浅谈核磁共振录井技术
核磁共振测井技术及应用
核磁共振测井影响因素及适用性
核磁共振测井对井眼和泥浆有较高的要求，因为高矿化度泥浆和大井眼 都会造成信噪比降低，同时由于核磁探测深度较浅（20cm），泥浆侵入 较深会对核磁共振判别流体性质造成影响。
目录
1. 核磁共振测井基本原理 2. 核磁共振测井仪器介绍 3. 核磁共振测井资料处理 4. 核磁共振测井资料应用
核磁共振测井技术及应用
胜利测井公司资料解释研究中心 2011.05
目录
1. 核磁共振测井基本原理 2. 核磁共振测井仪器介绍 3. 核磁共振测井资料处理 4. 核磁共振测井资料应用
核磁共振测井基本原理
1、核磁共振测量的物理基础
核磁共振（NMR）指的是原子核对磁场的响应。即若在与稳定磁场垂直方 向上加一射频磁场，当交变磁场的频率与氢核的核磁共振频率相同时，处于低 能位的氢核将吸收能量，转变为高能态的核，这一现象即称之为核磁共振。
当射频脉冲作用停止后，磁化矢量通过自由进动向B0方向恢复，使原子核从 高能态的非平衡状态，向低能态的平衡状态恢复。这种高能态的核不经过辐射而 转变为低能态的过程叫弛豫。
核磁共振测井基本原理
2、核磁弛豫
纵向弛豫（T1）：磁化矢量在Z方向的纵向分量往初始宏观磁化强度M0的数值恢复 过程。它与孔隙度的大小、孔隙直径的大小、孔隙中流体的性质、以及地层的岩 性等因素有关。 横向弛豫（T2）：磁化矢量在X-Y平面的横向分量往数值为零的初始状态恢复的过 程。它与地层孔隙度的大小、孔隙直径的大小、孔隙中流体的性质、岩性、以及 采集参数（如TE和磁场的梯度）等因素有关。
核磁共振测井解释成果图
流体分析（MRIAN）成果图 第一道：自然电位SP，单位mV；
自然伽马GR，单位API； 核磁区间孔隙度T2-Porosity； 井径CAL，单位in。 第二道：核磁渗透率MPERM，单 位mD；。 第三道：标准T2分布； 第四道：流体分析道，包括：烃 体积，自由水体积，毛管束缚水 体积，有效含水饱和度，束缚流 体体积，有效含水孔隙度，核磁 共振有效孔隙度，总孔隙度。
核磁共振测井技术在地下水勘察中的应用
核磁共振测井技术在地下水勘察中的应用地下水是人类生活中重要的水源之一，对地下水的精确勘察和评估对于保障饮用水安全和可持续发展至关重要。
传统的地下水勘察方法虽然有一定的局限性，但随着科技的不断进步，新的测井技术不断涌现。
本文将介绍核磁共振测井技术在地下水勘察中的应用，探讨其原理、优势和潜力。
核磁共振(NMR)技术是20世纪40年代诞生的一项重要科学技术，它以原子核自旋共振现象为基础，通过检测样品内原子核在外部磁场中的行为来获得样品的物理和化学信息。
核磁共振测井技术则是将核磁共振技术应用于地下水勘察领域，可以帮助地质勘探人员了解地下水的分布、含量、流向等重要信息。
核磁共振测井技术相比传统的地下水勘察方法有以下优势。
首先，核磁共振测井技术可以非侵入性地对地下水进行勘察，不需要进行钻孔，不会破坏地下水资源。
其次，核磁共振测井技术具有较高的分辨率，可以提供详细的地下水信息。
例如，它可以测量地下水的含水量、含油饱和度、孔隙度等，帮助判断地下水的质量和可利用性。
此外，核磁共振测井技术还可以提供地下水的流速和流向信息，对于地下水流动模型的建立和优化具有重要意义。
核磁共振测井技术在地下水勘察中的应用很广泛。
首先，它可以用于地下水资源的评估。
通过核磁共振测井技术，可以实时监测地下水的分布情况，评估地下水资源的储量和可利用量。
其次，核磁共振测井技术可以用于地下水污染的监测和治理。
地下水污染是当前面临的严重环境问题之一，传统的监测方法往往需要取样分析，效率低且成本高。
而核磁共振测井技术可以实时、快速地检测地下水中的有害物质含量，提供污染源的定位和治理方案的制定。
此外，核磁共振测井技术还可以辅助地下水水文地质研究。
地下水水文地质研究是地下水勘探的前提和基础，它涉及地下水的形成、演化和运动规律等问题。
核磁共振测井技术可以提供地下水含水层的物理和化学参数，有助于揭示地下水系统的运动机制和地下水补给方式等重要问题。
虽然核磁共振测井技术在地下水勘察中具有广阔的应用前景，但也面临一些挑战和难题。
核磁共振录井原理及技术简介
=
M
e T2
0x
Decay rate (1 / T2)：rock & fluid information
(after Coates et al., 1999)
2、核磁共振基本原理
从弛豫曲线到 T2谱的反演
3、谱图信息及分析参数的含义
(after Coates et al., 1999)
3、谱图信息及分析参数的含义
∫ FFI =
T2cutoff T2 max
A(t)dt
×100%
∫0.1
T2cutoff A(t)dt
∫ BVI =
0.1 T2max
A(t)dt
×100%
∫0.1
3、谱图信息及分析参数的含义
☆ 含油饱和度
∫∫ So =
T2 max
0 T2 max
0
Ao (t)dt Aow (t)dt
×100%
2、核磁共振基本原理
T2—原子核的平衡态被射频脉冲（RF)破坏后横磁化衰减的速率 B1(90°脉冲）关闭后， 质子发生相散=自由感应 衰减（FID) T2* 通常很小 (tens of µs)
(after Coates et al., 1999)
2、核P磁ola共ri振za基tio本n原an理d Decay
处 理 时 间 缩 短
1、前言
样品类型广
岩心、壁心、岩屑
样品用量少
≤10克
分析成本低
NaCl、MnCl2
样品无损坏
一样多参数
P、K、FFI、BVI
分析速度快
6min/样
准确性高
δ|P|<10%
连续性强
核磁共振录井技术
层,其中干层11层,水层3层。
1400 1300
在T2弛豫谱上干层表现为T2驰
1200 1100
豫时间较短,微孔隙发育,绝大
1000 900
T2幅 值
部分流体处于束缚状态；水层
800 700
表现为T2驰豫时间相对较长,中
600 500
大孔隙相对发育,可动流体较
400
300
高。核磁共振录井分析认为该 200 100
9、核磁共振检测与常规岩心分析比较
(5) 检测参数数量： 一套核磁共振检测可以得到孔、渗、油水饱和度可 动流体等多个数据。常规岩心分析对不同的参数需 要不同的实验设备。
9、核磁共振检测与常规岩心分析比较
（6）流体的赋存状态检测： 核磁共振检测可对流体的赋存状态（束缚流体与
可动流体）进行分析。常规分析手段难以提供可动流 体、束缚流体饱和度等参数。
井无开采价值,该井未下油层
0
套管。
0.1
干层 水层
1
10
100
1000
10000
弛豫时间（ms)
6、油藏改造前期评价
根据测得的可动流体百分数、孔径分布、渗 透率等储层物性参数，指导措施施工有利层位的 选择，建立新型油藏改造前期评价方法。
对有潜力的低孔、低渗储层进行酸化、压裂 等储层改造措施，才能见到工业油气流。
9、核磁共振检测与常规岩心分析比较
(1) 参数检测精度： 核磁共振检测的各项参数均具有较高精度，能够满
足工程上快速评价和区分有效储层的精度要求。 与实验室常规岩心分析比
a.孔隙度的偏差一般小于2%； b.渗透率的偏差一般小于0.25个数量级； c.油、水饱和度的偏差一般小于5%。
9、核磁共振检测与常规岩心分析比较
核磁录井技术
因为储层是连续的，真岩屑会越来越多，所以我们可
以从岩屑量的变化情况确定真岩屑。第四，从岩性定 名的成分上进行判别。
长城录井
四、核磁分析
取 样 标 准
一、取样井号和井段的确定 取样井号和井段由设计和需要确定，并在录井 前将取样井号和取样井段及时通知所在地质录井小 队及其所属单位。 二、取样前的准备 录井前，地质录井小队提供足够的取样所需物品 和材料如：取样桶、NaCl和KCl试剂等。。 取样前，地质录井小队应备好足够量的盐水， 盐水配制方法为：每一升（1L）清水中加入10g NaCl和10g KCl。
长城录井
三、引进核磁技术的原因
长城录井
三、引进核磁技术的原因
样品无损坏
样品类型广
岩心、壁心、岩屑
准确性高
δ|P|<10%
样品用量少
≤10克
一样多参数
P、K、FFI、BVI
连续性强
分析成本低
NaCl、MnCl2
分析速度快
6min/样
可随钻分析
长城录井
四、核磁分析
长城录井
四、核磁分析
核磁样品选取一定要保证及时性，在第一时间进行选
长城录井
四、核磁分析
取 样 标 准
三、取样要求 非储集层一般不选取样品，但有气测异常或油气显示时应 适当取样。样品选取应符合以下要求： 岩心取样：岩心出筒清洁后，及时取样，应尽可能选取有 代表性；储集层取样间距为每1m岩心不少于3块；每块样品 大小以4cm×4cm×4cm为宜。 岩屑取样：清洗岩屑的水严禁有原油或成品油污染。岩屑 清洗后应去除掉块并立即选样，样品量应不少于小取样筒 的标记处。取完后用盐水浸泡，以超出岩屑面2-3cm为宜。 取样主要取储集层的样；有显示的储集层必须取样，取样间 距按岩屑录井间距执行。取心时也按录井间距取样。如有特 殊取样要求另行通知。 井壁取心：如有特殊要求时由油藏项目部另行通知，取样 要求可参照岩心取样要求执行。
核磁共振录井技术在石油工程中的应用
核磁共振录井技术在石油工程中的应用在石油的查看以及开采程序中，核磁共振措施获得了普遍的运用。
这种措施包含以下几个部分：随钻、录井、测井、辨别流体模块样式的底层检查等核磁共振措施。
在石油的开采程序中施展着日益关键的用途。
文章主要从核磁共振措施的理论解析着手，对核磁共振录井措施在存储物性评估地层等部分使用的方案开展解析，关键对储存物性评估开展具体讲述，进一步解释了核磁共振录井措施对石油项目部分有着日益关键的位置以及用途。
标签：核磁共振技术；石油工程；录井；储层物性评价引言伴随着石油业的前进，油田查看开采的范畴持续扩张，录井业也随之有了新的前进机会。
在承袭以及开展以往录井优点措施的过程中，人类凭借措施发展以及科学技术改革，持续拓展录井业新的服务范畴，开采出新的利益成长点。
当前，录井工艺以开展成以往石油业以及信息措施相综合的集化学、电子资料、电、声、磁、机器为整体的全面措施，牵扯到石油地况、钻井项目、地球化学以及物理、传感措施、信息处置以及运送等很多科目、很多范畴的现代化专业措施，其特征是信息化以及智能化。
身为一项新的科技，在上世纪末核磁共振就已经被普遍的运用到石油地况以及石油项目的探索部分。
它对信号的测验有着显著的优点，就是能够不会因固体骨架等遇到干扰，拥有安稳性质同时信息丰厚。
并且，可以有选择的对物体开展检测，能够检测的更准确，在检测的程序中可以更清楚的辨析出油、气、水等在核磁共振部分存在显著的不一样，防止在以往方式中的不足。
以往的行为是经过对外形模子的使用开展的，会遭到岩性、井眼以及地层水矿化的作用。
尤其辨别情况以及储存位置的评估都在使用核磁共振之后获得了处理。
全部这些措施的运用，能够更加精准的评估地层油气构造，计算的储存量更加科学，对产层的构造估算更加精准，推动了油气田的开采量。
1 核磁共振技术的基本原理人类在不一样的范畴中都运用了核磁共振措施，在石油项目部分的运用和别的部分存在着很大的差距。
在石油项目部分，这项措施充分使用核磁对油水开展检测以及解析，最后解析出油水在地层以及岩石中是什么样的形式以及状况留存的。
核磁共振测井技术在胜利油区勘探开发中的应用
核磁共振测井技术在胜利油区勘探开发中的应用摘要：利用核磁共振技术进行测井是测井技术取得重大进步的表现。
核磁共振测井器在测井时可以为工作人员提供多组有关油气开发以及油气存储状态的数据。
核磁共振测井技术的工作原理是根据油气层和水汽层，在核磁共振测井仪器上所显示的核磁反应各有不同，再来分辨出哪一层是油气层，哪一层是水层。
由此来看，核磁共振测井技术是目前为止比较准确的测井技术。
因为核磁共振测井技术测井比较准确特点，所以核磁共振测井技术在油气开发中的应用也是比较广泛的。
关键词：核磁共振测井技术；具体应用；创新。
引言核磁共振测井技术的应用可以帮助测井人员分辨油气有效的存储层，并且可以自动识别复杂的岩石性质。
本文首先介绍核磁共振测井技术的工作原理；其次分析核磁共振测井技术在胜利油田开发中的应用；最后分析测井技术的创新。
一、磁共振测井技术的原理不同的原子核中所含的量子数量是不同的，因此原子核在运动时会产生一定的磁场，核磁共振测井器会感应到原子核所产生的磁场，并对其做出相应的反应。
核磁共振的外磁场，分别有两个取向，这两个取向分别是顺磁场方向和逆磁场方向。
在外磁场当中，整个核磁共振系统会被磁化，于是再加上射频脉冲，就会发生核磁共振的现象[1]。
二、核磁共振测井技术在胜利油田开发中的应用1.测量和分析岩性比较复杂的油气存储层核磁共振测井技术和其他测井技术相比较而言是一种受岩石复杂性影响非常小的测井技术。
利用核磁共振测井技术对岩性比较复杂的油气存储层进行测量不仅可以准确得出岩石孔隙中油气存储的体积，还可以提高辨别岩石孔隙度和岩石渗油量的成功率。
胜利油田在开发过程中，会遇到一些岩性比较复杂的地区，这就给石油开采加大了难度。
那么，核磁共振测井技术在胜利油田的开发中，可以很好地解决这一问题，可以很好地分析出各种岩性的地层所存储的石油。
2.识别地下流体的性质不同的地层中分布的流体是不相同的，有些地层中流体的性质与石油的性质十分的相似，因此这就会在很大程度上误导石油开采的工作人员。
核磁共振测井技术
MBMW m
TMA X T 2cutoff
S(T2 )dT2
有效孔隙体积
MPHE e
TMA X 4
S (T2
)dT2
总孔隙体积
MSIG t
TMA X T min
S
(T2
)dT2
渗透率
k c4 NMR ( FFI )2 BVI
目录
一、核磁共振测井简介 二、核磁共振测井测量及提供的信息 三、核磁共振测井提供的成果图件 四、核磁共振测井技术的应用
核磁共振测井技术的应用
储层识别及储层物性参数计算——划分常规测井曲线无法识别的储层
核磁共振测井技术的应用
储层识别及储层物性参数计算——直接区分可动流体和束缚流体
幅度 孔吼分布频率
各部分孔隙体积分布位置
孔吼半径(um)
1
1.6
2.5
4
6.3
10
16
25
10
岩样号：NP1-X
8
孔径分布
T2谱分布
6
毛管束 缚体积
T2很长且幅度大，短T2很少或没有
驱替和渗吸都已起到作用，大、小孔隙都已排油， 它吸水能力强，含水率高，已成了注入水凸进优势 通道，即“大孔道”，对于这样的层应控制注水速 度，以防注入水的低效和无效循环。
中水淹 弱水淹
T2很长但幅度变低，短T2多
这样的储层其大孔道中的油在水驱过程中驱动力的 作用下已经排出，而小孔道中仍存在残余油，这些 油要靠毛管力吸水排油的渗吸作用排出，注水时应 降低水驱速度，在低渗流速度下，发挥毛管力的吸 水排油作用，取得最佳驱油效果。
有效孔隙度
总孔隙度
核磁共振测井提供的成果
流体性质评价成果
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浅谈核磁共振录井技术
摘要:在物理学、化学、生物学以及医学领域，核磁共振已成为一种非常有用的工具。
在石油天然气勘探开发中，核磁共振分析获得岩石重要参数，为油田储量计算和产能评价等提供依据。
钻井现场，它特殊的测量分析手段帮助地质家快速现场决策。
关键词：磁共振测量技术
说起“核磁共振”,我们并不陌生。
自1946年发现核磁共振现象以来，在物理学、化学、生物学以及医学领域，核磁共振已成为一种非常有用的工具。
在医学上，常用磁共振成像检查人体的健康。
在石油天然气勘探开发中，应用颇多：储层评价上，核磁共振分析获得岩石重要参数，为油田储量计算和产能评价等提供依据；钻井现场，它特殊的测量分析手段帮助地质家快速现场决策。
核磁共振的兴起，增加了研究人员研究地层的信心。
近些年，在科研人员不努力和探索中，其应用得到不断提升。
这项技术在录井工程上又是怎样的？
首先，要从自旋说起。
就像陀螺的转动，自旋就是物体对于质心的旋转。
一个电荷旋转可以产生磁场，磁场方向沿旋转轴的方向。
把每个原子核当做一个小磁棒，其磁场方向与核的自旋轴一致。
无外加磁场时，各小磁棒的取向随机，宏观上系统是没有磁性的；当处在恒定磁场中，原子核自旋，且轴沿磁场方向。
这样就得到两种方向和能
级：与磁场方向一致，高能级；与磁场方向相反，低能级。
带自旋的原子核置于恒定磁场中的，它会吸收某个特定频率的电磁波，发生能级跃迁，改变能量状态，产生核磁共振吸收，这个现象就是核磁共振。
需要强调的是“带自旋的原子核才可以发生核磁共振现象”。
当外加磁场结束后，自旋将逐步释放或交换能量，宏观磁化矢量消失，系统慢慢恢复至平衡状态。
这个恢复的过程，称为弛豫，它分为纵向弛豫和横向弛豫。
与之对应，表示恢复快慢的时间分纵向弛豫时间和横向弛豫时间。
纵向弛豫就是自旋与环境交换能量，而横向弛豫是自旋与自旋之间交换能量。
在录井工程中，岩石的核磁共振测量中广泛应用测量横向弛豫时间（T2）谱的方法。
由测量到岩样孔隙中流体的核磁共振信号后，通过数学方法获得的T2谱。
岩石流体的核磁共振信号强弱及T2的长短包含着丰富的岩石物理信息。
在岩样核磁共振检测和核磁共振测井基础上发展出来的核磁共振录井技术，在钻井现场可以做到对地下岩层的快速检测，是一种极具特色的岩石物性录井技术。
地质录井过程中常需测量岩样，特别是从岩屑中得到地层孔隙度、含油饱和度、渗透率以及流体饱和度等参数，而核磁共振录井技术可以快速测量这些参数。
借助测得的弛豫时间，我们可以对岩样性质进行分析。
T2谱下的积分面积表示流体量，而固体表面性质、流体状态、流体性质以及流表面的作用力强弱、孔隙度大小等信息则由横坐标及弛豫时间的大小来表现。
当岩样的两种性质相同或相似时，弛豫时间的差异主要反映岩样另一性质的差异。
下面简单介绍不同参数的测量方法。
1 孔隙度的测量方法
岩样孔隙体积与岩石总体积的比值为孔隙度。
若孔隙内充满流体时，流体体积与孔隙体积相等。
一般采用标准样定标法测量岩样的核磁共振孔隙度。
首先测量标准样，根据标定，得到其信号量；由已知孔隙度和体积，获得单位体积核磁共振信号与孔隙度之间的关系式。
然后，用探头测量饱和岩样，获得岩样孔隙中流体的T2弛豫时间谱及信号量；再用总信号量与岩样体积做比，得到单位体积岩样T2弛豫时间谱信号量。
最后根据定标线的关系式，计算岩样核磁共振孔隙度。
2 可动流体饱和度测量方法
岩样中可动流体占有孔隙体积与总孔隙体积之比是可动流体饱和度。
核磁共振T2弛豫时间谱反应了岩石孔径分布状况，在时间谱上有一个界限，当流体的弛豫时间超过这个界限，流体为可动流体；否则，为束缚流体。
这个界限，称为可动流体T2截止值。
在核磁共振录井中已经广泛应用T2截止值,不同地区的不同岩性，对应T2截止值也是不同的。
在进行核磁共振快速测量过程中，可动流体T2截止值的确定方法有两种：离心标定法与经验判断法。
在现场测量时更多选择经验判断法。
尤其对未做过离心标定的区块，通常利用T2弛豫时间谱的形态，借助“半幅点”法来进行判断。
3 渗透率测量方法
渗透率定义为压力梯度为1时，动力黏滞系数为l的液体在介质中的渗透速度，它反应了岩样本身传导液体能力，决定了储层渗流的能力。
核磁渗透率与孔隙度和可动流体有一定关系。
录井中常用核磁共振渗透率模型、渗透率系数标定及利用模型准确测量渗透率。
4 含油饱和度测量方法
含油饱和度是岩样中含油孔隙体积与岩样总孔隙体积之比。
在现场，核磁共振录井可以快速评价岩样，获得含油饱和度。
油和水的共同存在导致部分油和水的T2弛豫时间谱重叠，核磁共振录井仪器难以直接区分油与水。
所以测量的关键是区分含油岩样中的油和水。
通过泡锰实验，核磁共振录井技术得到油的T2弛豫时间谱，而后根据核磁共振信号量来得到含油饱和度。
除了以上参数的测量，核磁共振录井技术还可以用于储层识别、评价。
根据饱和岩样孔隙中流体的T2弛豫时间谱的峰的形状、峰的个数、弛豫时间长短、幅度高低，可以快速识别和定性评价储层。
同样的，核磁共振录井技术还能评价含油饱和度和孔隙流体的分布，从而可进行孔隙流体的识别与评价。
近年来，现场勘探开发难度的加大，现有的核磁共振录井技术呈现出一些不足，应该向以下三个方面发展完善。
(1)钻井液核磁共振录井技术。
目前，油区弱油气显示井渐渐增多。
造成这个结果原因有两个：一钻井施工原因，例如PDC钻头、钻井液混入有机添加剂、
井斜大等；二地层特点原因，例如深度大、油质较轻、气油比低等。
地层中的油被钻开后，会跑到钻井液内，据此特点，钻井液核磁共振录井技术应运而生。
该技术的研发弥补了常规核磁共振录井的不足，帮助找寻现有技术无法识别的弱显示，并有助于原油性质的评价、真假油气显示的识别。
它是对录井技术的进一步完善。
(2)多位核磁共振录井技术。
核磁共振在区分流体性质上具有很大的局限性，而且对于气层的识别也有障碍。
二维核磁共振甚至多维核磁共振则能够很好的区分不同性质的流体，可以准确识别低渗透率油层中油气水分布；在特定情况下，可以快速评价页岩气中吸附气含量。
(3)全直径核磁共振录井技术。
对于特殊岩性储层，如有裂缝或溶洞的砾岩、石灰岩、火成岩储层等，非均匀性很强，岩屑或者岩心样品代表性较差，无法准确反映储层的特性。
对于这类岩石样品，勘探院研发了全直径核磁共振岩样分析，配备特定探头，实现了全直径钻井取心样品的测试。
这种仪器结合高温高压核磁共振探头后，可以完成动态岩心驱替实验，流体在地层的状态以及运移规律就不得而知了。
这项新技术将成为核磁共振技术发展的新方向。
核磁共振是迄今为止获得诺贝尔次数做多的一个科学专题，说明它存在着巨大的潜力。
结合油气勘探开发的需求，跟踪它在各个领域的发展，加上科研人员的努力，一定会提高录井技术在解决弱油气层显示、评价低渗透率、非常规储集层等方面的能力。
相信，在科研生产工作者的共同努力之下，核磁共振录井技术一定会在录井行业开启一片光明的蓝图！
参考文献
[1]刘卫,邢立.核磁共振录井[M].
[2]刘强国,朱清祥.录井方法与原理[M].。