D-T2图的NMR扩散测量编辑：识别润湿性改变的应用

NMR测井除了测量弛豫特性外，包含扩散信息正对这种测井的解释做出重要贡献。这里不是观察扩散响应存在或不存在，而是将结果显示为一种2D图或扩散和T2时间关系分布，称为D-T2图。除了使用不同的脉冲序列之外，扩散测量编辑和CPMG测量之间在解释方面还有几个重要的差别。使用比如匹配滤波器等技术能改进选择的薄片区梯度测量的信一噪比限制。保留由CPMG序列得到的所有快     

用核磁共振反演识别流体类型

最新发展的核磁共振测井技术使我们能够采用双等待时间和双回波间隔获得CPMG回波串。由于不同流体的T1弛豫时间和扩散系数不同．所以孔隙介质中不同流体的视T2分布也不同，因此可从视T2的变化来分析流体的类型和特性。本文提出了两种新的核磁共振反演方法．将T2作为回波间隔和等待时间的函数．通过分析不同的T2分布获得流体饱和度。第一种方法是FET(编辑T2分布识别流体类型)法，用一个位移矩阵将每种流体的T2分布与总T2分布连接起来．采用奇异值分解(SVD)或Butler—Reeds—Dawson(BRD)算法使测量的视T2分布和模拟的T2分布之间的差异减至最小，从而得到每一种流体的饱和度及其T2分布。第二种方法称为GIFT(球形反演识别流体类型)法，用一个球形展开矩阵调节T1、T2弛豫和扩散下的磁化强度的变化，将每一种流体的模拟T2分布与CPMG回波串联系起来．通过将模拟回波串与测量回波串间的差异减至最小，得到每一种流体的饱和度及其T2分布。以这些新方法为基础，我们还对每一种流体引入了一个电阻率和核测井导出的加权矩阵，以提高用FET和GIFT反演的精度。用这种加权矩阵把核磁共振、电阻率及核测井分析综合为一种模型，给出了油藏的地层评价的新解法。     

内部梯度对NMR测量的影响

砂岩NMR表面弛豫率大小的相似性使我们对所有砂岩T2束缚水饱和度截止值采用系统设定值，但是绿泥石包索的北Burbank砂岩应该作为一个例外，因为其T2分布与回波间隔有很强的依赖性，其T1／T2及ρ2／ρ1值比文献中报导的大多数值大。与Berea砂岩相比，由于内部梯度对NMR T2测量的影响，绿泥石包壳的北Burbank砂岩显示出更强的扩散弛豫，此内部梯度是因为绿泥石片状碎屑与孔隙流体间的高磁化率差异产生的，岩石中粘土类型及其分布确定了扩散弛豫对T2测量的影响程度，因为粘土经常呈顺磁性，并附着在孔隙壁上，因此绿泥石影响显得特别重要。我们完成了一系列绿泥石及高岭石／粘土悬浮液实验，在绿泥石／流体系统中存在着强内部磁场梯度的明显证据，相反，缺少铁的高岭石是逆磁性，因而显示较弱的扩散弛豫，由内部梯度产生的扩散驰豫重要性取决于和流体体弛豫以及表面弛豫产生的弛豫率相比它的影响的大小。     

NMR反演法确定流体类型

近来发展的NMR测井技术可以使我们获得多等待时间和多回波间隔的CPMG回波串。因为不同流体的T1弛豫时间和扩散系数不同，视T2谱分布也随孔隙介质中流体类型而变化，因此根据视T2谱的变化来分析流体类型和流体性质成为可能。     

二维核磁共振测井

目前的NMR测井都是基于一维核磁共振技术,只测量地层孔隙流体的横向弛豫时间T2信息,测量结果反映孔隙空间的氢核总数,不能区分这些信号是来自油还是来自水.当地层孔隙中油气和水同时存在时,它们的T2谱信号是重叠在一起的,现有的NMR测井技术在识别和定量评价油气水时存在很大的局限性.二维核磁共振测井将孔隙流体中氢核数分布从一维核磁共振的单个T2弛豫变量拓展到二维核磁共振的2个变量,能够充分利用NMR观测的信息,开拓核磁共振测井岩石物理研究的新领域.介绍二维核磁共振测井的基本思想以及实验测量方法.将含有顺磁物质的人造砂岩和天然泥质砂岩饱和水,利用2个窗口改进CPMG脉冲序列,进行2D NMR实验测量.对测量数据进行反演,给出了岩石横向弛豫时间-内部磁场梯度(T2,G)的二维分布图,分析了岩石内部磁场梯度随孔隙大小不同的变化规律,研究结果对分析陆相沉积地层复杂岩性核磁共振测量结果具有重要指导意义.     

视含氢指数及其与稠油粘度的关系

用低频NMR（〈2MHz）测得的视含氢指数表明当原油粘度大于1000mPa·s时，它与原油粘度有一个经验关系式，我们重新定义它为第一个回波强度与总NMR信号的比值，并且开发了NMR数据反演的时间推移法。时间推移反演有效抑制了由噪音引起的假的短T2分布，并且提供了第一回波强度的准确估算值以及原始CPMG回波串的视孔分布。这样视含氢指数就变为由时间推移法得来的视T2分布面积与真T2分布面积的比值。视含氢指数与原油粘度有很大的关系，这个关系不同于由经验得到的关系。这个关系已经由各种原油样品的实验测量结果得到证实，因此能在现场更好地预测原油粘度。时间推移法还对视T2分布的对数平均值与原油粘度的关系有重要的改进，根据NMR的T2弛豫数据，该关系可以用来预测原油粘度。我们还给出了用NMR、中子／密度和电阻率测井来计算视含氢指数的实用方法。     

核磁扫描测井在疑难油气藏流体识别中的应用

核磁扫描仪器通过梯度磁场设计对多种频率进行测量,实现1.5 in~※到4 in不同的探测深度,不仅可提供孔隙结构信息,还可利用扩散系数进行流体类型识别。核磁扫描采用扩散编辑方法,改变回波串序列中前2个的回波间隔,使得测量的T_2谱没有前移,但幅度发生变化。对这些幅度变化且包含有扩散信息的多组数据处理得到扩散系数,进而识别探测范围内的流体类型。将该方法应用于东部某油田进行疑难层解释,表明核磁扫描扩散编辑法同核磁测井解释中常用的移谱和差谱识别流体的方法相比可以快速确定储层流体性质。     

鄂尔多斯盆地二叠系岩样核磁共振试验分析及应用

利用核磁共振的横向驰豫时间（T2）分布可以研究储层孔隙结构。通过对鄂尔多斯盆地二叠系30块岩样进行了核磁共振T2谱测试,对其中7块泥质含量较高的岩样进行了不同回波间隔条件下的核磁共振T2谱测试,对其中5块岩样进行了差谱、移谱试验研究。研究表明,采用较短的回波间隔（TE）可以单独或同时观察到泥质束缚水,核磁信号能够反映泥质束缚水的大小,得到的核磁孔隙度特征基本反映了泥质束缚水的大小。当岩石中泥质含量高时,测量的核磁孔隙度较常规孔隙度偏小,其偏差与泥质含量有关,泥质含量越高,绝对偏差越大。随着回波间隔的增加,流体分子的扩散影响变得很明显;随着回波间隔的变短,短弛豫组分增加,说明探测到的泥质束缚水含量增加。     

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。     

NMR电缆测井和随钻测井技术发展的一个新方向

目前所有的NMR电缆测井仪都测量信号衰减时间，用本专业的话说，就是测T2。基于实用的原因，T2测井一直是本行业的标准，但从物理学角度看，包含在T2曲线中的信息却不如T1数据。自旋弛豫时间T1包含且只包含液-固表面弛豫和体-液弛豫的信息，T1既不受岩石内部磁场梯度的影响，又不受流体扩散率差异的影响，仪器测量过程中的人为因素对T1结果的影响远小于对T2结果的影响，三方面的新进展已增强了T1测井的价值。（1）MRI-LWD仪器用T1信息将该物理测量中的钻铤移动的影响分离；（2）NMR流体分析仪可确定流动的储层流体的粘度，（3）可用一种新的脉冲序列来恢复流体扩散率信号，不必求助T2测量。在MRI-LWD仪器的商业化阶段，在LWD作业之后，采集了几次MRIL电测井资料，这就提供了电缆式和LWD式T1和T2储层测量的绝好时机，比较结果表明，T1测量是满足LWD要求的一种有效的，实用的解决方案，将不依赖于移动的优点与低能耗，实时的密集数据组结合起来，T1和T2曲线的比较显示，T1给出等效的在某些情况下甚至更好的地层评价答案，尽管其较分散特征。本文详细描述人们在T1及其性质方面所进行的早期工作，强调T1测量对场强度和场梯度的相对不敏感性，在复杂孔隙系统中这相对于T2来说明显是一个优点，实例表明，NMR电缆测井T1和LWDT1数据都受益于解决由高的表面弛豫和小的孔隙体积所产生的不确定性的能力，这些不确定性不同比例地影响T2测量结果。三方面的新进展已增强了T1测井的价值。（1）MRI－LWD仪器用T1信息将该物理测量中的钻铤移动的影响分离；（2）NMR流体分析仪可确定流动的储层流体的粘度；（3）可用一种新的脉冲序列来恢复流体扩散率信号，不必求助T2测量。在MRI－LWD仪器的商业化阶段，在LWD作业之后。采集了几次MRIL电测井资料，这就提供了电缆式和LWD式T1和T2储层测量的绝好时机，比较结果表明，T1测量是满足LWD要求的一种有效的，实用的解决方案，将不依赖于移动的优点与低能耗，实时的密集数据组结合起来，T1和T2曲线的比较显示，T1给出等效的在某些情况下甚至更好的地地层评价答案，尽管其较分散特征。本文详细描述人们在T1及其性质方面所进行的早期工作，强调T1测量对场强度和场梯度的相对不敏感性，在复杂孔隙系统中这相对于T2来说明显是一个优点，实例表明，NMR电缆测井T1和LWDT1数据都受益于解决由高的表面弛豫和小的孔隙体积所产生的不确定性的能力，这些不确定性不同比例地影响T2测量结果。     

核磁共振岩心基础实验分析

介绍了辽河油田核磁共振岩心基础实验分析实例 ,包括不同回波间隔下的核磁孔隙度测量、不同岩性岩心 T2 截止值分布规律、岩心束缚流体饱和度的 T2 几何均值计算模型、核磁渗透率计算模型 ,以及岩心不同含水饱和度条件下不同回波间隔、不同恢复等待时间下的弛豫响应特征测量。从上述核磁共振岩心基础实验测量分析得出了一些有意义的结论 ,为核磁测井资料采集及处理解释分析提供了指导     

提高低信噪比核磁共振测井弛豫信息真实性回波处理方法

核磁共振(NMR)测井采集的回波信号(CPMG Echo Trains)不可避免地要受到噪声的影响,表现为在大中孔隙可动流体成分造成基线偏移、在微小孔隙束缚流体成分产生畸变,给反演解释工作带来极大的不确定性。针对低信噪比的核磁共振测井数据处理提出了基于奇异值分解法(SVD)滤波的核磁共振数据变换反演方法 BRD(Butler Reeds Dawson)。该方法利用Hankel矩阵与回波信号的相互构建关系,把回波信号的Hankel矩阵作为SVD滤波处理的信号矩阵,实现了对低信噪比回波信号的分解和滤波。结合BRD反演算法,利用SVD处理后的高信噪比全波列数据反演出流体的T2分布。在随后的模拟数据试验和实际数据处理中分解和滤波在确保可动流体成分和提高束缚流体成分在反演信息准确恢复上是有效的。     

仪器结构和测井速度对NMR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T2分量里。遗憾的是，NMR测井仪俘获长T2数据的能力依据仪器结构和测井速度，还有岩石和流体性质。测井速度能够解决信噪比、深度分辨率、NMR实验时间和操作限制之间的矛盾。测井速度与垂直裂缝、垂直求平均值和探测体积之间的关系已众所周知。一般来讲，采用较低测井速度以提高垂直分辨率和改进信噪比。可是，低的测井速度又会明显地增加测井时间(和费用)，并且仪器遇阻风险会更大。人们通常忽略的是仪器结构和测井速度会使仪器在运动时获取的CMPG回波数据失真。Akkurt以前的模拟工作主要针对一种特定的仪器结构。为了能够分析各种仪器几何结构以及仪器几何结构和测井速度对T2数据的影响，我们对Akkurt的工作进行了推广。除了深度分辨率外，仪器运动和仪器结构也会影响数据质量，从而可能会限制解释的精度。对于运动的仪器来说，受CPMG序列起始脉冲和最后脉冲所激励地层的体积并不相同。数据采集中的这种歪扭在模拟中可以用一个附加的不希望有的弛豫项来实现。因为仪器的长度是有限的，如果地层中存在低粘油和气，那么必须进行不完全极化校正。最后，将仪器的运动与静磁场的垂直剖面柏结合可以在回波数据产生速度相关的相角。     

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.     

基于弛豫-扩散的二维核磁共振流体识别方法

基于MRIL-Prime核磁共振测井仪器现有采集模式,将不同采集模式测井信息进行组合后获得二维核磁共振信号,利用多回波串联合反演技术获得孔隙流体弛豫-扩散的二维核磁共振信息分布,用以识别复杂储集层流体性质。相对一维核磁共振测井,该流体性质识别方法增加了扩散域流体信息,可以在二维空间内将油、气、水信号分离,提高核磁共振测井流体性质识别能力。利用MRIL-Prime仪器对南堡凹陷A井油层和B井水层进行多回波间隔的二维核磁共振测井试验,解释结果与试油结果相吻合,说明二维核磁共振测井在轻质油识别和大孔隙储集层流体识别方面相对一维核磁共振测井技术有明显优势。     

用声激发磁场梯度NMR获得流体流动特性

本文探讨了存在流体流动时通过NMR测井资料确定流动渗透率的一种新手段。其思路是用磁场梯度NMR测量地层岩石孔隙空间内流体的局部速度，而流体的局部运动是由于外部施加的随时间变化的压力而产生的。当井眼内流体与地层流体之间存在水动力接触时，压力就会作用在井壁表面，且被井眼内流体传播到目的层中去。当井眼内流体与地层流体之间存在非渗透性阻挡层时，由于存在地层中传播的纵波，地层内的流体运动依然会发生。位于井眼流体内或与井壁存在机械碰撞的井下振动源都能产生纵波。无论在哪一种情况下，作用于地层阻挡层的随时间变化的机械应力都能产生沿地层传播的快速纵波，并导致地层骨架和地层流体的振动位移。比奥特理论把控制渗透率的流体流动与骨架之间建立了联系。地层孔隙内局部流体相对运动用旋转回波磁场梯度技术可以测量。这一技术现已应用于当今新一代NMR测井仪器。本文详细介绍了这一技术，它包括两种测量局部流体运动的手段。一种是测量旋转回波弛豫率响应，第二种是测量由于压力波的作用而产生的回波信号的相位移动。我们用声波理论计算地层的局部压力，并且在存在磁场梯度时通过检测NMR旋转回波来预测局部流体流动速度。当这些参数已知，就可以用达西定律计算局部流体运动。用NMR弛豫或扩散机制或其它石油物理测量技术独立测得流体粘度以后，就可以确定渗透率。我们使用了流体流动数字模拟技术，它是用网络模型模拟技术对X射线切片技术建立的岩石三维数字图像进行流体流动的数字模拟。     

二维核磁共振岩石物理

二维核磁共振（2D NMR）为岩石物理勘探开辟了广阔领域并对石油测井技术产生了重大影响。当孔隙介质中饱和了不同扩散系数的复杂流体时。能从固定脉冲序列或变化的双窗序列CPMG测量中提取并清晰地描述出这种信息。用T2弛豫时间和扩散系数这两个独立变量绘制的二维NMR图中能清楚地区分出岩石中的油和水。二维核磁共振中的“二维”概念可扩展到对含饱和流体的孔隙介质的研究中，这种孔隙介质涉及两个或更多独立变量的组合，如化学位移与T1／T2弛豫时间比（反映孔隙大小），质子数量与扩散对比等。     

核磁共振岩心基础实验分析

介绍了辽河油田核磁共振岩心基础实验分析实例,包括不同回波间隔下的核磁孔隙度测量、不同岩性岩心T2截止值分布规律、岩心束缚流体饱和度的T2几何均值计算模型、核磁渗透率计算模型,以及岩心不同含水饱和度条件下不同回波间隔、不同恢复等待时间下的弛豫响应特征测量。从上述核磁共振岩心基础实验测量分析得出了一些有意义的结论,为核磁测井资料采集及处理解释分析提供了指导。     

一种新型核磁共振仪的现场试验

设计一种测井用的核磁共振仪存在很多技术上的难题。这种仪器必须有足够的强度以适应井场恶劣的操作环境，还要能够探测微小的测量信号。要想移动中完的：NMR实验，该仪器必须要有足够的灵敏度。现代电缆式NMR测井仪的核心部分是永久磁铁。它必须有足够的磁场强度以便获得良好的NMR信号，足够小以适应井眼的尺寸．还要能够承受现场经常遇到的超常温度。为满足这些要求，设计了一种新型的脉冲核磁共振仪．它采用了一种新颖的高强度磁铁设计，即使用一种导磁材料并在其上施加由电流产生的补偿磁场．以消除射频天线上磁导影响，这种多频率的仪器可用不同的脉冲序列工作．来测量诸多有用的储层参数。在加拿大和俄罗斯对该仪器进行了现场试验，利用涵盖了广泛的岩石物理特性的几个已知储层，对仪器响应进行了测量，在孔隙度、骨架和流体组分的范围很宽的储层，用各种不同的CPMG脉冲序列采集到了回波串。这些储层包括从高孔隙度的含水砂岩层到低孔隙度的含气碳酸盐岩的各种岩性，收集到了有关重质油油层的重要数据。用一种基于修正的Tikhonov规则化的反演算法．将NMR回波串转换成T2分布曲线。岩石物性参数包括有效孔隙度、粘土束缚水、毛管束缚水和自由流体，都由T2谱计算出来。另外，利用多孔介质的毛细管网络模型和T2分布曲线确定渗透率。把NMR测量数据与常规电缆测井资料和岩心分析数据进行了对比，也对各种渗透率模型和反演算法进行了比较。