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顺磁离子对核磁共振弛豫响应的影响及其应用的实验研究 摘 要 本文通过岩心锰离子渗吸扩散实验研究总结了不同浓度下锰离子对自由流体及饱和油水岩心的核磁共振弛豫响应的影响。实验表明，顺磁离子能加快水相的核磁共振弛豫衰减速度，而对油相信号没有影响。本文提出了一种利用锰离子添加剂快速、准确、无污染地确定岩心含油饱和度及原油含水率的核磁测量评价方法，不同油品的岩心实验证明了这种方法的可行性，表明顺磁离子对提高核磁测井油气评价应用效果具有良好的应用潜力。 主题词：核磁共振、顺磁离子、岩心实验、影响 ABSTRACT Wang Zhongdong . Core Experimental Study in Paramagnetic Ion Effect and Application on NMR Relaxation Property In this paper, some rock core experiments have been finished that are on the subject of Mn++ ions influence on NMR response characteristics of free fluids and rock cores saturated brine or oil. These experiments illustrate that paramagnetic ions imbibed in rock brine can shorten the relaxation time of the water protons, but can’t effect the relaxation time of oil protons. Using the property of Mn++ ion, a new practical method has been put forward for separating the oil and brine T2 relaxation signals and determining oil saturation in rock cores. Core experiments make known that paramagnetic ions droped in drilling mud have great potentialities in improving the NMR logging interpretation for oil and gas evaluation. Subject Terms: NMR relaxation paramagnetic ion rock core experiment influence 引 言 在核磁测井应用中顺磁离子的存在对岩石流体的核磁共振弛豫响应会有极大的影响，如核磁测井的岩石孔隙度、可动与束缚流体体积等解释结果都会受到影响，因此利用顺磁离子在岩心中的渗吸扩散实验，研究顺磁离子对自由流体、岩心中饱和流体的核磁共振弛豫响应的影响规律具有重要的实际应用价值。 常见的顺磁离子有铜、铁、铬、锰等离子，其中mncl2试剂是目前我们实验室中常见的一种具有良好水容性的核磁共振弛豫试剂，在本次研究中我们以mncl2试剂作为核磁共振测量的弛豫添加剂，考查Mn++离子对自由流体、饱和岩心的核磁响应的影响。 实验材料及实验内容 实验材料及实验步骤 配制浓度为2000ppm的nacl水溶液，在这种水溶液中加入mncl2试剂，分别配制成200、500、800、1000、2000、5000ppm的mncl2盐水溶液。 分别测试上述各种浓度mncl2盐水溶液的弛豫时间谱。 在变压器油及轻质原油中加入不同量的水，用磁力搅拌器搅拌，得到具有不同含水率的油水混合液。 分别测试上述油水混合液加入MnCl2试剂前后油样弛豫响应的变化。 分别测量饱和NaCl盐水的岩心（砂岩、灰岩、粗面岩等）以及油驱后的岩心的弛豫谱。 将饱和水的岩心及油驱后的岩心分别浸入各种浓度的mncl2盐水溶液中，抽真空，分别测量经过不同浸泡时间后岩心的核磁弛豫响应变化特征。 核磁共振实验测量 实验的核磁共振测量是在引进的英国RI公司的MARAN Ultra 2S2岩心核磁共振测量仪上进行的，共振频率为2MHz，采用CPMG脉冲序列，回波数2048，扫描次数16次，回波间隔0.3ms，恢复等待时间12s。 测量时，仪器磁体温度保持恒温（35℃），测量样品的温度也保持与仪器磁体温度相当。 实验分析结果 Mn++离子对nacl水溶液、油样的核磁响应的影响 图1 不同浓度Mn++离子对nacl水溶液的t2弛豫时间的影响 图2 MnCl2盐水溶液的T2（