低场核磁共振在石油能源领域的应用

《低场核磁共振在石油能源领域的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、低场核磁共振在石油能源领域的应用调研低磁场核磁共振分析是近几年新兴的快速测量岩石物性参数的一种新技术。该技术利用地层流体（油、气、水）中富含的氢原子核（1H），通过分析检测岩石孔隙内的流体性质、流体量，以及流体与岩石多孔介质固体表面之间的相互作用，来获取孔隙度、渗透率、流体饱和度、流体性质以及可动流体、束缚流体等物性参数。该项技术在室内储层评价、开发试验研究及现场核磁共振测井中已经应用多年，得到了广泛应用，在油田勘探开发的研究与生产中发挥了重要作用。低场核磁共振测量具有无损检测、检测迅速、无污染、一机多参数（一台仪器上可以获得多项物性参

2、数）、一样多参数（对一个岩样的分析可以获得多项物性参数）等特点，适合于油田现场应用，是岩石物性参数的新型分析方法之一，受到石油界的广泛重视，应用领域日趋扩展。一．低场核磁共振录井技术的发展核磁共振（NMR）这一物理现象是1946年由哈佛大学的Purcell和斯坦福大学的Bloch两人各自独立发现。1956年，Brown和Fatt在Chevron研究室研究发现，当流体处于小空间里时，例如岩石孔隙中，其核磁共振弛豫时间与自由状态相比显著减小。受限扩散对弛豫时间的影响这一基本现象的发现非常重要，在石油工业中，它成为后来核磁测井解释和应用及室内

3、低场核磁共振岩心分析的基础。为了寻找这一现象的原因，前人进行了大量实验和理论研究，发现流体的核磁共振弛豫时间与其所处环境的孔隙大小有关。1961年，Brown对原油的核磁共振弛豫特征进行了研究。1966年Seevers观测到核磁共振驰豫时间与岩石渗透率具有相关性。1968~1969年，Timur提出自由流体指数概念以及用核磁共振技术测量砂岩孔隙度、渗透率和自由流体指数等参数的方法。1979年Brownstein提出了岩石多孔介质的核磁共振驰豫理论。在石油工业方面，1990年，美国NUMAR公司的MRIL-B型核磁共振成像测井仪器投入商业

4、服务，该仪器首次采用岩石核磁共振多指数反演算法，获得了反映岩石核磁共振多驰豫特性的T2弛豫谱。T2弛豫谱技术不仅成为测井的重要分析技术，而且它也成为低场核磁共振岩心分析的关键技术之一。核磁共振石油工业应用获得巨大发展的标志是1990年美国NUMAR公司的MRIL-B型核磁共振成像测井仪器投入商业服务。大量现场应用要求室内基础实验研究工作与之相适应，因此，国外许多学者在室内研究与现场应用结合方面开展了大量的研究工作。R.L.Kleinberg等对油藏流体的核磁共振弛豫特征包括含氢指数（HI）、弛豫时间(T1、T2)以及扩散系数（D）等进行

5、了分析讨论。D.Marschall等对从核磁共振测井数据中获取地层孔径分布和毛管压力曲线问题进行了研究。S.Chen等给出了从核磁共振测井数据中计算可动流体百分数的新方法。StefanMenger和ManfredPrammer将核磁共振测井获得的地层孔隙度与常规测井孔隙度及岩心分析孔隙度进行了比较，认为核磁共振测井不但可以获得地层有效孔隙度而且还可以获得地层总孔隙度。M.B.Crowe和JohnP.Korkowitz等对核磁共振测井油、水分辨问题进行了研究，认为向地层内注入弛豫试剂可以有效的缩短水相的弛豫时间，从而可以实现地层油、水信号

6、分辨。R.Akkurt等给出了核磁共振测井最佳参数选择方法，另外还对扩散弛豫作用进行了研究，认为在核磁共振测井中有效利用扩散作用可测定地层油相饱和度。总而言之，国外将核磁共振技术应用于石油工业方面在九十年代后形成了一个高潮。主要的石油技术测井服务公司均研制和使用商用核磁共振测井仪，并以发展到第四代产品。如斯论贝谢（Schlumberger）公司推出的CMR测井仪、TCMR测井仪、CMR200测井仪以及98年推出的第四代核磁共振测井仪CMR-Plus；阿特拉斯（Atlas）公司则先后推出了第四代核磁共振测井仪MRIL-A/B、MRIL-C

7、和MRIL-C/TP测井仪；哈里波顿（Halliburton）公司也于98年推出了第四代核磁共振测井仪MRIL-Prime，并投入商业服务。2001年，哈里波顿推出了NMR流体分析仪。哈里波顿和斯伦贝谢公司分别于2000年和2002年推出各自的随钻测井仪器LWD,贝克-休斯公司在2005年推出了LWD的NMR仪器。众多的新型产品使测速和精度得到大大的提高，获得的储层物性参数增加，更加适合于现场的测井和应用，使核磁共振技术在石油工业获得巨大发展。上世纪八十年代初，我国石油行业就开始关注国外核磁共振在石油工业方面的应用发展。中国科学院武汉物

8、理所采用核磁共振成像技术开展了岩石结构分析工作，江汉石油学院廊坊分院渗流力学研究所与1991年成功地引进了国内第一台具有世界先进水平的超导核磁共振成像仪，开展了大量的石油岩心分析和石油渗流力学等应用研究和专