【正文】 的低精度和多解性，使得常規(guī)測(cè)井技術(shù)在油氣評(píng)價(jià)中受到了一定的限制。例如，在孔隙度測(cè)井系列中的多礦物體積模型中，不可能包含作為產(chǎn)層質(zhì)量重要指標(biāo)的孔徑分布及滲透率參數(shù)（因?yàn)闊o(wú)論中子、密度、還是聲波時(shí)差測(cè)井，對(duì)孔徑分布及滲透率都不靈敏，無(wú)法分辨）。在比較理想的條件下這些方法取得的效果是不錯(cuò)的，但是實(shí)際影響這些常規(guī)測(cè)井方法的地層因素都很復(fù)雜，包括巖石礦物、骨架成分等與地層油氣資源特征無(wú)關(guān)的因素，這就給我們的測(cè)井評(píng)價(jià)帶來(lái)了嚴(yán)重的不確定性。常規(guī)的測(cè)井方法經(jīng)過(guò)近80年的發(fā)展，已經(jīng)有不同的測(cè)井系列可以解決上述的問(wèn)題。第三：油藏性質(zhì)的評(píng)價(jià)。第二：產(chǎn)層性質(zhì)的評(píng)價(jià)。 核磁共振研究目的及意義測(cè)井的主要目的是進(jìn)行地層評(píng)價(jià)，其核心內(nèi)容如下：第一：產(chǎn)液性質(zhì)評(píng)價(jià)。目前的核磁共振測(cè)井儀器都因回波間隔較長(zhǎng)，部分弛豫稠油核磁信號(hào)沒(méi)有被記錄，當(dāng)稠油粘度高于1000cp時(shí)，含氧指數(shù)會(huì)降低，使計(jì)算的地層孔隙度誤差偏大。無(wú)論地層是親水還是親油，稠油的T2分布都和束縛水信號(hào)重疊，計(jì)算束縛水飽和度難度極大，并且使得用來(lái)評(píng)價(jià)中等粘度原油的SSM或DIFAN方法失效。稠油在核磁共振上有獨(dú)特的響應(yīng)特征，因此可以通過(guò)核磁數(shù)據(jù)分析識(shí)別稠油。稠油資源在我國(guó)各大油田分布非常廣泛，現(xiàn)在還沒(méi)有一種測(cè)井方法能精確的對(duì)稠油進(jìn)行描述、檢測(cè)和分析，國(guó)際上用核磁共振測(cè)井評(píng)價(jià)稠油還處于探索階段。因此，在應(yīng)用實(shí)踐中容易出現(xiàn)的種種問(wèn)題。在流體的識(shí)別方面，有很多半定性半定量的方法，但是都有非常強(qiáng)的使用條件。但該值在許多情況下都難以適用，如在低孔低滲儲(chǔ)層、致密儲(chǔ)層中T2截止值在140ms之間，由于T2截止值分布范圍廣，因此計(jì)算的誤差會(huì)很大。核磁T2譜區(qū)分可動(dòng)流體和束縛流體時(shí)，最重要的參數(shù)是T2截止值，而T2截止值由實(shí)驗(yàn)室才能確定，不同區(qū)塊、不同層位、不同巖性的T2截止值相差很大。在國(guó)內(nèi)外核磁共振測(cè)井的運(yùn)用中均存在很多還未解決的問(wèn)題及缺陷。在2010年中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司的技術(shù)中心研制出了仿MRILP型儀器，同時(shí)中海油田服務(wù)股份有限公司也研制出了仿MREx貼井壁測(cè)量EMRT測(cè)井儀器以及其配套的解釋軟件。如今，4大測(cè)井公司的核磁共振測(cè)井儀器(MRILC、MRILPrime、MREx、CMRPlus、MRScanner)均在我國(guó)廣泛運(yùn)用并取得了很好的效果。中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司(CPL)的華北事業(yè)部最先引進(jìn)了NUMAR公司的C型磁共振成像測(cè)井儀(MRILC)。根據(jù)核磁共振的回波串反演計(jì)算出的T2譜可計(jì)算出核磁總孔隙度、有效孔隙度、自由流體孔隙度和束縛流體孔隙度，也能估算滲透率、評(píng)價(jià)儲(chǔ)層類別等。在復(fù)雜巖性、特殊巖性和未知巖性的非均質(zhì)地層中，為了準(zhǔn)確測(cè)量孔隙度，用核磁共振測(cè)井有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。自從核磁共振測(cè)井得到廣泛運(yùn)用以來(lái)，NMR測(cè)井最有意義的新進(jìn)展之一就是能計(jì)算出與巖性無(wú)關(guān)的NMR總孔隙度。主天線有多個(gè)頻率，不同的頻率對(duì)應(yīng)的探測(cè)深度不同，可對(duì)不同的地層進(jìn)行評(píng)價(jià)。斯倫貝謝的NMR測(cè)井儀器有一個(gè)脈沖序列發(fā)生器和三個(gè)天線，可進(jìn)行多種不同方式的測(cè)量。它對(duì)儀器的最小回波間距、探測(cè)深度、性噪比、垂直分辨率和測(cè)井速度有重要影響。貝克休斯公司在2004年推出了電纜式NMR核磁共振測(cè)井儀器，2005年推出了LWD核磁共振測(cè)井儀器儀。1997年，哈里伯頓公司收購(gòu)了Numar公司，2001年哈里伯頓公司推出了NMR流體分析儀，它是電纜式流體釆樣儀的一部分。儀器性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)NML儀，對(duì)地層評(píng)價(jià)方面有了很好的效果。.、Crowe 。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外許多學(xué)者開(kāi)展了提高核磁共振儀器性能的研究工作。該儀器證實(shí)了核磁共振用于測(cè)井的可行性，但由于它的采集信號(hào)的噪音大，而且無(wú)法消除掉井眼信號(hào)，嚴(yán)重影響了地層信號(hào)的采集。該研究項(xiàng)目所使用的儀器與現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室核磁共振儀器一樣都用強(qiáng)度很大的釤鈷合金永久磁體來(lái)產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)，再用脈沖磁場(chǎng)來(lái)測(cè)量自旋回波信號(hào)。1978年在LosAlamos實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的核磁測(cè)井研究項(xiàng)目是現(xiàn)代核磁測(cè)井發(fā)展的根源。核磁測(cè)井儀由于有許多局限性最終在80年代末停止了服務(wù)。Borwn和Fatt在1956年研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)流體處于巖石孔隙中時(shí)核磁共振弛豫時(shí)間與自由狀態(tài)相比顯著減小，并對(duì)原油在巖心中的弛豫特征進(jìn)行了探討[13]。精確地測(cè)定進(jìn)動(dòng)頻率，可以確定地磁場(chǎng)的總強(qiáng)度。當(dāng)有直流電流通過(guò)該線圏時(shí)，沿線圈軸向?qū)a(chǎn)一個(gè)磁場(chǎng)，水的氧核由于因?yàn)槭艿捷S向磁場(chǎng)的作用，幾秒鐘后，改變它們?cè)瓉?lái)沿地磁場(chǎng)的方向，而沿線圈軸線方向。后來(lái)，美國(guó)的RussellVarian證實(shí)了地磁場(chǎng)中的核自由進(jìn)動(dòng)并發(fā)明了便攜式磁力計(jì)。核磁共振測(cè)井T2譜提取方法研究畢業(yè)論文目 錄1 前言 1 核磁共振發(fā)展史 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 核磁共振研究目的及意義 32 核磁共振的原理 5 核磁矩與自旋角動(dòng)量 5 經(jīng)典力學(xué)觀點(diǎn)與量子力學(xué)觀點(diǎn) 5 核磁共振測(cè)井的計(jì)算方法 73 核磁共振測(cè)井的儀器 10 核磁共振測(cè)井的儀器的發(fā)展 10 MRIL—Prime儀器介紹 114 MREx回波信號(hào)生成處理技術(shù)研究 13 MREx核磁共振測(cè)井儀器簡(jiǎn)介 13 MREx數(shù)據(jù)采集觀測(cè)模式 14 PP、PP Basic觀測(cè)模式 15 PP Oil觀測(cè)模式 16 PP Gas觀測(cè)模式 18 MREx數(shù)據(jù)記錄方式 19 各組回波生成技術(shù) 20 標(biāo)準(zhǔn)組回波合成技術(shù) 245 T2譜信息處理進(jìn)行儲(chǔ)層參數(shù)求取 27 計(jì)算孔隙度 27 計(jì)算毛管束縛水 28 估算滲透率 29 提高參數(shù)計(jì)算精度的方法 31 變T2截止值改進(jìn)束縛水飽和度計(jì)算 31 與密度聲波結(jié)合改進(jìn)孔隙度計(jì)算 336 總結(jié)與認(rèn)識(shí) 36參考文獻(xiàn) 37致 謝 38 1 前言 核磁共振發(fā)展史核磁共振這種物理現(xiàn)象分別是由1946年由斯坦福大學(xué)的布洛赫(Bloch)和哈佛大學(xué)的拍塞爾(Parcel)兩人各自領(lǐng)導(dǎo)的小組發(fā)現(xiàn)的。把奇數(shù)個(gè)核子的原子核放于磁場(chǎng)中，再加某一頻率射頻場(chǎng)，將會(huì)發(fā)現(xiàn)原子核吸收射頻場(chǎng)的現(xiàn)象。1952年，Varian發(fā)明NMR磁力計(jì)，用于測(cè)量地磁場(chǎng)的強(qiáng)度，其基本組成是一個(gè)水瓶纏繞著線圈。然后斷開(kāi)電流，用該線圈作接收器并檢測(cè)質(zhì)子繞地磁場(chǎng)進(jìn)動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)。由此人們第一次認(rèn)識(shí)核磁共振的潛在價(jià)值，并在上個(gè)60年代早期研制出核磁測(cè)井(NML)儀。Timur在1968年提出自由流體指數(shù)的概念并用核磁共振測(cè)量了砂巖孔隙度、自由流體指數(shù)和滲透率等參數(shù)的方法。盡管它有諸多局限性，但為核磁測(cè)井發(fā)展而進(jìn)行諸多研究，使核磁共振測(cè)井有了今天的估算孔隙度、滲透率、自由流體體積、束縛流體體積和潤(rùn)濕性等多種地層評(píng)價(jià)手段。該項(xiàng)目的主要目標(biāo)是制造在井下使用的核磁共振測(cè)井儀，必須克服NML儀的局限性。該儀器可以得到多種測(cè)量結(jié)果，用于不同地層的評(píng)價(jià)。斯倫貝謝公司和Numar公司開(kāi)始了對(duì)核磁共振儀器的研究，重新設(shè)計(jì)了磁鐵、磁場(chǎng)和天線以滿足商業(yè)核磁測(cè)井的需求。、Manfred Prammer和Stefan Menger等人對(duì)用核磁測(cè)井來(lái)計(jì)算各種地層孔隙度和流體百分比提出了新的途徑。20世紀(jì)90年代初，研究有了收獲，有兩家公司開(kāi)始對(duì)電纜式核磁共振儀器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。自從第一支商用儀器投入使用以來(lái)，這兩家公司都先后推出了先進(jìn)的電纜式核磁共振測(cè)井儀和隨鉆測(cè)井(LWD)核磁共振測(cè)井儀器。在2000和2002年哈里伯頓公司和斯倫貝謝公司分別推出了LWD儀器。磁鐵和天線是脈沖NMR測(cè)井儀的核心部分。在用的所有儀器在傳感器的設(shè)計(jì)上都是不同的，主要差別是電子線路、脈沖序列、固件、數(shù)據(jù)處理和解釋處理算法等方面。其中兩根天線是用于高分辨率測(cè)量，可計(jì)算束縛流體孔隙度、自由流體孔隙度、總孔隙度及滲透率，還能用來(lái)探測(cè)天然氣和輕質(zhì)油?，F(xiàn)在的核磁測(cè)井儀器如MRILC、MRILPrime、MREx、CMRPlus、MRScanner都是用強(qiáng)度大的永久磁鐵來(lái)產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)，采集的信號(hào)時(shí)都是用脈沖序列所激發(fā)的信號(hào)。由于根據(jù)常規(guī)三孔隙度(密度、中子、聲波)測(cè)井求取孔隙度要知道巖石骨架性質(zhì)，所以NMR測(cè)井儀是唯一能夠提供與巖性無(wú)關(guān)的孔隙度的方法。根據(jù)T2分布是核磁測(cè)井最重要的成果，很多有用的地層參數(shù)可由T2分布計(jì)算出來(lái)。我國(guó)的核磁共振測(cè)井是1996年開(kāi)始的。隨后，這項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)迅速推廣。但核磁共振測(cè)井儀器及軟件基本靠進(jìn)口，核磁共振測(cè)井技術(shù)的各種理論基本是靠吸收國(guó)外的各種文獻(xiàn)及資料，但在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中出現(xiàn)的多種異?，F(xiàn)象尚不能做出合理的解釋，影響了運(yùn)用效果，某種程度上影響了人們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)。在核磁共振測(cè)井解釋軟件上國(guó)內(nèi)也有很大的進(jìn)步，基本可以不再依靠國(guó)外的解釋軟件，進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)核磁共振測(cè)井技術(shù)的發(fā)展。從理論上來(lái)講NMR是測(cè)量的孔隙度是最好的方法，能夠提供準(zhǔn)確的孔隙度測(cè)量信息，而實(shí)際上在稠油層、氣層、或高礦化度鉆井液、以及含有導(dǎo)磁礦物的巖石等條件下，往往出現(xiàn)測(cè)量孔隙度偏大或偏小的情況，甚至與某些巖性有相關(guān)性。對(duì)于砂泥巖儲(chǔ)層，通常把33ms作為T2的截止值，用于區(qū)分束縛水和自由水。在碳酸巖儲(chǔ)層中，T2截止值明顯大于砂巖的截止值，一般在100ms左右。核磁共振測(cè)井得到的滲透率量子力學(xué)、束縛水、孔徑分布、毛管壓力曲線、原油粘度等信息，都是由回波串反演計(jì)算出T2分布，然后再導(dǎo)出的二級(jí)參數(shù)，也都限定了其使用范圍。在評(píng)價(jià)儲(chǔ)層類型方面，核磁T2譜與毛細(xì)管壓力曲線有相似的性質(zhì)，都表征了儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)分布，因此，可在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)毛細(xì)管壓力曲線數(shù)據(jù)情況下用T2譜構(gòu)造毛管壓力曲線來(lái)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層好壞，但T2形態(tài)又受到儲(chǔ)層含烴的影響，導(dǎo)致構(gòu)造出的毛細(xì)管壓力曲線有偏差，在技術(shù)上還要進(jìn)一步的發(fā)展才能有更廣泛的發(fā)展。精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)稠油將有非常好的前景。由于調(diào)油的粘度大，流動(dòng)性差，泥漿侵入較淺(侵入帶淺)，沖洗帶孔隙中的稠油不易被泥漿代替，NMR計(jì)算的流體飽和度可信度較高。由于稠油的Ta值小極化時(shí)間短，在雙等待時(shí)間測(cè)井模式下的DSM方法也失去效果。因此需要對(duì)核磁測(cè)井有新的認(rèn)識(shí)，及尋找新的方法來(lái)提高核磁測(cè)井。主要是孔隙流體（油、氣、水）成分的確定，可動(dòng)流體（油、氣、水）飽和度、不可動(dòng)流體（殘余油、束縛水）飽和度的計(jì)算。主要是孔隙度、孔徑分布、滲透率、粒徑分布，分選性、潤(rùn)濕性等的分析。主要是沉積環(huán)境、構(gòu)造特征、產(chǎn)層的連通性、儲(chǔ)量、產(chǎn)能、開(kāi)采價(jià)值等的評(píng)價(jià)?？紫抖葴y(cè)井系列和電阻率測(cè)井系列可以分別用來(lái)進(jìn)行產(chǎn)層孔隙度的估算和孔隙流體成分以及飽和度的評(píng)價(jià)。而另一方面，常規(guī)測(cè)井響應(yīng)方程對(duì)應(yīng)的地層模型過(guò)于簡(jiǎn)單使許多與油氣特征有關(guān)的因素不能被處理，無(wú)法滿足我們對(duì)油氣資源評(píng)價(jià)的要求。在電阻率測(cè)井中，微孔發(fā)育或者粒間水豐富情況下由毛管束縛水引起的低阻油層也經(jīng)常被漏判。核磁共振測(cè)井作為一種裸眼井測(cè)井新方法，有全新的理論和響應(yīng)方程，其測(cè)量的是地層中自由流動(dòng)流體中氫核的數(shù)量，所以在確定孔隙度時(shí)不受固體骨架的影響，確定飽和度不受地層水電阻率的影響，因而它能夠?yàn)榈貙拥挠蜌庠u(píng)價(jià)提供獨(dú)特的、可靠的、在許多情況下甚至是不可或缺的重要信息，這些信息包括：①與巖性無(wú)關(guān)的孔隙度；②毛管束縛水、泥質(zhì)束縛水、可動(dòng)流體飽和度；③滲透率；④可動(dòng)流體中的油、氣含量等。固體骨架對(duì)核磁共振測(cè)井響應(yīng)沒(méi)有貢獻(xiàn)，觀測(cè)信號(hào)只來(lái)自于孔隙中的流體。核磁共振測(cè)井的應(yīng)用在一定程度上能夠解決常規(guī)測(cè)井方法中難以解決的問(wèn)題。而T2譜反演結(jié)果直接影響儲(chǔ)層參數(shù)（如孔隙度、滲透率、孔徑分布等）計(jì)算和流體別的準(zhǔn)確性。2 核磁共振的原理原子核由質(zhì)子與中子構(gòu)成，質(zhì)子帶電，中子不帶電，質(zhì)子與中子統(tǒng)稱核子。原子核的電荷數(shù)目取決于原子核中質(zhì)子的數(shù)目，而核的質(zhì)量則取決于核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。要解釋核磁共振現(xiàn)象，就要了解原子核的另一個(gè)由內(nèi)秉角動(dòng)量產(chǎn)生的特性：自旋。研究表明：所有含奇數(shù)個(gè)核子以及含偶數(shù)個(gè)核子但原子序數(shù)為奇數(shù)的原子核，都具有“自旋”。這樣的核，自身不停地旋轉(zhuǎn)。有自旋的原子核才是核磁共振研究的對(duì)象，核磁共振測(cè)井中最常用的是氫核[4]。原子核的自旋等效于該球體的旋轉(zhuǎn)。在外磁場(chǎng)中會(huì)受到力矩T的作用。由于核磁矩與自旋角動(dòng)量P均由自旋引起，其間必有聯(lián)系。不同的元素，相應(yīng)有不用的旋磁比，對(duì)而言。為便于分析，引入旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系x’y’z’，它以角速度ω0相對(duì)于xyz沿的進(jìn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)(圖2la)。正像在靜磁場(chǎng)B0作用下，在xyz坐標(biāo)系中繞B進(jìn)動(dòng)一樣，在x’y’z’坐標(biāo)系中繞B1（進(jìn)動(dòng)，進(jìn)動(dòng)角頻率為。增加，勢(shì)能增加，這個(gè)能量增量由外加交變磁場(chǎng)B1（射頻場(chǎng)）提供，交變電磁場(chǎng)既可以連續(xù)地施加，也可以以短脈沖形式施加。當(dāng)減小時(shí)，勢(shì)能減小，將能量交給外加交變磁場(chǎng)，這種能量交換只有在交變磁場(chǎng)的角頻率滿足時(shí)才發(fā)生，此時(shí)與B1（繞Z軸同步旋轉(zhuǎn)。