【正文】 在此向所有關(guān)心我、支持我的人表示由衷的謝意！最后，對在百忙之中抽出時間來評閱本論文的專家們表示崇高的敬意和衷心的感謝。在此謹(jǐn)向尊敬的恩師表示衷心的感謝，感謝程老師對我的培養(yǎng)與關(guān)心！另外，還要感謝大學(xué)期間共同生活和學(xué)習(xí)的各位同學(xué)胡錦宏、楊杰、岳武城等同學(xué)在我完成論文期間給予的幫助與支持。程老師和藹可親、平易近人，淵博的知識、敏銳的洞察力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、忘我的工作作風(fēng)使我受益匪淺。 致 謝 時光飛逝，轉(zhuǎn)眼間大學(xué)生活即將結(jié)束，借此論文完成之際，我要對在我成長的道路上曾經(jīng)教導(dǎo)過我的老師、幫助過我的同學(xué)以及關(guān)心過我的親人表示深切的感謝。完成了對核磁原始數(shù)據(jù)的提取，為數(shù)據(jù)處理奠定了基礎(chǔ)，完成了從時間域原始正交信號到深度域回波串信號的處理。利用核磁T2譜計算儲層參數(shù)的三個模型：孔隙度模型、滲透率模型、束縛水模型出發(fā)，研究了各儲層參數(shù)的計算方法，結(jié)合密度、聲波資料改進氣層總孔隙度的計算。6 總結(jié)與認(rèn)識研究了MREx核磁資料從時間域原始測量信號數(shù)據(jù)處理得到深度域回波信號曲線的關(guān)鍵技術(shù)。Wyllie模型依賴于氣水混合物，可以通過引入等價的氣體慢度（Δ）將其最小化： （527）用線性流體混合物定律重組式（526b）： （528） （529） （ 530） （531） 從式（531）可以得知，確定氣體校正孔隙度和沖洗帶含水飽和度的DMR方程可以隨時用在SMR方法中，只是用相應(yīng)的聲波參數(shù)代替密度參數(shù)。聲波孔隙度對骨架敏感，但是對氣不敏感，而核磁共振總孔隙度對氣敏感，但是對骨架不敏感，將兩者結(jié)合，可以確定含氣地層的含氣校正后總孔隙度。SMR方法使用聲波縱波的傳播時間和總核磁共振孔隙度（PHINMR）確定總孔隙度，并進行氣體影響和沖洗帶含氣飽和度校正。式（524）提供了一個可以通過密度孔隙度和核磁孔隙度來估計氣體校正總孔隙度的簡單方法。因此，在含氣區(qū)由方程（522）可知氣體校正總孔隙度在PHID和PHINMR之間。從式519中可以看出，氣體校正總孔隙度是PHID和的加權(quán)和。計算地層總孔隙度和沖洗帶含氣飽和度的公式為 (519) (520)沖洗帶的氣體體積（Vg,xo）由公式（519）和（520）的相乘得出： (521)當(dāng)有氣體（或輕烴）影響密度和核磁共振測井時，且PHID孔隙度比NMR孔隙度大時方程（519）適用于求氣體校正總孔隙度。二者聯(lián)立，可直接求總地層孔隙度φ和沖洗帶含氣飽和度Sg,xo。含氣校正總孔隙度和含氣飽和度公式由地層體積密度和NMR的巖石物理響應(yīng)方程聯(lián)合導(dǎo)出。同時由于氣相的存在，密度測井估計的孔隙度會過高。統(tǒng)計分析B地區(qū)70塊巖石樣品核磁共振實驗結(jié)果，對比分析表明T2截止值與核磁共振T2譜T2幾何平均值密切相關(guān)（見圖56），地區(qū)經(jīng)驗T2截止值的回歸公式為： (514)式中：Tc：核磁T2截止值，ms；T2GM：核磁T2譜幾何平均值，ms。巖石孔隙中原油很大時，流體性質(zhì)對T2截止值會產(chǎn)生很大影響。圖54 T2截止值地區(qū)變化性示意圖 圖55 飽和油T2截止值與飽和水T2截止值對比關(guān)系圖55是飽和油T2截止值與飽和水T2截止值對比關(guān)系。砂礫巖儲層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜及巖性變化大導(dǎo)致儲層核磁T2截止值變化大，從幾毫秒變化到幾十毫秒，甚至上百毫秒。 圖54（a）為A油田砂泥巖飽和水巖樣的T2截止值直方圖，由圖可見不同層位、不同埋深、不同地區(qū)巖樣的T2截止值變化差異較大，該區(qū)T2截止值分布范圍在2120ms之間。 提高參數(shù)計算精度的方法 變T2截止值改進束縛水飽和度計算 T2截止值改進束縛水飽和度計算T2截止值的大小是影響核磁共振束縛水飽和度的關(guān)鍵參數(shù)，可通過核磁共振實驗獲得。后人在該公式的基礎(chǔ)上進行了修改，修改后的滲透率計算公式為： (513)式中，C、m、n：為地區(qū)經(jīng)驗系數(shù)，無量綱。 （２）幾何平均值—滲透率模型 Kenyon等（1987）提出了利用T2幾何平均值與孔隙度計算滲透率的解釋模型： (511) (512)式中：為T2GM為T2幾何平均值；：核磁離散孔隙度的bin；Aj：核磁bin分布分量T2i對應(yīng)的孔隙度分量；?：核磁共振總孔隙度，C,m,n：為經(jīng)驗系數(shù)，無量綱。而束縛流體體積一般由截止值法確定，所以，T2截止值也是影響該模型計算滲透率的一個關(guān)鍵參數(shù)。利用該模型估算滲透率，束縛流體體積的確定方法對計算結(jié)果有很大影響。 （１）Coates束縛水滲透率模型 Coates提出了計算滲透率的Coates模型，計算公式為： (509)式中，K為滲透率；φ為鹽水飽和巖心樣品的NMR孔隙度；FFI為自由流體飽和度；BVI為束縛水飽和度；C為常數(shù)。圖53 滲透率模型后人基于Kozeny公式，研究核磁共振弛豫時間與巖石孔隙比表面的關(guān)系，建立了估算儲層滲透率方程。滲透率基本的表達式是Kozeny公式，即： (508)式中，K為滲透率，φ為孔隙度；S/V為巖石的比表面；Γ為連通孔隙的“彎曲度”，該值取決于孔隙的形狀和多孔固體中流體在位長度內(nèi)的路徑。國外軟件在處理時，同時求取兩種方法的BVI，然后取其中較大的一個。不同巖樣權(quán)系數(shù)值可能不同，Coates等[12]人的研究給出，b=1。給出一組系數(shù)Wi，來表征不同T2時間（即對應(yīng)的孔隙孔徑大?。┦`水所占的比重，這樣所有孔隙中所含束縛水的體積便可以通過（56）計算出來，余下部分即為可動流體體積。薄膜束縛水模型認(rèn)為在孔隙系統(tǒng)中的所有尺寸孔徑的孔隙表面都有一定量的潤濕相流體（一般為水）束縛。通常是通過實驗測量具有地區(qū)代表性的巖心來確定區(qū)域T2截止值。該交點所對應(yīng)的弛豫時間，便是T2截止值（T2c），NMR實驗方法確定T2c的方法如圖52。然后，對巖心進行脫水處理（離心后Sw=），并進行同樣的測量，把兩次測量結(jié)果進行對比分析。該方法的關(guān)鍵是T2截止值的確定。于是，粘土流體孔隙度可以由下式計算。 (502)核磁共振測井不僅能夠?qū)偪紫抖冗M行觀測，而且還能對束縛流體中的粘土束縛流體和毛管束縛流體進行區(qū)分。墨西哥灣地區(qū)砂巖地層的典型值是33ms，碳酸鹽地層的典型值是92ms[7]。這樣就把巖石孔隙分布分為束縛水孔隙和可動流體孔隙兩部分。核磁總孔隙度的計算公式為： (501)式中T2min為反演所布的最小點；T2max為反演所布的最大點；為對應(yīng)的S(T2)譜幅度。 粘土束縛水的橫向弛豫時間很短，如果回波間隔比較長（），基本觀測不到粘土束縛水的信號，這樣就會造成核磁孔隙度小于巖心分析孔隙度。同時，由于弛豫特性上的差異，不同孔徑孔隙中的流體具有不同的弛豫時間，對應(yīng)于T2譜上的不同位置，因此，核磁共振測井可以區(qū)分粘土束縛水、毛管束縛水及可動流體等各部分。圖412 PP Oil模式組合后的各標(biāo)準(zhǔn)組曲線5 T2譜信息處理進行儲層參數(shù)求取利用核磁共振T2譜信息不僅可以得到巖石總孔隙度，還可以得到粘土束縛水孔隙度、毛管束縛水孔隙度、可動流體孔隙度和滲透率等參數(shù)。PP Oil觀測模式經(jīng)過組合得到各標(biāo)準(zhǔn)組曲線如圖412。 （9）第三等待時間組ECHOB2等待時間為第三等待時間，一般為200ms左右，回波間隔與標(biāo)準(zhǔn)回波組ECHOA相同。 （8）粘土束縛流體第二回波組ECHOP2這一組回波數(shù)據(jù)是粘土束縛流體回波組ECHOP的備份曲線，用了更長的等待時間，一般用100ms。這組回波的作用是用來和第二組回波組比較，可以和ECHOB做比較，它們之間的回波間隔不同，可以觀測短等待時間下的位移譜特征。ECHOA，ECHOC，、可以將三者兩兩組合或者共同使用，根據(jù)油水?dāng)U散弛豫的不同，來判別流體性質(zhì)。其主要作用是用來反演差分譜，后續(xù)用于流體性質(zhì)識別。該組主要用來和其他回波組(如A，B，C組)進行組合，計算總孔隙度。例如，PP Oil模式2組、4組、6組、8組和10組的采集參數(shù)除工作頻率外完全相同，等待時間為30ms，回波個數(shù)為16。 （4）粘土束縛流體回波組ECHOP核磁共振測量粘土束縛流體用很短的等待時間20ms，或者30ms，然后用很短的回波間隔，因為粘土束縛水的信號衰減很快，所以，只需使用較少的回波個數(shù)測量前端信號。該組要求等待時間最長，回波數(shù)目較多。這一組曲線反映的是部分流體完全極化的信息，與標(biāo)準(zhǔn)回波組ECHOA聯(lián)合使用，生成差分譜或回波串差，用于油氣識別。這組信號用來反映流體完全極化之后的T2分布，可以用來計算有效孔隙度、可動孔隙度等參數(shù)。 （1）標(biāo)準(zhǔn)回波組ECHOA 這組曲線需要反映的是地層中所有流體的信息。雖然使用頻率是不同的，也就是說探測區(qū)域不同，如果介質(zhì)局部均一，這些信號包含的是相同的信息，通常要對它們進行組合，形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)回波道信號，提高信噪比。 標(biāo)準(zhǔn)組回波合成技術(shù)MREx測井模式相對簡單，只有有限的幾種（），但每種模式下，仍然10道以上，甚至高達24道的回波信號。這樣得到的回波串的深度是離散的，并且不是等間距的，最后還要進行等間距采樣。但是，回波串?dāng)?shù)據(jù)處理過程中，有的參與了回波串的疊加，疊加后的回波串的深度發(fā)生了變化，需要根據(jù)疊加的情況重新計算深度。MREx在采集回波數(shù)據(jù)的同時，保存了一條深度曲線DEPTH，用來標(biāo)定該回波串?dāng)?shù)據(jù)的深度點。（5）時深轉(zhuǎn)換核磁信號的采集是在時間域記錄的，各組回波生成處理也在時間域下進行的。圖411 回波串疊加效果示意圖圖411給出了回波串疊加的效果示意圖。Echo信號道曲線參與T2的反演計算，并開展后續(xù)的處理和解釋，而Noise噪聲道曲線用來估算數(shù)據(jù)的均方差和標(biāo)準(zhǔn)方差。顯然有： （411） （412）利用式（411）和（412）旋轉(zhuǎn)處理最終得到Echo信號道曲線和Noise噪聲道曲線。 （3）旋轉(zhuǎn)處理圖49 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換示意圖MREx型核磁信號記錄的是兩道正交信號，想要得到最終的回波信號需要進行旋轉(zhuǎn)處理。對于MREx數(shù)據(jù)，回波串累加的范圍是2≤n≤16。平均相位角的計算公式變?yōu)? （410）n是計算相位角所用的回波個數(shù)。 （46）實際處理中并不是按照上式計算的，而是首先按照式（47）計算正交相位角，回波串信號值是通過旋轉(zhuǎn)計算得到。脈沖測量的數(shù)據(jù)在提供時已經(jīng)做過了反相處理，則式（43）變?yōu)椋? （44） （2）計算相位角圖49展示了回波信號幅度與兩道正交信號道的關(guān)系。兩次測量信號相減可以得到真實回波信號值，記為Echos，即： （43）實際資料中的180176。和180176。的初始相位角，兩次測量回波串信號在數(shù)值上就會有正負(fù)值的變化，而初始相位角不同，不會對環(huán)噪音與系統(tǒng)偏移有影響。MREx兩次測量分別采用0176。圖48 PAPS對消除環(huán)效應(yīng)示意圖PAPS方法使用初始相位不同的兩次90176。圖47 MREx各組回波生成流程 (1)PAPS處理 核磁儀器中的天線磁場強度較大，對地層施加交變磁場時要產(chǎn)生振蕩電流，而天線本身又是測量線圈，由于電磁感應(yīng)，交變磁場的殘余信號就會夾雜在測量回波串當(dāng)中，稱為環(huán)效應(yīng)（Ring）。從相位結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)PCKO**XX進行處理，則只需要疊加與刻度轉(zhuǎn)換兩步處理，如圖47。要提取的采集參數(shù)包含各組回波串的等待時間TW，回波間隔TE，回波數(shù)目ELTH，共振頻率FREQ，所提取的結(jié)構(gòu)曲線包含兩道正交回波信號曲線EX、EY和平均加權(quán)深度DEPTH。表45 MREx結(jié)構(gòu)說明信息表表名信息內(nèi)