1、測量方法及質(zhì)量控制第1頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四核磁共振測井基礎(chǔ)測量方法自由感應(yīng)衰減信號(hào)FID-free induction decayzyxBoB1M900脈沖這一衰減通常是指數(shù)型的，F(xiàn)ID時(shí)間常數(shù)T2*是非常短的，只有幾十毫秒。FID是由磁場的非均質(zhì)性引起的。該非均質(zhì)性是由磁場梯度和在測量物質(zhì)中產(chǎn)生的某些分子進(jìn)動(dòng)引起的。由于B0磁場的非均質(zhì)性，不同位置的質(zhì)子將以不同的拉莫頻率進(jìn)動(dòng)，由此產(chǎn)生這一快速的衰減。第2頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四第3頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四第4頁，共21頁，2022年，5

2、月20日，12點(diǎn)17分，星期四核磁共振測井基礎(chǔ)測量方法ABCD024681012140Time (s)1816M0核磁共振測井原理的核心之一是對地層施加外加磁場，使氫原子核磁化。氫核是一種磁性核，具有核磁矩。在沒有外加磁場的時(shí)候，氫核的磁矩是隨機(jī)取向的，宏觀上沒有磁性，如圖中的A。當(dāng)磁體放到井里時(shí)，將在其周圍的地層中產(chǎn)生磁場，使氫核的磁矩沿磁場方向取向，這個(gè)過程叫磁化、或極化。極化的結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)可觀測的宏觀磁化矢量。極化不是瞬間完成的，而是按照指數(shù)規(guī)律進(jìn)行的，如圖中的B、C、D所示。極化的時(shí)間常數(shù)用T1來表示，稱作縱向弛豫時(shí)間，它與孔隙度的大小、孔隙直徑的大小、孔隙中流體的性質(zhì)、以及地層的巖

3、性等因素有關(guān)。對于地層巖石來說，極化曲線往往需要用多個(gè)T1描述。圖31的下半部分展示了宏觀磁化矢量M隨極化時(shí)間增長的曲線，其中M0是完全極化后的磁化強(qiáng)度?？梢院苋菀椎刈C明，使M接近M0（95）所需要的極化時(shí)間，用TW表示，至少是3 T1，即TW 3 T1。第5頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四核磁共振測井基礎(chǔ)測量方法0t2tFIDEcho90180Time( ms)核磁共振測井原理的核心之二是利用一個(gè)天線系統(tǒng)，向地層發(fā)射特定能量、特定頻率、和特定時(shí)間間隔的電磁波脈沖，產(chǎn)生所謂的自旋回波信號(hào)，并接收和采集到這種回波信號(hào)，所采用的方法則叫做自旋回波法。天線發(fā)射的電磁波的頻率

4、將決定切片觀測的具體位置；電磁波脈沖的能量決定切片內(nèi)磁化矢量扳倒的程度，如90或180等；而時(shí)間間隔，用TE來表示，則直接影響觀測到的回波信號(hào)幅度的大小。圖中，A、B、C分別表示自旋回波方法的不同階段。第1行給出的是磁化矢量的扳倒情況；第2行給出的是天線發(fā)射脈沖、接收回波信號(hào)、以及切片的過程；第3行給出的是天線的發(fā)射脈沖；第4行給出的則是天線可能的接收信號(hào)，包括90脈沖作用后的自由感應(yīng)衰減信號(hào)（FID）和180脈沖作用后的自旋回波信號(hào)（ECHO）。 第6頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四核磁共振測井基礎(chǔ)測量方法如90脈沖之后，再發(fā)射一連串180脈沖，在每一個(gè)180脈沖后

5、面都可以采集到一個(gè)回波信號(hào)，從而得到一個(gè)回波串。180脈沖之間的時(shí)間間隔，即TE，是可以設(shè)置的，回波之間的間隔與180之間的間隔相等。在回波串的觀測中，重要的參數(shù)有兩個(gè)，即TE和回波個(gè)數(shù)NE。觀測到的回波串是按指數(shù)規(guī)律衰減的信號(hào)，其衰減的時(shí)間常數(shù)用T2來表示，叫做橫向弛豫時(shí)間，它與地層孔隙度的大小、孔隙直徑的大小、孔隙中流體的性質(zhì)、巖性、以及采集參數(shù)（如TE和磁場的梯度）等因素有關(guān)。對于地層巖石來說，回波串的衰減曲線往往需要用多個(gè)T2描述。 CPMG脈沖序列第7頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四核磁共振測井基礎(chǔ)測量方法一個(gè)觀測周期包括磁化和回波串采集兩個(gè)階段 第8頁，共

6、21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四核磁共振測井基礎(chǔ)測量方法第9頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四核磁共振測井儀器的探頭包括磁體和天線。磁體被一個(gè)玻璃鋼外殼所包裹，而天線則被置于玻璃鋼外套之中。探頭的周圍是井眼泥漿，再外面是地層。觀測信號(hào)來自于一個(gè)形狀規(guī)則的圓環(huán)切片，而圓環(huán)的直徑和厚度則由天線發(fā)射電磁波的頻率和脈沖的頻帶所完全確定。 第10頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四Tool diameterFormationWell boreMudMagnetAntennaB0(r)B0(r)Sensitive volumeBandwid

7、th of RF pulseDiameter of investigationSlice thicknessCenter frequency 圖的上半部分是探頭在井眼中以及圓環(huán)形切片在地層中的橫截面示意圖；下半部分表達(dá)了切片的實(shí)現(xiàn)方式。磁體產(chǎn)生的磁場沿徑向方向減小，形成一個(gè)梯度磁場，使得徑向不同距離地層中的氫核具有不同的核磁共振頻率，而且，頻率與徑向距離有一一對應(yīng)的關(guān)系。天線發(fā)射的脈沖有一個(gè)中心頻率和頻帶，只有核磁共振頻率與這一中心頻率相等的地層才被激發(fā)，才會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，從而才會(huì)被觀測。而與該頻率不相等的地層氫核，則不會(huì)被激發(fā)，對觀測信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生任何影響。當(dāng)然，天線發(fā)射的脈沖不會(huì)是單頻率的，

8、而是具有一定的帶寬，這種頻帶將確定共振的地層區(qū)域，從而確定切片的厚度。 第11頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四MRIL-P 測量模式 PorosityBVI + FFIClay bound waterT2 Relaxation time (ms)01001101000Fully polarizedPolarization 0M0AcquisitionFull polarizedPartial polarized01001101000Partially polarizedT2 Relaxation time (ms)4PRPRPRPRPRPRPRPRTW2AAAA3AA

9、AA0AAAA1AAAA1”4PRPRPRPRPRPRPRPRTW2AAAA3AAAA0AAAA1AAAA1” 觀測模式是一種以獲取特定應(yīng)用信息為目標(biāo)的磁化和采集方式，它包括TW、TE、NE、最小累加次數(shù)RA（minRA）的設(shè)置、頻率的使用及其時(shí)序。MRILPrime的9個(gè)頻率通常被分成5個(gè)頻帶。從低頻（離探頭較遠(yuǎn)）到高頻（離探頭較近）為0、1、2、3、4。其中0、1、2、3四個(gè)頻帶各包含有兩個(gè)頻率。第五頻帶則只有一個(gè)頻率，并且總是用作泥質(zhì)束縛水（PR06）的觀測，其采集參數(shù)也都是固定的，即TE0.6ms，TW=0.2s，NE=10，RA=50。 單TW/單TE模式，用DTPTW或D9TPTW

10、表示，其測量原理如圖所示，圖中的上半部分給出了磁化和采集的時(shí)間序列，下半部分給出了兩個(gè)不同的磁化采集組合得到的T2分布。使用9個(gè)頻率時(shí)，頻帶的使用和時(shí)序關(guān)系則如圖所示。它們采集的回波串分兩組，即A組和PR06組。A組的采集參數(shù)為TE1.2ms(DTPTW)或0.9ms(D9TPTW),NE=400(DTPTW)或500（D9TPTW），TW則用3T1的原則選取，預(yù)先設(shè)計(jì)為8s，9.5s，12s?！皢蜹W/TE”用于測量泥質(zhì)束縛水、毛管束縛水、視有效孔隙度和視總孔隙度。第12頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四MRIL-P 測量模式 PorosityT2 Relaxatio

11、n time (ms)0100110100001001101000BrineOilGasT2 Relaxation time (ms)Short TWLong TW0M00TWshortWaterLight oilGas0M0TWlongWaterLight oilGasShort TWAcquisitionAcquisitionLong TWf1f2雙TW/單TE模式，用DTW或D9TW表示，測量原理如圖所示，它可以通過兩個(gè)頻率的交替使用，完成兩個(gè)不同極化時(shí)間的回波串的采集。使用9個(gè)頻率時(shí)，其頻帶的使用和時(shí)序關(guān)系如圖所示。它們采集到的回波串包括三組，即A、B和PR06組。A組的磁化參數(shù)為長T

12、W，B組的磁化參數(shù)為短TW，兩組的采集參數(shù)TE、NE則相同。TE、NE和minRA?！半pTW/單TE加PR06”模式是一種T1權(quán)觀測，除了用于測量泥質(zhì)束縛水、毛管束縛水、視有效孔隙度和視總孔隙度外，還可以單獨(dú)用作輕質(zhì)油氣的識(shí)別，并且，通過非完全磁化和含氫指數(shù)校正，獲得地層的真有效孔隙度和真總孔隙度。第13頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四MRIL-P 測量模式 PorosityT2 Relaxation time (ms)0100110100001001101000BrineOilT2 Relaxation time (ms)Polarization0M0WaterLi

13、ght oilGasAcquisition Long TEf2Polarization0M0WaterLight oilGasAcquisition Short TEf1Short TELong TE單TW/雙TE模式，用DTE(n)TW或D9TE(n)TW表示，測量原理如圖所示，它可以通過兩個(gè)頻率的交替使用，完成兩個(gè)不同回波間隔的回波串的采集。使用9個(gè)頻率時(shí)，其頻帶的使用和時(shí)序關(guān)系如圖所示。它們采集的回波串包括A、B和PR06組，其中A組由短TE采集，B組由長TE采集，兩組的極化常數(shù)TW相同。例如，DTE108表示TW8s、TES=1.2ms、TEL=2.4ms。 “單TW/雙TE加PR06

14、”模式是一種擴(kuò)散系數(shù)加權(quán)觀測，可以測量泥質(zhì)束縛水、毛管束縛水，視有效孔隙度，視總孔隙度，也可以對粘度較高的油進(jìn)行識(shí)別和定量分析。 第14頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四MRIL-P 測量模式 01234PRPRPRPRPRPRPRPRAABBAABBAABBAABB01234PRDDEEPRPRDDEEPRPRDDEEPRPRDDEEPR01234AAPRPRPRPRPRPRPRPRDDAADDAADDAADD 雙TW/雙TE模式，用DTWE(n)或D9TW(n)表示，測量原理如圖所示，使用9個(gè)頻率時(shí)，其頻帶的使用和時(shí)序關(guān)系如圖所示。它們采集的回波串包括A、B、PR0

15、6、D、E五組，其中A、B兩組是由短TE（1.2ms，DTWE(n)，或0.9ms，D9TWE(n)）采集的雙TW模式；D、E兩組則是由長TE采集的雙TW模式，所以A與D組合可以得到一個(gè)雙TE觀測，B與E是另一個(gè)雙TE觀測，只是由于它們都是短TW采集到的，通常不使用。 “雙TW/雙TE”模式既利用了T1加權(quán)，又利用了擴(kuò)散系數(shù)加權(quán)，可以測量泥質(zhì)束縛水、毛管束縛水、視有效孔隙度、視總孔隙度、以及對輕烴、高粘度油的識(shí)別和定量分析，是一類對新區(qū)有效的觀測模式。 第15頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四MRIL-P 測量模式 由雙TW/雙TE模式分解出的DTW（短TE）數(shù)據(jù)。第1

16、道為深度，包含加速度；第2道有GR、張力、電纜速度（CS）、滲透率指示、以及A組和PR組的增益值，用于了解數(shù)據(jù)采集的過程、地層的滲透性、以及儀器的工作狀態(tài)；第3道為總孔隙度系統(tǒng)的T2譜，范圍從0.25ms到2048ms；第4道與第5道分別為A組和B組的回波串；第6道和第7道分別為A組和B組的3個(gè)孔隙度，即：視總孔隙度、視有效孔隙度、毛管束縛水孔隙度，此外，還有A、B兩組的CHI值，用于表達(dá)回波串的實(shí)測值與理論值之間的擬合程度。由現(xiàn)場結(jié)果可以快速識(shí)別具有孔隙性和滲透性的層位，并找出明顯的油氣層段。 雙TW現(xiàn)場圖第16頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四MRIL-P 測量模式

17、 由雙TW/雙TE模式分解出的DTE數(shù)據(jù)。第1道為深度，包含加速度；第2道有GR、張力、電纜速度（CS）、滲透率指示、以及A組和PR組的增益值；第3道為總孔隙度系統(tǒng)的T2譜；第4道與第5道分別為A組和B組的回波串；第6道和第7道分別為A組和B組的3個(gè)孔隙度，此外，還有A、B兩組的CHI值。雙TE現(xiàn)場圖第17頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四MRIL-P 測量模式 其數(shù)據(jù)來源則為雙TW/雙TE模式分解出的長TE的DTW，這在第4道與第5道A、B兩組的回波個(gè)數(shù)即可看出。 雙TW現(xiàn)場圖（長TE）第18頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四1 重復(fù)性檢查：

18、在正式測量之前，在測量井段頂部選擇典型滲透層測量25m以上重復(fù)曲線。當(dāng)?shù)貙涌紫抖却笥诨虻扔?5%時(shí)，孔隙度曲線重復(fù)測量值的相對誤差小于10%；當(dāng)?shù)貙涌紫抖刃∮?5%時(shí)，孔隙度曲線重復(fù)測量的絕對誤差為1.5PU。2 曲線質(zhì)量檢查1） 回波串的擬合度CHI曲線應(yīng)平滑且數(shù)值小于2。2） 增益GAIN曲線應(yīng)平滑且無噪聲干擾，增益應(yīng)隨泥漿電阻率及井徑的變化而變化。3） 測速應(yīng)符合測前設(shè)計(jì)要求。測后質(zhì)量檢查核磁共振測井質(zhì)量控制第19頁，共21頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)17分，星期四4）測量曲線應(yīng)與地層規(guī)律相吻合，有關(guān)孔隙度的響應(yīng)信息如下：a）有效孔隙度MPHI小于總孔隙度PHIT，只有在巖性純的地層中有效孔隙度等于總孔隙度PHIT。b）巖性純的水層中：有效孔隙度MPHI近似等于密度/中子交會(huì)孔隙度。c）泥質(zhì)砂巖地層中：有效孔隙度MPHI小于或等于用正確的骨架參數(shù)計(jì)算的密度孔隙度。d）純氣層中:有效孔隙度MPHI值