核磁共振测井技术CMR及应用

主讲人:杨洪伟开发教研室核磁共振测井技术目前一页\总数五十九页\编于十四点一、核磁共振测井发展概况二、核磁共振测井简介三、核磁共振测井的应用提纲目前二页\总数五十九页\编于十四点一、核磁共振测井发展概况1.问题的提出2.核磁共振测井发展概况目前三页\总数五十九页\编于十四点1.问题的提出1.问题的提出多年来，储层孔隙度测井评价一直靠AC,CNL,DEN三条曲线来进行，他们只能给出一般简单的孔隙度，且这种孔隙度值常受岩性的影响。中子测井和声波测井不仅受岩石骨架的影响，而且更重要的是易受泥质的影响，此外密度测井易受井眼的影响。目前四页\总数五十九页\编于十四点上个世纪90年代，一种全新的孔隙度测井方法----核磁共振测井诞生了并被成功地应用到石油勘探开发方面，该测井具有常规孔隙度测井所无法比拟的优势（独特的魅力）：基本不受岩石骨架岩性的影响，可以准确地给出各种孔隙度参数，准确地区分不同的孔隙度成分，如自由流体孔隙度、毛细管孔隙度、粘土束缚水孔隙度及微孔隙度等。目前五页\总数五十九页\编于十四点1.问题的提出2.核磁共振测井发展概况1)1945年发现了核磁共振现象；to1991年有12位科学家在此方面作出了卓越贡献，应用领域广阔；2)50年代有人建议探讨开发NMR(NuclearMagneticResonance)的可能性，60年代研制出样机，1978年美国Jasper博士提出合理的建议，1983年MillerDr.创办Numar公司设计开发了MRIL,于1991年７月正式投入油田服务。Schlumber1995年将CMR推向商业服务；目前六页\总数五十九页\编于十四点3)前苏联于60年代初期开始研制它，1972年投入生产使用，90年代研制了RMK923型仪器(普遍使用)。4)我国1985年成立了实验室，目前各油田引进NUMAR。目前七页\总数五十九页\编于十四点二、核磁共振测井简介1.核磁测井的理论基础2.核磁测井仪器简介3.核磁测井方式4.核磁测井解决的主要问题5.核磁测井孔隙度解释模型6.核磁测井提供的主要成果目前八页\总数五十九页\编于十四点

对于大多数原子核来说，探测到的信号都很弱。然而，氢核具有相对较大的磁矩，并且岩石孔隙内的水和油中都富含氢核。通过调节核磁共振测井仪器的发射频率至氢核的共振频率，可使测量信号最强，并被测量出来。1.核磁测井的理论基础目前九页\总数五十九页\编于十四点核磁共振测井测量的是信号的幅度和衰减(弛豫时间)。核磁共振信号的幅度与测量范围内氢核的数量成正比，通过对幅度进行刻度可提供孔隙度测量结果，这种孔隙度测量结果基本不受岩性影响。目前十页\总数五十九页\编于十四点

弛豫时间取决于孔隙大小。小孔隙使弛豫时间缩短，最短的弛豫时间对应于粘土束缚水和毛细管束缚水；大孔隙(含可产流体)使弛豫时间变长。因此，弛豫时间分布是孔隙大小分布的一种度量。对弛豫时间及其分布进行解释，可以提供渗透率、可动流体孔隙度以及束缚水饱和度等岩石物理参数。核磁共振测井记录的原始数据是具有衰减特征的回波串，每个回波串都是多个驰豫组分的总体效应。目前十一页\总数五十九页\编于十四点2.核磁共振测井仪器简介CMR（CombinableMagneticResonance）

组合式磁共振仪(斯仑贝谢)

MRIL(MagneticResonanceImageLogging)

磁共振成像测井仪(阿特拉斯\哈里伯顿)目前十二页\总数五十九页\编于十四点CMR下井仪器主要由电子线路短节及探测器等部分组成。主要特点：

(1)外径5.3“；

(2)贴井壁测量；

(3)采用永久磁铁产生均匀磁场，场强为500G；

(4)探测体积小，探测区域约为1cm(长)×1cm(宽)×15cm(高)的小圆柱体；

(5)探测深度浅，仅2.5cm；

(6)对地层的纵向分辨能力可达20cm。CMR仪器简介目前十三页\总数五十九页\编于十四点MRIL仪器是Numar公司设计研制的磁共振成像测井仪，为Atlas和Halliburton所有，从最初的MRIL-A/B型发展到MRIL-C、-C/TP型，我国主要测井公司大多于1998年引进各类MRIL仪器。

MRIL下井仪器包括电子线路短节、储能短节及探头等几个部分。

MRIL井下仪器的核心部件是磁体和天线。MRIL仪器简介目前十四页\总数五十九页\编于十四点(1)外径为6“探头适用于7.5-13”的井眼；外径为4.5“探头适用于5-7”的井眼

(2)采用居中测量；

(3)永久磁铁产生梯度磁场，中心磁场强度为179G，磁场梯度为17G/cm；

(4)可采用多频操作，中心频率750kHz,对地层有层析作用；下面就C型仪器的仪器特点作些介绍目前十五页\总数五十九页\编于十四点

(5)探测体积大，单频操作时的探测区域是一个406mm(直径)×1mm(厚)×610mm(高)的圆柱壳，体积约1.2L,三频操作时可达3.6L；(6)探测深度较深，对8”井眼可达4”；

(7)可采用双等待时间Tw和双回波时间Te测井方式测井，直接识别油气；

(8)可方便地挂接其它测井仪。

C/TP型仪除具备上述特点外，主要可进行总孔隙度测量，获取地层粘土束缚水孔隙体积资料，为储层评价，尤其是砂泥岩储层评价提供更加可靠的信息。目前十六页\总数五十九页\编于十四点3.核磁共振测井方式-标准T2测井-双TE测井，又称为移谱法-双TW测井，又称为差谱法目前十七页\总数五十九页\编于十四点-标准T2测井

标准T2测井利用恰当的等待时间和回波间隔，测量自旋回波串。目前十八页\总数五十九页\编于十四点

双TE测井，又称为移谱法，通过设置足够长的等待时间，每次测量时使纵向驰豫达到完全恢复，利用两个长短不同的回波间隔，测量两个回波串。由于水与气或中等粘度的油的扩散系数不一样，使得各自在T2分布上的位置发生变化，由此可以识别油、气、水。所以，双TE测井是一种扩散系数加权方法。-双TE测井，又称为移谱法目前十九页\总数五十九页\编于十四点

双TW测井，又称为差谱法，主要基于水与烃（油、气）的纵向驰豫时间相差很大，水的纵向恢复速率远比烃快，如果选择不同的等待时间，观测到的回波串中将包含不一样的信号分布。因此双TW测井利用水与烃之间纵向驰豫时间的差异来识别产层。其成功应用的条件是：油与水的T1存在较大的差异，水能够被完全极化，用两个不同等待时间观测到的回波串幅度有足够的差异。-双TW测井，又称为差谱法目前二十页\总数五十九页\编于十四点

储层参数计算孔隙分布特征研究-流体性质判别4.核磁共振测井解决的主要问题目前二十一页\总数五十九页\编于十四点5.核磁共振测井孔隙度解释模型

碳酸盐岩孔隙度模型砂岩孔隙度模型目前二十二页\总数五十九页\编于十四点求解碳酸盐岩核磁孔隙度的解释模型目前二十三页\总数五十九页\编于十四点求解砂岩核磁孔隙度的解释模型目前二十四页\总数五十九页\编于十四点-孔隙尺寸分布；-总孔隙度、有效孔隙度、自由流体孔隙度；-渗透率；-可动流体和束缚流体体积；-T2

分布谱。6.核磁共振测井提供的主要成果目前二十五页\总数五十九页\编于十四点1.储层孔隙特征分析2.储层渗透性评价3.真假储层识别4.流体性质判别三、核磁共振测井的应用目前二十六页\总数五十九页\编于十四点-核磁测井孔隙度的确定-核磁、常规测井孔隙度与岩芯孔隙度的对比-孔径大小分析1.储层孔隙特征分析目前二十七页\总数五十九页\编于十四点（1）固定的T2

截止值（2）渐变的T2截止值（3）从0.3ms开始对T2

分布进行积分求总孔隙度（4）用分区T2

截止值划分孔隙尺寸-核磁测井孔隙度的确定目前二十八页\总数五十九页\编于十四点（1）核磁测井孔隙度与岩芯孔隙度的对比分析（2）常规测井孔隙度与岩芯孔隙度的对比分析-核磁、常规测井孔隙度与岩芯孔隙度的对比目前二十九页\总数五十九页\编于十四点核磁测井、常规测井与岩芯孔隙度的对比坡1井目前三十页\总数五十九页\编于十四点核磁测井、常规测井与岩芯孔隙度的对比坡2井目前三十一页\总数五十九页\编于十四点T2弛豫时间与孔喉半径具有正比关系。用分区T2

截止值划分孔隙度，共计算出5种不同T2时间段的孔隙尺寸分布，分别为粘土束缚水孔隙、微孔、小孔、中孔、大孔和特大孔的分布情况。

-孔径大小分析目前三十二页\总数五十九页\编于十四点利用核磁测井分析储层孔径大小目前三十三页\总数五十九页\编于十四点核磁测井孔隙尺寸分布图

下一步准备通过压汞实验半定量评价T2弛豫时间与孔喉半径之间关系。

目前三十四页\总数五十九页\编于十四点-核磁测井渗透率的计算-核磁测井渗透率与岩芯渗透率的对比-孔径大小与渗透率的关系-储层渗透性分析2.储层渗透性评价目前三十五页\总数五十九页\编于十四点

（1）SDR公式KSDR=A（φCMR）4（T2Logmean）2

（2）TIMER-COATES公式Ktim=A（TCMR）4（CMFF/BFV）2

其中：BFV=TCMR-CMFF-核磁测井渗透率的计算目前三十六页\总数五十九页\编于十四点岩芯渗透率与核磁测井渗透率交会图-核磁测井渗透率与岩芯渗透率的对比目前三十七页\总数五十九页\编于十四点

地层渗透率主要受地层孔隙度及孔径大小、喉道宽窄等因素控制。-孔径大小与渗透率的关系目前三十八页\总数五十九页\编于十四点CMR孔隙尺寸分布图目前三十九页\总数五十九页\编于十四点砂岩中几种不同孔隙度和渗透率对应的T2分布谱目前四十页\总数五十九页\编于十四点碳酸盐岩中几种不同孔隙度和渗透率对应的T2分布谱目前四十一页\总数五十九页\编于十四点井眼影响坡2井该井产气105万方/日高渗透层目前四十二页\总数五十九页\编于十四点低渗透层该井产气0.051万方/日目前四十三页\总数五十九页\编于十四点

核磁共振测井采用Timer-coast公式计算的渗透率考虑了束缚流体和可动流体的孔隙度，并且还可以根据孔径大小的分布，在T2分布谱上选取一定的时窗，除去时窗以外的噪声，从而计算其渗透率。-储层渗透性分析目前四十四页\总数五十九页\编于十四点孔隙度与渗透率交会图目前四十五页\总数五十九页\编于十四点利用核磁测井分析储层的渗透性井眼影响目前四十六页\总数五十九页\编于十四点3.真假储层识别(1)非储层段的识别(2)渗透层的识别目前四十七页\总数五十九页\编于十四点储层煤线非储层段的识别目前四十八页\总数五十九页\编于十四点储层段的识别目前四十九页\总数五十九页\编于十四点（1）常规测井方法判别流体性质的困难（2）利用标准T2分布谱判别流体性质（3）移谱、差谱法判别流体性质4.流体性质判别目前五十页\总数五十九页\编于十四点（1）常规测井方法判别流体性质的困难

仪器探测深度的影响：难以测到真实的Rt；

Rt受岩性影响：气水无判别标准；受围岩影响，无法测到Rt；钻井液侵入影响：油气的的增减阻影响目前五十一页\总数五十九页\编于十四点气层：呈现“单峰”特征或“双峰”紧靠;水层：含氢指数高，测得的回波信号幅度增大，T2时间变长，呈明显“双峰”特征;油层：呈现“双峰”特征，而且“双峰”分离较水层更为明显。（2）利用标准T2分布谱判别流体性质目前五十二页\总数五十九页\编于十四点油、气、水的T2分布特征目前五十三页\总数五十