核磁共振介绍

1、目目 录录一、核磁共振测井简介一、核磁共振测井简介1. 核磁共振测井仪核磁共振测井仪2. 核磁共振测井的应用情况核磁共振测井的应用情况二、核磁共振测井基本原理二、核磁共振测井基本原理三、核磁共振测井参数选择及质量控制三、核磁共振测井参数选择及质量控制四、核磁共振测井地质应用效果分析四、核磁共振测井地质应用效果分析1. 复杂岩性地层中的应用复杂岩性地层中的应用2. 低阻油气层中的应用低阻油气层中的应用3. 流体性质判别中的流体性质判别中的 应用应用五、核磁共振处理软件简介五、核磁共振处理软件简介六、实验介绍六、实验介绍七、结束语七、结束语一、核磁共振测井简介一、核磁共振测井简介附图附图3-3-3

2、 3-3-3 砂岩中几种不同孔隙度和渗透率对应的砂岩中几种不同孔隙度和渗透率对应的T T2 2分布谱分布谱1. 核磁共振测井仪及测井结果核磁共振测井仪及测井结果MRIL探测器内部结构井眼探测区域MRIL-C仪仪及探测区域及探测区域MRIL-Prime仪仪及探测区域及探测区域一、核磁共振测井简介一、核磁共振测井简介2. 2. 核磁共振测井的应用情况核磁共振测井的应用情况二、核磁共振测井基本原理二、核磁共振测井基本原理原子核的磁性磁极子氢核 核磁共振流体性质判别理论基础核磁共振流体性质判别理论基础 核磁共振测井测量的岩石中孔隙流体的横向弛豫时间核磁共振测井测量的岩石中孔隙流体的横向弛豫时间T2，它

3、由三部分，它由三部分组成：体弛豫组成：体弛豫T2B、表面弛豫、表面弛豫T2S及扩散弛豫及扩散弛豫T2D,即：即：式中：式中：T2横向弛豫时间；横向弛豫时间；T2B体弛豫；体弛豫；T2S表面弛豫；表面弛豫；T2D扩散弛豫；扩散弛豫；2 2表面弛豫强度，表征岩石颗粒表面弛豫能力；表面弛豫强度，表征岩石颗粒表面弛豫能力；S/VS/V孔隙比表面；孔隙比表面；D D流体扩散系数；流体扩散系数；质子的旋磁比；质子的旋磁比；G G梯度磁场强度；梯度磁场强度；T TE E回波间隔。回波间隔。DSBTTTT2222111112)(1222EBGTDVST 由于不同储层流体具有不同的核磁共振特性参数由于不同储层流

4、体具有不同的核磁共振特性参数(见以下列见以下列表表)， 因此，不同孔隙结构、储层流体或相同孔隙结构与储层流体因此，不同孔隙结构、储层流体或相同孔隙结构与储层流体条件下，不同测井参数将会获得不同的条件下，不同测井参数将会获得不同的T2分布，从而识别储层分布，从而识别储层流体性质。流体性质。流流流体体体类类类型型型含含含氢氢氢指指指数数数I I IH H H扩扩扩散散散系系系数数数D D D( ( (1 1 10 0 0- - -5 5 5c c cm m m2 2 2/ / /s s s) ) )纵纵纵向向向弛弛弛豫豫豫时时时间间间T T T1 1 1( ( (m m ms s s) ) )横横

5、横向向向弛弛弛豫豫豫时时时间间间T T T2 2 2( ( (m m ms s s) ) )盐盐盐水水水1 1 17 7 7. . .7 7 71 1 15 5 50 0 00 0 00 0 0. . .6 6 67 7 72 2 20 0 00 0 0轻轻轻质质质油油油1 1 17 7 7. . .9 9 95 5 50 0 00 0 00 0 04 4 46 6 60 0 0天天天然然然气气气0 0 0. . .3 3 38 8 81 1 10 0 00 0 04 4 44 4 40 0 00 0 04 4 40 0 0(短回波间隔)(长回波间隔)(短回波间隔)(长回波间隔)气-用相移谱法

6、识别气和水用相移谱法识别油和水油-盐水-盐水-长恢复时间短恢复时间差分谱-盐水盐水-气气-油油三、核磁共振测井要求、三、核磁共振测井要求、参数选参数选 择及质量控制择及质量控制测井前应做好充分准备，了解井斜、钻头尺测井前应做好充分准备，了解井斜、钻头尺寸、泥浆电阻率等重要参数，同时需了解测井目寸、泥浆电阻率等重要参数，同时需了解测井目的。的。对于对于MRILMRIL测井仪测井仪, ,若钻头尺寸为若钻头尺寸为8.58.5”以上，则以上，则选择选择6 6”探头；若钻头尺寸为探头；若钻头尺寸为6 6”, ,则选择则选择4.54.5”探头。探头。温 度 不 得 低 于温 度 不 得 低 于 - 2 0

7、 ,- 2 0 , 泥 浆 电 阻 率 必 须 大 于泥 浆 电 阻 率 必 须 大 于0.02ohmm0.02ohmm，否则应考虑改变泥浆性能，以提高泥，否则应考虑改变泥浆性能，以提高泥浆电阻率。在条件许可的情况下，尽量增高泥浆浆电阻率。在条件许可的情况下，尽量增高泥浆电阻率或使用泥浆排除器，以便提高信号增益，电阻率或使用泥浆排除器，以便提高信号增益，提高测井信噪比，从而提高测井精度。提高测井信噪比，从而提高测井精度。1. 测井要求测井要求对于对于MRIL-CMRIL-C型仪：型仪：1 1）选择测井方式）选择测井方式i.i.标准标准T2T2测井测井ii.TWii.TW测井测井iii.TEii

8、i.TE测井测井MRIL-C/TPMRIL-C/TP型仪是型仪是C C型仪的改进型，它除具型仪的改进型，它除具有有C C型仪器的功能外，主要增加了总孔隙度测井型仪器的功能外，主要增加了总孔隙度测井方式，通过利用回波间隔方式，通过利用回波间隔TE=0.6msTE=0.6ms，从而获得，从而获得包括粘土束缚水在内的总孔隙度信息。包括粘土束缚水在内的总孔隙度信息。2. 测井方式及测井参数选择测井方式及测井参数选择2 2）选择测井参数）选择测井参数在测井过程中，内部电压值应相对保持一个定值在测井过程中，内部电压值应相对保持一个定值。增益应始终大于零、平滑且无噪音干扰，应随地层。增益应始终大于零、平滑且

9、无噪音干扰，应随地层电阻率、泥浆电阻率及井径的变化而变化。在目的层电阻率、泥浆电阻率及井径的变化而变化。在目的层中，中，B1B1应在其峰值的应在其峰值的5%5%之间变化，之间变化，B1B1应在油层中设置应在油层中设置，如果没有合适的油层，也可以用水层，但是绝对不，如果没有合适的油层，也可以用水层，但是绝对不能在气层或干层中设置。能在气层或干层中设置。CHICHI曲线，在中、高曲线，在中、高Q Q环境下不应该大于环境下不应该大于3 3，如果，如果普遍大于普遍大于3 3或跳尖，则说明有噪音干扰；在低或跳尖，则说明有噪音干扰；在低Q Q环境下环境下为为3 34 4。HvminHvmin曲线不应该低于

10、曲线不应该低于400V400V。如果低于。如果低于400V,400V,那么那么储能器将不能提高足够的能量记录回波信号，遇到这储能器将不能提高足够的能量记录回波信号，遇到这种情况，应减少记录的回波个数。种情况，应减少记录的回波个数。3. 测井质量控制测井质量控制对测井曲线应进行以下步骤检查：对测井曲线应进行以下步骤检查：1.1.重复性检查重复性检查2.MPHI2.MPHI响应特征响应特征 纯流体充填地层：与密度纯流体充填地层：与密度/ /中子交会孔隙相中子交会孔隙相当；当； 泥质砂岩：与使用正确骨架密度所计算的密泥质砂岩：与使用正确骨架密度所计算的密度孔隙度相当；度孔隙度相当； 气层：与使用正确

11、骨架所确定的中子孔隙度气层：与使用正确骨架所确定的中子孔隙度相当；相当； 致密地层和泥岩层：致密地层和泥岩层：MPHIMPHI约为约为1.5pu1.5pu，如果，如果MPHIMPHI基值大于基值大于2pu2pu，说明仪器存在噪声问题，需要，说明仪器存在噪声问题，需要校正。校正。 同样，对于同样，对于CMRCMR仪器：使用标准仪器：使用标准T2T2测井方测井方式时，式时，TETE选选0.2ms0.2ms，TWTW选选2.6ms2.6ms；用；用TETE测井测井方式，方式，TETE选选0.2ms0.2ms和和1.2ms1.2ms，TWTW选选2.6ms2.6ms；用；用TWTW测井方式，测井方式，

12、TETE选选0.2ms0.2ms，TWTW选选2.6ms2.6ms和和4ms4ms。其它与。其它与MRILMRIL仪器类似。仪器类似。四、核磁共振测井地质应用效果四、核磁共振测井地质应用效果分析分析 1. 复杂岩性地层中的应用复杂岩性地层中的应用 2. 低阻油气层中的应用低阻油气层中的应用 3. 流体性质判别中的流体性质判别中的 应用应用 1. 复杂岩性地层中的应用复杂岩性地层中的应用王云王云106井储层以岩井储层以岩间白云岩为主，测量间白云岩为主，测量井段内岩性十分复杂，井段内岩性十分复杂，包括砂泥岩、碳酸盐包括砂泥岩、碳酸盐岩、硫酸盐岩等，长岩、硫酸盐岩等，长期以来由于不能获得期以来由于不

13、能获得准确的地层骨架参数，准确的地层骨架参数，江汉局测井解释人员江汉局测井解释人员一直未能对该构造地一直未能对该构造地层进行过准确的孔隙层进行过准确的孔隙度参数计算，给测井度参数计算，给测井解释定量分析带来了解释定量分析带来了较大的障碍。而通过较大的障碍。而通过本次核磁共振测井，本次核磁共振测井，基本解决了上述突出基本解决了上述突出问题，赢得了甲方的问题，赢得了甲方的好评。好评。 2. 低阻油气层中的应用低阻油气层中的应用仙仙6 6井是青海石油管理局的井是青海石油管理局的一口重点评价井，通过核一口重点评价井，通过核磁共振资料分析了该井低磁共振资料分析了该井低阻油气层的形成机理，划阻油气层的形成

14、机理，划分出了低阻油气层，同时分出了低阻油气层，同时计算出了有效孔隙度、自计算出了有效孔隙度、自由流体孔隙体积、含水饱由流体孔隙体积、含水饱和度、束缚水饱和度、自和度、束缚水饱和度、自由水饱和度、含油饱和度、由水饱和度、含油饱和度、渗透率等储层参数，解决渗透率等储层参数，解决了常规测井难以解决的一了常规测井难以解决的一些地质问题，较为圆满地些地质问题，较为圆满地完成了甲方的测井任务，完成了甲方的测井任务，充分显示了核磁共振测井充分显示了核磁共振测井的独特功能。该井初步测的独特功能。该井初步测试日产天然气试日产天然气2020多万方，多万方，100100方水。方水。 3. 流体性质判别中的流体性质

15、判别中的 应用应用附图附图1 1是仙是仙6 6井核磁共振测井及井核磁共振测井及MRAXMRAX处理成果图，其中处理成果图，其中279227922832m2832m储层储层段，段，T T2 2分布呈现明显的分布呈现明显的“双峰双峰”特特征，该段是该井所处构造征，该段是该井所处构造( (南八仙构南八仙构造造) )的区域产水层，表明的区域产水层，表明T T2 2分布特征分布特征指示水层是明显的。指示水层是明显的。2985.52985.52993.4m2993.4m储层段，储层段，T T2 2分布呈现分布呈现“单峰单峰”或或“双峰双峰”紧靠特征，测井解释紧靠特征，测井解释为气层，结果测试为气水同产，说

16、为气层，结果测试为气水同产，说明 解 释 存 在 偏 差 。 但 仔 细 分 析明 解 释 存 在 偏 差 。 但 仔 细 分 析2991.62991.62992.6m,2992.6m,尽管自由流体峰尽管自由流体峰峰值不高，但仍呈峰值不高，但仍呈“双峰双峰”特征，特征，水是否来自该段值得研究。水是否来自该段值得研究。302630263030m3030m及及303330333034.4m3034.4m储层段储层段T T2 2分分布基本呈布基本呈“双峰双峰”特征，测试产少特征，测试产少量油。量油。从上述例子不难看出，当油水不在从上述例子不难看出，当油水不在相同储层段时，即没有明显油水界相同储层段时

17、，即没有明显油水界面的条件下，仅依靠面的条件下，仅依靠T T2 2分布特征是分布特征是不易区分油水的。不易区分油水的。序号井段(m)层厚(m)有效孔隙度(%)自由流体孔隙度(%)渗透率(mD)含水饱和度(%)束缚水饱和度(%)结论12790280212812250.10.5851004070水层2281128153730.19555水层32820283213516260.041.2751004570水层42944294841051.2553555气层5295829624940.45605060气层6298529949915480.11250603545气层730063011517.588505

18、0气层8302630348.5812360.2355623550油气层930523059756240.040.570753550气层132233228552.50.065050含气层附图是川玛附图是川玛1 1井核磁共振测井图，该井核磁共振测井图，该井测井方式为双井测井方式为双T TW W, ,测井参数为长等待测井参数为长等待时间时间4.2s,4.2s,短等待时间短等待时间1.2s,1.2s,回波间隔回波间隔1.2ms,1.2ms,回波数回波数230230个。从核磁共振有个。从核磁共振有效孔隙度曲线效孔隙度曲线MPHEMPHE可以看出，可以看出，3746.53746.53782m3782m储层物

19、性较好，最高孔隙度储层物性较好，最高孔隙度可达可达9%.9%.在图的最右边三道分别是长在图的最右边三道分别是长等待时间等待时间T T2 2分布、短等待时间分布、短等待时间T T2 2分布分布及及T T2 2差分谱。可以看出，差分谱。可以看出，T T2 2差分谱几差分谱几乎没有明显的响应，仅在第乎没有明显的响应，仅在第1 1、2 2时间时间区区(bin time)(bin time)有所反映，但这不能指有所反映，但这不能指示为油气，因为油气信号应该在第示为油气，因为油气信号应该在第4 4以上时间区以上时间区, ,此外还要考虑测井噪声此外还要考虑测井噪声的影响。由此判断该层为水层。的影响。由此判断

20、该层为水层。 这一解释结论得到了这一解释结论得到了MDTMDT测试结果的测试结果的证实。证实。 (18) 第33层，井段4737.44743.7 m，厚度6.3 m，核磁共振有效孔隙度5.09.0%，可动流体孔隙度1.03.0%，渗透率0.010.21md，物性尚可，油气差谱信号上段集中在68区，移谱反映特征较明显，约1个区，综合解释为气层。(19) 第34层，井段4750.54757.6 m，厚度7.1 m，核磁共振有效孔隙度2.05.8%，可动流体孔隙度0.22.0%，渗透率0.0020.042md，物性一般，差谱信号主要集中在46区，移谱左移特征不太明显，综合解释为气层。五、核磁共振处理

21、软件介绍五、核磁共振处理软件介绍1. MRPOST2. MRAX3. T2CUT4. KCAL1. MRPOST MRPOST MRPOST处理软件是对核磁共振井筒数据进行测井处理软件是对核磁共振井筒数据进行测井分析的交互式程序。该程序以分析的交互式程序。该程序以MRILMRIL测量的回波串为输测量的回波串为输入，利用由入，利用由MumarMumar公司发明的称为公司发明的称为MAP IIMAP II算法的数据算法的数据处理方法或者处理方法或者Baker AtlasBaker Atlas的的GammaGamma函数对上述输入数函数对上述输入数据进行处理，然后显示结果并保存数据。据进行处理，然后

22、显示结果并保存数据。通过处理回波串数据，尔后提供下列信息：通过处理回波串数据，尔后提供下列信息： MPHEMPHENMRNMR孔隙度孔隙度 MBVMMBVM自由流体孔隙体积自由流体孔隙体积 MBVIMBVI毛管束缚水孔隙体积毛管束缚水孔隙体积 PERMPERM渗透率估算值渗透率估算值 T2 -T2 -弛豫时间估算值弛豫时间估算值 MCBW-MCBW-粘土束缚水体积粘土束缚水体积 MPHS-MCBWMPHS-MCBW与与MPHEMPHE之和之和2. MRAX MRAX是西方阿特拉斯测井服务公司是西方阿特拉斯测井服务公司(WALS)的岩石物理的岩石物理解释软件，它用于把解释软件，它用于把MRIL数

23、据与常规裸眼测井数据相结合，数据与常规裸眼测井数据相结合，对砂泥岩地层进行评价。对砂泥岩地层进行评价。 它具有下述基本特征：它具有下述基本特征： 多种总孔隙度和泥岩束缚水模型；多种总孔隙度和泥岩束缚水模型； 多种多种Vsh及及Vcl模型选项，包括模型选项，包括Vsh单指示器及多指示单指示器及多指示器；器； 利用利用Thoms-Steiber模型获得泥质分布模型获得泥质分布(分散状、层状分散状、层状、结构状、结构状)； 电性特征模型，包括电性特征模型，包括Qv,m和和n; 多 种多 种 S w 及及 S x o 模 型 选 项 ， 包 括 阿 尔 奇模 型 选 项 ， 包 括 阿 尔 奇(Arc

24、hie),Waxman-Smits,双水双水(Dual-Water),印度尼西亚印度尼西亚(Indonesian)以及以及Patchett-Herrik等模型；等模型； 多种渗透率模型，包括基于有效孔隙或总孔隙体系的多种渗透率模型，包括基于有效孔隙或总孔隙体系的Coates渗透率以及渗透率以及T2几何平均渗透率模型。几何平均渗透率模型。3. T2CUT4. KCAL KCAL KCAL是用于核磁共振渗透率模型刻度的应用程序。它建立是用于核磁共振渗透率模型刻度的应用程序。它建立在一系列从岩心或地层测试得到的参考渗透率数据基础上。在一系列从岩心或地层测试得到的参考渗透率数据基础上。KCALKCAL

25、提供了一种同时适合四种不同核磁共振渗透率模型的最提供了一种同时适合四种不同核磁共振渗透率模型的最佳拟合参数的方法。用于使计算的核磁共振渗透率与参考渗佳拟合参数的方法。用于使计算的核磁共振渗透率与参考渗透率数组达到最优匹配。透率数组达到最优匹配。 以下的核磁共振渗透率模型能够通过使用以下的核磁共振渗透率模型能够通过使用KCALKCAL程序进行最程序进行最优化。优化。 COATES COATES渗透率模型渗透率模型有效孔隙度体系有效孔隙度体系 COATES COATES渗透率模型渗透率模型总孔隙度体系总孔隙度体系 T2 T2几何平均值渗透率模型几何平均值渗透率模型 T2 T2算术平均值渗透率模型算

26、术平均值渗透率模型六、实验介绍六、实验介绍目的：目的： 确定岩心确定岩心T2T2截止值截止值 确定渗透率模型及参数确定渗透率模型及参数 确定测井参数确定测井参数井井号号岩岩芯芯试试验验平平均均T T2 2c cu ut to of ff f( (m ms s) )天天东东7 73 35 54 4. .5 59 9渡渡4 41 19 94 4. .3 37 7坡坡1 11 16 69 9. .1 16 6白白马马8 81 15 5. .5 57 7渗渗渗渗透透透透率率率率公公公公式式式式形形形形式式式式模模模模型型型型名名名名称称称称及及及及简简简简介介介介井井井井号号号号待待待待定定定定系系系

27、系数数数数相相相相关关关关系系系系数数数数天天天天东东东东 7 73 3C Cs s1 1= =0 0. .0 01 11 12 2渡渡渡渡 4 4C Cs s1 1= =3 3. .3 34 49 96 6224100)(11gTCsKnmrS SD DR R 模模模模型型型型：利利利利用用用用饱饱饱饱和和和和水水水水岩岩岩岩样样样样的的的的核核核核磁磁磁磁孔孔孔孔隙隙隙隙度度度度、T T2 2几几几几何何何何平平平平均均均均值值值值 T T2 2g g计计计计算算算算渗渗渗渗透透透透率率率率，模模模模型型型型参参参参数数数数为为为为 C Cs s1 1，由由由由统统统统计计计计分分分分析析

28、析析求求求求得得得得。坡坡坡坡 1 1C Cs s1 1= =0 0. .4 40 05 58 80 0. .9 99 98 8天天天天东东东东 7 73 3C Cn n1 1= =3 30 0. .7 71 19 96 6渡渡渡渡 4 4C Cn n1 1= =7 7. .0 03 31 15 5241)()(2nmrbnmrmnmrCnKC Co oa at te es s- -c cu ut to of ff f 模模模模型型型型：利利利利用用用用饱饱饱饱和和和和水水水水岩岩岩岩样样样样的的的的核核核核磁磁磁磁孔孔孔孔隙隙隙隙度度度度以以以以及及及及 T T2 2截截截截止止止止值值值值

29、求求求求得得得得的的的的束束束束缚缚缚缚水水水水体体体体积积积积和和和和可可可可动动动动水水水水体体体体积积积积计计计计算算算算渗渗渗渗透透透透率率率率，模模模模型型型型参参参参数数数数为为为为 C Cn n1 1，由由由由统统统统计计计计分分分分析析析析求求求求得得得得。坡坡坡坡 1 1C Cn n1 1= =1 13 3. .9 91 16 67 70 0. .9 99 93 3天天天天东东东东 7 73 3C Cn n2 2= =4 48 8. .0 05 58 82 2渡渡渡渡 4 4C Cn n2 2= =7 7. .6 62 26 65 5242)()(3nmrbnmrmnmrCn

30、KC Co oa at te es s- -s sb bv vi i 模模模模型型型型：利利利利用用用用饱饱饱饱和和和和水水水水岩岩岩岩样样样样的的的的核核核核磁磁磁磁孔孔孔孔隙隙隙隙度度度度以以以以及及及及 S SB BV VI I方方方方法法法法求求求求得得得得的的的的束束束束缚缚缚缚水水水水体体体体积积积积和和和和可可可可动动动动水水水水体体体体积积积积计计计计算算算算渗渗渗渗透透透透率率率率，模模模模型型型型参参参参数数数数为为为为 C Cn n2 2，由由由由统统统统计计计计分分分分析析析析求求求求得得得得。坡坡坡坡 1 1C Cn n2 2= =1 14 4. .0 03 38 89 90 0. .9 99 97 7天天天天东东东东 7 73 3C Cs s2 2= =0 0. .4 42 22 27 7mm= =4 4. .3 32 28 81 1n n= =1 1. .7 70 03 3渡渡渡渡 4 4C Cs s2 2= =0 0. .4 45 59 93 3mm= =4 4. .0 08 87 77 7n n= =2 2. .3 33 37 77 7ngmTCsKnmr2100)(24S SD DR R- -r re eg g 模模模模型型型型：利利利利用用用用饱饱饱饱和和和和水水水水岩岩岩岩样样样样的的的的核核核核磁磁磁磁孔孔孔孔隙隙隙隙度度度度以以