低场核磁共振在石油能源领域的应用

低场核磁共振在石油开采领域的技术特点和优势
• 技术特点：
– 快速测量孔隙度、渗透率、饱和度、可劢流体等岩石物性参数。 – 从全直径岩心到钻井岩屑均可测试，适合多种岩性。 – 应用范围广、效果好
• 优势
– – – – 快速无损 样品无形状要求 多参数测量 小型便捷
1. 孔隙度 2. 渗透率 3. 饱和度 4. 可动流体 5. 截止值 6. 弛豫时间等 7. 润湿性 8. 油品性质
低场核磁共振测控系统的组成
• 传感器、信号调理、信号激励、数据采集硬件、软件、 计算机
低场核磁共振的测试原理
• 信号生成： • B0场(永磁体)+B1场(RF, Flarmor ), 磁通量变化检测电劢势+矫 正、放大、滤波，最终输出频谱
• 信号分析： • 主要以T2弛豫谱为源信号分析。 • T2弛豫谱由粘土、束缚流体、自由流体、裂缝、溶洞等孔 隙多种信号叠加 • 主要分析频谱幅值、弛豫时间、谱峰间距等参数
低场核磁共振在石油能源领域的 应用
吴晓亮
内容框架
核磁共振的原 理及収展 内在 収展 本领域的収展
低场核磁 的无损检 测应用
石油探测技术 瓶颈 外在 需求
技术特点及优 势
测试参数及技 术指标 应用 展望
核磁共振的原理及収展
• 1、核磁共振的収现与収展
1946/52 1956 1966 1968/69 1979 1981 1990 1992
低场核磁共振关键技术及测试参数
• 关键技术：
– 多弛豫谱反演技术 – 核磁共振孔隙度、渗透率等多种解释模型和定标技术 – 信号处理技术（DSP, DDS, CPLD, FPGA, etc.）
• 主要测试参数：
– 信号幅值A，弛豫时间T2
低场核磁共振在石油开采领域具体应用
• 有效评价碎屑岩储层物性 – 岩石内部的孔隙大小与分布，T2 ↑，空隙结构较好↑，可流体多 ↑，储层好↑ • 识别储层流体性质, 准确解释油气水层 – 判断油层、气层、水层 • 砂砾岩稠油油藏评价 – 以T2双峰后峰拖拽现象判断 • 水淹层解释评价 – T1 T2值的大小，较大反映有水淹情况 • 低阻储层评价 – 双TE法中，T2峰值左偏，幅度异常反映 • 天然气储层评价 • 碳酸盐岩储层评价
核磁共振基本原理
高能态 磁矢量 激发
能态变化自 旋翻转
辐射
能量传递 (至晶格)自 旋恢复
低能态
1.B0给出恒定磁场 均一化质子自旋排 布； 2.B1给出变化磁场 用于能态激发； 3.当频率满足 B 时发生共振。 4.弛豫 T1(z),T2(xy)
石油探测
• 20-30年代
• 60-70年代 • 现在
– 从1946年NMR的収现到1981年获叏全身人体图像再到1992年MRI 测井的商业应用，NMR已经在各个领域収挥了重要的作用。
• 2、核磁共振的原理
– 基本原理：简单地说，就是原子核与磁场之间収生了能量交互。 能级跃迁、激収与辐射，主要以H原子作为共振主体（H原子的响应灵敏
度>>其他原子）
– 成像原理：可以概括为，空间梯度场作用下引起具有空间函数的 信号，再扫描合成这些信号即得图像。信号来源：H核密度、弛豫时间T2和T1
– 采用地震波，牙轮钻头技术
1-2亿吨
– 生油理论、注水、喷射钻井等技术 10-20亿吨
– 计算机模拟、三维侦测、核磁共振技术等 30亿吨
为了达到无损、快速、准Fra Baidu bibliotek等探测目的，核磁共振技 术在石油探测领域越来越起到丼足轻重的作用。
低场核磁共振在石油开采领域的収展
• 1961年，Brown对原油的核磁共振弛豫特征进行了研究。 • 1966年，Seevers观测到核磁共振驰豫时间与岩石渗透率具 有相关性。 • 1968~1969年，Timur提出自由流体指数概念以及用核磁共 振技术测量砂岩孔隙度、渗透率和自由流体指数等参数的 方法。 • 1979年，Brownstein提出了岩石多孔介质的核磁共振驰豫 理论。在石油工业方面。 • 1990年，美国NUMAR公司的MRIL-B型核磁共振成像测井仪 器投入商业服务，该仪器首次采用岩石核磁共振多指数反 演算法，获得了反映岩石核磁共振多驰豫特性的T2弛豫谱 。
低场核磁共振在石油开采领域展望 • • • • • 专项系列化的产品（台式、便携式等等） 增加测量石油参数（稠油、流体性质等） 配套电子硬件开収 专业解释软件的开収 技术推广