[發(fā)明專利]一種多孔介質(zhì)內(nèi)流體速度與溫度同步測(cè)量的磁共振成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410014755.7
• 申請(qǐng)日: 2014-01-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103776490A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉瑜;周欣歡;宋永臣;蔣蘭蘭;趙越超;楊明軍;趙佳飛;張毅;王大勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用磁共振成像對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)流體的速度和溫度進(jìn)行同時(shí)測(cè)量的方法。

背景技術(shù)

目前測(cè)量流體速度和溫度的方法包括接觸法和非接觸法兩大類。接觸法測(cè)量通常會(huì)干擾流場(chǎng)和溫度場(chǎng)，帶來(lái)測(cè)量誤差。非接觸法雖然可以避免干擾，但是大多數(shù)測(cè)量方法需要被測(cè)體透光，如紅外線測(cè)溫等。此外，傳統(tǒng)測(cè)量方法最大的問(wèn)題是無(wú)法實(shí)現(xiàn)多孔介質(zhì)中流體速度、溫度的測(cè)量，同時(shí)測(cè)量含氫質(zhì)子流體速度、溫度對(duì)于提高原油采收率(EOR)、化學(xué)工程控制、多相組分研究等領(lǐng)域具有重要工程意義。

磁共振成像技術(shù)（MRI）是利用含氫質(zhì)子流體的磁共振現(xiàn)象，對(duì)流體的溫度、速度進(jìn)行可視化觀測(cè)的技術(shù)。在高強(qiáng)度磁場(chǎng)作用下，具有磁矩的氫原子核可吸收滿足拉莫爾頻率的電磁波發(fā)生進(jìn)動(dòng)。核磁共振成像技術(shù)可以得到靜態(tài)流體的自擴(kuò)散系數(shù)D、縱向弛豫時(shí)間T₁、橫向弛豫時(shí)間T₂以及核磁成像k空間的相位研究發(fā)現(xiàn)在一定溫度范圍，以上四個(gè)核磁共振參數(shù)與溫度存在一定的變化關(guān)系，因而可以通過(guò)事先標(biāo)定這四個(gè)參量與溫度關(guān)系進(jìn)行溫度測(cè)量。然而傳統(tǒng)測(cè)量以上四個(gè)參數(shù)方法并不適用于流動(dòng)流體溫度測(cè)量，同時(shí)由于多孔介質(zhì)背景磁化率與流體磁化率不同，在測(cè)量多孔介質(zhì)中液體溫度時(shí)存在一定誤差。目前核磁共振測(cè)速多采用相位法測(cè)速，采用兩個(gè)不同速度編碼的序列對(duì)同一流場(chǎng)分別拍攝，其相位差與流體速度成正比。該方法具有不能測(cè)量大速度的缺點(diǎn),否則將產(chǎn)生偽影，并且在測(cè)量多孔介質(zhì)時(shí)依然具有一定局限性：只能測(cè)量大孔隙度多孔介質(zhì)中的小流動(dòng)速度。另外由于相位和速度與溫度都有關(guān)，相位法只能對(duì)均勻溫度下的流場(chǎng)進(jìn)行速度測(cè)量以排除溫度引起的相位變化對(duì)速度相位的干擾。

為了克服現(xiàn)有核磁共振測(cè)量流場(chǎng)速度溫度方法的不足，本發(fā)明提出一種核磁共振同時(shí)測(cè)量流體流速和溫度的方法，該方法可方便利用核磁共振成像技術(shù)對(duì)流體進(jìn)行三維可視化成像，得到的核磁圖像用圖像后處理工具進(jìn)行定量分析，得到流體的流速、溫度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服核磁共振成像技術(shù)已有傳統(tǒng)翻轉(zhuǎn)恢復(fù)測(cè)溫技術(shù)的不足，針對(duì)大體積和多孔介質(zhì)中含氫質(zhì)子流體的速度和溫度難以非干擾同時(shí)測(cè)量的情形，首先使用自旋回波序列兩點(diǎn)法測(cè)量試樣在不同溫度下的T₁值，擬合得到T₁與溫度T的指數(shù)關(guān)系，其次使用翻轉(zhuǎn)恢復(fù)標(biāo)簽方法進(jìn)行流體速度溫度的同時(shí)測(cè)量。

一種多孔介質(zhì)內(nèi)流體速度與溫度同步測(cè)量的磁共振成像方法，包括以下步驟：

（1）自旋回波兩點(diǎn)法測(cè)量某一溫度下流體T₁值。使用兩個(gè)多層自旋回波序列SEMS（spin?echo?multi-slice?pulse?sequence）測(cè)量某一溫度下流體的信號(hào)強(qiáng)度值，兩個(gè)自旋回波序列重復(fù)時(shí)間TR分別為TR₁和TR₂，其他參數(shù)設(shè)置完全相同，對(duì)應(yīng)的視野區(qū)域內(nèi)平均信號(hào)強(qiáng)度分別為SI₁,SI₂。

多層自旋回波序列信號(hào)強(qiáng)度SI為：

SI=M0e-TE/T2*(1-2e-(TR-TE/2)/T1+e-TR/T1)---(1)]]>