核磁测井
核磁测井解释
核磁测井解释
嘿，你知道核磁测井解释吗？这可真是个超级有趣又超级重要的事儿呢！就好像你要解开一个神秘的大谜团。
咱就说，核磁测井解释就像是一个侦探在寻找线索！想象一下，测井仪器就像是侦探的眼睛，深入到地下，去捕捉那些隐藏的信息。
比如说，它能告诉我们岩石里有多少孔隙，这些孔隙里有多少是饱含着油啊气啊之类的。
这不就跟侦探找到关键证据一样嘛！
我记得有一次，我们的工程师团队在研究一个油田区块。
大家都围着那些核磁测井的数据，就像一群兴奋的孩子在研究新玩具。
“嘿，你看这个信号，是不是说明这里有大储量啊！”“哇，这部分的孔隙度好高啊！”大家七嘴八舌地讨论着，每个人都充满了好奇和期待。
然后呢，专家们就开始根据这些数据进行解释啦。
这可不是随便说说就行的，得非常严谨、仔细，就像拼图一样，把每一块都准确地拼到合适的位置。
“这个区域的核磁信号表明，可能有连续的油层。
”专家肯定地说道。
哇塞，这时候大家都兴奋起来了，仿佛看到了滚滚的石油在向我们招手。
核磁测井解释真的是太重要了！它能帮助我们更好地了解地下的情况，找到那些宝贵的资源。
没有它，我们就像在黑暗中摸索一样。
它就像一盏明灯，照亮我们探索地下宝藏的道路，不是吗？
所以啊，核磁测井解释绝对是地质勘探领域不可或缺的一部分。
它让我们能更准确地评估油田、气田的储量和潜力，为我们的能源开发提供了坚实的基础。
我们真的应该好好重视它，好好利用它，让它为我们的生活带来更多的便利和财富呀！。
《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。
核磁共振测井资料质量控制
2、井眼尺寸对测量孔隙度的影响
核磁共振测井仪器的测量目标在仪器体外面，测井仪的静磁场都采用永 久磁体，其强度有一定的区域，只有在一定强度区域内的氢核才会被极化或 充分极化，井眼太大，或仪器偏心，测量信息受井眼泥浆的影响较大。 MRIL-P仪器的井眼适应范围是7-16″ ；但在实际测量过程中的井眼适应 范围往往不是如此简单，它与泥浆电阻率、储层物性、井斜角、井眼粗糙度 等多种因素有关；泥浆电阻率越低，储层物性越差，井斜角越大、井眼粗糙 度越大，井眼对测井资料的影响越严重。
一．核磁共振测井简介 二．核磁测井影响因素分析 三．核磁测井的测前设计 四．核磁共振测井质量控制
1、测井环境对核磁共振测井的影响
（1）泥浆电阻率对测量增益的影响
核磁共振测井仪器是在井眼泥浆中进行测井，它需要达到一定的发射 功率才能够完成测井任务，该指标由增益来衡量。 增益除了受发射线路本身的影响外，影响它的外部因素主要是井眼泥 浆电阻率，其次是地层电阻率。低电阻率泥浆或地层与泥浆电阻率的比值
（3）核磁测井测量的原始数据
双TW现场图
由双TW/双TE模式分解出的DTW （短TE）数据。第1道为深度，包 含加速度；第2道有GR、张力、电 缆速度（CS）、渗透率指示、以 及A组和PR组的增益值，用于了解 数据采集的过程、地层的渗透性、 以及仪器的工作状态；第3道为总 孔 隙 度 系 统 的 T2 谱 ， 范 围 从 0.25ms到2048ms；第4道与第5 道分别为A组和B组的回波串；第6 道和第7道分别为A组和B组的3个 孔隙度，即：视总孔隙度、视有效 孔隙度、毛管束缚水孔隙度，此外 ，还有A、B两组的CHI值，用于 表达回波串的实测值与理论值之间 的拟合程度。
1
差
中等
好
0.5 100 200 300 400 增益 500
核磁测井
测井新技术之核磁共振测井随着石油勘探开发需要，测井技术发展十分迅速，高分辨阵列感应、微扫、三分量感应和正交偶极声波等新型成像测井仪为研究地层各向异性提供了强有力的手段；核磁共振、电缆地层测试、井壁取心等提供了对地层流体的精确认识；新的过套管井测井仪器，如电阻率、新型脉冲中子类测井仪、核磁共振、电缆地层测试及永久监测等现代测井技术的发展可以在套管井中确定地层参数，精细描述油藏动态变化；新的水泥胶结评价仪直观提供一、二胶结面、水泥环形新空间及套管的剖面成像；新的套损成像测井仪为修井作业提供井精确套损质量。
随钻测井系列不断增加，如随钻声电成像、核磁共振测井、随钻地层测试等。
生产测井中的新型仪器出现，如流动成像仪、持率计等可较精确地提供大斜度、水平井测井[1]。
从上述可以看出，核磁共振测井（NMR）在测井新技术中占据着非常重要的地位，在油气勘探开发的许多方面都起着重要的作用。
自上个世纪九十年代核磁共振现象被发现以来，核磁共振技术作为一种重要的现代分析手段已经广泛应用于各个领域。
核磁共振在石油勘探中的应用始于20世纪50年代，经过近60年的发展，核磁共振测井仪器不断更新换代，功能逐渐增强，采集的信息更加丰富。
随着勘探程度的提高和勘探目标的复杂化，核磁共振侧井已经成为一种十分重要的地球物理探测方法，在复杂油气藏勘探开发中正在发挥不可替代的作用。
在复杂岩性、复杂孔隙结构、复杂流体成分、低孔低渗以及低电阻率、低含油气饱和度等情况下，当其他测井大多显得无能为力时，核磁共振测井却是储层评价和流体识别的有效手段，因而具有独特的价值和生命力[2,3]。
人们第一次认识NMR的潜在价值是在上世纪50年代。
核磁共振测井仪器的构想最早由Varian提出，并进行了可行性研究，迈出了核磁共振在石油工业应用的第一步。
20世纪60年代，Chevron和Schlumberger合作研制出利用地磁场的核磁共振测井仪器(nuclear magnetism logging,NML),并用于油田测井。
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 —。
核磁共振测井原理
核磁共振测井原理一、快速发展的核磁共振测井技术1945年，Bloch 和Purcell发现了核磁共振（NMR）现象。
从那时起，NMR作为一种有活力的谱分析技术被广泛应用于分析化学、物理化学、生物化学，进而扩展到生命科学、诊断医学及实验油层物理等领域。
如今，NMR已成为这些领域的重要分析和测试手段。
40年代末，Varian公司证实了地磁场中的核自由运动，50年代，Varian Schlumberger-Doll，Chevron三个公司开展了核磁共振测井可行性研究。
60年代初开发出实验仪器样机，它基于Chevron研究中心提出的概念，仪器使用一些大线圈和强电流，在志层中产生一个静磁场，极化水和油气中的氢核。
迅速断开静磁场后，被极化的氢核将在弱而均匀的地磁场中进动。
这种核进动在用于产生静磁场的相同线圈中产生一种按指数衰减的信号。
使用该信号可计算自由流体指数FFI，它代表包含各种可动流体的孔隙度。
这些早期仪器有一些严重的技术缺陷首先，共振信号的灵敏区包括了所有的井眼流体，这迫使作业人员使用专门的加顺磁物质的泥浆和作业程序，以消除大井眼背景信号，这是一促成本昂贵且耗时冗长的处理，作业复杂而麻烦，测井速度慢石油公司难以接受。
其次，用强的极化电流持续20ms的长时间，减小了仪器对快衰减孔隙度成分的灵敏度，而只能检测具有长弛豫衰减时间的自由流体，由于固液界面效应对弛豫影响及岩石孔隙中油与水的弛豫时间差异不大，使得孔隙度和饱和度都很难求准。
此外，这些仪器为翻转被极化的自旋氢核需消耗大量功率，不能和其它测井仪器组合。
但这些难题没有使核磁共振测井研究中止。
70年代末至80年代初，美国Los Alamos 国家实验室Jasper Jackson 博士提出“INSDE－OUT”磁场技术。
在相同时期，磁共振成象（MRI）概念也得到很大发展。
1983年，Melvin Miller博士在美国创办了NU－MAR公司，他们综合了“INSIDE－OUT”概念和MAR技术同时，斯伦贝谢公司几十年来，一直在努力发展核磁共振测井技术。
核磁测井
核磁测井1、现代NMRR测井1、1脉冲NMR测井仪传感器(如磁铁和天线)是脉冲NMR测井仪的核心部分。
它对仪器的S／N、最小回波间距、探测深度(DOI)、测井速度和垂直分辨率有重要影响。
在用的所有仪器在传感器的设计上都不尽相同，主要差别是电子线路、固件、脉冲序列、数据处理和解释算法。
NMR仪器的详细技术指标都能在各家服务公司的网站上找到。
斯伦贝谢电缆式NMR测井仪器有三个天线和一个完全可编程的脉冲序列发生器，能进行多种不同方式的测量。
两个152mm天线用于高分辨率测量，提供总孔隙度、束缚流体孔隙度和自由流体孔隙度。
高分辨率天线还可用来探测天然气和轻烃，计算渗透率和孔隙大小分布。
主天线长457mm，有多个频率，用于不同地层评价，提供多种NMR 测量。
每个频率都对应不同DOI(从井壁算起为38～102mm)。
主天线所提供的地层评价包括两个高分辨率天线所提供的所有地层评价，还用于评价流体径向剖面、流体体积和石油黏度。
所有的商用NMR仪都有一些共同的特征，譬如：所有的仪器都采用强度很大的钐钴合金永久磁体，磁铁对温度变化相对不敏感。
磁体用于极化(磁化)烃和水分子中的氢核(质子)。
另一个共同的特征是它们都采用脉冲NMR测量。
1．2测量原理NMR测量有两步。
第一步是建立储层流体的净磁场，当仪器沿井简移动时，磁铁的磁场矢量B。
磁化储层流体中的氢核，产生净磁场，磁场沿着B。
方向，即纵向。
在井壁附近区域(距井壁几英寸)，B。
的大小一般为几百高斯。
B。
的大小随着离磁铁径向距离的增加而减小，从而在测量区域内形成磁场梯度或梯度分布。
正如下面讨论的，磁场梯度用于识别储层流体并描述流体特征。
在施加B。
之前，氢核磁矩的方向是无序的，因此流体净磁场为0。
在极化时间Tp内，磁化强度以指数形式增大到其平衡值Mo。
描述磁场指数方式的时间常数为纵向弛豫时间，称之为T1。
在储层岩石中，用T1分布描述磁化过程。
T1分布反映的是沉积岩中油气的复杂成分和孔隙大小分布。
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孔隙流体中的核自旋弛豫
核磁共振资料的处理
一、核磁共振现象
1.动量矩 p r mv
2.核磁矩
p
–为旋磁比
3.
拉莫尔进动(Larmor)
0 B0
1 f0 B0 2
原子核在外磁场中的运动(类似于陀 螺在重力场中的进动)
4.
宏观磁化量
–单位体积内核磁矩的和,称宏观磁化量 – M
5.
核磁共振
i
–对于被磁化的自旋系统,再施加一个与静磁 场垂直、以角频率0振荡的交变磁场B1，此 时处于低能态的核磁矩吸收交变磁场的能量 ，跃迁到高能态，磁化强度相对于外磁场发 生偏转，这种现象被称为核磁共振
二、NMR信号的检测
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 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 。
核 磁 有 效 孔 隙 度
岩心分析孔隙度
岩心分析渗透率-核磁渗透率交会图
核 磁 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
井号 样品 平均绝对 平均相对 最 大 绝 对 最大相对
个数 误差（pu） 误差（%）误差（pu） 误差（%） 侯 101 井 赵 113 井 赵 57 井 赵 60 井 赵 71 井 25 28 18 23 20 1.1 1.2 1.3 1.0 1.5 9.2 7.0 8.3 5.1 6.7 2.3 3.0 3.6 3.0 4.1 13.3 18.9 24.4 13.8 16.2
核磁共振测井
CMR--Combinable Magnetic Resonance MRIL--Magnetic Resonance Imager Log
本章内容
?
§ 1
§ 2
核磁共振测井的理论基础
应用
?
结束
§1核磁共振的理论基础
核磁共振现象
NMR信号的检测
弛豫时间及其测量
核磁共振测量区的选择
CMR技术指标
长度： 14ft(4.3m) 重量： 300磅 最高温度: 350 °F(175 °C) 最大压力： 20000psi(137.8MPa) 探测深度：1in 最小井径： 6.5英寸或7.8in(带弓形弹簧） 测量孔径： 6英寸
§2 核磁共振测井的应用
一、提供精确的物性参数 二、综合常规测井资料进行油气水的定量评价 三、用于孔隙结构研究 四、用谱差分和谱位移法 可区分油、气、水及流体的粘度。 五、估计流体粘度 六、其它应用
赵 60 井
油0.04 水18.36
赵86井解释成功与失利的实例
水33.72 Cacl2 cl=58493 sum=97686 (Ek2)
Es4+Ek1
油53.48 气35280 d=0.8705 u=3.54(Ek2)
薄层评价
核磁共振 成像测井
薄层电阻率
孔、渗、饱、 厚度等参数
赵 61 井
GR
CBIL
MRIL的探测范围
CMR的测量范围
CMR的测量范围
CMR的测量范围
五、岩石流体中的核自旋弛豫
1. 2.
颗粒表面弛豫 扩散弛豫
–在梯度磁场中，由分子运动造成的弛 豫，只导致Ｔ２弛豫，对Ｔ１不影响。
3.
体积弛豫
–邻近分子的自旋运动产生的局部磁场 波动造成的。
孔隙尺寸与T2的关系
颗粒表面弛豫示意图
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。
核磁测井孔隙度模型
烃
岩心刻度核磁测井 确定T2截止值
幅 度
100%饱和 100psi下离心
T2截止值
束缚水 部分
可动流 体部分
孔隙度 22.4% 可动流 体 66.8% 截止值 28.2ms
T2 弛豫时间 （s）
岩心离心前后弛豫时间谱
t / T1
)
反转恢复法测T1的脉冲序列
三、弛豫时间及其测量
2.
横向弛豫时间T2
dM XY 1 (0 M XY ) dt T2 若t 0, M XY M 0 M XY M 0e
t / T2
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Ｂ０在纵向和横向上 都是变化的，因此，通过调整射 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 共振测井的探测范围。
a(T2 )dT2
a(T2 )dT2
T2 min
求渗透率
SDR模型: K c(NMR ) (T2 ,log )
a1 a2
通常：a1 4, a2 2
Timur模型: FFI b2 K c(NMR ) ( ) BVI 通常：b1 4, b2 2
b1
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
六、核磁共振资料的处理
由回波串得到如下信息：
–Ｔ２分布谱 –孔隙度MPHI、可动流体体积MBVM 、不动流体体积MBVI等
测量的是NMR 信号幅度, 需要的是T2分 布曲线
总衰减是所有孔径中流体衰减之和
多指数拟合
M ( t ) Ai e
i 1
n
t T2 i
T2i 2
i 1
油 气 水 评 价 成 果 图
渗透率
束缚水 饱和度
含水 饱和度
T2谱
有效 孔隙度
典 型 油 层
CMR对轻烃的指示
油气水评价的应用效果
赵县南翼低电阻油层与中高阻油层并存，通
过应用核磁测井资料，大大的提高了测井对 低阻油层的识别能力和测井解释的信心，先 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 大的。 对于低孔低渗、砾岩等复杂岩储层，核磁共 振测井解释精度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。 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。
– 纵向弛豫（自旋－晶格弛豫）：磁化矢量Ｍ 的Ｚ分量逐渐增大 – 横向弛豫（自旋－自旋弛豫）：磁化矢量Ｍ 的ＸＹ分量逐渐增小
施加射频脉冲之后M的行为
三、弛豫时间及其测量
– . 纵向弛豫时间T1 1
dM Z 1 ( M0 M z ) dt T1 若t 0, M Z 0; t , M z M 0 M z M 0 (1 e
典型油层
赵113井 32、33层 合试累计 产油51.9t 气3340m3
赵80井核磁解释成功实例
油61.2 气107207
油2.96 水0.2
低阻油层
物 性 差 的 低 阻 油 层
81
常规解释为 81 含油水层
中低孔低渗
赵86井
试油为油层,累计产油0.81t
赵87井解释成功实例
油35.6 气1580 水1.58
不受岩性影 响的孔隙度
T2谱
渗透率
有效孔隙度
自 然 伽 马
渗透率
有效 孔隙度透率和孔隙度与岩心分析值对比
核磁共振测井资料与岩心分析资料对比
赵 80 井 对 比 曲 线 图
核磁渗透率 计算渗透率
核磁孔隙度 计算孔隙度
岩心分析渗透率
岩心分析孔隙度
岩心分析孔隙度-核磁孔隙度交会图
16
17
18
16 、17、18层合试为油层,累计产油61.2t
四、用谱差分法区分油、气、水
五、估计流体粘度
（流体粘度与Ｔ２的倒数成正比）
T2 ,log
1200
0.9
五、估计流体粘度
CMR对储层 的综合评价
六、其他应用
•低阻油层的评价 •中低孔、低渗储层的评价 •薄层评价
低阻油层
赵 113 井
100%饱和 100psi下离心
幅 度
孔隙度 21.9% 可动流体 75.9% 截止值 12.9ms
T2 弛豫时间 （s）
计算可动流体孔隙度、束缚水孔隙度
NMR T
T2 max
2 min
a(T2 )dT2 FFI f BVI b
T2 max
T2 cutoff
T2 cutoff
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 6英寸(152mm) 长度： 10.75ft(3.27m) 重量： 600b(238Kg) 最高温度: 310 °F(115 °C) 最低环境温度： -4 ° F(-20 ° C) 最大压力： 20000psi(137.8MPa) 垂直分辨率：24英寸(0.6096m) 额定速度： 3-30ft/min(取决于地层的TR值和采样率） 探测范围： 以仪器为直径的8-10in的范围 （20.32-25.4cm) 最小井径： 7.5英寸(190.5mm) 最大井径： 13英寸(330.2mm) 最大井斜： 90 °
Shg(%)
赵61井 7号层
40 20 0
Shg(%)
40
20
R=4.3815μ m 双组孔径发育 以中孔径为主
0
R(μm)
R(μm)
核 磁 测 井 成 果 与 压 汞 资 料
0.063
0.16
1.0
2.5
0.4 0.063
6.3
2.5
0.16
利 用 进核 行磁 储测 层井 评资 价料
赵80井
中高阻油层
核磁共振测井资料与岩心分析资料对比
赵 113 井 对 比 曲 线 图
孔隙度
渗透率
二、利用核磁测井油气水评价
解释方法考虑了砂泥岩地层泥质附加导电