核磁共振测井资料解释与应用
核磁共振测井在江汉特殊储层解释评价中的应用
地层的粘土束缚水孔隙度、 毛管束缚水孔隙度和 自 由流体孔隙度等参数 ， 而获取有效孔 隙度 （ 从 即毛
管束缚水和可动水之和） 参数 ； 用经验公式可估算
地 层 的渗 透率 。
核磁共振测井流体识别方法主要包括综合流体 分析法 ， 差谱分析法和移谱分析法 。 综合流体分析法 ： 由于轻质一中等粘度原油 的 横向驰豫时间较水的驰豫时间长 ， 在标准 Ｔ 谱分布 ２ 图上 ， 对于可动流体部分 ， 在相 同孔隙范围内， 的 水 驰豫时间相对较短， 油的驰豫时间相对较长 ； 结合常 规电性测井特征 ， 依据 Ｔ 谱分布形态 ， ２ 即油层 Ｔ 谱 ２ 分布延伸较长 ， 水层 Ｔ 谱分布延伸较短的特点， ２ 可 以定性识别油水层。 差谱分析法 ： 根据油水纵向弛豫时间的差异 ， 采 用两种不同的等待时 间和相同 的回波间隔进行测 量， 将流体加以识别和区分 。对于短等待时间， 水信 号可完全恢复， 烃不能完全恢复 ； 对于长等待时间，
岩心核磁共振孔隙度 （ Ｍ） 除粘土束缚水 ＮＲ 是 孔隙度以外的地层有效孔隙度， 通过核磁岩心分析
孔隙度与煤油分析孔隙度对 比（ 见表 １ ， ）两者具有
较好的一致性 ， 满足良好的线性关系， 即：
岩 ＝０ ８ ９ Ｎ ＋２ ５ ３ 心 ．４ ５ 珊 ．４ ９ Ｒ ＝０ ９ ６ ． ３ ２，
袁 明前
（ 江汉石 油管 理局测 录井工 程公 司 ）
摘 要 核磁 共振 测 井是 基 于测 量信 号直接反 映储 层 孔 隙分 布 和孔 隙流体 性 质 的测 量方 法 。
利用核磁测井技术展开了对江汉地区盐问非砂岩储层、 低孔低渗砂岩储层的测井评价 ， 并建立了各 类特殊储 层 的核磁 测 井响应特 征和核磁 评价 标 准。对 于盐 间非砂岩储 层 ， 测 井 Ｔ 谱 能较准 确 核磁 ２ 地判别出 储层的孔隙结构、 可动流体和渗透性特征 ， 进而结合 电成像资料 区分储集类型 ， 划分有效 储层。在低孔、 低渗砂岩储层 中， 利用核磁 Ｔ 谱、 ２ 差谱 、 移谱信号特征建立 了 低渗透水层、 低渗透差
核磁共振测井理论及应用说明书
图书基本信息书名：《核磁共振测井理论及应用》13位ISBN编号：978756363098110位ISBN编号：7563630988出版时间：2010-4出版社：邓克俊 中国石油大学出版社 (2010-04出版)作者：邓克俊页数：168版权说明：本站所提供下载的PDF图书仅提供预览和简介以及在线试读，请支持正版图书。
更多资源请访问：内容概要核磁共振测井理论及应用，ISBN：9787563630981，作者：邓克俊著书籍目录第一章 核磁共振基本原理 1．1 磁场系统 1．1．1 原子核与电子的磁性 1．1．2 自旋进动 1．2 弛豫时间 1．2．1 纵向弛豫 1．2．2 横向弛豫 1．3 T1的测量 1．3．1 反转恢复法 1．3．2 饱和恢复法 1．4 T2的测量 1．4．1 Hahn’s自旋回波 1．4．2 CPMG测量 1．5 非均匀磁场中的扩散 1．5．1 扩散引起的增强T2弛豫速率 1．5．2 脉冲梯度场自旋回波 1．6 实际测量中的问题 1．6．1 射频磁场的非均匀性 1．6．2 H0场的非均匀性 1．6．3 非均匀磁场中的自旋动力学 1．6．4 脉冲和扳转角度的选择第二章 流体的核磁共振性质 2．1 引言 2．1．1 多孔介质的饱和流体 2．1．2 含氢指数 2．2 自由流体的核磁共振性质 2．2．1 水 2．2．2 原油 2．2．3 气 2．2．4 泥浆滤液 2．3 梯度磁场中的T2 2．3．1 水 2．3．2 油 2．3．3 气 2．4 油的粘度与扩散系数 2．4．1 粘度相关性 2．4．2 油的扩散系数 2．4．3 含气原油的校正第三章 岩石NMR特性和实验室测量技术 3．1 孔隙介质中流体的NMR特性 3．1．1 表面弛豫 3．1．2 孔径大小分布 3．1．3 不同类型岩石的NMR特性 3．2 孔隙介质中的扩散 3．2．1 增强T2弛豫 3．2．2 受限扩散 3．2．3 自旋回波幅度 3．2．4 内部磁场梯度 3．3 NMR在岩石物理中的应用 3．3．1 孔隙度 3．3．2 束缚水饱和度 3．3．3 渗透率计算 3．3．4 润湿性 3．4 魔角旋转技术(MAS NMR) 3．5 NMR岩心成像第四章 NMR测井仪器和数据采集与处理 4．1 引言 4．2 NMR测井仪器 4．2．1 最初的发展 4．2．2 Numar的测井仪器 4．2．3 Schlumberger 的测井仪器CMR 4．2．4 Baker Atlas的核磁探测仪MREX 4．2．5 Schlumberger的核磁扫描仪MR Scanner 4．3 NMR数据采集 4．3．1 信号检测 4．3．2 相位旋转 4．4 NMR数据处理 4．4．1 病态问题 4．4．2 模平滑 4．4．3 曲率平滑 4．4．4 均匀惩罚方法 4．4．5 基函数方法 4．4．6 奇异值分解法第五章 NMR测井在地层评价中的应用 5．1 孔隙度的估计 5．2 束缚水饱和度 5．3 渗透率的预测 5．3．1 特定地区的渗透率公式 5．3．2 碳酸盐岩储层 5．4 剩余油的确定 5．5 油气识别 5．6 油的粘度的估计 5．7 测前设计要点 5．7．1 了解仪器的特性 5．7．2仪器的刻度和准备 5．7．3设置适当的重复延迟时间 5．7．4 点测 5．7．5 测井质量控制 5．7．6 仪器的重复性 5．7．7 测井数据一致性检查第六章 多维核磁共振 6．1 多维核磁共振的发展 6．2 T2与内部磁场梯度G 6．3 T2与扩散系数D 6．4 T1与T2 6．5 T1-T2-D-G多维核磁共振 6．6 T1-MAS 6．7 T1-MRI 6．8 D-MRI 6．9 二维核磁共振的测井应用第七章 研究多孔介质NMR原理的物理和数学方法 7．1 自旋弛豫和扩散 7．1．1 均匀极化场作用下的多孔介质内的扩散问题 7．1．2 扩散特征态 7．1．3 无限均匀流体 7．1．4 受限几何形状的流体 7．1．5 快扩散极限 7．1．6 慢扩散极限 7．1．7 初始衰减率 7．2 扩散传播函数 7．2．1 无限均匀流体 7．2．2 受限几何形状 7．2．3 短时特征 7．2．4 长时特征 7．2．5 随时间变化的扩散系数 7．3 进动自旋的散相 7．3．1 自旋回波 7．3．2 利用传播函数计算扩散效应 7．3．3 简单形状孤立孔隙 7．3．4 周期性微观结构 7．3．5 在CPMG实验中增强的T2弛豫率编辑推荐从饱和流体岩石的NMR性质中获取各种信息的基础是基于原子核的自旋弛豫。
随钻核磁共振测井技术参数
INTEQ 的6 ¾” MagTrak™随钻核磁共振测井技术提供实时总孔隙度，不需要放射源和岩性参考。
通过石油工业标准定义的T 2分布，随钻核磁共振测井可以得到自由水和束缚水含量，流体饱和度以及孔隙特征。
MagTrak 随钻测井工具有着很高的垂直分辨率。
探测直径可达12.6”。
6 ¾” 的MagTrak 工具可以适用8 3/8” – 9 7/8” 大小的井眼。
预先设定操作模式，简易井上操作。
这种模式能够适应绝大多数地层和流体特性。
■ “孔渗核磁”模式：可以得到总孔隙度，毛管束缚水孔隙度，粘土束缚水孔隙度和预测的渗透率 ■ “孔渗核磁+轻烃”模式：可以得到总孔隙度，毛管束缚水孔隙度，粘土束缚水孔隙度，预测的渗透率和轻烃饱和度对于特殊的应用也可以自定义测量参数。
每一种模式的原始数据都在井下处理。
经计算的地层性质参数，如总孔隙度和束缚水孔隙度等可以实时传输到地面。
所有原始数据都被储存在内存中，工具出井后可下载，进行高级处理。
MagTrak 随钻测量工具由一个传感器短节和两个扶正器组成。
工具下面需要配置一个柔性短节以减少震动。
MagTrak 传感器短节有独立的发电装置，需要泥浆驱动发电。
服务优势：■ 核磁共振随钻测量数据- 总孔隙度和有效孔隙度(实时数据) - 自由水孔隙度和束缚水孔隙度(实时数据) - 预测的渗透率(实时数据) - 孔隙特征- 轻烃饱和度■ 优化的井下测量环境- 原始地层- 无污染的井眼■ 可适用于高井斜井■ 高的垂直分辨率■ 对定向测量没有磁干扰■ 低的震动敏感性技 术 参 数 表6 3/4" MagTrak6 3/4" MagTrak 井眼尺寸 8 3/8“ - 9 7/8“传感器距底端位置 9.97ft(3.04m)公称外径 6 3/4" (17.15cm)公称直径12.6“(320mm)两个低震动扶正器回波间隔可自定义,最小0.6ms 套筒长度9.6“(24.5cm)回波数可自定义,最大5000外径1/8“欠尺寸共振频率500kHz 总长/总重名义磁场梯度 2.0G/cm 传感器带下扶正器 24.2ft(7.4m)3 197lbs(1 450kg)内存384MB,相当于340小时上扶正器 5.7ft(1.73m)705lbs(320kg) 2.8"(70mm)电源泥浆涡轮发电*静态纵向分辨率接头纵向分辨率 2 ft(钻速50ft/hr 和1空隙单位) 4 ft(钻速100ft/hr 和1空隙单位) NC50下：INTEQ 标准扣NC50NC50下：INTEQ 标准扣NC501 300 - 2 500 lpm 1 000 - 1688 lpm 最大钻压562 022 lbf(2 500kN)最大扭矩（钻头处）23 500ft-lbf(32 kNm)最大失效扭矩（钻头处）47 500ft-lbf(65 kNm)最大失效拉力无旋转持续操作无旋转最大温度最大最小操作时300°F (150°C)-14°F(-10°C)极限温度347°F(175°C)-40°F(-40°C)最大静水压25 000 psi (1 725 bar)泥浆类型不含铁矿粉，不含海绵铁最小泥浆电阻率0.02ohm-m 最大轴向,径向,切向震动参阅《补充技术参数》881 251 lbf (3 920 kN)1 162 262 lbf (5 170 kN) 最大狗腿度值对应相应的钻具组合，它受到不同参数的影响，如钻具组合方式，井身结构，钻进模式(造斜、降斜或稳斜)。
测井资料地质解释1
核磁共振实验室
假整合（有侵蚀面风化壳）
核磁共振实验室
角度不整合
7）层理识别模式
核磁共振实验室
水平层理
波状层理 直线斜层理 槽状交错层理
波状斜层理 直线交错层理 板状交错层理
核磁共振实验室
核磁共振实验室
3、沉积学解释 反映微观地质特征。识别微细层理构造、判断古
水流方向、砂体加厚方向等。
砂体上覆泥岩倾向反映砂体尖灭方向其相反方向砂体加厚
一、倾角测井原核理磁共振实验室 1、倾角测井仪及提供的信息（以Atlas的1013为例）
核磁共振实验室
提供的信息：
在同一平面，方位相差900的四个极板，测量4条 为聚焦电导率曲线DIP1、DIP2、DIP3、DIP4；通 过曲线对比可确定岩层层面上四个点M1 、 M2、 M3和M4沿井轴方向的高度Z1、Z2、Z3和Z4。
一致。 椭圆井眼的（长轴）较大井径的方向不能与井斜
的方位一致。 明显的电阻率变化应在四个极板上均有显示。
第三章 成像测核磁井共振及实其验室地质应用
电成像测井及地质应用 声成像测井及地质应用 阵列感应成像测井
核磁共振实验室
什么是成像测井？
成像测井与常规测井的显著区别在于其井下仪器 是以扫描方式或阵列方式来测量岩石的某个物理
二、倾角测井数据处核理磁共的振实成验果室 显示方式 1、列表
核磁共振实验室
2、倾角矢量图
也称蝌蚪图，纵坐标表 示深度，横坐标表示倾 角大小，倾角大小一般 为线性；
蝌蚪方向表示地层在这 一点的倾斜方向；
图总是上北下南。
核磁共振实验室
3、方位频率图
0、900、1800、2700分别表示北、东、南、西方 位，表示地层倾向；同心圆表示倾角大小，同心 圆之间距离为100。
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 —。
《测井储层评价方法》核磁共振测井CMR
(msec) 1500
T2 Distribution
4、核磁共振测井的应用基础
1/T2 = 1/T2B + 1/T2S + 1/T2D = 1/T2B + ρ2Si/Vi + [D(γGTE)2]/12
式中： D为扩散系数； G为磁场梯度； γ为旋磁比； TE为回波间隔（2τ）；
ρ2 为 横 向 表 面 弛 豫 强 度 （ 常 数 ， 一 般 为 1um/s<=ρ2<=30um/s））
Signal distribution
T2 time k = 279 md
Signal distribution
Pore diameter (microns)
0.01 0.1 1
10
T2 original T2 spun sample
Free fluid cutoff
• 自由流体和 束缚流体孔隙度
—旋磁比；—自旋角动量
无外加磁场时， 核磁矩随机取 向， 宏观磁场强度 为零
• 自旋在外加磁场中进动
单个自旋（核磁矩 ）处 于外加静磁场Bo中时，它将受 到一个力矩的作用，并绕外加 磁场方向进动，如右图所示。
其行为如同（自旋）陀螺 绕重力场进动一样。
核磁矩进动频率ω o由拉 莫尔方程确定：
10
15
20
25
(p.u.)
CMR Wellsite Presentation
900
Spectroscopy Gamma Ray (SGR)
0
(GAPI)
150 1
Permeability - CMR (KCMR)
(MD)
1000
CMR Free Fluid (CMFF)
核磁共振测井
核磁共振测井与录井对比班级：勘查技术与工程07-1 姓名：学号：0701********摘要:石油工程中的核磁共振技术是利用油和水中的氢原子在磁场中具有共振并产生信号的特征来探测和评价岩石特性。
核磁共振测井是在井筒中测量井周地层的物性参数.核磁共振录井是在地而(钻井现场)分析岩心、岩屑和井壁取心的物性参数(随钻分析)。
对同深度13 u 井中的核磁共振测井孔隙度、渗透率参数与核磁共振录井分析岩心、岩屑和井壁取心样品得到的孔隙度、渗透率参数进行对比分析表明.两者虽存在定差异.但整体有较好的趋势致性。
关键词:核磁共振;测井;录井;孔隙度;渗透率Abstract:The hydrogen atoms in oil and water are able to resonate and generate signalsin the magnetic field，which is used by the NMR (nuclear magnetic resonance) technolo-gy in petroleum engineering to research and uate rock characteristics. NMR welllogging was used to measure the physical property parameters of the strata in well bore，whereas NMR mud logging was used to analyze(while drilling) the physical propertyparameters of cores，cuttings and sidewall coring samples on surface(drilling site).Based on the comparative analysis of the porosity and permeability parameters obtainedby NMR well logging and those from analysis of the cores，cuttings and sidewall coringsamples by NMR mud logging in the same depth of 13 wells，these two methods are ofcertain difference，but their integral tendency is relatively good.Key words:nuclear magnetic resonance;well logging;mud logging;porosity;permea-Bility1基本原理自然界元素的同位素中将近一半能够产生核磁共振r2,。
成像测井技术介绍
测量原理
图35
它使用三线圈系（一
个发射、两个接收）
为基本测量单元，仪 器有7个接收子阵列， 它们的间距分别为： 6、10、20、30、60、 80、94英寸；每个接 收器可接收到8个频 率的信号，可获得1、 2或4英尺三种纵向分 辨率、六种探测深度
的曲线。六种探测深 度分别为：10、20、 30、60、90、120英
成像显示侵入类型和侵 入深度。 如G37-10井延9 油层
过渡带 原状地层
冲洗带 高阻油层低侵
水层高侵
侵入深度:21英寸
侵入深度:38英寸
对比分析认为，在砂岩油层段， 高分辨率感应HDIL在真电阻率提 取和侵入剖面类型描述方面具有 好的应用前景，可为综合解释的 饱和度计算、径向侵入动态分析、 油层污染提供丰富的资料。
图12-G37-10延9T2分布
（4）、有效划分油、水层界面
核磁共振测井可以清晰地反映流体的存在，因此划 分油、水层界面非常有效（见图15）。
（5）、利用差谱法识别流体性质
由于水与烃（油、气）的纵向驰豫时 间T1相差很大，水的纵向恢复远比烃快。 测井利用特定的回波间隔和长、短两个不 同的等待时间TWL和TWS。使两个回波串对 应的T2分布存在差异，由此来识别和定量 解释油、气、水层。其TWL回波串得到的 T2分布中，包含油、气、水各项，而且完 全恢复；TWS回波串得到的T2分布中，水 的信号完全恢复，油气信号只有很少一部 分；两者相减，水的信号被消除，剩下由 与气的信号。
（三）正交偶极声波测井
正交偶极阵列声波测井原理简述
正交偶极阵列声波成像仪是是声波测井技术的重 大突破，它是把单极和偶极声波技术结合起来， 能精确地进行各种地层（包括慢速地层）的声波 测量，它解决了慢速地层的横波测量问题，。
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核磁共振测井资料解释与应用
核磁共振测井（Nuclear Magnetic Resonance Logging，简称NMR 测井）是一种常用的地质测井技术，利用核磁共振原理对地下岩石进
行非侵入性测量，可获取地层各种物理和化学参数的连续变化情况。
NMR测井资料是分析地层组成、孔隙结构和流体性质等信息的重要工具，在油气勘探、地下水资源评价和地质储层评价等领域有广泛的应用。
NMR测井资料提供了多个参数，包括有效孔隙度、孔隙尺度分布、孔隙直径、孔隙连通性和时间常数等。
根据这些参数，可以评估岩石
孔隙结构特征，如孔隙度、孔隙分布、孔隙连通性，进而判断流体的
储存和流动情况。
此外，NMR测井资料还可以提供岩石矿物组成信息，以及含油气饱和度、流体相态（油、气、水）比例和流体饱和度等。
NMR测井资料在油气勘探中的应用主要有以下几个方面：
1.矿石特性评估：NMR测井资料可以获取到岩石的孔隙结构参数，如孔隙度、孔隙连通性等，进而评估储层的孔隙度分布、孔隙尺度、
孔隙连通性等。
这些参数对于判断储层的储存和流动能力非常重要，
对油气资源的评估和开发有着重要的指导意义。
2.资源评价和储量估算：NMR测井资料可以提供岩石中流体的类型、饱和度和流体饱和度等参数，这些参数对于评估油气资源的潜力和储
量有着重要的作用。
结合地震和地质资料，可以对储层进行综合评价
和储量估算，为油气勘探和开发决策提供科学依据。
3.储层评价和改造：NMR测井资料可以提供储层的孔隙结构参数，如孔隙度、孔隙连通性等，对于储层的评价和改造有着重要的作用。
通过对NMR测井资料的分析，可以确定储层的渗透率、孔隙度分布、
孔隙连通性等，进而指导油气勘探和生产管理。
4.地下水资源评价：NMR测井资料可以提供地层中含水饱和度、孔隙结构和含水层分布等参数，对地下水资源的评价和开发有着重要的
作用。
利用NMR测井资料，可以评估地下水资源的潜力和可开发性，
从而指导地下水资源的开发和管理。
总之，NMR测井资料是一种重要的地质测井技术，可以提供地层的孔隙结构、流体性质和岩石组成等信息。
在油气勘探、地下水资源评
价和地质储层评价等领域有广泛的应用，对于油气资源的勘探和开发、地下水资源的评价和管理等具有重要的指导意义。