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将储层岩石复杂的骨架-孔隙系统抽象成等效双孔隙介质系统，根据Bloch方程构建带扩散项的核磁共振横向弛豫过程的数学模型，用交替隐式时域有限差分(ADI-FDTD)算法模拟系统横向宏观磁化矢量的弛豫信号，并用联合反演迭代(SIRT)算法反演得到系统核磁共振T2谱。通过变化系统模型参数定量研究扩散系数、表面弛豫速率、孔隙组分比和孔隙宽度对核磁共振响应的影响。横向宏观磁化矢量衰减速率与扩散系数、微孔隙分量成正比，与孔隙宽度成反比，表面弛豫速率影响较小。当岩石孔隙微孔隙发育、饱和轻质流体(扩散系数大)时，其核磁共振T2谱难以直观反映孔隙组分及孔隙结构。应用核磁共振评价储层岩石孔隙结构时需充分考虑流体扩散系数和孔隙尺寸的影响。