核磁共振测井在油气层评价的应用

《核磁共振测井在油气层评价的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、核磁共振测井在油气层评价中的应用内容提要一、前言二、核磁共振测井基本原理三、核磁共振影响因素分析四、核磁共振测井储层参数的计算与模型的建立五、核磁共振测井资料的地质应用六、结论一前言核磁共振测井其以独特的探测模式提供了地层孔隙结构、有效孔隙度、束缚流体体积、可动流体体积等储层信息，在油气层评价中发挥着巨大的优势作用，成为解决油田勘探开发中复杂地质问题必不可少的重要测井手段。我们从核磁共振测井原理出发，在岩心实验分析的基础上，研究了不同TE、TW以及地层水矿化度、含油饱和度等对T2谱的影响。建立了几个储层参数的计算模型及流体性质判别模式；并对核磁共振的地质应用进行了分

2、析。二核磁共振测井基本原理核磁矩原子核可分为有自旋的原子核和无自旋的原子核。其中，奇数个核子的核或偶数个核子，但原子序数为奇数的核都有自旋特性。没有外加磁场时，单个核自旋或核磁矩随机取向，系统宏观上没有磁性。xzBoy在外磁场中，整个自旋系统被磁化，在宏观上将产生一个磁矩和，称为宏观磁化矢量M，方向与Bo平行。yxzMB0施加外磁场Bo，则各核磁矩绕磁场以拉莫尔频率进动。拉莫尔频率：核磁共振：用与氢核Larmor频率相同频率的射频脉冲磁场B1激发它，就发生共振。核磁共振测井：静磁场Bo将使所有核磁矩顺着静磁场方向排列，并绕Bo以Larmor频率运动，从而在产生一个宏

3、观净磁化矢量。垂直Bo方向施加频率等于氢核Larmor频率的射频脉冲，氢核将吸收能量从低能态跃升至高能态，即发生核磁共振，而磁化矢量也将反转90度。将所加射频脉冲关掉，磁化矢量也将重新回到与Bo一致的方向，此过程中氢核将把共振时吸收的能量释放出来，从高能态恢复到低能态，这一过程称为核磁共振弛豫。M∥tT1弛豫M⊥tT2弛豫纵向弛豫过程中自旋系统内部能量发生变化，自旋与晶格或环境间进行能量交换，把共振时吸收的能量释放出来，又称自旋-晶格弛豫。横向弛豫过程中自旋系统内部发生能量偶合，总能量不变，磁化矢量进动由有规律变为无规律，又称自旋-自旋弛豫。核磁共振弛豫过程：纵向弛

4、豫（T1）和横向弛豫（T2）三核磁共振实验及影响因素1、水、油、天然气的弛豫特性水的弛豫特性：在水湿碎屑岩中，水的弛豫时间为颗粒表面的弛豫所控制。弛豫速度与充满水的孔隙空间的比面积和颗粒矿物的成分有关。而在三种情况下，水的弛豫时间受控于体积和扩散弛豫，仅知地层温度就可以预测其值。三种情况是：①孔隙比面积很小的孔洞孔隙；②强油湿岩石的孔隙空间；③含有高浓度铁、铬等顺磁离子的原生水和滤液。孔隙岩石中水的横向弛豫时间测量值T2可表示为当外磁场不很强和回波间隔TE足够短时，对不含有大体积孔洞的水湿岩石，可以简化为即横向弛豫完全被表面弛豫所支配。原油的弛豫特性:在水湿岩石中，

5、原油与岩石颗粒表面被水隔开，因而油中的氢核弛豫时间几乎不受地层岩性的影响，而仅决定于油的组分和地层的温度。高粘度的原油T2<100ms，且有T1=T2；而轻质油T2可变化在100-2000ms之间，甚至更长，并有T1>T2,回波间隔TE减小可使T2增高并更接近T1。由于原油是多种烃类的混合物，弛豫时间有一个较大的分布范围。在同时含有油和水的孔隙地层中，测到的T2是油和水两个分布的叠加，且两者并无确定的界限。天然气的弛豫特性:甲烷的T1是温度和压力的函数，属于体积弛豫。气体的T2完全受控于扩散弛豫，所以T1和T2彼此无关。且甲烷的扩散系数很高。甲烷的扩散系数D甲烷的横

6、向弛豫T2当储层孔隙中存在气、水两相时，显然，气是非润湿相，当改变回波间隔参数TE时，在核磁共振谱上，气与水的位置将发生不同的谱分布位置移动。取长、短两个回波间隔TEL和TES，代入回波串公式中可以看出水相和气相呈现不均匀的减小，即大孔隙的T2减小多，小孔隙减小的少。同时，由于气体的扩散系数远比水的扩散系数大，所以气体信号向T2减小的方向移动的距离要比水信号移动的要大。当储层孔隙中存在油、水两相时，假设水是润湿相的，且当孔隙中的油相为轻质油时，自由弛豫与扩散弛豫两种弛豫共同作用；如果油相为粘度较大的稠油时，几乎只有自由弛豫，且T2很短，油信号的T2谱贡献常与弛豫时间

7、较短的束缚水信号重叠在一起。而当油相为中等粘度的油时，油扩散系数要比水的扩散系数小的多，扩散性比水差，通过调整回波间隔，水和油的信号将向T2减小的方向不同程度的位移。中等粘度的油信号移动的很小，而水的扩散性较好，移动的距离较大。2.核磁共振影响因素分析理论依据等待时间Tw也是核磁共振测井中的一个重要的参数。等待时间不同，T2谱分布也不同。假设储层孔隙是油、气、水三相，且岩石是亲水的；显然，油、气为非润湿相，没有表面弛豫的作用影响。取长短不同的两个等待时间TWL和TWS，那么得到两个回波串E(TRL,t)和E(TRS,t),其对于较长的等待时间Twl，油、气、水的