核磁共振录井原理及技术简介
核磁共振分析及地质综合应用
78.3 11.7
69.8 7.7
58.5
2.6
2000
67.7 1.1
69.0 6.9
50.0 -5.9
3000
66.6 69.5 2.9 62.1 61.9 -0.2 55.9 57.6
1.7
4000
68.3 1.7
61.0 -1.1
53.4 -2.5
下，此时水相的核磁信号接近为0。
二、核磁共振录井测量分析方法
锰离子(Mn2+)扩散进入岩样孔隙内的水相 中
纯水岩样MnCl 2 水溶液浸泡前后T 2 谱比较
600
500
浸泡前
浸泡后
400
频率
300
200
100
0
0.1
1
10
100
1000
T 2 弛豫时间(ms)
纯水岩样在Mn2+浓度为10000mg/l的MnCl2水溶
1000
低孔低渗
频率
二、核磁共振录井测量分析方法
泥浆浸泡对岩屑样含油饱和度影响实验结果
含油饱和度(%)
模拟井深(m) 中孔高渗(16.0%，296mD) 中孔中渗(16.5%，68.6mD) 低孔低渗(11.9%，1.24mD)
浸泡前 浸泡后 偏差 浸泡前 浸泡后 偏差 浸泡前 浸泡后 偏差
1000
一、核磁共振录井测量原理
核磁共振技术测量孔隙度的原理(1)
•岩样孔隙度等于孔隙体积除以岩样外观体积 •岩样外观体积用常规方法可以测量获得 •岩样孔隙体积用核磁共振方法可以测量获得
一、核磁共振录井测量原理
核磁共振技术测量孔隙度的原理(2)
采用核磁共振技术能够准确测量得到岩样孔 隙内的流体量。当岩样孔隙内充满流体时，流 体量就与孔隙体积相等，因此采用核磁共振技 术能够准确检测岩样孔隙体积。
《核磁共振测井全》课件
储层表征
核磁共振测井提供了详细的储 层性质描述，包括孔隙结构、 孔隙度分布和岩石类型，有助 于优化开发和生产侵入性测量
核磁共振测井是一种非 侵入性测量技术，不需 要采集样品，可以在井 内直接获取地层信息。
2 高分辨率
核磁共振测井具有高分 辨率，可以获取细微的 地质和储层参数变化， 提供精确的地质解释。
3 仪器限制
核磁共振测井仪器的尺 寸和功耗限制了其在特 定井眼中的应用，需要 克服相关的工程和技术 问题。
核磁共振测井的案例研究
1
海上油气勘探
核磁共振测井在海上油气勘探中的应用，帮助发现油气藏和优化产能，提高勘探 和开发效率。
2
储层评估
核磁共振测井在储层评估方面的应用，提供可靠的地质参数和流体信息，指导油 气勘探和开发决策。
3
井间连通性
核磁共振测井用于评估油井间的连通性，检测压力变化和流体移动，帮助优化油 藏生产。
核磁共振测井的未来发展
先进测井技术
未来的核磁共振测井技术将更 加先进，实时、高分辨率、多 参数测量等特性将得到进一步 增强。
人工智能应用
结合人工智能技术，核磁共振 测井可以进行更精确的数据处 理和解释，提高解释的速度和 准确性。
环境友好型
未来的核磁共振测井技术将更 加环境友好，减少对地下水资 源和环境的影响。
《核磁共振测井全》PPT 课件
核磁共振测井是一种用于获取地下岩石和流体性质的非侵入性测量技术。通 过应用核磁共振原理，可以获得有关地下油气储层的重要信息。
什么是核磁共振测井？
1 原理解释
2 数据获取
核磁共振测井利用原子核的自旋和磁矩之 间的相互作用来研究储层的性质。它基于 核磁共振现象，通过识别和分析样品中的 核自旋状态来获取相关信息。
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。
核磁共振测井原理
核磁共振测井原理
核磁共振测井（NMR）是一种地球物理测井技术，利用磁共振现象分析电磁信号来获取地下岩石中的孔隙结构和流体含量信息。
NMR测井原理基于核磁共振现象，即在强磁场中放置原子核会产生共振吸收现象。
在NMR测井中，沿井壁发射一系列短脉冲电磁信号，这些信号会激发旋转相干磁矩，进而引起共振吸收现象，并使得磁共振信号能够被测量。
这些信号可以表征岩石中的孔隙结构和流体含量。
NMR测井技术常见的参数包括自由液体体积（FFV）,有效孔隙度、孔隙尺度和流体饱和度。
其中最重要的参数为FFV，它表征了岩石中的自由水体积。
知道FFV，可以确定孔隙中不同类型液体的含量，如水、油、混合物等。
有效孔隙度和孔隙尺度表征了岩石中的孔隙结构，可用于评估岩石的渗透性和储层质量。
流体饱和度则表征了岩石中所含流体的百分比，用于确定油田储层中可采储量和开发方案。
核磁共振测井的基本原理
核磁共振测井的基本原理
核磁共振测井（NMR）的基本原理是利用原子核在外磁场
中的磁矩为零或自旋为零，即自转的变化率为零，在外加磁场中与外加电场发生作用，使原子核受到磁场力而发生磁化。
当原子核在外加磁场中运动时，其周围就产生一系列感应电流（自转），这些感应电流与磁场力方向相同，就会使原子核发生位移，其位移量与原子核磁矩成正比。
核磁共振测井正是根据原子核在外加磁场中的自转变化率来研究原子核的运动和核外电子运动的。
核磁共振测井仪器有两个重要部件：一个是感应线圈；另一个是接收线圈。
感应线圈的作用是把发射出去的核磁共振信号接收下来。
一般情况下，感应线圈处于待测井段井眼的周围，在井下有很多的铁屑或其他杂质和岩石颗粒存在。
这些铁屑和颗粒对核磁共振信号会产生很大的干扰。
当井眼打开后，由于井壁对核磁共振信号有屏蔽作用，使核磁共振信号在井眼周围产生一个很强的磁场。
在这个强磁场下，原子核就会发生位移，在原子核的自转轴方向上形成一个脉冲磁场（核磁共振脉冲）。
—— 1 —1 —。
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。
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=
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
可随钻分析
2、核磁共振基本原理
核磁共振分析技术的基本原理是通过测定岩石孔隙流 体中氢原子核(1H)的磁共振信号强度及流体与岩石孔 隙固体表面之间的相互作用来达到分析孔隙度及计算 渗透率等参数的目的。 核磁共振是把原子核浸入一个静磁场及一个振荡磁场 中时所发生的一种现象。 通过NMR测井及岩心分析仪可以测量T1、T2和扩散系数 （D)三个参数。录井测的是T2。
=
φt−o φt−ow
×100%
200
160
120
幅度
80
Water
40
0 0.1
Oil
1
10
100
T2, ms
Legend oil+water oil
1000
10000
盐水饱和后的测试 锰水浸泡后的测试
4、 MR-MLTM的技术特点 ⑴齐备的样品预处理装置
★样品质量 ★样品用量 ★体积测量 ★饱和程度 ★表水去除
4、 MR-MLTM的技术特点
⑵高性能的技术指标
①信噪比
②TE
4、 MR-MLTM的技术特点
⑶强大的处理功能 3个截止值 3种测量模式 4种岩性模型 背景噪声清零 重新计算功能
4、 MR-MLTM的技术特点
⑷梯度场技术
NEW
5、结束语
① 推动了录井技术的发展
② 弥补了地球物理方法的不足，提高深部储层落实程度 ③ 为现场决策、完钻讨论、试油讨论提供可靠指导，提
Amplitude
饱和岩样
孔隙度
200
160
120
80 T2cutoff
40
0
0.1
1
10
100
1000
10000
T2
渗透率 可动流体饱和度 束缚流体饱和度
10000
∫ A(t)dt
φt = 0.1 Vs
×100%
Knmr
=
⎡⎢⎢⎣⎜⎝⎛φncmr
⎞2 ⎟⎠
⎛ ⎜⎝
FFI BVI
⎞⎤2 ⎟⎠⎥⎥⎦
T2max A(t)dt
◆ T2谱中所包含的信息
孔隙增大
0.5
总孔隙度
0.4
有效孔隙度
幅 0.3
度
0.2
截止值
0.1
粘土
毛管
束缚水 束缚水
可动水
0
0.1
1.0 10.0 100.0 1000.0 10000.0
T2 /ms
油质变轻
孔隙分布信息 孔隙分选信息 流体分布信息 油质轻重信息
3、谱图信息及分析参数的含义
★ 常规物性参数
核磁共振录井技术
基本原理及MR-MLTM技术简介
目录
1 前言
2 核磁共振基本原理
3 谱图信息及分析参数的含义
4
MR-MLTM的技术特点
5 结束语
1、前言
1、前言
核磁共振岩石物性分析技术成功解决了岩屑信噪比低及样品处理 时间长的问题，成为理想的储层物性快速评价技术——录井技术。
信 噪 比 提 高
Hale Waihona Puke 2、核磁共振基本原理Prototype of “Indomitable” Machine Today there are 22,000 MRI machines worldwide
Courtesy Baker Hughes
Dr. Raymond Damadian (1974) inventor of MRI
2、核磁共振基本原理
(after Coates et al., 1999)
杂乱排列的氢原子
2、核磁共振基本原理
(after Coates et al., 1999)
自旋具有上、下两个方向
2、核磁共振基本原理
其中： k = 玻耳兹曼常数 T = 绝对温度 (开氏) h = 普朗克常数
I =原子核的自旋量子数
2、核磁共振基本原理
(after Coates et al., 1999)
CPMG序列
2、核磁共振基本原理
1. 产生 90°脉冲 2. 相散开始 3. 加180°脉冲开始相聚 4. 相聚过程 5. 在2τ产生自旋回波
(after Coates et al., 1999)
Carr – Purcell – Meiboom – Gill (CPMG)序列
2、核磁共振基本原理
A
B
D
E
AB
C
D
0
(after E.L. Hahn,Kay Kaszas)
τ
C
F
E
F
2τ t
2、核磁共振基本原理
自旋回波串
(after Coates et al., 1999)
2、核磁共振基本原理
Amplitude：calibrated to Porosity
−t
M
x
(t)
T1
Magnetization
T2
T1 characterizes the rate at which longitudinal magnetization builds up T2 characterizes the rate at which transverse magnetization decays
在外磁场中的净磁化
(after Coates et al., 1999)
2、核磁共振基本原理
T1（纵向弛豫时间） —原子核在静磁场中排列的速率。
63%
(after Coates et al., 1999)
2、核磁共振基本原理
(after Coates et al., 1999)
要发生有效扳倒，B1的频率必须等于质子在给定B0中的拉莫尔频率
2、核磁共振基本原理
After Goates 1999
2、核磁共振基本原理
流体本身的弛豫与岩石表面弛豫相比要弱得多，在石油核磁研究和应用中一般可 以忽略。但是如果岩石中存在比较大的洞或者裂缝时(如在灰岩中)，流体分子很 难与岩石表面发生碰撞，此时体弛豫不能忽略。当岩石中流体的粘度非常大时 (如稠油)，流体自扩散运动比较弱，体弛豫也不可忽略。