岩样核磁共振分析方法

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1、岩样核磁共振分析方法摘要:岩样核磁共振分析是利用氢原子核在外加磁场的作用下形成核磁共振现象的这一特性，测量样品在不同处理阶段的核磁共振信号以及该样品的横向弛豫时间(T2)截止值，从而求取储层的孔隙度、渗透率、可动流体、含油饱和度等地质参数的一项新的录井技术。ANALYSISMETHODOFROCKNMRAbstract：AnalysisofrockNMR(NuclearMagneticResonance)isanewwellloggingtechniquedevelopedinrecentyears,whichisbasedonhydrogenatomicnucleusformingp

2、henomenaNMRunderanadditionalmagneticfield.ThroughmeasuringsignalofNMRandcutoffvalueofT2atdifferentprocessingphase,manygeologicalparameterssuchasporosity,permeability,movablefluid,saturationofreservoirscanbeacquired・核磁共振石油工业应用简史核磁共振(MNR)作为一种物理现象是1946年由哈佛大学的Pucrell和斯坦福大学的Bloch两人各自独立地发现的。1956年，Borw

3、n和Fatt研究发现，当流体处于岩石孔隙中时，其核磁共振弛豫吋间与自由状态相比显著减小。为了寻找引起这一现象的原因，前人进行了大量的实验和理论研究，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，Borwn对原油的核磁共振弛豫特征进行了研究。1966年，Seevesr观测到核磁共振弛豫时间与岩样滲透率具有相关性。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，Brownsteni和Tarr提出了岩石多孔介质的核磁共振弛豫理论。核磁共振石油工业应用获得巨大发展的标志是1990年美国UNM

4、AR公司的MRIL-B型核磁共振成像测井仪器投入商业服务。⑴核磁共振录井应用基本原理与氢核的磁性参数相比，油田在钻井过程中获取的岩心、岩屑或井壁取心样品孔隙中常见的其它几种主要元素的磁性相对灵敏度可以忽略不计(表1)，而岩石的固体部分一般不含氢原子，所以岩样核磁共振检测的対象是岩样孔隙流体的氢原子核。⑵水屮的氢原子核被激发后吸收能量，产生核磁共振现彖，当固体表而性质和流体性质相同或相似吋，弛豫吋间T2的差异主要反映岩样内孔隙大小的差异。孔隙越大，氢核越多，核磁共振信号衰减越慢，对应弛豫时问T2也越长(图l)o丰度・％檢處矩/"N相对灵敞度99.9901/22.792681.00L0I0

5、1/20.702201.59X107100.0003/22.216109.25X103«CI75.4003/20.820914.70X1070.1457/21.315306.40X107.liable1Magneticparametersofcommonatomicnucleusinporefluid表1隙流体中常见原子核的磁性参数•钻上孔静■体孔象•(1由几吸■IBM1OO；；厶厶•••・■■■・■•■：：：：：：：8*■■■•■X...200W0400500r2%ftBM«I(ms)图1岩石的多指数弛豫仪实际测量过程中获取的是T2衰减曲线，这个衰减信号是由许多不同孔隙中流体衰减信号

6、的叠加而成的。采用现代数学反演技术计算出岩石屮组分比例不同所产生的弛豫时间谱的差异，即T2弛豫时间谱，在油层物理上的含义为岩石中不同大小的孔隙占总孔隙的比例。核磁共振录井参数测量原理与方法核磁共振录井仪可以测定很多储集层物理参数，目前我们只选取了孔隙度、可动流体、渗透率、含油饱和度4个参数进行了开发研究。孔隙度的测定核磁信号幅度与样品内的氢核数目即流体量成正比。首先用标准样(3%~27%)进行标定,然后测量样品，根据样品的核磁信号幅度自动计算孔隙度。图2是55块样品的核磁共振孔隙度与常规孔隙度的关系图，由图中可知，核磁共振孔隙度与常规孔隙度的平均相对误差为4.42%,相关性好，可靠性强

7、，说明核磁共振孔隙度与常规孔隙度几乎完全相关，通过相关方程可以看岀，相关系数达到0.92,表明核磁共振录井孔隙度与常规孔隙度儿乎相等，可以免除数据校止，核磁共振孔隙度能够替代化验室孔隙度。1020複磁孔隙慣(％)2010101001000耳他橡时何(ms);2.0u:O图2核磁孔隙度与常规孔隙度关系图3核磁共振T2测试岩石可动流体及丁2截止值的确定驰豫时间谱代表了岩石孔径分布情况，而当孔径小到某一程度后，孔隙中的流体将被毛细管张力所朿缚而无法流