核磁共振测井系统中主要电磁场问题地研究.pdfVIP

核磁共振测并系统中主要电磁场问题的研究 张一呜 杜玉梅夏平畴 赵岩松王武 中国科学院 电工研究所北京 100080 摘要 梭罐若振铡井技术是一项新型两敢的石油铡井方j盍-这项技术的应用·将会砰瓣剩井费用，丈丈节省删井时闷．培项技术 的关键问题之，是围绕碰体产生的静磁场及天线产生的射频场引起的一幕列电磁场闸题．本文简述了这些问题，井对一实际磋 体方案进行了计算．给出了计算结果及结论． 关键词 棱磁共振．永碓磁体．测井 一、简介 测井是一种井下石油地球物理勘探方法。它采用专用的仪器设备，沿井跟测量地层岩石 的电、声、核、热、力等物理特性随深度的变化，用于发现油气藏，评估油气储量及其产量“]。 Resonance 核磁共振测井(NuclearMagnetic Logging)是利用磁场来影响地层中有净自旋 的原子核(如1H，”C，”F)的自旋．从而确定地层地质特性的一种全新测井方法。 地层中的石油、天然气和水富含氢原子。由于氢的磁矩较大，所以地层中氢原子的核磁 共振信号比较容易获得。通过对氢原子核磁共振信号的幅值、衰减时间常数的分析可以得到 地层孔隙度、渗透率、初始含水饱和度等重要参数。除此之外，还能够获得原油粘度、地层 孔隙大小分布、束缚水饱和度、剩余油饱和度等信息”】。这些丰富的地层评价资料，对地质 学家和油藏工程师建立可靠的油藏模型，进行有效的石油开发，具有决定性意义。 核磁共振测井具有不破坏样品、测量准确可靠、不需对岩石参数进行现场标定、不受岩 性限制、可避开泥质和矿化度的影响、可提供多种储层参数等特点，是当代唯一能够直接测 量储层(油层、气层、水层)自由流体孔隙度的新方法【3】。自出现以来，受到石油业界的高 度重视。 目前，可以生产核磁共振测井仪的国家只有美国、俄罗斯和以色列。虽然我国是世界四 个测井大国之一(美、法、俄、中)。但我国对核磁共振测井技术的研究却起步较晚。对于 现场测井．我国还停留在试用国外仪器的阶段。另外，由于我国某些油田地层的特殊性，国 外的核磁共振测井仪对这些地层的分析与实际情况相差很大。因此，中国必须研制适合我国 地层特点的核磁共振测井仪。 在世界己探明的石油储量中，采出程度仅为30％左右。核磁共振测井带来的测并技术的 重大突破将有效地解决传统测井方法由于不能圆满测取储层特征参数而导致的生产层漏划问 题，从而对石油增产起到重要作用。可以预测，核磁共振测井技术凭借自身的诸多优势，会 成为二十一世纪最主要的测井手段之一。 二、核磁共振测井的原理简述和核磁共振测井仪的组成 ·590· 1、核磁共振测井原理简述㈦ 实验证明，大多数原子核象陀螺一样，都围绕着某个轴作白旋运动。当核内质子和中子 的自旋4i能彼此抵消时，原子核会具有净自旋。这样，带电的原子核自旋将产生磁距五，使 原子核具有微磁性。(图1) 将原子核置于一个稳定的静磁场风中时，本来随机取向的磁矩受磁场作用，企图与磁场 作同一取向。对于氢核(质子)来说，取向只能有与磁场平行或反向平行两种。分别对应低 能级和高能级两个状态。精确分析证明，自旋取向与磁场取向存在夹角(图2)。类似于陀 螺的进动，原子核在磁场中环绕磁场轴作进动。 图l原子核的自旋与微小磁棒相似 图2自旋的不同取向 原子核的进动角频率(称Larmor频率)与磁场强度Bo及核素固有的旋磁比Y有关，即 1) 国，=成(’H的7：26．75×107radT”S 在作进动的磁矩集合中，个别磁矩的相位是随机的，各磁矩矢量构成双向锥面。因而它们的 合成取向就形成宏观磁化，以磁化强度矢量M表示。(图3) 化矢量偏离原来位置。若B．的持续时间能使庸旋转90·，麝即落在与静磁场垂直的平面内 (图5)。 ·591· 图5整个M落在横向平面内(扳 图3多个磁矩台成宏观磁化矢量 图4 Larmor频率下和磁矩庸施加射频