核磁共振T2谱提取研究

核磁共振测井T2谱提取方法研究

摘要：核磁共振测井技术是上个世纪九十年代世界测井行业的重大技术进步之一，为复杂油气藏勘探开发提供了全新的解决方案。MREx核磁共振测井仪是我国引进的先进核磁共振测井仪器。由于该仪器推出较快，硬件和软件都不完善，且由于处理解释软件所适用的地质条件跟我国实际也有较大差异等原因，在数据处理和解释中遇到了一些难题。如果这些问题不解决，必将大大影响该技术在我国的应用。

数据提取和原始回波串生成方面，对MREx仪器探测特性、观测模式、数据记录格式等方面进行了剖析，弄清了数据采集及存储细节，实现了对原始记录信息的提取。对MREx核磁数据回波生成一系列关键技术，包括相位校正、标准组组合、回波叠加、时深转换等进行了研究，掌握了从时间域原始信号到深度域的回波串信号的处理技术。

关键词：核磁测井；T2谱；MREx；回波

Study on The Extraction Method of NMR T2 Spectrum

Abstract: Nuclear Magnetic Resonance logging technology is a major progress of well logging industry in the 1990s. It provides new answers to hydrocarbon exploration and development in complex reservoirs. MREx nuclear magnetic resonance logging is an advanced one，which is imported from foreign Companies. Because this tool is launched in a short time，both hardware and software of this instrument are imperfect，and geological conditions are different in and out of China，some problems，maily on the data processing and interpretation，are encountered，If these problems are not solved，will greatly influence the application of this technology in China.

In data extraction and echo generation aspects，the feature，activation，data recording format of MREx tool are analyzed. Making clear data acqusition and storage details，original record data are extracted. A series of key technologies of echo generation from MREx original data are formed，including phase-correction，echo stack，standard echo combinations，time-to-depth conversion，etc. The original orhogonal signals in time domain are processed to echo signals in depth domain.

Key words: Well Logging Tool ;T2Spectrum ; MREx ; Echo

目录

1 前言 (1)

1.1 核磁共振发展史 (1)

1.2 国内外研究现状 (1)

1.3 核磁共振研究目的及意义 (3)

2 核磁共振的原理 (5)

2.1 核磁矩与自旋角动量 (5)

2.2 经典力学观点与量子力学观点 (5)

2.3 核磁共振测井的计算方法 (7)

3 核磁共振测井的仪器 (10)

3.1 核磁共振测井的仪器的发展 (10)

3.2 MRIL—Prime仪器介绍 (11)

4 MREx回波信号生成处理技术研究 (13)

4.1 MREx核磁共振测井仪器简介 (13)

4.2 MREx数据采集观测模式 (14)

4.2.1 PP、PP Basic观测模式 (15)

4.2.2 PP Oil观测模式 (16)

4.2.3 PP Gas观测模式 (18)

4.3 MREx数据记录方式 (19)

4.4 各组回波生成技术 (20)

4.5 标准组回波合成技术 (24)

5 T2谱信息处理进行储层参数求取 (27)

5.1 计算孔隙度 (27)

5.2 计算毛管束缚水 (28)

5.3 估算渗透率 (29)

5.4 提高参数计算精度的方法 (31)

5.4.1 变T2截止值改进束缚水饱和度计算 (31)

5.4.2 与密度声波结合改进孔隙度计算 (33)

6 总结与认识 (36)

参考文献 (37)

致谢 (38)

1 前言

1.1 核磁共振发展史

核磁共振这种物理现象分别是由1946年由斯坦福大学的布洛赫(Bloch)和哈佛大学的拍塞尔(Parcel)两人各自领导的小组发现的。把奇数个核子的原子核放于磁场中，再加某一频率射频场，将会发现原子核吸收射频场的现象。后来，美国的RussellVarian 证实了地磁场中的核自由进动并发明了便携式磁力计。1952年，Varian发明NMR磁力计，用于测量地磁场的强度，其基本组成是一个水瓶缠绕着线圈。当有直流电流通过该线圏时，沿线圈轴向将产一个磁场，水的氧核由于因为受到轴向磁场的作用，几秒钟后，改变它们原来沿地磁场的方向，而沿线圈轴线方向。然后断开电流，用该线圈作接收器并检测质子绕地磁场进动产生的信号。精确地测定进动频率，可以确定地磁场的总强度。由此人们第一次认识核磁共振的潜在价值，并在上个60年代早期研制出核磁测井(NML)仪。Borwn和Fatt在1956年研究发现，当流体处于岩石孔隙中时核磁共振弛豫时间与自由状态相比显著减小，并对原油在岩心中的弛豫特征进行了探讨[1-3]。Timur在1968年提出自由流体指数的概念并用核磁共振测量了砂岩孔隙度、自由流体指数和渗透率等参数的方法。核磁测井仪由于有许多局限性最终在80年代末停止了服务。尽管它有诸多局限性，但为核磁测井发展而进行诸多研究，使核磁共振测井有了今天的估算孔隙度、渗透率、自由流体体积、束缚流体体积和润湿性等多种地层评价手段。

1978年在LosAlamos实验室进行的核磁测井研究项目是现代核磁测井发展的根源。该项目的主要目标是制造在井下使用的核磁共振测井仪，必须克服NML仪的局限性。该研究项目所使用的仪器与现代实验室核磁共振仪器一样都用强度很大的钐钴合金永久磁体来产生均勻磁场，再用脉冲磁场来测量自旋回波信号。该仪器可以得到多种测量结果，用于不同地层的评价。该仪器证实了核磁共振用于测井的可行性，但由于它的采集信号的噪音大，而且无法消除掉井眼信号，严重影响了地层信号的采集。斯伦贝谢公司和Numar公司开始了对核磁共振仪器的研究，重新设计了磁铁、磁场和天线以满足商业核磁测井的需求。

1.2 国内外研究现状

国外许多学者开展了提高核磁共振仪器性能的研究工作。KleinbergR和MarschallD.分别对核磁共振测井的弛豫特性和毛管压力曲线进行了研究。S.Chen、Manfred Prammer和Stefan Menger等人对用核磁测井来计算各种地层孔隙度和流体百分比提出了新的途径。KorkowitzJ.P.、Crowe M.B.及AkkurtR等人研究了利用添加