核磁共振成像测井的垂直分辨率和信噪比特性

本文探讨了核磁共振成像测井(MRIL^R)的垂直分辨率和信噪比特性。理论上垂直分辨率是由磁体和无线电频率天线的物理尺寸决定的。信噪比(信号能量：噪声能量)特性取决于回波数据(地层信号和系统噪声)的质量。更进一步，地层评价数据的信噪比特性取决于由时域到T2域转换过程的细节，而地层评价数据由NMR回波(如MRIL孔隙度、束缚水体积和可动流体体积)转换而来。把在德州Austin一口测试井中测的MRIL数据进行了时序分析，并将分析结果与理论数据做了对比。MRIL与常规密度和中子孔隙度仪组合下井。垂直分辨率和信噪比由以3、10和30英刖分的测速和用一标准的直径为6英寸、孔径43英寸的磁探头所采集到的多路传输数据所决定。定量分析了MRIL数据的信噪比和垂直分辨率对测井速度的依赖程度。此外也分析了用新的24英寸孔径高分辨率磁探头采集到的数据。不出所料，测试表明新探头明显表现出比之43英寸孔径探头更好的垂直分辨率，信噪比特性上也无可注意到的衰减。所有测井速度下，垂直分辨率与常规中子和密度孔隙度数据对比良好。     

利用核磁共振高分辨率曲线区分储层的流体单元——OBIGBO NORTH—10ST实例

核磁共振（NMR）渗透率的计算间接地来自T2分布谱,即通过T2对数平均值或者是束缚流体体积的计算来得出NMR渗透率。为了提高信噪比,在获得T2分布谱之前,NMR数据通常已进行了叠加,而这种数据叠加的缺陷在于降低了垂直分辨率或者是需要较慢的测井速度。由两个CPMG脉冲序组成的一个PAP中所有回波之和可得出一种新的高分辨率NMR渗透率指示器。在回波串中所有回波幅度之和与孔隙度的T2平均值的乘积成正比,同时也与渗透视经密切相关。对所有的回波求和的这种方法具有很高的垂直分辨率。用这种技术所能达到的垂直分辨率等于仪器天线长度与一个CPMG脉冲序列和一次极化时间仪器所走距离之和,大约是几英寸。在尼日尔三角洲SPDC的Obigbo North-10ST的实例中,这种新的高分辨率NMR渗透率指示器更加明显地指示出：在一个砂岩产层中没有储层或渗透性薄隔层。用这种技术得出的渗透率与另一口井中的岩心分析渗透率进行了对比,并且有很好的相关性,同时也与经典的NMR渗透率如Timur-coates公式计算的渗透率及用地层测试器测试数据计算的流度等进行了对比。在薄地层中用这种计算方法进行储层的有效厚度与总厚度的比值计算也是可能的。用高分辨率的CMR（组合式核磁共振测井仪）渗透率进行目的层的储层模拟也显示出了非常令人鼓舞的结果。     

OBIGBO油田NORTH—10ST井使用NMR高分辨率渗透率计算方法划分油藏流体的实例

通过T2对数的计算或束缚流体体积的估算，可以间接地导出NMR渗透率。通常在获得T2数据之前需要采集大量NMR数据，以提高基信噪比，但这样会降低垂直分辨率或测井速度。一种新的方法可以从由两个CPMG序列组成的一个相位变化对（PAP）内各回波幅度之和和计算出NMR伉分辨率渗透率。在回波序列中各回波幅度的总和与孔隙度与渗透率有关的T2的乘积成正比。这些叠加在一起的回波有很高的信噪比，因此不需要处理大量的数据就可以,春垂直分辨率高，使用该技术获得的垂直分辨率余款仪器天线孔径加上一个CPMG序列及其极化时间内回波传播的距离，其数值约为几英寸。参见尼日三角洲（NIGER DELTA）的一个例子。在SPDC所属的OBIGBO油田NORTH－10ST井进行了NMR测井，使用新的高分辨渗透率的计算方法显示出了油藏缺失及产层砂体的渗透性屏障。由该技术推导出的渗透率与从另一口井的岩芯数据分析得到的渗透率有很好的相关性。新的测量方法可以与标准的NMR渗透率计算如Timur-Coates渗透率及RFT压力变化率作以比较。在薄的地层中也能使用这种方法来计算渗透率。总之，使用CMR高分辨率渗透率计算方法进行油藏模拟其结果是令人振奋的。     

仪器设计和测井速度对NMP测井数据T2的影响

先进的核磁共振（ＮＭＲ）测井的应用主要取决于整个Ｔ２分布谱的俘获和解谱，当存在油气和孔隙较大时，许多主要的Ｔ２信息包含在长度超过２５６ｍｓ的分量里，遗憾的是，ＮＭＲ测井仪俘获长Ｔ２数据的能力取决于仪器设计和测井速度，还有岩石和流体性质。     

OBIGBO油田NORTH-10ST井使用NMR高分辩率渗透率计算方法划分油藏流体的实例

通过T2对数的计算或束缚流体体积的估算,可以间接地导出NMR渗透率.通常在获得T2数据之前需要采集大量NMR数据,以提高其信噪比,但这样会降低垂直分辩率或测井速度.一种新的方法可以从由两个CPMG序列组成的一个相位变化对(PAP)内各回波幅度之和和计算出NMR高分辩率渗透率.在回波序列中各回波幅度的总和与孔隙度和与渗透率有关的T2的乘积成正比.这些叠加在一起的回波有很高的信噪比,因此不需要处理大量的数据就可以解释,而且其垂直分辨率高,使用该技术获得的垂直分辨率等于仪器天线孔径加上一个CPMG序列及其极化时间内回波传播的距离,其数值约为几英寸.参见尼日三角洲(NIGER DELTA)的一个例子.在SPDC所属的OBIGBO油田NORTH-10ST井进行了NMR测井,使用新的高分辨渗透率的计算方法显示出了油藏缺失及产层砂体的渗透性屏障.由该技术推导出的渗透率与从另一口井的岩芯数据分析得到的渗透率有很好的相关性.新的测量方法可以与标准的NMR渗透率计算如Timur-Coates渗透率及RFT压力变化率作以比较.在薄的地层中也能使用这种方法来计算渗透率.总之,使用CMR高分辨率渗透率计算方法进行油藏模拟其结果是令人振奋的.     

基于奇异值分解的核磁共振测井T2谱反演方法的改进

核磁共振测井T2谱反演结果直接影响如孔隙度、渗透率、孔径分布等储层参数的计算和流体识别的准确性.给出了T2谱反演的线性方程组;利用矩阵奇异值分解法(SVD)求该方程组的解,通过对系数矩阵加阻尼项使得该方法数值解稳定,在布点数为11～128、信噪比大于25的情况下拟合精度较高,适用于高信噪比回波数据的反演,并且信噪比越高,反演的T2谱与构造谱的符合率越高.处理了大庆油田古89-47井1块岩心实验室NMR数据,结果表明,改进的SVD法可以快速、有效地反演核磁共振测井T2谱,奇异截止值对解谱效果影响小.利用迭代技术进行解的非负性约束,反演的T2谱和构造谱分布趋势一致,谱线光滑连续;大组分反演效果好,但小组分反演结果与构造谱相差较大,分辨率低;信噪比越高,反演所得的T2谱与构造谱的符合率越高.对无噪声理论回波数据、不同信噪比理论回波数据以及实验室岩心核磁共振测井实测资料进行处理并且与构造谱及实验室反演结果对比表明,该方法可以有效地反演核磁共振测井T2谱.     

核磁共振成像测井的纵向分辨率和信噪比特征

本文研究核磁共振成像测井（ＭＲＩＬ）的纵向分辨率和信噪比特征。理论纵向分辨率是由磁铁和射频（ＲＦ）天线的尺寸确定的，信噪比（信号强度／噪声强度）特征是由回波数据（地层信号和系统噪声）的品质决定的。而且由ＮＭＲ回波得到的地层评价参数（如ＭＲＩＬ孔隙度、束缚水体积、可动流体体积）的信噪比特征还取决于时域到Ｔ２域的具体变换方法。理论数据与在德克萨斯州奥斯汀试验井中测得ＭＲＩＬ的数据的时序分析结果进行了经     

测井垂直分辨率的探讨

分析了测井垂直分辨率和仪器探测器、电路系统、测井速度,采样频率之间的关系。在理论分析的基础上,指出了改善测井垂直分辨率的途径。     

薄层地层脉冲中子俘获测井解释：双指数衰减模型

脉冲中子俘获测井业标准泥质砂岩方程是假设地层是均质的条件下提出的。可是，许多砂、泥岩薄层，尽管单层厚度不大，远远低于PNC仪器的垂直分辨率．对PNC测井来说仍不能看成均匀介质。这会引起解释失误，致使漏掉产层。此文中推导出了非均质地层的响应方程和解释方法，并同路易斯安娜海岸河流三角洲边缘砂岩上观察到的数据进行了比较，二者符合良好。这证明，此新型PNC测井方程优越于现用的工业标准砂岩方程，可用作此类砂岩评价中的基本方法；文章还重新评价了伽玛测井对泥质砂岩的响应；指出了现用工业标准PNC方程推导非均质薄层伽玛射线同泥质体积关系时的不妥之处；检验了对测井解释的影响，讨论了更适用的关系式。     

用于测量束缚流体和渗透率的快核磁共振测井

核磁共振测井(NMR)为评价地层提供了特殊而有价值的信息。不足之处是它需要耗费很大的时间来采集数据，要比常规中子密度测井长10倍。为了克服这种缺陷，我们研制出一种特殊的CMR核磁共振组合仪采集系统，它可以提供束缚流体的独特的NMR测量值，并能综合其它测量值一起预测渗透率。这种系统按中子密度测井的测速下井，它比常规的NMR测井快许多倍，而且与这些测井仪组合测井尤为方便，因此，使用快NMR测井可以获得可靠的束缚流体和渗透率数据。录取完整的NMR测量值需要很长的等待时间使所有的地层组分极化，还需要很长的采集时间来测量最长的驰豫时间。然而在大多数情况下，经验表明束缚流体的驰豫时间T2，在砂岩中小于33msec、在碳酸岩中小于100mseec。在快NMR测井中，在测量驰豫时间较长的组分时，如果认可较低的精度就可以采用较短的等待时间。另外，较短的回波间隔和适当的回波数还能减少采集时间，并保证在仪器移动较快的情况下测量值量不会明显地改变。在几口井上同时记录到了全NMR和快NMR测井曲线，以及由快速测井获得的高精度的束缚流体测井曲线。统计对比表明由快NMR测井获得的束缚流体体积的准确度、精度和垂向分辨率与由全NMR测井获得的相接近。正如全NMR测井那样，为了确定粘土束缚水和束缚水的含量可以对束缚水体积做进一步分析。借助于NMR测井，根据NMR孔隙度以及T2的平均值和自由流体体积计算出了渗透率。借助于NMR测井，根据另一条测井曲线，通常是在泥质砂岩中的密度曲线或在气和碳酸岩中的密度——中子交会曲线得出了孔隙度。根据孔隙度和束缚水的不同判断出来自由流体。     

新一代多频带NMR测井仪

本文叙述新一代核磁共振（NMR）测井仪的硬件和操作。过去，NMR测井需要测井工程师考虑可能遇到的储层流体的T1弛豫时间。事实上，通过简单的假定，长的T1转换为最慢的测速。新一代仪器克服了这一限制。其关键特征是9个灵敏区（探测体积）被平行极化，快速测出一序列读数。新的探测器设计使极化过程加快1倍。每个灵敏区对测量结果贡献相同，能支持条件相同的一些测量进行快速叠加和快速测井，每一个都可用于单侧、联测。为了证明作业相对简单和数据质量有所改进，本文提供了实验室数据和现场测试结果。一般测井速度能提高3倍，仪器一次下井测量能采集总孔隙度和流体类型的数据。     

一种新型高分辨率阵列感应测井仪器

阵列感就测井仪器已经成为电缆感应测井标准，这些仪器依靠多个发射线圈－接收线圈系的测量结果，为了增加仪器测量的径向探测深度，有必要增大发射线圈－接收线圈之间的间距，采用不同间距可以探测地层电阻率的径向变化。但是，随着探测深度的增加，仪器垂直分辨率会逐渐变差，为了补偿的一缺陷，将浅探测测量结果与较深探测测量结果进行组合，可得到一个具有很高垂直分辨率深探测曲线，但问题是浅探测量不可避免地受眼不规则和井眼附近其它因素影响，产生的噪声常常会将人为因素引入经处理后的深探测测井曲线响应中。已经研制出一种新型高分辨率对称阵列感应测井仪器，可以提供从深到浅的电阻率测井曲线读值，其垂直分辨率很高，一致性好。与前几代仪器明显不同之处在于新型设计的仪器可以将垂直信号和径向信号分开进行处理，这种处理的结果是在做径向信号处理之前可以对每个发射－接收线圈测量结果进行滤波，而具有常规垂直分辨率。通常在井眼附近的影响是局部性的，且仅仅是浅探测测井曲线受影响；深探测测井曲线所受影响明显减弱，新型仪器的大量试验证明模拟预测的各种测量响应。新型感应测井仪器提供6种不同径向探测度的电阻率测井曲线（10，20，30，60，90和120英寸），垂直分辨率为1、2和4英尺，测井资料分辨率进行了匹配，又具有多种探测深度，这就可以与电阻率资料、核磁共振（NMR）资料及其它测井资料综合。本文阐述了新型仪器的设计原理并讨论了试验结果，同样还给出了几个油田实例，在一例子中通过与前一代高分辨率感应测井仪器的比较证明了仪器反映侵入带地层剖面的能力得到改善。另一实例显法虽然浅电阻率测量受井眼严重冲刷的影响，新型仪器仍可以提供具有极好垂直分辨的深电阻率测井曲线。     

脉冲中子俘获测井脉冲时序设计

为降低井眼环境对脉冲中子俘获测井的影响,提高脉冲中子测井功能兼容性。基于蒙特卡罗方法,通过对比双脉冲时序与多脉冲时序条件下脉冲中子俘获测井响应特征,对脉冲中子俘获测井脉冲时序进行优化设计,为一体化核测井仪器研发及应用奠定基础。研究结果表明：双脉冲时序和多脉冲时序下时间谱均能准确地计算地层俘获截面,受井眼流体的影响较小;双脉冲时序下的测井响应具有更低的统计误差、更快的测速,并且更易实现;多脉冲时序更易获取非弹性伽马计数率;对于不同测井参数单独测量时推荐使用双脉冲时序进行脉冲中子俘获测量,对于不同测井参数同时测量的一体化核测井仪器推荐使用多脉冲时序。     

新一代多频带磁共振测井仪

本文描述了新一代多频带核磁共振（NMR）测井仪的硬件和操作。在过支，NMR仪器要求测井工程师考虑可能遇到的储层流体的驰豫时间T1。实际上或简单地假设，如果T1时间长，那么测井速度就慢。本文所描述的这种新型仪器克服了这一缺点。其突出特点是9个敏感体平行地被极化，且被快速读出。通过采用新型的探针设计，极化过程被加速了2倍。第一敏感体对结果都有同等的贡献，对快速叠加和快速测井都支持同样的测量结果，并且每一敏感体都可以用来进行单独测量或同时测量。实验室数据和现场测试结果证明了该仪器操作相对简单，测试的数据质量也有所改进。更独特的是在测井速度加快4倍的同时，一次测井可获得确定总也隙度和流体类型的资料。     

新一代多频带核磁共振测井仪

本文描述了新一代多频带核磁共振测井仪的硬件和操作，在过去，NMR仪器要求测井工程师考虑可能遇到的储层流体的弛预时间T1。实际上或简单地假设，如果T1时间较长，那么测井速度就会很慢。本文所描述的这种新型仪器克服了这一缺点。基突出特点是九个敏感体积平行地被极化，且被快速读出。通过采用新型的探针设计，极化过程被加速了2倍。每一个体积对结果都有同等的贡献，对快速叠加和快速测井都支持同样的测量结果，并且每一个体积都可以用来进行单独测量或同时测量。实验室数据和现场测试结果证明了该仪器操作相对简单，测试的数据质量也有所改进。典型测井速度加快4倍，同时一次测井可获得确定总孔隙度和流体类型的资料。     

MRIL-Prime核磁共振测井仪

MRIL -Prime是Halliburton公司推出的最新一代的核磁共振测井仪器。该仪器吸收了CMR和MRIL -C型仪器的优点 ,改进了其不足 ,采用 5个频带 9个不同的频率 ,一次下井可进行多种模式的测量 ,同时获得标准T2谱、移谱、差谱等信号 ,既提高了测井速度 ,又获得了更多的测井信息 ,同时数据精度也大大提高。文章介绍了该仪器的结构、主要技术指标、电子线路、电容和探头特征、工作原理及实现方法     

美国墨西哥湾深水欠饱和油砂环境电缆和LWD—NMR的应用

为了描述墨西哥湾深水油田含气层，已用MRIL服务仪器采集磁共振成像井数据。该地区使用常规技术会导致流体类型，含油气饱和度及岩石结构评价的不确定性。本文给出由电缆测井（MRIL－Prime^TM)及随钻测井（MRIL－WD^TM）2种仪器测得的MRIL数据。MRIL处理技术例如时间域分析及差谱法，用于定量求解孔隙流体积与渗透率。自由流体（或Coats-Timur)模型用于所有地层的渗透率计算。此油田孔隙体尺寸和孔喉尺寸之间的紧密相关性使得能把MRIL用于渗透率估算。把MRIL－WD参数和由电缆MRIL仪器测量求得的参数作了比较，说明使用何种方式测井对MRIL结果有影响。为便于处理和解释。其LWD仪器设计成效于NMR电缆测井仪器。     

一些油田套管井地层密度测井的经验

电缆式裸眼井地层评价，多年来在岩石物性和储层定量评价方面已有标准。在过去5年中，我们已经看到某些基本的高质量裸眼井服务转移到套管井测井应用。一个主要的挑战仍然是：在套管井环境中测量地层体积密度。几种可行性研究表明，在有利的套管胶结条件下，套管井密度测量对地层体积密度充分灵敏。利用这种灵敏度开发出几种试验性套管井测井仪器，然而，这些试验型仪器没有一种巳成熟到能进行商用性服务。本研究分析了三探头电缆式密度仪器对套管井地层密度的响应。该仪器响应是在不同密度块和受控制的各种各样地层、套管与水泥参数的测试罐条件下，用实验方法测量得到的。这种新的地层密度测量已在若干套管井成功地使用。在有利的套管胶结条件下，该测量数据和裸眼井密度测井数据相一致，在它们的准确度范围内。几个测井实例说明了这种良好一致性。测井作业方法和测井质量控制标志适合于更困难的套管井环境。为了补偿受统计法减小计数率的影响，减慢了测井速度。光电效应(Pe)测井不能应用于岩性识别，但适合于估算套管厚度，薄层分辨率稍有减弱。可是所产生的地层体积密度测井已证明是一种定量的、容易和其它套管井地层评价服务综合的地层评价测量，它给出了一种综合的地层描述。有时候套管外的水泥厚度可能超过某截止门槛值。在这种情况下能使用互补的核孔隙度测井来代替求导孔隙度的密度测量。     

基于等效探测体积模型的自然伽马测井仪器响应分析

建立了自然伽马测井等效探测体积模型,采用自然伽马刻度井测井数据对模型进行了验证,表明该模型可以有效计算自然伽马测井的理论响应。计算了不同长度、直径晶体自然伽马测井仪器的响应特征,分析了仪器的纵向分辨率与NaI晶体直径、长度的关系。自然伽马测井的响应幅度与地层厚度之间呈现较好的二次函数关系,纵向分辨率随晶体长度变化而线性变化。     

测井技术新发展

过去10年里，工业界对减少与深水储层开发有关的巨大成本的需要加速了油气井设计和钻井技术的发展，自从我1994年调研了测井人的技艺水平以来，测井技术的进展跟上了井设计和钻井技术的发展，使深水井，大位移，水平井和多侧支井的钻井，评价和完井实施起来容易，电缆测井和随钻测井（LWD）技术的新进展和发展非常迅速。数字电子技术和遥测技术的不断改进使仪器精度和可靠性得到提高，使仪器的应用扩展到高温高压环境，使井下处理得以增强，促进了新的小井眼设计取得成功，除了几种最新的仪器设计除外，电缆测井和LWD技术的新进展主要是我1994年所讨论的裸眼井和套管井设计技术的相应发展。储层监测是发展最快的一个领域，研究出新的电缆测井仪器和永久放置的传感器。声波电缆测井仪器的发展包括低频多极（全波，波形和交叉偶极）声波仪器，能在软地层采集横波和斯通利波，新的电磁（EM）波测井仪器设计包括多电极侧向仪，2种过套管电阻率仪，高分辨率方位侧向测井仪，以及能反映电阻率各向异性（Rv和Rh)的多分量感应仪，第2代脉冲回波NMR仪提供更多的测量，改进了轻烃和重烃的评价，能进行快速勘测测井，核测井中，几种过油管脉冲中子设计既提供俘获测量，又提供能谱测量，新的过套管地层测试器能在套管上钻孔，测试，并在完成地层测试后在钻孔孔眼放置高压塞子。LWD的研发重点仍然是获得各种测量和井眼图像的衤时传输能力。使钻井更安全，井位（地质导微量）更准确，储层的排驱更佳，新的发展包括声波横波慢度，随钻地震，NMR；脉冲中子测量已进行了现场测试，自从1994年以来，井下电缆测井和用于储层监测的永久放置的传感器整体上获得发展，电缆测井传感器包括测斜仪和加速度计，用于监测裂缝生长和流体流动，永久传感器包括地震和电磁（EM）阵列，光纤传感器，可用于探测流体流动，监测流体接触面和饱和度的变化。