核磁测井课件.ppt

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1、核磁共振测井核磁共振测井CMR-Combinable Magnetic Resonance MRIL-Magnetic Resonance Imager Log本章内容?u1 1 核磁共振测井的理论基础核磁共振测井的理论基础u2 2 应用应用结束11核磁共振的理论基础u核磁共振现象核磁共振现象uNMRNMR信号的检测信号的检测u弛豫时间及其测量弛豫时间及其测量u核磁共振测量区的选择核磁共振测量区的选择u孔隙流体中的核自旋弛豫孔隙流体中的核自旋弛豫u核磁共振资料的处理核磁共振资料的处理原子核在外磁场中的运动(类似于陀螺在重力场中的进动)uu4.4.宏观磁化量宏观磁化量单位体积内核磁矩的和单位体积

2、内核磁矩的和单位体积内核磁矩的和单位体积内核磁矩的和,称宏观磁化量称宏观磁化量称宏观磁化量称宏观磁化量 uu5.5.核磁共振核磁共振对于被磁化的自旋系统对于被磁化的自旋系统对于被磁化的自旋系统对于被磁化的自旋系统,再施加一个与静磁再施加一个与静磁再施加一个与静磁再施加一个与静磁场垂直、以角频率场垂直、以角频率场垂直、以角频率场垂直、以角频率 0 0 0 0振荡的交变磁场振荡的交变磁场振荡的交变磁场振荡的交变磁场B B B B1 1 1 1，此，此，此，此时处于低能态的核磁矩吸收交变磁场的能量，时处于低能态的核磁矩吸收交变磁场的能量，时处于低能态的核磁矩吸收交变磁场的能量，时处于低能态的核磁矩吸

3、收交变磁场的能量，跃迁到高能态，磁化强度相对于外磁场发生跃迁到高能态，磁化强度相对于外磁场发生跃迁到高能态，磁化强度相对于外磁场发生跃迁到高能态，磁化强度相对于外磁场发生偏转，这种现象被称为核磁共振偏转，这种现象被称为核磁共振偏转，这种现象被称为核磁共振偏转，这种现象被称为核磁共振二、NMR信号的检测uu弛豫：脉冲结束后，核磁矩摆脱了外加磁弛豫：脉冲结束后，核磁矩摆脱了外加磁场的影响，而只受主磁场的作用，进行自场的影响，而只受主磁场的作用，进行自由进动，磁矩力图恢复到原来的热平衡状由进动，磁矩力图恢复到原来的热平衡状态，这一从不平衡到平衡的过程称为弛豫。态，这一从不平衡到平衡的过程称为弛豫。纵

4、向弛豫（自旋晶格弛豫）：磁化矢量纵向弛豫（自旋晶格弛豫）：磁化矢量纵向弛豫（自旋晶格弛豫）：磁化矢量纵向弛豫（自旋晶格弛豫）：磁化矢量的分量逐渐增大的分量逐渐增大的分量逐渐增大的分量逐渐增大横向弛豫（自旋自旋弛豫）：磁化矢量横向弛豫（自旋自旋弛豫）：磁化矢量横向弛豫（自旋自旋弛豫）：磁化矢量横向弛豫（自旋自旋弛豫）：磁化矢量的分量逐渐增小的分量逐渐增小的分量逐渐增小的分量逐渐增小施加射频脉冲之后M的行为反转恢复法测T1的脉冲序列自旋回波法脉冲序列脉冲序列和散相重聚过程四、核磁共振测量区选择磁场强度磁场强度在纵向和横向上在纵向和横向上都是变化的，因此，通过调整射都是变化的，因此，通过调整射频磁场

5、的频率，可以改变能够发频磁场的频率，可以改变能够发生核磁共振的空间位置，即核磁生核磁共振的空间位置，即核磁共振测井的探测范围。共振测井的探测范围。MRIL的探测范围CMR的测量范围CMR的测量范围五、岩石流体中的核自旋弛豫uu1.1.颗粒表面弛豫颗粒表面弛豫uu2.2.扩散弛豫扩散弛豫在梯度磁场中，由分子运动造成的弛在梯度磁场中，由分子运动造成的弛豫，只导致豫，只导致弛豫，对弛豫，对不影响。不影响。uu3.3.体积弛豫体积弛豫邻近分子的自旋运动产生的局部磁场邻近分子的自旋运动产生的局部磁场波动造成的。波动造成的。孔隙尺寸与T2的关系六、核磁共振资料的处理u由回波串得到如下信息：由回波串得到如下

6、信息：分布谱分布谱孔隙度孔隙度MPHIMPHI、可动流体体积、可动流体体积MBVMMBVM、不动流体体积、不动流体体积MBVIMBVI等等总衰减是所有孔径中流体衰减之和多指数拟合测量数据与拟合结果识别孔隙大小和储层好坏利用T2分布曲线识别储层的好坏两块孔隙度相近的砂岩MRIL-C技术指标直径直径直径直径6 6 6 6英寸英寸英寸英寸(152mm)(152mm)(152mm)(152mm)长度：长度：长度：长度：10.75ft(3.27m)10.75ft(3.27m)10.75ft(3.27m)10.75ft(3.27m)重量：重量：重量：重量：600b(238Kg)600b(238Kg)600

7、b(238Kg)600b(238Kg)最高温度最高温度最高温度最高温度:310 310 310 310 F(115 F(115 F(115 F(115 C)C)C)C)最低环境温度：最低环境温度：最低环境温度：最低环境温度：-4 -4 -4 -4 F(-20 F(-20 F(-20 F(-20 C)C)C)C)最大压力：最大压力：最大压力：最大压力：20000psi(137.8MPa)20000psi(137.8MPa)20000psi(137.8MPa)20000psi(137.8MPa)垂直分辨率：垂直分辨率：垂直分辨率：垂直分辨率：24242424英寸英寸英寸英寸(0.6096m)(0.

8、6096m)(0.6096m)(0.6096m)额定速度：额定速度：额定速度：额定速度：3-30ft/min(3-30ft/min(3-30ft/min(3-30ft/min(取决于地层的取决于地层的取决于地层的取决于地层的TRTRTRTR值和采样率）值和采样率）值和采样率）值和采样率）探测范围：探测范围：探测范围：探测范围：以仪器为直径的以仪器为直径的以仪器为直径的以仪器为直径的8-10in8-10in8-10in8-10in的范围的范围的范围的范围（20.32-25.4cm)20.32-25.4cm)20.32-25.4cm)20.32-25.4cm)最小井径：最小井径：最小井径：最小井径

9、：7.57.57.57.5英寸英寸英寸英寸(190.5mm)(190.5mm)(190.5mm)(190.5mm)最大井径：最大井径：最大井径：最大井径：13131313英寸英寸英寸英寸(330.2mm)(330.2mm)(330.2mm)(330.2mm)最大井斜：最大井斜：最大井斜：最大井斜：90 90 90 90 CMR技术指标长度：长度：长度：长度：14ft(4.3m)14ft(4.3m)14ft(4.3m)14ft(4.3m)重量：重量：重量：重量：300300300300磅磅磅磅最高温度最高温度最高温度最高温度:350 350 350 350 F(175 F(175 F(175 F

10、(175 C)C)C)C)最大压力：最大压力：最大压力：最大压力：20000psi(137.8MPa)20000psi(137.8MPa)20000psi(137.8MPa)20000psi(137.8MPa)探测深度：探测深度：探测深度：探测深度：1in1in1in1in最小井径：最小井径：最小井径：最小井径：6.56.56.56.5英寸或英寸或英寸或英寸或7.8in(7.8in(7.8in(7.8in(带弓形弹簧）带弓形弹簧）带弓形弹簧）带弓形弹簧）测量孔径：测量孔径：测量孔径：测量孔径：6 6 6 6英寸英寸英寸英寸一、一、提供精确的物性参数提供精确的物性参数二、二、综合常规测井资料进行

11、油气水的定量评价综合常规测井资料进行油气水的定量评价三、三、用于孔隙结构研究用于孔隙结构研究四、四、用谱差分和谱位移法用谱差分和谱位移法 可区分油、气、水及流体的粘度。可区分油、气、水及流体的粘度。五、估计流体粘度五、估计流体粘度六、其它应用六、其它应用2 2 核磁共振测井的应用核磁测井孔隙度模型核磁测井孔隙度模型一、提供精确的物性参数，包括：一、提供精确的物性参数，包括：地层有效孔隙度、渗透率、束缚水饱和度。地层有效孔隙度、渗透率、束缚水饱和度。烃烃孔隙度孔隙度 22.4%可动流可动流 体体 66.8%截止值截止值 28.2ms孔隙度孔隙度 21.9%可动流体可动流体 75.9%截止值截止值

12、 12.9ms100%饱和100psi下离心100%饱和100psi下离心幅度幅度岩心离心前后弛豫时间谱岩心离心前后弛豫时间谱T2 弛豫时间弛豫时间 （s）T2 弛豫时间弛豫时间 （s）确定确定T T2 2截止值截止值岩心刻度核磁测井岩心刻度核磁测井T2T2截止值截止值可动流可动流体部分体部分束缚水束缚水部分部分计算可动流体孔隙度、束缚水孔隙度求渗透率根据密度、中子和CMR孔隙度之间的差异可确定粘土束缚水体积不受岩性影响的孔隙度渗透率渗透率有效有效孔隙度孔隙度 T2 T2谱谱 毛管毛管束缚水束缚水可动流体可动流体渗透率渗透率 有效孔隙度有效孔隙度自自然然伽伽马马泥质泥质束缚水束缚水CMRCMR

13、CMRCMR计算的渗透率和孔隙度与岩心分析值对比计算的渗透率和孔隙度与岩心分析值对比计算的渗透率和孔隙度与岩心分析值对比计算的渗透率和孔隙度与岩心分析值对比 赵赵 80 80 井井 对对 比比 曲曲 线线 图图核磁渗透率核磁渗透率计算渗透率计算渗透率岩心分析渗透率岩心分析渗透率核磁孔隙度核磁孔隙度计算孔隙度计算孔隙度岩心分析孔隙度岩心分析孔隙度核磁共振测井资料与岩心分析资料对比核磁共振测井资料与岩心分析资料对比岩心分析孔隙度岩心分析孔隙度-核磁孔隙度交会图核磁孔隙度交会图核核磁磁有有效效孔孔隙隙度度岩心分析孔隙度岩心分析孔隙度岩心分析渗透率岩心分析渗透率-核磁渗透率交会图核磁渗透率交会图核核磁

14、磁渗渗透透率率岩心分析渗透率岩心分析渗透率核磁孔隙度与岩心孔隙度误差统计表核磁孔隙度与岩心孔隙度误差统计表核磁共振测井资料与岩心分析资料对比核磁共振测井资料与岩心分析资料对比赵赵 113113井井对对比比曲曲线线图图孔隙度孔隙度渗透率渗透率二、利用核磁测井油气水评价二、利用核磁测井油气水评价u解释方法考虑了砂泥岩地层泥质附加导电解释方法考虑了砂泥岩地层泥质附加导电的影响。的影响。u计算有效孔隙系统下的计算有效孔隙系统下的含水饱和度含水饱和度SwSwu核需要常规电阻率、中子、密度测井曲线核需要常规电阻率、中子、密度测井曲线u磁测井直接提供了磁测井直接提供了束缚水饱和度束缚水饱和度SwirSwir

15、u油层：油层：Sw=Swir Sw=Swir 无可动水无可动水 或或 可动水含量少可动水含量少u识别识别高束缚水饱和度的低阻油层高束缚水饱和度的低阻油层和和泥质含泥质含量高、物性差的低阻油层量高、物性差的低阻油层十分有效十分有效典典型型油油层层T2T2谱谱渗透率渗透率束缚水束缚水饱和度饱和度 含水含水饱和度饱和度 有效有效孔隙度孔隙度油油气气水水评评价价成成果果图图CMR对轻烃的指示油气水评价的应用效果油气水评价的应用效果u赵县南翼赵县南翼低电阻油层低电阻油层与中高阻油层并存，通与中高阻油层并存，通过应用核磁测井资料，大大的提高了测井对过应用核磁测井资料，大大的提高了测井对低阻油层的低阻油层的

16、识别能力识别能力和和测井解释的信心测井解释的信心，先，先后发现了一批低阻油层。有效的杜绝了漏失后发现了一批低阻油层。有效的杜绝了漏失油层现象的发生，由此产生的经济效益是巨油层现象的发生，由此产生的经济效益是巨大的。大的。u对于低孔低渗、砾岩等复杂岩储层，核磁共对于低孔低渗、砾岩等复杂岩储层，核磁共振测井振测井解释精度解释精度显著高于常规测井资料，保显著高于常规测井资料，保证了储层及油气水评价的可靠性。证了储层及油气水评价的可靠性。u提高了对薄层的分辨和油气评价能力，增加提高了对薄层的分辨和油气评价能力，增加了油层的有效厚度。了油层的有效厚度。三、储层特征分析三、储层特征分析 储层类型储层类型中

17、高孔中高孔-中高渗中高渗中低孔中低孔-低渗低渗孔隙结构孔隙结构Shg(%)R(m)0.0630.160.42.56.310162501020301赵赵7171井井1010号层号层R=10.4396m双组孔径发育以大孔径为主核核磁磁测测井井成成果果与与压压汞汞资资料料0.0630.10.160.250.40.6311.62.210020304050R(m)Shg(%)赵赵5757井井3535号层号层R=1.3575mR=1.3575m以小孔径为主以小孔径为主核核磁磁测测井井成成果果与与压压汞汞资资料料Shg(%)R(m)0.0630.160.42.56.310162501020301赵赵7171

18、井井1010号层号层R=10.4396mR=10.4396m双组孔径发育双组孔径发育以大孔径为主以大孔径为主核核磁磁测测井井成成果果与与压压汞汞资资料料0.0630.160.41.02.56.3R(m)Shg(%)R(m)0.0630.160.42.56.3012040赵赵6161井井7 7号层号层R=4.3815mR=4.3815m双组孔径发育双组孔径发育以中孔径为主以中孔径为主核核磁磁测测井井成成果果与与压压汞汞资资料料161718利利用用核核磁磁测测井井资资料料 进进行行储储层层评评价价赵赵80井井中高阻油层中高阻油层 16 16、1717、1818层合试为油层层合试为油层,累计产油累计

19、产油61.2t61.2t四、用谱差分法区分油、气、水四、用谱差分法区分油、气、水五、估计流体粘度五、估计流体粘度（流体粘度与的倒数成正比）五、估计流体粘度五、估计流体粘度CMR对储层的综合评价低阻油层的评价低阻油层的评价中低孔、低渗储层的评价中低孔、低渗储层的评价薄层评价薄层评价六、其他应用六、其他应用赵113井低阻油层低阻油层典型油层典型油层赵赵113井井 32、33层层合试累计合试累计产油产油51.9t气气3340m3油油2.96 2.96 水水0.20.2油油61.261.2气气107207 107207 赵赵8080井核磁解释成功实例井核磁解释成功实例低阻油层低阻油层81物物性性差差的

20、的低低阻阻油油层层 赵赵8686井井 试油为油层试油为油层,累计产油累计产油0.81t0.81t81常规解释为常规解释为含油水层含油水层中低孔低渗中低孔低渗赵赵8787井解释成功实例井解释成功实例油油0.040.04水水18.3618.36油油35.635.6气气15801580水水1.581.58赵赵8686井解释成功与失利的实例井解释成功与失利的实例水水33.72 33.72 CaclCacl2 2cl=58493cl=58493sum=97686sum=97686油油53.453.48 8 气气3528035280d=0.8705d=0.8705u=3.54(Ek2)u=3.54(Ek2

21、)(Ek2)(Ek2)Es4+Ek1Es4+Ek1薄薄 层层 评评 价价核磁共振核磁共振成像测井成像测井薄层电阻率薄层电阻率孔、渗、饱、孔、渗、饱、厚度等参数厚度等参数赵61井赵61井1:501:50CBIL 1 CBIL 1 薄层电阻率薄层电阻率 1000 1000GRGR赵赵6161井井核磁共核磁共振与双振与双向量感向量感应解释应解释成果图成果图赵赵6161井井核磁共核磁共振与薄振与薄层电阻层电阻率解释率解释成果图成果图利用核磁共振测井资料利用核磁共振测井资料进行多井综合评价进行多井综合评价岩心分析资料岩心分析资料核磁测井资料核磁测井资料刻度刻度常规测井资料常规测井资料赵赵8080井井核磁束缚水饱和度核磁束缚水饱和度计算束缚水饱和度计算束缚水饱和度岩心分析粒度中值岩心分析粒度中值计算粒度中值计算粒度中值赵赵60井井