儀測速約為B型的4.4～14.4倍。

6）垂向解析度高。通過減小射頻天線的縱向張角可得到更高的解析度，目前探頭設計張角為43 in，C型儀可兼容更小的張角（24 in）。

（3）脈沖參數選擇

MRIL採用CPMG脈沖序列完成對T₂的測量。其CPMG脈沖參數選擇方式基本上與CMR的脈沖參數選擇方式相同。

圖5-58 雙頻MRIL探頭及探測區域剖面圖

C型儀的回波間隔時間約為1 ms。每個深度測量點上，記錄的回波串為：在淡水泥漿井眼中約為1200個回波；在鹹水泥漿井眼中，約300～500個回波。

（4）MRIL的垂向解析度和信噪比

NMR儀的垂向解析度受控於永久磁場及射頻磁場的形狀，即決定於磁體物理尺寸及射頻天線。理論上，MRIL儀的探測體積為一圓環（圖5-58），圓環大小受射頻天線的張角影響。

MRIL數據的垂向解析度和信噪比不僅受控於NMR的物理特性和感測器的設計，而且與數據採集及處理過程有關。C型儀的操作模式為雙頻雙相交替方式。脈沖序列依次為：頻率2，原相位；頻率1，原相位；頻率1，反相位；頻率2，反相位。相位交替改變了NMR回波的符號，而干擾信號的相位不變。通過改變所有反向回波的符號並將所有測量求和，相乾乾擾被消除。根據井眼環境，在完成回波數據轉換之前，需要進行附加的求均值以提高信噪比。在井場或後續處理中應用濾波技術進行後續的處理。

使用時序分析法通過比較某一特定層段中兩次或多次測井數據可以定量評估垂向解析度和信噪比。在0.9 m·min^-1、3.0 m·min^-1和9.1 m·min^-1測速下分別進行重復測井得到三對測井曲線，用時序分析計算出相關系數和信噪比與空間頻率的關系，平均低頻信噪比特徵見表5-8。

表5-8

（5）儀器的刻度和環境影響

C型MRIL用100%的標准水進行刻度，水裝於一個高1 m、長2 m、寬1 m的屏蔽容器內（在調幅頻帶內操作）。改變井眼負荷的方法是加入井眼流體或在射頻天線上加電阻。在存在井眼負載時，將回波幅度與已知的標准水的簡單指數衰減比較進行刻度。儀器還需進行二次刻度。此外，在井場，測井前和測井後還要用標准探頭對電子線路進行校對，儀器所有參數都要記錄並與標准值比較。

對於使用新的24 in張角的MRIL儀器，實施採集數據進行時序分析現場曲線時可以看出，24 in張角儀器的數據顯示出明顯的層界，並可分辨出薄層。其時序分析結果見表5-9。與表5-8中43 in張角的結果比較可見，24 in張角的垂向解析度提高。低頻信噪比二者無差別。根據簡單的幾何推理，我們預計24 in張角的信噪比應降2.5 dB；且信噪比的這種降低與測速無關。測試井的時序分析指出，信噪比降低至小於5 dB。

表5-9

NMR回波幅度隨地層溫度升高而降低，地層溫度與刻度溫度之比用於回波輸出的校正。MRIL輸出對烴密度敏感，故需進行溫度、壓力對液態烴密度影響的校正；天然氣可減小MRIL孔隙度，但不可校正。

（二）信號處理和輸出

MRIL測得的原始數據是所接收到的回波串，如圖5-59。它是求各種參數和各種應用的基礎。

目前C型儀用的信號處理方法是從原始回波串中提取T₂分布譜（如圖5-60）。

對於一個孔隙系統，可能會存在著多個弛豫組分T_2i，每個回波都是多種弛豫組分的總體效應。通常，回波串的衰減速率表現出雙指數或多指數特徵；所以可以將回波幅度看成是多指數分量之和。

地球物理測井

式中：a_i為第i個橫向弛豫時間所對應的回波幅度；T_2i為第i個橫向弛豫時間；n為所劃分的T_2i個數，通常n取8。

圖5-59 MRIL測得的回波串

由一組固定T₂弛豫（4 ms，8 ms，16ms，32 ms，64 ms，128 ms，256 ms和512 ms）作出基本函數擬合回波串。這樣一組NMR測量信號（回波）A_j（t）（設有m個，m＞n）可以得到一組超定方程組，該方程組的最小二乘解求得一組與固定劃分的T_2i對應的a_i，經內插和平滑後得到T₂分布譜。每個圈定的T₂對應一部分孔隙，各T₂分量a_i求和經過刻度得到φ_NMR；FFI為T₂大於或等於32 ms對應的孔隙之和，由T₂大於截止值的各項a_i之和，經過刻度（歸一化）得到φ_FFI；BVI為4ms、8ms和16ms的T₂值對應的部分孔隙之和，由T₂小於截止值的各項a_i之和，經過刻度（歸一化）得到φ_bvi。

圖5-60 自旋—回波串的多指數擬合及T₂分布譜

通過合理地設置MRIL的測量參數T_R、T_E，測量兩組或多組回波串，得到不同的T₂分布譜。對它們進行譜差分或譜位移處理，可以定性地識別儲層中流體的類型。

（三）核磁共振測井的測量模式（MRIL-C型儀器）

1.標准T₂測井

提供一般的儲層參數，如有效孔隙度、自由流體體積、束縛流體體積、滲透率等。

一般選取等待時間T_W=3～4 s，標准回波時間間隔T_e=1.2 ms，回波個數N_e≥200。

2.雙T_W測井

根據油、氣、水的弛豫響應特徵不同，採用不同等待時間T_W進行測量，可定性識別流體性質：

短等待時間T_WS：水信號可完全恢復，烴信號不能完全恢復；

長等待時間T_WL：水信號可完全恢復，烴信號也能完全恢復。

將用兩種等待時間（T_WS和T_WL）測量的T₂分布相減，可基本消除水的信號，剩下部分烴的信號，從而達到識別油氣層的目的。

3.雙T_E測井

地球物理測井

式中：T_2CPMG為採用CPMG脈沖法測量的弛豫時間；D為地層流體的擴散系數；G為磁場梯度；T_E為回波間隔；γ為氫核的旋磁比。

從上式可看出，增加回波間隔T_E將導致T₂減小；且T₂分布將向減小的方向移動（移譜）。由於油氣水的擴散系數不同，在MRIL-C型測井儀的梯度磁場中對T₂分布的影響程度不一樣，採用長短T_E測井，油氣水的T₂分布變化的程度也不同，據此可定性識別流體性質。

（四）核磁共振測井的測量模式（MRIL-P型儀器）

測量模式就是測井期間控制儀器的一系列參數。MRIL-P型測井儀測井時有4種基本測量方式，根據不同的參數組合成77測井模式。

1.DTP方式

為等待時間T_W和粘土束縛水模式。它分5個頻帶2組測量方式（A，PR），4頻帶上為PR組信號（T_E=0.6 ms，N_E=10，T_W=0.02 s），共採集8組回波串，用於計算粘土束縛水體積。在0～3頻帶上為A組信號（T_E、T_W自定），共採集16個T_W信號。每個周期共有24組回波串。該方式主要用於計算總孔隙度、有效孔隙度；確定可動流體體積、毛管束縛流體體積和粘土束縛流體體積、滲透率等參數。

2.DTW方式

又稱雙TW模式。該模式採用5個頻帶3組測量模式（A，B，PR）。4頻帶上為PR組信號（T_E=0.6 ms，N_E=10，T_W=0.02 s），共採集8組回波串，用於計算粘土束縛水體積。在0～3頻帶上分別採集16個A組和B組信號，A、B組回波間隔T_E相同，等待的時間T_W不同，A、B之間為長等待時間T_WL，B、A之間為短等待時間T_WS。每個周期共有40個回波串，根據長、短不同等待時間的T₂譜識別油氣。

3.DTE方式

又稱雙TE模式。該模式採用了5個頻帶3組測量模式（A，B，PR）。4頻帶上為PR組信號（T_E=0.6 ms，N_E=10，T_W=0.02 s），共採集8組回波串，用於計算粘土束縛水體積。0～3頻帶各採集16個A、B組信號，A、B組共有相同的等待時間T_W，不同的回波間隔T_E。A組為短回波音隔T_ES，B組為長回波間隔T_EL，共40個回波串。其主要目的是應用兩個不同回波間隔的數據作擴散加權，進行氣檢測等。

4.DTWE方式

又稱雙TW+雙TE模式。該模式採用5個頻帶5組測量模式（A，B，D，E，PR）。4頻帶上為PR組信號（T_E=0.6 ms，N_E=10，T_W=0.02 s），共採集8組回波串，用於計算粘土束縛水體積。0～1頻帶上各採集8個A、B組信號，2～3頻帶上各採集8個D、E組信號，其中A、B為短TE雙TW模式，D、E為長TE雙TW模式。共40個回波串。包含了雙TE和雙TW測井，一次下井可獲得所有信息，大大地提高了工作效率。

實際測井過程中，基本測量方式確定後，根據不同的測量參數從77種測量模式中選取合適的模式進行測井。表5-10列出了常見的10種測量模式參數。

表5-10 常用的10種測量模式參數

⑨ 做核磁共振時，為什麼醫生讓家屬留下而醫生自己卻出去呢

我們平時到醫院去時，常常會遇到要做一些檢測，比如：X光，CT，核磁共振等等。在很多人的眼中，X光，CT和核磁共振都屬於對身體有危害的檢測。於是，天然地會排斥這些檢測項目。其中，核磁共振算是被誤解最深的檢測項目了。如果是患者的情況比較嚴重，有時候醫生會讓一些醫護人員，或者是家屬留在檢查室內陪著患者，而這個時候醫生往往會離開時檢查室，然後在工作室里對患者進行核磁共振檢測。於是，就有人認為醫生這樣做是很不負責任的體現，讓家屬和患者遭受輻射，自己卻離開了。實際上，這樣的想法是十分無知的。這是因為核磁共振檢測是需要醫生進行操作的，如果醫生不在工作室里進行操作，這機器根本沒法自動完成檢測。

⑩ 核磁共振波譜儀的詳細說明

如果有一束頻率為ω的電磁輻射照射自旋核,當ω=ω0時，則自旋核將吸收其輻射能而產生共振，即所謂核磁共振。吸收能量的大小取決於核的多少。這一事實，除為測量 γ提供途徑外，也為定量分析提供了根據。具體的實現方法是：在固定磁場H0上附加一個可變的磁場。兩者疊加的結果使有效磁場在一定范圍內變化，即H0在一定范圍內可變。另置一能量和頻率穩定的射頻源，它的電磁輻射照射在處於磁場中的樣品上，並用射頻接收器測量經樣品吸收後的射頻輻射能。在樣品無吸收時，則接收的能量為一定值；如果有吸收，就會給出一個能量吸收信號。但吸收的條件必須是射頻的頻率ω=ω0。射頻的頻率是固定的，要使具有不同 γ值的不同原子核都能吸收輻射能，就只有改變H0，使不同的自旋核在相應的某一特定的H0時具有相同的並與射頻頻率相等的進動頻率，即ω=ω0。這樣，不同的自旋核都可以在某一特徵的磁場強度下吸收射頻輻射能而產生核磁共振。因此，用改變磁場強度的方法進行掃描，接收器就可以給出一系列的以磁場強度(實際上是以旋磁比)為特徵的吸收信號。以磁場強度為橫坐標，以吸收能量為縱坐標繪出的曲線就是核磁共振波譜圖（圖中b）。其中橫坐標就是定性分析所依據的參數，縱坐標對應於不同H0的出峰面積就是定量分析參數。
圖中c是核磁共振波譜儀的原理圖。它主要由5個部分組成。①磁鐵:它的作用是提供一個穩定的高強度磁場，即H0。②掃描發生器：在一對磁極上繞制的一組磁場掃描線圈，用以產生一個附加的可變磁場，疊加在固定磁場上，使有效磁場強度可變，以實現磁場強度掃描。③射頻振盪器：它提供一束固定頻率的電磁輻射，用以照射樣品。④吸收信號檢測器和記錄儀：檢測器的接收線圈繞在試樣管周圍。當某種核的進動頻率與射頻頻率匹配而吸收射頻能量產生核磁共振時，便會產生一信號。記錄儀自動描記圖譜，即核磁共振波譜。⑤試樣管：直徑為數毫米的玻璃管，樣品裝在其中，固定在磁場中的某一確定位置。整個試樣探頭是迅速旋轉的，以減少磁場不均勻的影響。
核磁共振譜儀的共振頻率是根據1H的頻率來命名的，1H共振頻率=42.57708×Ho(MHz)，其中Ho為磁場強度，單位為T（特斯拉）。例如，當磁場強度為4.7T時，共振頻率就是200MHz。
目前，一種低分辨、低磁場強度(2-65MHz )、結構簡易的小型核磁共振譜儀，通常通過測量質子的不同的核磁共振參數，對被測樣品進行成分或性能分析；商用的高場譜儀為200-950MHz；1G（即1000MHz）的譜儀已經研製出，但尚未商用。
世界上主要的核磁共振譜儀生產商有德國的Bruker公司，美國的Varian公司和日本的JEOL公司，三公司各有所長。