核磁共振仪器测井方法研究新.doc

核磁共振仪器测井方法研究 中国石油集团测井有限公司 吐哈事业部 二〇〇八年十一月 核磁共振仪器测井方法研究 项目完成：范生刚 李 胜 刘春辉 曹冠平 高利兵 贾祥金 陈 嘉 成果编写：范生刚 成果审核： 技术审核： 中国石油集团测井有限公司 吐哈事业部 二〇〇八年十一月 目录 前言………………………………………………………………… 第一章：核磁共振测井地层响应机理…………………………… 第二章：仪器各部分构成，和功能……………………………… 第三章：核磁共振资料录取的实现……………………………… 第四章：核磁共振典型观测模式的构成………………………… 第五章：核磁共振测井资料质量控制方法……………………… 第六章：三塘湖火成岩测井资料质量问题探讨………………… 第七章：对核磁仪器常见故障判断和维修……………………… 　 前言 常规测井方法存在问题：常规的测井方法在油气藏的发现和开发过程中起着重要作用，但是也有其自身局限性，其解释精度受到地层岩性和解释模型选择等因素得影响，尤其是在一些复杂岩性地层，常规测井方法和基于典型地层模型的解释方法对储层的评价和实际情况存在较大偏差。核磁共振测井是解决此类问题的一个有效方法。 核磁共振优点：核磁共振测井是目前国际上最先进的油气层评价方法之一，它只探测地层中的流体，不受地层岩性的影响直接得到储层孔隙度，而且能够分辨出可动流体，束缚流体，和泥质束缚水的相对比例，还能判断地层流体得性值判断油气。这些都是常规测井方法无法比拟的优点。 引进和投产过程我们所做的工作：在项目的引进和投产过程中我们的技术人员学习和研究了该套设备的原理；完成了和现有的地面系统的配接，进行了车间试验和刻度；针对核磁共振测井的特点设计和完善了上井施工的工艺流程；上实验井，研究核磁测井观测模式选择经验规律，并在实际测井过程中针对三塘湖火成炎资料质量问题展开探讨和试验工作，找出问题原因，给出了解决办法。并针对核磁共振仪器在应用过程中出现的故障总结了故障判断方法和维修维护方法。本篇文章将对我们所做的工作进行总结报告。 第一章：核磁共振测井地层响应机理 本章节中介绍核磁共振测井的原理和地层相应机理， 核磁共振基本原理介绍 核磁信号的测量是通过控制水或烃类流体分子内氢原子来实现的，氢原子的磁动量和自旋角动量使得氢原子像一个磁铁和陀螺的结合体， 氢原子磁极方向由永久磁体和射频脉冲共同产生的磁场决定。 图1 原子自旋进动示意图 接收到的信号由在一个时间段记录的一个序列的回波幅度构成。这些回波信号来自于在由探头磁铁产生的磁场内进动的氢原子。由于氢原子具有磁动量，他们就可以在核磁天线中感生出信号。回波信号是由探头内的主天线发出的射频脉冲产生的，回波信号的探测也要有这个天线来完成。每一个发出的射频脉冲都会产生一个回波，回波的幅度再由仪器记录下来。记录下来的一些列回波幅度称为一个CPMG测量。 图2核磁共振回波在天线线圈中产生电信号 图3理想的脉冲回波串 CPMG 测量（experiments ）总是成对收集。产生第二个回波的发射脉冲和第一个发射脉冲有个相位差使得回波幅度正好相反。用第一个测量减去第二个测量就产生了交替相位对。这一过程有两个目的：（1）保持信号剔除低频电路噪声和直流静态偏置量 （2）允许我们测量并剔除高高频探头机械电子噪声（ringing ）。 可以从回波串中提取出两个有用得信息那就是：初始信号幅度，信号衰减速率。 图4回波串提供的信息 最初的回波幅度和敏感体积内空隙流体内的氢原子数量成正比，因此最初回波幅度可以刻度唯孔隙度(?NMR). 。因为NMR信号只对孔隙流体有响应，岩石的骨架成份没有贡献, 因此NMR 的测量不需要关注岩石的岩性。 信号幅度随时间按指数衰减这一点和脉冲中子的衰减类似， NMR 信号的指数衰减常数称为横向弛豫时间 T2。从T2的分析中我们可以得到更多的岩石物理信息比如：孔隙大小，孔隙内流体得性质，地层孔隙度，流体的黏度等等。另一个重要的常数就是： T1,纵向弛豫时间 ，这个常数可以提供流体黏度的相关信息。 虽然我们不去真正实时测量T1, 但是他的值对于测井实际操作想当重要因为它决定了连续测量（experiments）之间等待时间 Tw。 图5纵向弛豫时间和发射等待时间的关系 二、T2衰减的机理 如果正如我们所说NMR信号的强度和地层中的流体氢原子数量成正比 ，为什么信号会随着时间衰减呢哪？衰减的原因就是进动氢原子失相（进动方向不一致）造成的。失相由三方面原因引起，其中两方面和氢原子与周围环境相互作用有关（包括孔隙空间内，和固体之间）第三个因素是测量本身的组织方式有关。 图6 T2衰减的3种方式 流体块效应：这个效应由流体质子之间相互