低場(chǎng)核磁共振在石油能源領(lǐng)域的應(yīng)用

1、吳曉亮石油探測(cè)技術(shù)瓶頸應(yīng)用測(cè)試參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)核磁共振的原理及發(fā)展外在需求 低場(chǎng)核磁的無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用 本領(lǐng)域的發(fā)展 展望 內(nèi)在發(fā)展 1、核磁共振的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展 從1946年NMR的發(fā)現(xiàn)到1981年獲取全身人體圖像再到1992年MRI測(cè)井的商業(yè)應(yīng)用，NMR已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。 2、核磁共振的原理 基本原理：簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是原子核與磁場(chǎng)之間發(fā)生了能量交互。能級(jí)躍遷、激發(fā)與輻射，主要以H原子作為共振主體（H原子的響應(yīng)靈敏度其他原子） 成像原理：可以概括為，空間梯度場(chǎng)作用下引起具有空間函數(shù)的信號(hào)，再掃描合成這些信號(hào)即得圖像。信號(hào)來(lái)源：H核密度、弛豫時(shí)間T2和T11946/521966

2、19561968/691979198119901992高能態(tài)低能態(tài)激發(fā)能態(tài)變化自旋翻轉(zhuǎn)輻射能量傳遞(至晶格)自旋恢復(fù)磁矢量1.B0給出恒定磁場(chǎng)均一化質(zhì)子自旋排布；2.B1給出變化磁場(chǎng)用于能態(tài)激發(fā)；3.當(dāng)頻率滿足 時(shí)發(fā)生共振。4.弛豫 T1(z),T2(xy)B 20-30年代 采用地震波，牙輪鉆頭技術(shù) 1-2億噸 60-70年代 生油理論、注水、噴射鉆井等技術(shù) 10-20億噸 現(xiàn)在 計(jì)算機(jī)模擬、三維偵測(cè)、核磁共振技術(shù)等 30億噸 為了達(dá)到無(wú)損、快速、準(zhǔn)確等探測(cè)目的，核磁共振技術(shù)在石油探測(cè)領(lǐng)域越來(lái)越起到舉足輕重的作用。 1961年，Brown對(duì)原油的核磁共振弛豫特征進(jìn)行了研究。 1966年，Se

3、evers觀測(cè)到核磁共振馳豫時(shí)間與巖石滲透率具有相關(guān)性。 19681969年，Timur提出自由流體指數(shù)概念以及用核磁共振技術(shù)測(cè)量砂巖孔隙度、滲透率和自由流體指數(shù)等參數(shù)的方法。 1979年，Brownstein提出了巖石多孔介質(zhì)的核磁共振馳豫理論。在石油工業(yè)方面。 1990年，美國(guó)NUMAR公司的MRIL-B型核磁共振成像測(cè)井儀器投入商業(yè)服務(wù)，該儀器首次采用巖石核磁共振多指數(shù)反演算法，獲得了反映巖石核磁共振多馳豫特性的T2弛豫譜。 技術(shù)特點(diǎn)： 快速測(cè)量孔隙度、滲透率、飽和度、可動(dòng)流體等巖石物性參數(shù)。 從全直徑巖心到鉆井巖屑均可測(cè)試，適合多種巖性。 應(yīng)用范圍廣、效果好 優(yōu)勢(shì) 快速無(wú)損 樣品無(wú)形狀

4、要求 多參數(shù)測(cè)量 小型便捷1. 孔隙度2. 滲透率 3. 飽和度4. 可動(dòng)流體5. 截止值6. 弛豫時(shí)間等7. 潤(rùn)濕性8. 油品性質(zhì) 傳感器、信號(hào)調(diào)理、信號(hào)激勵(lì)、數(shù)據(jù)采集硬件、軟件、計(jì)算機(jī) 信號(hào)生成： B0場(chǎng)(永磁體)+B1場(chǎng)(RF, Flarmor ), 磁通量變化檢測(cè)電動(dòng)勢(shì)+矯正、放大、濾波，最終輸出頻譜 信號(hào)分析： 主要以T2弛豫譜為源信號(hào)分析。 T2弛豫譜由粘土、束縛流體、自由流體、裂縫、溶洞等孔隙多種信號(hào)疊加 主要分析頻譜幅值、弛豫時(shí)間、譜峰間距等參數(shù) 關(guān)鍵技術(shù)： 多弛豫譜反演技術(shù) 核磁共振孔隙度、滲透率等多種解釋模型和定標(biāo)技術(shù) 信號(hào)處理技術(shù)（DSP, DDS, CPLD, FPGA, etc.） 主要測(cè)試參數(shù)： 信號(hào)幅值A(chǔ)，弛豫時(shí)間T2 有效評(píng)價(jià)碎屑巖儲(chǔ)層物性 巖石內(nèi)部的孔隙大小與分布，T2 ，空隙結(jié)構(gòu)較好，可流體多，儲(chǔ)層好識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì), 準(zhǔn)確解釋油氣水層 判斷油層、氣層、水層砂礫巖稠油油藏評(píng)價(jià) 以T2雙峰后峰拖拽現(xiàn)象判斷水淹層解釋評(píng)價(jià) T1 T2值的大小，較大反映有水淹情況低阻儲(chǔ)層評(píng)價(jià) 雙TE法中，T2峰值左偏，幅度異常反映天然氣儲(chǔ)層