核磁测井文献综述——核磁共振测井仪器的发展.doc

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1、核磁共振测井仪器的发展核磁共振测井仪器的构想最早由V“ri“n四提出，并进行了可行性研究。20卅: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(NuclearMagnetismLogging-NML),并用于油田测井1。但是这种仪器在使用上受到两方而的限制：第一个限制是仪器不但测量到来自地层流体的信号，而且还测量到来自井眼泥浆信号。为了消除来自井眼信号的影响，需要在井屮加入磁粉來缩短井眼信号；第二个限制是在检测信号之前切断很高的直流电流需要很长的吋间，造成仪器“

2、死吋I'nr很长，小孔隙的信号无法观测到，测量不到地层的总孔隙度。由于受到仪器“死时卩『'和井眼屮的泥浆信号的影响，地磁场核磁共振测井仪没有被广泛使用。为了克服NML仪器带来地局限性，Mckson等人提出了利用永久磁铁在井眼之外的地层屮产生一个环形的均匀磁场，即"Inside-out"的概念，设计了基于反向磁体的核磁共振测井仪的方案。但是这种方案产生地均匀磁场区域太小，观测信号的信噪比很低。同吋在操作过程屮，环形的均匀磁场的位置和磁场强度是随吋间变化的，当射频线圈调到一个固定的频率吋，很难满足共振条件。19

3、87年，Shtrikman和Taicherusi提出一种新的磁体与天线结构，克服了Jackson设计屮的共振匹配问题，使核磁共振测井信噪比问题得到解决。Shtrikman和Taicher的设计后来进一步发展为Numar/Halliburton公司的磁共振成像仪器(MagneticResonanceImagingLogging・MRIL)。MRIL仪器以人工梯度磁场和自旋冋波CPMG脉冲序列为基础，观测地层孔隙流体屮氢核的NMR信号，得到横向弛豫时问乙使核磁共振测井进入实用化阶段。MRIL-B型仪器于1990

4、年开始投入油田服务，并很快得到成功应用。1994年，Numar公司推出MRIL-C型双频核磁共振测井仪。至今，已推出了MRIL-B、MRIL・C、MRIL-C/TP以及MRIL-Prime型四代仪器。MRIL-Prime仪器最多可以用9种不同的频率工作，做9个圆柱壳的观测，通过改变频率可以在各个圆柱芫间转换。9个圆柱芫的探测深度总变化为2.5cm。多频率工作方式可以测量总孔隙度，而在每一圆柱壳上使用不同的观测模式可以进行多参数数据采集，从而对地层流体进行识别和评价。实践证明，新的仪器提高了测井速度和数据的信

5、噪比。1992年，Schlumberger公司的科学家Kleinberg等人的设计了一种贴井壁测量的偏心型组合式核磁共振测井仪器（CombinableMagneticResonance-CMR）oCMR仪器的探测深度很浅，但纵向分辨率高，采用贴井壁的测量方式受井眼泥浆矿化度的影响小。到H前为止，Schlumberger公司先后推出了CMR-A.CMR-200、CMR-Plus以及最新一代MRScanner电缆核磁共振测井仪。MRScanner是一种具有多个测量频率、多个磁场梯度的偏心型的测井仪器,共有三个天

6、线，一个主天线和两个高分辨率天线。主天线的测量频率从0.5MHz到1MHz,对应的磁场梯度从38至lj!2Gauss/cm,纵向分辨率为IX英寸，探测深度为1.5,2.3,2.7和4.0英寸。两个高分辨率天线操作频率为1」MHz,对应的磁场梯度是44Gauss/cm,探测深度为1.25英寸，纵向分辨率达到7.5英寸，可以进行薄层评价。多个探测深度可用于研究泥浆侵入剖面的变化。BakerAtlas公司最初使用Ninruir/Halliburton公司的MRIL仪器，2003年，自主研制了MRExplorer（

7、简称MREx）仪器，该仪器采用多个测量频率，多磁场梯度，偏心贴井壁测量方式。仪器操作频率从400到800kHz,每种频率的带宽为12kHz,相邻的两个频率的间隔最小为25kHz。探测区呈120。的圆弧形，与居屮型MRIL仪器相比，虽然探测区较小，但探测区靠近仪器的天线,使得射频信号较强。仪器的探测深度随操作频率而定，频率越低，探测越深，从井壁算起，探测深度在2.5到4.5英寸之间，这种探测深度可避免井壁不规则对测量结果的影响，并减少了泥浆侵入的影响。偏心贴井壁测量方式，不仅避免了来自于井眼信号的干扰，而且可

8、以在斜井或水平井屮进行测量。Schlumberger公司的MRScanner和BakerAtlas公司的MREx核磁共振测井仪器的共同特点是采用多频率、多个磁场梯度，一次测井可采集多个等待吋间（几）和多个冋波间隔（几）下的许多组自旋冋波串数据，可以进行二维核磁共振测井，提高了储层流体识别和定量评价的效果。前苏联早在60年代就开展了核磁共振测井研究，到了80年代，俄罗斯研制出利用地磁场的核磁共振测井仪器，并投入油出