核磁共振二维谱反演技术综述

二维谱的出现是核磁共振（NMR）检测技术的一次飞跃,从二维谱中可以快速、精确地对不同组分进行区分,因而在测录井和常规实验中被广泛采用. 为了给相关研究提供借鉴和参考,推动二维反演技术的发展,该文对近年来国内外在核磁共振二维谱反演技术领域的研究进展进行了综述. 从实验采集数据中反演出二维谱的过程,比一维反演需要解决更多、更复杂的问题. 通过研究罚函数正则化和子空间正则化两大类方法,分析了不同二维反演算法的优点和不足. 根据对近年来国内外相关文献的深入分析可知,虽说目前已有的二维反演算法都存在一定的局限性,但其仍然具有很大的发展空间.     

低场核磁共振扩散-横向弛豫二维反演算法

针对低场核磁共振一维反演中无法分辨一维谱中重叠组分和目前报道的扩散-横向弛豫二维反演算法计算量大、计算耗时长的问题,提出了一种计算量小、计算效率高、耗时短的扩散-横向弛豫二维反演算法. 首先对扩散系数D-和横向弛豫时间T₂进行布点;其次根据信号采集条件计算出两个核心矩阵,并分别进行奇异值分解;然后,由所采集信号计算出两个核心矩阵的奇异值截断值,分别对两个核心矩阵的奇异值矩阵进行截断并求其逆矩阵;最后计算出初始反演结果,并添加非负约束经过多次迭代得到最终反演结果. 实验结果证明,提出的扩散-横向弛豫二维反演算法在不影响反演结果准确性的基础上,能极大提高计算效率.     

水驱油过程的核磁共振二维谱研究

岩心水驱油过程中油水分布状况是岩心多孔介质的重要性质. 水驱油过程的研究是进一步进行提高采收率研究的基础. 核磁共振扩散-弛豫二维谱提供了岩心中流体性质的多方面信息,与核磁共振一维弛豫谱相比极大地提高了区分油水的能力. 该文通过2组岩心水驱油实验,从不同含油饱和度的扩散-弛豫二维谱中提取出水的一维弛豫谱,在原油粘度比较高的情况下获得了驱替过程中油水在不同孔隙中的分布状况以及润湿性等信息, 解决了单独用一维弛豫谱方法难以区分油水的问题. 该文的研究方法对油田提高采收率的研究有比较大的参考价值.     

二维核磁共振观测岩石润湿性

润湿性是反映储层中油水分布状况的一个重要表征参数,因此研究储层岩石的润湿性对原油开采有着重要的意义. 扩散弛豫二维谱可展示扩散系数与弛豫时间的相关性,并可以对油水的弛豫时间、扩散系数分别进行研究,与核磁共振一维弛豫谱相比极大地提高了区分油水的能力. 该文首先通过多组实验验证扩散-弛豫二维谱可以很好地观测到油水共存状态下玻璃珠表面的润湿性,继而通过对3组人造岩心表面润湿性的测量,获得了人造岩心表面润湿性的信息,解决了此时单独用一维弛豫谱方法难以区分油水的问题. 利用二维谱观察岩石润湿性的研究对油田提高采收率的研究有较大的参考价值.     

核磁共振二维谱反演

核磁共振二维谱包含扩散系数 D 和横向弛豫时间 T₂ 的信息,利用核磁共振仪来测量多孔介质中物质的信息,根据其弛豫时间和扩散系数的差别来区分不同物质;利用全局反演方法,提出了核磁共振二维谱反演的物理模型和数学模型;介绍了传统的奇异值分解（SVD）和改进的奇异值分解反演算法;采用改进的奇异值分解法对核磁共振二维谱进行反演,其反演算法具有计算速度快和二维谱分布连续等优点. 它适合于信噪比较高的数据反演,当原始数据信噪比SNR≥100时,可以对二维谱图进行定量分析;当60≤SNR<100时,可以对二维谱图进行定性分析. 核磁共振二维谱可以一次性直接区分油和水,为核磁共振测井提供了新的科学技术.     

2D NMR技术在石油测井中的应用

近几年,2D NMR技术得到迅速发展,特别是在核磁共振测井领域. 该文将主要介绍2D NMR技术的脉冲序列、弛豫原理以及2D NMR技术在石油测井中应用. 2D NMR技术是在梯度场的作用下,利用一系列回波时间间隔不同的CPMG脉冲进行测量,利用二维的数学反演得到2D NMR. 2D NMR技术可以直接测量自扩散系数、弛豫时间、原油粘度、含油饱和度、可动水饱和度、孔隙度、渗透率等地层流体性质和岩石物性参数. 从2D NMR谱上,可以直观的区分油、气、水,判断储层润湿性,确定内部磁场梯度等. 2D NMR技术为识别流体类型提供了新方法.     

辐射阻尼引起二维核磁共振NOESY谱中的伪信号

讨论水溶液样品ＮＯＥＳＹ谱ω₁维上出现的谐波，用辐射阻尼线形理论对实验进行了分析，证明了这些谐波是由辐射阻尼造成的伪信号．同时分析了这种伪信号在不同混合时间时的线形特征，与实验结果符合相当好，给出了实验上消除这种伪信号的方法 关键词：     

新二维核磁共振谱在天然产物研究中的应用

二维核磁共振技术是天然产物研究方面的关键技术手段. 由于天然产物种类繁多、结构多样、构效关系极为复杂,如何合理高效使用二维核磁共振技术这一方法,对于化合物结构的准确分析尤为重要. 该文分析了目前常用的二维核磁共振谱的优缺点,重点对最近几年涌现的新的二维核磁共振谱：H2BC、新H2BC、HAT HMBC和HSQC-ADEQUATE及其在天然产物结构研究中的应用作了较为详细的介绍,以促进新二维技术在天然产物研究领域的有效应用.     

南蛇藤中倍半萜生物碱的二维NMR研究

用DEPT和二维NMR技术包括:¹H-¹H COSY,¹H-¹³C COSY,NOESY,特别是¹H-¹³C COLOC对两个多酯基取代的倍半萜生物碱的化学及立体结构进行了研究,并对其¹H和¹³C NMR谱峰进行了归属。     

季戊四醇双缩苯乙二酮异构体的NMR研究

合成并利用¹H NMR表征了3,3′-二甲基-3,3′-二苯基-2,2′,4,4′-四氧杂螺[5, 5]十一烷（简称季戊四醇双缩苯乙二酮）,用Gaussian03软件中B3LYP/6-311+g*对化合物进行势能扫描,得到4种稳定结构. 用B3LYP/6-311++g**方法预测季戊四醇双缩苯乙二酮异构体的氢化学位移,得到的最稳态结构的氢化学位移与实验值偏差较小,并用CHK文件生成了异构体电子云密度等高线图,其电子云密度图说明静电屏蔽作用与氢质子化学位移的变化一致.     

绿豆(Vigna Radiata)代谢物组成的核磁共振定量分析

绿豆(Vigna radiata)是重要的经济作物之一,具有抗氧化、抗炎和抗菌作用.然而迄今为止,绿豆代谢物组成信息仍不完善.为了系统地定量研究绿豆代谢物组成,该研究利用DOSY,J-RES,COSY,TOCSY,HSQC,HMBC和1D 1H NMR谱图在鄂绿4号(ElüNo.4)绿豆水相提取物中鉴定和归属了48种代谢物,确定了绿豆中棉籽糖家族寡糖的构成,并且利用全弛豫谱对其中44种代谢物进行了定量分析.     

核磁共振T1、T2加权成像

探讨核磁共振T1、T2加权成像的图像特点。     

Weighted iterative inversion method for T2 spectrum in nuclear magnetic resonance

Abstract

In traditional nuclear magnetic resonance T₂ inversion methods, the components with long T₂ absorb the components with short T₂, especially for low magnetic field intensity. As a result, the true distribution of all components often cannot be reflected by their solutions, and thus obtaining short T₂ components is an important T₂ inversion problem. Herein, a weighted iterative inversion method for T₂ spectrum in nuclear magnetic resonance is proposed to solve this problem. The weight-based method is applied to ensure that the short T₂ components are not eliminated. The weight scheme is determined by two parameters: the number of weights and maximum weight. The number of weights is determined by the rate of decay, and the maximum weight is mainly determined by three parameters: signal-noise ratio, curvature, and slope of collected signal. To avoid the mutations of results caused by weights, the iteration process was adopted to obtain the optimal solution. The proposed method provides good results, and it was verified to be robust and accurate though simulations and experiments.     

渤海J油田储层核磁共振测井孔隙度影响因素分析及校正

渤海J油田沙河街组储层核磁共振（NMR）测井孔隙度和岩心NMR孔隙度均低于岩心氦孔隙度,这种现象影响了NMR测井的应用效果．通过开展岩心NMR实验,对该研究区仪器采集参数、井眼环境以及储层流体性质等因素进行分析,发现造成储层NMR测井孔隙度偏低的主要原因是高矿化度泥浆滤液侵入．基于饱和不同矿化度盐水对T₂谱的影响规律,确定了需要对T₂谱进行形态校正的矿化度下限值,并建立了对应不同矿化度的T₂谱形态校正模型及NMR孔隙度校正方法．应用结果表明,校正后的NMR测井孔隙度与岩心氦孔隙度的平均相对误差从13.56%下降至2.81%,有效提高了NMR测井孔隙度的精度．     

吡喃葡糖基氮杂环卡宾-钯(II)-吡啶配合物的NMR研究

以溴化1-（2,3,4,6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基）-3-丁基咪唑盐（化合物1）、吡啶和醋酸钯为原料,快速合成了空气稳定的1-（2,3,4,6-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基）-3-丁基-咪唑-2-亚基]-溴化钯（II）-吡啶（配合物2）.配合物2的结构中存在乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基,糖环上有多个手性碳,其核磁共振氢谱（¹H NMR）和碳谱（¹³C NMR）较复杂,不易归属.本文通过元素分析对配合物2的组成进行表征,运用1D和2D NMR技术（包括¹H NMR、¹³C NMR、DEPT135、DEPT90、DEPT45、COSY、¹H-¹³C HSQC、¹H-¹³C HMBC）对配合物2的¹H和¹³C NMR信号进行全归属.研究发现,在乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基的稠环上多个弱配位的氧和乙酰基氧原子上孤电子对的作用下,配合物2的氮杂环卡宾-钯（II）-吡啶金属键形成对稠环上碳氢化学环境的影响比对丁基的影响更为明显.     

外型和内型C-2位单取代降冰片烯衍生物的核磁共振波谱研究

C-2位单取代降冰片烯衍生物中降冰片烯环存在各向异性,且多数为外型和内型异构体的混合物,导致其结构解析困难.针对这一问题,本文在制备了单一构型的C-2位羧基和羟甲基取代的降冰片烯衍生物的基础上,利用¹H NMR、DEPT135、¹H-¹H COSY、¹H-¹³C HMQC、¹H-¹H NOESY谱和相应的耦合裂分信息,对外型-5-降冰片烯-2-羧酸、内型-5-降冰片烯-2-羧酸、外型-5-降冰片烯-2-甲醇和内型-5-降冰片烯-2-甲醇的¹H和¹³C NMR信号进行归属,并探讨了降冰片烯衍生物的取代基种类及空间构型对¹H NMR化学位移的影响.     

香茶菜属二萜的2D NMR研究(1)

本文采用一系列1D和2D NMR实验对冬凌草甲素(oridonin)和Lasiokaurinal的¹H(500 MHz)和¹³C(125 MHz)的NMR信号进行了完整的归属。     

雷公藤精（Wilforgine）的2D NMR研究

用２Ｄ ＮＭＲ（＾１Ｈ－＾１ＨＣＯＳＹ，＾１Ｈ－＾１３Ｃ ＣＯＳＹ，ＴＯＣＳＹ，ＮＯＥＳＹ和ＣＯＬＯＣ）技术研究了从雷公藤中分离到的雷公藤精，对＾１Ｈ和＾１３Ｃ谱进行了归属。