核磁共振测井技术及应用

胜顺1井(1183-1187)6毫米油嘴试油，日产油80.3吨，气1643方，水0方。
樊142-斜333井核磁共振测井情况
樊142-斜333井位于济阳坳陷东营凹陷正理庄－樊家鼻状构造带北东端樊142 块。钻探目的开发沙三下油藏。
油藏基本参数
开发层位：沙三下
油藏类型：岩性油藏
油藏中深(m)：2835
该区带以前把8%作为油层孔隙度下限值，对于孔隙度小于8%的层认为不 具备产能，一般解释为干层。
39、41号层：2878.2-2895.2米， 10.8m/2层，常规试油，测试仪： 日产油0.37方。压裂后，螺杆
泵：日产油14.7方。
坨174井
2006年1月完钻的坨174井钻遇百米以上的砂砾岩，平均孔隙度在6%左右，按 传统的经验，储层物性差为干层，裸眼完井。但核磁资料反映较好的孔喉结构， 可动流体占总孔隙度50%以上，具有较好的渗流能力，且岩屑录井油斑显示，完井 讨论建议对该套砂砾体进行下套管完井，试油以确定物性下限。
15
T2 衰减
4.00
T2 分布谱
4.00
3.00
3.00
回波幅度
孔隙度 (pu)
10
反演
2.00
2.00
5
1.00
1.00
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150
时间 (ms)
0.00
0.00
0.1
1
10
100
1000
10000
T2 (ms)
核磁共振测井的原始数据是回波串。孔隙度、束缚水、可动水 、流体类型等信息全部包含在回波串中。从回波串到岩石物理 及流体特性的获取，需要经过一个基本的处理，即由回波串的 多指数拟合得到T2分布。
岩石颗粒
孔隙流体
骨架
干 粘土
粘土 束缚 水
毛管 束缚水
可动水
烃
目录
1. 核磁共振测井基本原理 2. 核磁共振测井仪器介绍 3. 核磁共振测井资料处理 4. 核磁共振测井资料应用
核磁共振测井资料处理
• 回波拟合
NMR 孔隙度
25
n
∑ S(t) = Ai exp(−t / T2i ) i =1
20 回波串
时间域分析原理示意图
短等待时间：水 信号可完全恢复，轻 烃(气)不能完全恢复；
长等待时间：水 信号可完全恢复，轻 烃(气)也能完全恢复；
将两种等待时间测 得的T2谱相减（差谱 ）可基本消除水的信 号，突出轻烃的信号 ，从而达到识别油、 气、水层的目的。
核磁共振测井解释成果图
时间域分析（TDA）成果图 第一道：自然伽马GR，单位
核磁共振测井技术及应用
胜利测井公司资料解释研究中心 2011.05
目录
1. 核磁共振测井基本原理 2. 核磁共振测井仪器介绍 3. 核磁共振测井资料处理 4. 核磁共振测井资料应用
核磁共振测井基本原理
1、核磁共振测量的物理基础
核磁共振（NMR）指的是原子核对磁场的响应。即若在与稳定磁场垂直方 向上加一射频磁场，当交变磁场的频率与氢核的核磁共振频率相同时，处于低 能位的氢核将吸收能量，转变为高能态的核，这一现象即称之为核磁共振。
核磁共振测井仪器介绍
最高耐温： 350℉/170℃
最高耐压： 20,000psi/138MPa
适用井眼： 7～16in
泥浆电阻率： ≥0.02Ω.m（需加泥
浆排除器）
共振频率： 500～800khz
T2分布： 0.3～3000ms
精度：
±1pu或5％
垂直分辨率：标准模式：
6ft
高分辨率模式： 4ft
需要岩心核磁共振实验的支持。 计算可动流体体积及渗透率时，需要T2截
止值及刻度系数，不同岩性、不同地区的数值 不同。
核磁共振测井资料应用
2、利用核磁共振测井划分有效储层
商646
商646
63号层（3513.7 ～3519.2 m），常规曲线显示不明显，录井为油泥岩，邻井也未发现油藏，分 析核磁共振测井资料，含烃信号明显，增加井壁取心后见油浸、油斑及油迹显示，解释油层 5.5m。后经试油证实：压裂后，日产油14.5t，日产水0.35m3。
核磁共振测井资料应用
核磁 T2谱分布以单峰居多，可动 流体信号较弱，核磁有效孔隙度平 均低于2pu，部分层段接近零，指 示为无效储层
成像测井清晰显示出砾石砾径差异 大，颗粒支撑，分选差，裂缝及溶 蚀孔洞不发育。
中途测试回收少量原油，结论为低产油层，与测井评价、录井显示三者一致， 最终完井不下油层套管，说明沙四段储层不具备有效储层的条件。
核磁共振测井资料应用
3、利用核磁共振测井进行流体识别 在复杂储层条件下，由于孔隙结构、流体性质的双重影响，使得核
磁T2谱分布也变得复杂多样，识别流体有困难。 对于岩性单一、物性较好的基质孔隙，根据谱峰位置、差谱分布特
征和移谱形态变化可以较直观的帮助判断流体性质。
高孔隙度轻质油层和水层
粘度20.5
4
∫ MCBW = T2min S(T2 )dT2
毛管束缚水含量：大于4ms小于T2截止值的T2分布 的积分面积。
∫ MBVI =
S (T )dT T2cutoff
4
22
T2谱分布，可直观显示储层的孔隙结构。 提供几乎与岩性无关的、准确的总孔隙度、有 效孔隙度、毛管束缚水体积、渗透率等。
注意！ 要获得更为准确的可动流体体积和渗透率
B0
M0 M
核磁共振测井基本原理
3、核磁共振测井测量的基本信息
孔隙尺寸 & 孔隙结构
1 = ρ S + c η + D (G γ T E )2
T2
V
T
12
润湿相和矿物成分
流体粘度 和温度
扩散系数D、磁场梯度G、回波间隔 TE
核磁共振测井基本原理
4、核磁共振信号测量方法
极化
施加射频磁场
自旋回波测量
地层压力(Mpa)：42.6 饱和压力(Mpa)：7.5
油气比（m3/t）：39.9
孔隙度(%)：18
渗透率(10-3um2)：1.5 原油粘度(mPa.s)：1.85
储层敏感性：无速敏（无临界速度）、无盐敏、弱水敏、无酸敏、无碱敏。
测井项目
仪器型号
采集参数 测量井段（m） 观测模式
TE(ms) TW(s)
核磁共振测井解释成果图
流体分析（MRIAN）成果图 第一道：自然电位SP，单位mV；
自然伽马GR，单位API； 核磁区间孔隙度T2-Porosity； 井径CAL，单位in。 第二道：核磁渗透率MPERM，单 位mD； 电阻率曲线HRID、HRIM和RDFL， 单位ohm·m。 第三道：标准T2分布； 第四道：流体分析道，包括：烃 体积，自由水体积，毛管束缚水 体积，有效含水饱和度，束缚流 体体积，有效含水孔隙度，核磁 共振有效孔隙度，总孔隙度。
扩散分析识别油气原理示意图
核磁共振测井解释成果图
扩散分析（DIFAN）成果图 第一道：自然伽马GR，单位
API； 自然电位SP，单位mV；
井径CAL，单位in； 核磁区间孔隙度T2Porosity； 第二道：核磁渗透率MPERM， 单位mD； 电阻率曲线HRID、HRIM和RDFL， 单位ohm·m。 第三道：TE=3.6ms的标准T2分 布，单位ms； 第四道：TE=0.9ms的标准T2分 布，单位ms。
核磁共振测井资料应用
1、核磁共振测井提供准确的岩石物理参数
核磁共振总孔隙度：全部T2分布的积分面积
∫ MSIG =
S (T )dT T2 max
T2 min
22
核磁共振有效孔隙度：大于4ms的T2分布的积分面积
∫ MPHI =
T2 max T4
S (T2
)dT2
粘土束缚水含量：小于4ms的T2分布的积分面积。
T2 截止值
4Baidu Nhomakorabea00
4.00
T2 谱
3.00
3.00
2.00
CBW BVI BVM
1.00
0.00
0.1
1
10
100
1000
T2 (ms)
2.00
1.00
0.00 10000
M骨a架trix
干D粘ry土
粘土水
毛管 束缚水
可动水
烃
核磁共振测井资料处理
核磁渗透率
毛管束缚流体孔隙度
自由流体 孔隙度
粘土束缚流体孔隙度
API； 自然电位SP，单位mV；
井径CAL，单位in； 核磁区间孔隙度T2Porosity； 第二道：TW=12.988s的标 准T2分布，单位ms； 第三道：TW=1s的标准T2分 布，单位ms； 第四道：差谱分布，单位ms； 第五道：TDA分析成果图， 1包括：1T0DA气1的00孔隙1体,00积0 ，10,000 TDA油的孔隙体积，TDA水的 孔隙体积，核磁束缚水体积。
核磁共振测井资料应用
2、利用核磁共振测井划分有效储层
常用料在规常前 是 岩储测规车体在景层井测6含车评有，曲井60油6价效车线资6井气井沙性反料6沙6情在评三映0难三井况价沙段储以段是。识三的层准发在别段同发确现车和砂时育计油6岩砾，，算6层砂石岩兼但地1砾物勘探由层5体层理探沙于孔高3参获四砾隙5部数得段石度.9位发成，岩、m部挥功以性划，署了后向复分沙的很，西杂出四一大展扩，储段的口示大岩层钻作评该车石的遇用价区6骨有地6。井良井架效层，好区测性厚其的沙井。度钻河油值核43探街气难磁8目组勘以测.5的砾探确井m定，资，
φ = 11.8 % Kair = 414 md Swir = 29.6 %
φ = 27.8 % Kair = 2640 md Swir = 21.3 %
.001 .01
0.1 1.0
10
100
流体性质对核磁共振T2分布的影响
当孔隙中同时存在油水两相、或油气水三相流体时，T2分布不仅反映孔 径分布，而且包含有流体性质与流体含量的信息。
孔隙结构对核磁共振测井的影响 T2 衰减和孔喉大小的关系(100%亲水)
T2分布反映岩石的孔隙结构
Radius (HgI) T2 (NMR)
φ = 17.1 % Kair = 1.87 md Swir = 80.8 %
Radius, microns
φ = 24.4 % Kair = 45.1md Swir = 58.3 %
核磁共振测井资料处理
• 岩石物理参数计算
一般呈三峰分布，短T2对
应的峰是由粘土和毛细 管微孔隙中的束缚流体( 不可动流体)形成的， 长 T2对应的峰是由渗流大 孔隙中的自由流体(可动 流体)形成的。
区分自由流体和束缚流体 的界限称之为T2截止值 。砂岩T2截止值为33ms ，灰岩为92ms。
孔隙度 (pu)
核磁共振测井资料应用
突破东营北带中段砂砾岩物性下限出油关
1999年完钻的坨147井2680.2-2685m储层，平均孔隙度8%左右，油斑细 砾岩，受传统认识影响，储层物性差，只进行了一般测试，日产油0.01m3， 累计产油0.03方，试油结论干层。由于测试不理想而将该井放弃，使砂砾岩的 勘探受到挫折而放慢进程。
当射频脉冲作用停止后，磁化矢量通过自由进动向B0方向恢复，使原子核从 高能态的非平衡状态，向低能态的平衡状态恢复。这种高能态的核不经过辐射而 转变为低能态的过程叫弛豫。
核磁共振测井基本原理
2、核磁弛豫
纵向弛豫（T1）：磁化矢量在Z方向的纵向分量往初始宏观磁化强度M0的数值恢复 过程。它与孔隙度的大小、孔隙直径的大小、孔隙中流体的性质、以及地层的岩 性等因素有关。 横向弛豫（T2）：磁化矢量在X-Y平面的横向分量往数值为零的初始状态恢复的过 程。它与地层孔隙度的大小、孔隙直径的大小、孔隙中流体的性质、岩性、以及 采集参数（如TE和磁场的梯度）等因素有关。
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1. 核磁共振测井基本原理 2. 核磁共振测井仪器介绍 3. 核磁共振测井资料处理 4. 核磁共振测井资料应用
核磁共振测井仪器介绍
MRIL-Prime的主要特点： （1）加长预激化磁体，提高测速和数据精度；（2）采用9频5个频带测量 ；（3）4种测量方式，77测井模式，可一次完成双TW和双TE的测量；（ 4）耐温高达177℃；（5）能够测量粘土束缚水和总孔隙度。
核磁共振测井影响因素及适用性
核磁共振测井对井眼和泥浆有较高的要求，因为高矿化度泥浆和大井眼 都会造成信噪比降低，同时由于核磁探测深度较浅（20cm），泥浆侵入 较深会对核磁共振判别流体性质造成影响。
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1. 核磁共振测井基本原理 2. 核磁共振测井仪器介绍 3. 核磁共振测井资料处理 4. 核磁共振测井资料应用
Stationary模式： 2ft
仪器长度： 52.88ft
仪器重量： 1475lbs
MRIL-Prime核磁共振测井仪的观测模式
观测模式是一种以获取特定应用信息为目标的磁化和采集方式 ，它包括TW、TE、NE、最小累加次数RA的设置、频率的使用 及其时序。 MRIL-Prime型核磁共振测井仪共有单TW/单TE、双TW/单TE、 单TW/双TE以及双TW/双TE等4种观测模式。