[工学]核磁共振测井

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1、核磁共振测井核磁共振测井CMR-Combinable Magnetic Resonance MRIL-Magnetic Resonance Imager Log本章内容?uu1 1 核磁共振测井的理论基础核磁共振测井的理论基础uu22 应用应用结束11核磁共振的理论基础uu核磁共振现象核磁共振现象uuNMRNMR信号的检测信号的检测uu弛豫时间及其测量弛豫时间及其测量uu核磁共振测量区的选择核磁共振测量区的选择uu孔隙流体中的核自旋弛豫孔隙流体中的核自旋弛豫uu核磁共振资料的处理核磁共振资料的处理一、核磁共振现象uu1.1.动量矩动量矩uu2.2.核磁矩核磁矩 为旋磁比为旋磁比uu3. 3.

2、拉莫尔进动拉莫尔进动( (LarmorLarmor) )原子核在外磁场中的运动(类似于陀 螺在重力场中的进动)uu4. 4. 宏观磁化量宏观磁化量 单位体积内核磁矩的和单位体积内核磁矩的和, ,称宏观磁化量称宏观磁化量 uu5. 5. 核磁共振核磁共振 对于被磁化的自旋系统对于被磁化的自旋系统, ,再施加一个与再施加一个与 静磁场垂直、以角频率静磁场垂直、以角频率 0 0振荡的交变磁场振荡的交变磁场B B1 1，此时处于低能态的核磁矩吸收交变磁此时处于低能态的核磁矩吸收交变磁 场的能量，跃迁到高能态，磁化强度相对场的能量，跃迁到高能态，磁化强度相对 于外磁场发生偏转，这种现象被称为核磁于外磁场

3、发生偏转，这种现象被称为核磁 共振共振二、NMR信号的检测uu弛豫：脉冲结束后，核磁矩摆脱了外加磁弛豫：脉冲结束后，核磁矩摆脱了外加磁 场的影响，而只受主磁场的作用，进行自场的影响，而只受主磁场的作用，进行自 由进动，磁矩力图恢复到原来的热平衡状由进动，磁矩力图恢复到原来的热平衡状 态，这一从不平衡到平衡的过程称为弛豫态，这一从不平衡到平衡的过程称为弛豫 。 纵向弛豫（自旋晶格弛豫）：磁化矢纵向弛豫（自旋晶格弛豫）：磁化矢 量的分量逐渐增大量的分量逐渐增大 横向弛豫（自旋自旋弛豫）：磁化矢横向弛豫（自旋自旋弛豫）：磁化矢 量的分量逐渐增小量的分量逐渐增小施加射频脉冲之后M的行为三、弛豫时间及其

4、测量u1. 纵向弛豫时间T1反转恢复法测T1的脉冲序列三、弛豫时间及其测量u2. 横向弛豫时间T2自旋回波法脉冲序列自旋回波法原理示意图脉冲序列和散 相重聚过程四、核磁共振测量区选择磁场强度磁场强度在纵向和横向上在纵向和横向上 都是变化的，因此，通过调整射都是变化的，因此，通过调整射 频磁场的频率，可以改变能够发频磁场的频率，可以改变能够发 生核磁共振的空间位置，即核磁生核磁共振的空间位置，即核磁 共振测井的探测范围。共振测井的探测范围。MRIL的探测范围CMR的测量范围CMR的测量范围CMR的测量范围五、岩石流体中的核自旋弛豫uu1. 1. 颗粒表面弛豫颗粒表面弛豫uu2. 2. 扩散弛豫扩

5、散弛豫 在梯度磁场中，由分子运动造成的在梯度磁场中，由分子运动造成的 弛豫，只导致弛豫，只导致弛豫，对弛豫，对不影响不影响 。uu3. 3. 体积弛豫体积弛豫 邻近分子的自旋运动产生的局部磁邻近分子的自旋运动产生的局部磁 场波动造成的。场波动造成的。孔隙尺寸与T2的关系颗粒表面弛豫示意图六、核磁共振资料的处理u由回波串得到如下信息： 分布谱 孔隙度MPHI、可动流体体积 MBVM、不动流体体积MBVI等MRIL的自旋回波串测量的是NMR 信号幅度, 需要的是T2分 布曲线总衰减是所有孔径中流体衰减之和多指数拟合测量数据与拟合结果自旋回波串的多指数拟合及T2分布谱识别孔隙大小和储层好坏利用T2分

6、布曲线识别储层的好坏两块孔隙度相近的砂岩MRIL-C技术指标 直径直径6 6英寸英寸(152(152mm)mm) 长度：长度：10.7510.75ft(3.27m)ft(3.27m) 重量：重量：600600b(238Kg)b(238Kg) 最高温度最高温度: : 310 310 F(115 F(115 C)C)最低环境温度：最低环境温度： -4 -4 F(-20 F(-20 C) C) 最大压力：最大压力：2000020000psipsi(137.8MPa)(137.8MPa) 垂直分辨率：垂直分辨率：2424英寸英寸(0.6096(0.6096m)m) 额定速度：额定速度：3-303-30

7、ft/min(ft/min(取决于地层的取决于地层的TRTR值和采样率）值和采样率） 探测范围：探测范围：以仪器为直径的以仪器为直径的8-108-10inin的范围的范围 （20.32-25.420.32-25.4cm)cm) 最小井径：最小井径：7.57.5英寸英寸(190.5(190.5mm)mm) 最大井径：最大井径：1313英寸英寸(330.2(330.2mm)mm) 最大井斜：最大井斜：90 90 CMR技术指标长度：长度：1414ft(4.3m)ft(4.3m) 重量：重量：300300磅磅 最高温度最高温度: : 350 350 F(175 F(175 C)C) 最大压力：最大压

8、力：2000020000psipsi(137.8MPa)(137.8MPa) 探测深度：探测深度：1 1inin 最小井径：最小井径：6.56.5英寸或英寸或7.87.8in(in(带弓形弹簧）带弓形弹簧） 测量孔径：测量孔径：6 6英寸英寸一、提供精确的物性参数 二、综合常规测井资料进行油气水的定量评价 三、用于孔隙结构研究 四、用谱差分和谱位移法可区分油、气、水及流体的粘度。 五、估计流体粘度 六、其它应用2 2 核磁共振测井的应用核磁测井孔隙度模型核磁测井孔隙度模型一、提供精确的物性参数，包括：地层有效孔隙度、渗透率、束缚水饱和度。烃孔隙度 22.4% 可动流 体 66.8% 截止值 2

9、8.2ms孔隙度 21.9% 可动流体 75.9% 截止值 12.9ms100%饱和 100psi下离心100%饱和 100psi下离心幅度幅度岩心离心前后弛豫时间谱T2 弛豫时间 （s ）T2 弛豫时间 （s ）确定T2截止值岩心刻度核磁测井T2截止值可动流 体部分束缚水 部分计算可动流体孔隙度、束缚水孔隙度求渗透率根据密度、中子和CMR孔隙度之 间的差异可确定粘土束缚水体积不受岩性影 响的孔隙度渗透率有效 孔隙度T2谱 毛管 束缚水可动流体渗透率有效孔隙度自 然 伽 马泥质 束缚水CMRCMR计算的渗透率和孔隙度与岩心分析值对比计算的渗透率和孔隙度与岩心分析值对比赵 80井对比曲线图核磁渗

10、透率计算渗透率岩心分析渗透率核磁孔隙度计算孔隙度岩心分析孔隙度核磁共振测井资料与岩心分析资料对比岩心分析孔隙度-核磁孔隙度交会图核磁有效孔隙度岩心分析孔隙度岩心分析渗透率-核磁渗透率交会图核 磁 渗 透 率岩心分析渗透率核磁孔隙度与岩心孔隙度误差统计表核磁共振测井资料与岩心分析资料对比赵 113 井 对 比 曲 线 图孔隙度渗透率二、利用核磁测井油气水评价u需要常规电阻率、中子、密度测井曲线u解释方法考虑了砂泥岩地层泥质附加导电 的影响。u计算有效孔隙系统下的含水饱和度Swu核磁测井直接提供了束缚水饱和度Swiru油层： Sw= Swir 无可动水 或 可动水含量少u识别高束缚水饱和度的低阻油

11、层和泥质含 量高、物性差的低阻油层十分有效典 型 油 层T2谱渗透率束缚水 饱和度含水 饱和度有效 孔隙度油油 气气 水水 评评 价价 成成 果果 图图CMR对轻烃的指示油气水评价的应用效果u赵县南翼低电阻油层与中高阻油层并存，通 过应用核磁测井资料，大大的提高了测井对 低阻油层的识别能力和测井解释的信心，先 后发现了一批低阻油层。有效的杜绝了漏失 油层现象的发生，由此产生的经济效益是巨 大的。u对于低孔低渗、砾岩等复杂岩储层，核磁共 振测井解释精度显著高于常规测井资料，保 证了储层及油气水评价的可靠性。u提高了对薄层的分辨和油气评价能力，增加 了油层的有效厚度。三、储层特征分析储层类型中高孔

12、-中高渗中低孔-低渗孔隙结构Shg(%)R(m)0.0630.160.42.56.310162501020301赵71井 10号层R=10.4396m 双组孔径发育 以大孔径为主核 磁 测 井 成 果 与 压 汞 资 料0.0630.10.160.250.40.6311.62.210 020304050R(m)Shg(%)赵57井 35号层R=1.3575m 以小孔径为主核 磁 测 井 成 果 与 压 汞 资 料Shg(%)R(m)0.0630.160.42.56.310162501020301赵71井 10号层R=10.4396m 双组孔径发育 以大孔径为主核 磁 测 井 成 果 与 压 汞

13、 资 料0.0630.160.41.02.56.3R(m)Shg(%)R(m)0.0630.160.42.56.3012040赵61井 7号层R=4.3815m 双组孔径发育 以中孔径为主核 磁 测 井 成 果 与 压 汞 资 料161718利用核磁测井资料 进行储层评价赵80井中高阻油层16 、17、18层合试为油层,累计产油61.2t四、用谱差分法区分油、气、水五、估计流体粘度五、估计流体粘度 （流体粘度与的倒数成正比）五、估计流体粘度五、估计流体粘度CMR对储层 的综合评价低阻油层的评价 中低孔、低渗储层的评价 薄层评价六、其他应用赵 113 井低阻油层典型油层赵113井 32、33层

14、合试累计 产油51.9t 气3340m3油2.96 水0.2油61.2 气107207 赵80井核磁解释成功实例低阻油层81物 性 差 的 低 阻 油 层赵86井 试油为油层,累计产油0.81t81常规解释为 含油水层中低孔低渗赵87井解释成功实例油0.04 水18.36油35.6 气1580 水1.58赵86井解释成功与失利的实例水33.72 Cacl2 cl=58493 sum=97686油53.48 气35280 d=0.8705 u=3.54(Ek2)(Ek2)Es4+Ek1薄 层 评 价核磁共振成像测井薄层电阻率孔、渗、饱、 厚度等参数赵 61 井赵 61 井1:50CBIL 1 薄层电阻率 1000GR赵61井 核磁共 振与双 向量感 应解释 成果图赵61井 核磁共 振与薄 层电阻 率解释 成果图利用核磁共振测井资料 进行多井综合评价岩心分析资料核磁测井资料刻度常规测井资料区块研究与解释赵80井核磁束缚水饱和度计算束缚水饱和度岩心分析粒度中值计算粒度中值赵 60 井