核磁共振介紹

關(guān)于核磁共振介紹第一頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日目錄一、核磁共振測(cè)井簡(jiǎn)介1.核磁共振測(cè)井儀2.核磁共振測(cè)井的應(yīng)用情況二、核磁共振測(cè)井基本原理三、核磁共振測(cè)井參數(shù)選擇及質(zhì)量控制四、核磁共振測(cè)井地質(zhì)應(yīng)用效果分析1.復(fù)雜巖性地層中的應(yīng)用2.低阻油氣層中的應(yīng)用3.流體性質(zhì)判別中的應(yīng)用五、核磁共振處理軟件簡(jiǎn)介六、實(shí)驗(yàn)介紹七、結(jié)束語(yǔ)第二頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日一、核磁共振測(cè)井簡(jiǎn)介

提供：多種孔隙度信息總孔隙度、粘土束縛水體積、毛管束縛水體積、可動(dòng)流體體積孔隙尺寸滲透率第三頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日1.核磁共振測(cè)井儀及測(cè)井結(jié)果第四頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日MRIL探測(cè)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)井眼探測(cè)區(qū)域靈敏區(qū)域測(cè)井方式：居中縱向分辨率：1.2m(24in)探測(cè)區(qū)域：12～16in圓柱殼第五頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日MRIL-C型儀技術(shù)規(guī)格長(zhǎng)度(標(biāo)準(zhǔn)T2測(cè)井方式)：34.0ft(10.36m)重量：1400lb(635.0Kg)—6”探頭

1300lb(589.7Kg)—4.5”探頭外徑：6”(152.4mm)—6”探頭

4.5”(114.3mm)—4.5”探頭最高溫度：310℉(155℃)最低溫度：-20℃最大壓力：20,000psi(137.9MPa)最小井眼：5”(用4.5”探頭)最大井眼：12.25”(用6”探頭)推薦測(cè)速：5～30ft/min泥漿電阻率要求：>0.02Ω·m第六頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日MRIL-C儀及探測(cè)區(qū)域MRIL-Prime儀及探測(cè)區(qū)域第七頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日斯侖貝謝CMR測(cè)井儀結(jié)構(gòu)靈敏區(qū)測(cè)井方式：偏心縱向分辨率：6in探測(cè)區(qū)域：1.3~3.2cm體積域第八頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日核磁測(cè)井結(jié)果第九頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日一、核磁共振測(cè)井簡(jiǎn)介

2.核磁共振測(cè)井的應(yīng)用情況第十頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日

核磁共振測(cè)井在四川的應(yīng)用始于1998年4月，斯侖貝謝CMR在白馬8井的測(cè)井作業(yè)。

1998年6月15～17日斯倫貝謝公司MAXIS500與四川測(cè)井公司5700先后在白馬5井進(jìn)行了核磁共振測(cè)井，這是四川測(cè)井公司引進(jìn)阿特拉斯磁共振成象測(cè)井(MRIL)后首次在川測(cè)井作業(yè)。隨后，CMR在白馬廟、渡口河、鐵山坡等構(gòu)造進(jìn)行了測(cè)井；MRIL則在八角場(chǎng)、鐵山坡等構(gòu)造及江漢、新疆準(zhǔn)南、青海、河南、中原等外部油田進(jìn)行了測(cè)井作業(yè)。第十一頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日二、核磁共振測(cè)井基本原理第十二頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日原子核的磁性磁極子氫核第十三頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第十四頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日進(jìn)動(dòng)第十五頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第十六頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第十七頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第十八頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第十九頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第二十頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第二十一頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第二十二頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第二十三頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第二十四頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第二十五頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第二十六頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日第二十七頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日

核磁共振流體性質(zhì)判別理論基礎(chǔ)

核磁共振測(cè)井測(cè)量的巖石中孔隙流體的橫向弛豫時(shí)間T2，它由三部分組成：體弛豫T2B、表面弛豫T2S及擴(kuò)散弛豫T2D,即：式中：T2—橫向弛豫時(shí)間；T2B—體弛豫；T2S—表面弛豫；T2D―擴(kuò)散弛豫；ρ2—表面弛豫強(qiáng)度，表征巖石顆粒表面弛豫能力；S/V—孔隙比表面；D—流體擴(kuò)散系數(shù)；γ―質(zhì)子的旋磁比；G—梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度；TE—回波間隔。第二十八頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日

由于不同儲(chǔ)層流體具有不同的核磁共振特性參數(shù)(見(jiàn)以下列表)，因此，不同孔隙結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)層流體或相同孔隙結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)層流體條件下，不同測(cè)井參數(shù)將會(huì)獲得不同的T2分布，從而識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)。第二十九頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日油、氣、水的T2分布特征第三十頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日(短回波間隔)(長(zhǎng)回波間隔)(短回波間隔)(長(zhǎng)回波間隔)氣->用相移譜法識(shí)別氣和水用相移譜法識(shí)別油和水用相移譜法識(shí)別油、氣、水油->鹽水->鹽水->第三十一頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日長(zhǎng)恢復(fù)時(shí)間短恢復(fù)時(shí)間差分譜<-鹽水<-氣<-油用差分譜法判別油氣水第三十二頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日三、核磁共振測(cè)井要求、參數(shù)選擇及質(zhì)量控制第三十三頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日測(cè)井前應(yīng)做好充分準(zhǔn)備，了解井斜、鉆頭尺寸、泥漿電阻率等重要參數(shù)，同時(shí)需了解測(cè)井目的。對(duì)于MRIL測(cè)井儀,若鉆頭尺寸為8.5”以上，則選擇6”探頭；若鉆頭尺寸為6”,則選擇4.5”探頭。溫度不得低于-20℃,泥漿電阻率必須大于0.02ohmm，否則應(yīng)考慮改變泥漿性能，以提高泥漿電阻率。在條件許可的情況下，盡量增高泥漿電阻率或使用泥漿排除器，以便提高信號(hào)增益，提高測(cè)井信噪比，從而提高測(cè)井精度。1.測(cè)井要求第三十四頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于MRIL-C型儀：1）選擇測(cè)井方式i.標(biāo)準(zhǔn)T2測(cè)井ii.ΔTW測(cè)井iii.ΔTE測(cè)井MRIL-C/TP型儀是C型儀的改進(jìn)型，它除具有C型儀器的功能外，主要增加了總孔隙度測(cè)井方式，通過(guò)利用回波間隔TE=0.6ms，從而獲得包括粘土束縛水在內(nèi)的總孔隙度信息。2.測(cè)井方式及測(cè)井參數(shù)選擇第三十五頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日2）選擇測(cè)井參數(shù)測(cè)井參數(shù)(主要是工作頻率、回波間隔TE、等待時(shí)間TW、回波數(shù)、測(cè)速等)的選取取決于環(huán)境及地層。i.工作頻率在目的層段的高孔段進(jìn)行頻率掃描(FrequencySweep)來(lái)確定工作頻率。ii.回波間隔TE對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)T2測(cè)井方式及ΔTW測(cè)井方式，TE選1.2ms；對(duì)于ΔTE測(cè)井方式，TE選2.4ms或3.6ms。第三十六頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日iii.等待時(shí)間TW對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)T2測(cè)井方式及ΔTE測(cè)井方式在目的層段選擇含流體、低泥質(zhì)含量的高孔段進(jìn)行(不要在氣層及干層中進(jìn)行)，兩次測(cè)量MPHI比值小于等于0.95時(shí)，選擇短的TW值作為等待時(shí)間。如果采用ΔTW測(cè)井方式，則選用兩種長(zhǎng)短不同的TW測(cè)井。實(shí)際操作過(guò)程中，是通過(guò)設(shè)置SWACT來(lái)指定TW的。以下列出不同的SWACT所對(duì)應(yīng)的TW范圍：SWACT TW(秒) 0.75 1.2～1.4 1.5 2.7～2.9 3.0 5.4～5.9 5.0 9.4～9.8 6.0 11.4～11.9 第三十七頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日iV.回波數(shù)根據(jù)等式TW=2×SWACT-(#Echos×TE)來(lái)確定回波數(shù)(#Echos)，其中TE的單位是微秒。v.測(cè)速受多重因素的控制，如Q(質(zhì)量因子)值、TW、采樣率等。第三十八頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日Q值主要與泥漿電阻率有關(guān)，以下列出不同泥漿電阻率下的增益范圍及其相應(yīng)的測(cè)井Q值：泥漿電阻率 增益 Rm>1.00ohmm 400～600 Rm≈0.30ohmm 200～400 Rm≈0.05ohmm 100 鋼套管 15～25 Q級(jí) 增益

6”探頭 4.5”探頭 低 <220 不能測(cè)井 中 220～330 240～360 高 >330 >360 通過(guò)查圖版來(lái)確定測(cè)井速度。第三十九頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日在測(cè)井過(guò)程中，內(nèi)部電壓值應(yīng)相對(duì)保持一個(gè)定值。增益應(yīng)始終大于零、平滑且無(wú)噪音干擾，應(yīng)隨地層電阻率、泥漿電阻率及井徑的變化而變化。在目的層中，B1應(yīng)在其峰值的5%之間變化，B1應(yīng)在油層中設(shè)置，如果沒(méi)有合適的油層，也可以用水層，但是絕對(duì)不能在氣層或干層中設(shè)置。CHI曲線(xiàn)，在中、高Q環(huán)境下不應(yīng)該大于3，如果普遍大于3或跳尖，則說(shuō)明有噪音干擾；在低Q環(huán)境下為3～4。Hvmin曲線(xiàn)不應(yīng)該低于400V。如果低于400V,那么儲(chǔ)能器將不能提高足夠的能量記錄回波信號(hào)，遇到這種情況，應(yīng)減少記錄的回波個(gè)數(shù)。3.測(cè)井質(zhì)量控制第四十頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)應(yīng)進(jìn)行以下步驟檢查：1.重復(fù)性檢查2.MPHI響應(yīng)特征①純流體充填地層：與密度/中子交會(huì)孔隙相當(dāng)；②泥質(zhì)砂巖：與使用正確骨架密度所計(jì)算的密度孔隙度相當(dāng)；③氣層：與使用正確骨架所確定的中子孔隙度相當(dāng)；④致密地層和泥巖層：MPHI約為1.5pu，如果MPHI基值大于2pu，說(shuō)明儀器存在噪聲問(wèn)題，需要校正。

第四十一頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日同樣，對(duì)于CMR儀器：使用標(biāo)準(zhǔn)T2測(cè)井方式時(shí)，TE選0.2ms，TW選2.6ms；用ΔTE測(cè)井方式，TE選0.2ms和1.2ms，TW選2.6ms；用ΔTW測(cè)井方式，TE選0.2ms，TW選2.6ms和4ms。其它與MRIL儀器類(lèi)似。第四十二頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日四、核磁共振測(cè)井地質(zhì)應(yīng)用效果分析

1.復(fù)雜巖性地層中的應(yīng)用

2.低阻油氣層中的應(yīng)用

3.流體性質(zhì)判別中的應(yīng)用第四十三頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日1.復(fù)雜巖性地層中的應(yīng)用第四十四頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日王云10－6井核磁共振測(cè)井圖王云10－6井儲(chǔ)層以巖間白云巖為主，測(cè)量井段內(nèi)巖性十分復(fù)雜，包括砂泥巖、碳酸鹽巖、硫酸鹽巖等，長(zhǎng)期以來(lái)由于不能獲得準(zhǔn)確的地層骨架參數(shù)，江漢局測(cè)井解釋人員一直未能對(duì)該構(gòu)造地層進(jìn)行過(guò)準(zhǔn)確的孔隙度參數(shù)計(jì)算，給測(cè)井解釋定量分析帶來(lái)了較大的障礙。而通過(guò)本次核磁共振測(cè)井，基本解決了上述突出問(wèn)題，贏得了甲方的好評(píng)。第四十五頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日2.低阻油氣層中的應(yīng)用第四十六頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日仙6井核磁共振處理成果圖仙6井是青海石油管理局的一口重點(diǎn)評(píng)價(jià)井，通過(guò)核磁共振資料分析了該井低阻油氣層的形成機(jī)理，劃分出了低阻油氣層，同時(shí)計(jì)算出了有效孔隙度、自由流體孔隙體積、含水飽和度、束縛水飽和度、自由水飽和度、含油飽和度、滲透率等儲(chǔ)層參數(shù)，解決了常規(guī)測(cè)井難以解決的一些地質(zhì)問(wèn)題，較為圓滿(mǎn)地完成了甲方的測(cè)井任務(wù)，充分顯示了核磁共振測(cè)井的獨(dú)特功能。該井初步測(cè)試日產(chǎn)天然氣20多萬(wàn)方，100方水。第四十七頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日3.流體性質(zhì)判別中的應(yīng)用第四十八頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日仙6井核磁共振測(cè)井及處理成果圖附圖1是仙6井核磁共振測(cè)井及MRAX處理成果圖，其中2792～2832m儲(chǔ)層段，T2分布呈現(xiàn)明顯的“雙峰”特征，該段是該井所處構(gòu)造(南八仙構(gòu)造)的區(qū)域產(chǎn)水層，表明T2分布特征指示水層是明顯的。2985.5～2993.4m儲(chǔ)層段，T2分布呈現(xiàn)“單峰”或“雙峰”緊靠特征，測(cè)井解釋為氣層，結(jié)果測(cè)試為氣水同產(chǎn)，說(shuō)明解釋存在偏差。但仔細(xì)分析2991.6～2992.6m,盡管自由流體峰峰值不高，但仍呈“雙峰”特征，水是否來(lái)自該段值得研究。3026～3030m及3033～3034.4m儲(chǔ)層段T2分布基本呈“雙峰”特征，測(cè)試產(chǎn)少量油。從上述例子不難看出，當(dāng)油水不在相同儲(chǔ)層段時(shí)，即沒(méi)有明顯油水界面的條件下，僅依靠T2分布特征是不易區(qū)分油水的。第四十九頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日仙6井核磁共振解釋成果表第五十頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日川瑪1井核磁共振測(cè)井圖附圖是川瑪1井核磁共振測(cè)井圖，該井測(cè)井方式為雙TW,測(cè)井參數(shù)為長(zhǎng)等待時(shí)間4.2s,短等待時(shí)間1.2s,回波間隔1.2ms,回波數(shù)230個(gè)。從核磁共振有效孔隙度曲線(xiàn)MPHE可以看出，3746.5～3782m儲(chǔ)層物性較好，最高孔隙度可達(dá)9%.在圖的最右邊三道分別是長(zhǎng)等待時(shí)間T2分布、短等待時(shí)間T2分布及T2差分譜?？梢钥闯觯琓2差分譜幾乎沒(méi)有明顯的響應(yīng)，僅在第1、2時(shí)間區(qū)(bintime)有所反映，但這不能指示為油氣，因?yàn)橛蜌庑盘?hào)應(yīng)該在第4以上時(shí)間區(qū),此外還要考慮測(cè)井噪聲的影響。由此判斷該層為水層。這一解釋結(jié)論得到了MDT測(cè)試結(jié)果的證實(shí)。第五十一頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日

角58E井核磁共振處理成果圖第五十二頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日渡4井核磁共振處理成果圖第五十三頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日(18)第33層，井段4737.4～4743.7m，厚度6.3m，核磁共振有效孔隙度5.0～9.0%，可動(dòng)流體孔隙度1.0—3.0%，滲透率0.01～0.21md，物性尚可，油氣差譜信號(hào)上段集中在6—8區(qū)，移譜反映特征較明顯，約1個(gè)區(qū)，綜合解釋為氣層。(19)第34層，井段4750.5～4757.6m，厚度7.1m，核磁共振有效孔隙度2.0～5.8%，可動(dòng)流體孔隙度0.2～2.0%，滲透率0.002～0.042md，物性一般，差譜信號(hào)主要集中在4—6區(qū)，移譜左移特征不太明顯，綜合解釋為氣層。橋63井核磁測(cè)井解釋第五十四頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日五、核磁共振處理軟件介紹

1.MRPOST2.MRAX3.T2CUT4.KCAL第五十五頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日1.MRPOSTMRPOST處理軟件是對(duì)核磁共振井筒數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)井分析的交互式程序。該程序以MRIL測(cè)量的回波串為輸入，利用由Mumar公司發(fā)明的稱(chēng)為MAPII算法的數(shù)據(jù)處理方法或者BakerAtlas的Gamma函數(shù)對(duì)上述輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后顯示結(jié)果并保存數(shù)據(jù)。通過(guò)處理回波串?dāng)?shù)據(jù)，爾后提供下列信息：

MPHE—NMR孔隙度

MBVM—自由流體孔隙體積

MBVI—毛管束縛水孔隙體積

PERM—滲透率估算值

T2--弛豫時(shí)間估算值

MCBW--粘土束縛水體積

MPHS--MCBW與MPHE之和第五十六頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日2.MRAXMRAX是西方阿特拉斯測(cè)井服務(wù)公司(WALS)的巖石物理解釋軟件，它用于把MRIL數(shù)據(jù)與常規(guī)裸眼測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)相結(jié)合，對(duì)砂泥巖地層進(jìn)行評(píng)價(jià)。它具有下述基本特征：多種總孔隙度和泥巖束縛水模型；多種Vsh及Vcl模型選項(xiàng)，包括Vsh單指示器及多指示器；利用Thoms-Steiber模型獲得泥質(zhì)分布(分散狀、層狀、結(jié)構(gòu)狀)；電性特征模型，包括Qv,m和n;

多種Sw及Sxo模型選項(xiàng)，包括阿爾奇(Archie),Waxman-Smits,雙水(Dual-Water),印度尼西亞(Indonesian)以及Patchett-Herrik等模型；多種滲透率模型，包括基于有效孔隙或總孔隙體系的Coates滲透率以及T2幾何平均滲透率模型。第五十七頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日3.T2CUTt2cut程序?qū)r心毛管壓力測(cè)量得到的束縛水體積(BVI)作為確定NMR測(cè)井”T2cutoff”值的刻度參考，T2cutoff用于把NMR孔隙度分為BVI和BVM(自由流體體積).t2cut程序用從MRPOST程序獲得的NMRT2數(shù)據(jù)陣列(PORR)以及巖心BVI參考數(shù)據(jù)作為輸入，T2cut在具有巖心BVI數(shù)據(jù)的深度點(diǎn)確定NMR累積孔隙度等于巖心BVI的T2值.T2cut能夠成功應(yīng)用的關(guān)鍵在于巖心BVI與測(cè)井NMRT2數(shù)據(jù)具備準(zhǔn)確的深度匹配.第五十八頁(yè)，共七十一頁(yè)，2022年，8月28日4.KCALKCAL是用于核磁共振滲透率模型刻度的應(yīng)用程序。它建立在一系列從巖心或地層測(cè)試得到的參考滲透率數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上。KCAL提供了一種同時(shí)適合四種不同核磁共振滲透率模型的最佳擬合參數(shù)的方法。用于使計(jì)算的核磁共振滲透率與參考滲透率數(shù)組達(dá)到最優(yōu)匹配。以下的核磁共振滲透率模型能夠通過(guò)使用KCAL程序進(jìn)行最優(yōu)化。·COATES滲透率模型──有效孔隙度體系·COATES滲透率模型──總孔隙度體系·T2幾何平均值滲透率模型·T2算術(shù)平均值滲透率模型第五十九