下载文档原格式
核磁共振测井的基本原理
核磁共振测井（NMR）的基本原理是利用原子核在外磁场
中的磁矩为零或自旋为零，即自转的变化率为零，在外加磁场中与外加电场发生作用，使原子核受到磁场力而发生磁化。
当原子核在外加磁场中运动时，其周围就产生一系列感应电流（自转），这些感应电流与磁场力方向相同，就会使原子核发生位移，其位移量与原子核磁矩成正比。
核磁共振测井正是根据原子核在外加磁场中的自转变化率来研究原子核的运动和核外电子运动的。
核磁共振测井仪器有两个重要部件：一个是感应线圈；另一个是接收线圈。
感应线圈的作用是把发射出去的核磁共振信号接收下来。
一般情况下，感应线圈处于待测井段井眼的周围，在井下有很多的铁屑或其他杂质和岩石颗粒存在。
这些铁屑和颗粒对核磁共振信号会产生很大的干扰。
当井眼打开后，由于井壁对核磁共振信号有屏蔽作用，使核磁共振信号在井眼周围产生一个很强的磁场。
在这个强磁场下，原子核就会发生位移，在原子核的自转轴方向上形成一个脉冲磁场（核磁共振脉冲）。
—— 1 —1 —。
核磁共振测井与录井对比班级：勘查技术与工程07-1 姓名：学号：0701********摘要:石油工程中的核磁共振技术是利用油和水中的氢原子在磁场中具有共振并产生信号的特征来探测和评价岩石特性。
核磁共振测井是在井筒中测量井周地层的物性参数.核磁共振录井是在地而(钻井现场)分析岩心、岩屑和井壁取心的物性参数(随钻分析)。
对同深度13 u 井中的核磁共振测井孔隙度、渗透率参数与核磁共振录井分析岩心、岩屑和井壁取心样品得到的孔隙度、渗透率参数进行对比分析表明.两者虽存在定差异.但整体有较好的趋势致性。
关键词:核磁共振;测井;录井;孔隙度;渗透率Abstract:The hydrogen atoms in oil and water are able to resonate and generate signalsin the magnetic field，which is used by the NMR (nuclear magnetic resonance) technolo-gy in petroleum engineering to research and uate rock characteristics. NMR welllogging was used to measure the physical property parameters of the strata in well bore，whereas NMR mud logging was used to analyze(while drilling) the physical propertyparameters of cores，cuttings and sidewall coring samples on surface(drilling site).Based on the comparative analysis of the porosity and permeability parameters obtainedby NMR well logging and those from analysis of the cores，cuttings and sidewall coringsamples by NMR mud logging in the same depth of 13 wells，these two methods are ofcertain difference，but their integral tendency is relatively good.Key words:nuclear magnetic resonance;well logging;mud logging;porosity;permea-Bility1基本原理自然界元素的同位素中将近一半能够产生核磁共振r2,。
核磁测井1、现代NMRR测井1、1脉冲NMR测井仪传感器(如磁铁和天线)是脉冲NMR测井仪的核心部分。
它对仪器的S／N、最小回波间距、探测深度(DOI)、测井速度和垂直分辨率有重要影响。
在用的所有仪器在传感器的设计上都不尽相同，主要差别是电子线路、固件、脉冲序列、数据处理和解释算法。
NMR仪器的详细技术指标都能在各家服务公司的网站上找到。
斯伦贝谢电缆式NMR测井仪器有三个天线和一个完全可编程的脉冲序列发生器，能进行多种不同方式的测量。
两个152mm天线用于高分辨率测量，提供总孔隙度、束缚流体孔隙度和自由流体孔隙度。
高分辨率天线还可用来探测天然气和轻烃，计算渗透率和孔隙大小分布。
主天线长457mm，有多个频率，用于不同地层评价，提供多种NMR 测量。
每个频率都对应不同DOI(从井壁算起为38～102mm)。
主天线所提供的地层评价包括两个高分辨率天线所提供的所有地层评价，还用于评价流体径向剖面、流体体积和石油黏度。
所有的商用NMR仪都有一些共同的特征，譬如：所有的仪器都采用强度很大的钐钴合金永久磁体，磁铁对温度变化相对不敏感。
磁体用于极化(磁化)烃和水分子中的氢核(质子)。
另一个共同的特征是它们都采用脉冲NMR测量。
1．2测量原理NMR测量有两步。
第一步是建立储层流体的净磁场，当仪器沿井简移动时，磁铁的磁场矢量B。
磁化储层流体中的氢核，产生净磁场，磁场沿着B。
方向，即纵向。
在井壁附近区域(距井壁几英寸)，B。
的大小一般为几百高斯。
B。
的大小随着离磁铁径向距离的增加而减小，从而在测量区域内形成磁场梯度或梯度分布。
正如下面讨论的，磁场梯度用于识别储层流体并描述流体特征。
在施加B。
之前，氢核磁矩的方向是无序的，因此流体净磁场为0。
在极化时间Tp内，磁化强度以指数形式增大到其平衡值Mo。
描述磁场指数方式的时间常数为纵向弛豫时间，称之为T1。
在储层岩石中，用T1分布描述磁化过程。
T1分布反映的是沉积岩中油气的复杂成分和孔隙大小分布。
引言核磁共振测井是一种适用于裸眼井的测井新技术，是目前唯一可以直接测量任意岩性储集层自由流体（油、气、水）渗流体积特性的测井方法，有明显的优越性。
本文主要讲解了核磁共振测井的发展历史、基本原理、基本应用、若干问题及展望。
发展历史核磁共振作为一种物理现象，最初是由Bloch和Purcell于1946年发现的，从而揭开了核磁共振研究和应用的序幕。
1952 年，Varian 发明了测量地磁场强度的核磁共振磁力计，随后他利用磁力计技术进行油井测量。
1956 年，Brown 和Fatt研究发现，当流体处于岩石孔隙中时，其核磁共振弛豫时间比自由状态相比显著减小。
1960年，Brown 和Gamson研制出利用地磁场的核磁共振测井仪器样机并开始油田服务。
但是，地磁场核磁测井方案受到三个限制，即：井眼中钻井液信号无法消除，致使地层信号被淹没；“死时间”太长，使小孔隙信号无法观测；无法使用脉冲核磁共振技术。
因此，这种类型的核磁共振测井仪器难以推广。
1978 年，Jasper Jackson 突破地磁场，提出一种新的方案，即“Inside-out”设计，把一个永久磁体放到井眼中(Inside)，在井眼之外的地层中(Outside)建立一个远高于地磁场、且在一定区域内均匀的静磁场，从而实现对地层信号的观测。
这个方案后来成为核磁共振测井大规模商业化应用的基础。
但是由于均匀静磁场确定的观测区域太小，观测信号信噪比很低，该方案很难作为商业测井仪而被接受。
1985 年，ZviTaicher和Schmuel提出一种新的磁体天线结构，使核磁共振测井的信噪比问题得到根本性突破。
1988 年，一种综合了“Inside-out”概念和MRI 技术，以人工梯度磁场和自旋回波方法为基础的全新的核磁共振成像测井(MRIL)问世，使核磁共振测井达到实用化要求。
此后，核磁共振测井仪器不断改进，目前，投入商业应用的核磁共振测井仪器的世界知名测井服务公司分别为：斯仑贝谢、哈利伯顿和贝克休斯。
核磁共振测井原理通俗理解核磁共振测井（Nuclear Magnetic Resonance Logging）是一种地球物理测井技术，通过检测岩石中的核磁共振信号来获取地层的物性信息。
它通过利用岩石中含有的核磁共振现象，来确定地层的孔隙度、渗透率、含水饱和度等参数，从而提供地质勘探和油气开发中的重要参考数据。
核磁共振测井原理的核心是基于核磁共振现象。
核磁共振是一种原子核的性质，即具有自旋的原子核在外加磁场作用下会发生共振现象。
在地球物理勘探中，主要利用的是岩石中的氢原子核，即水分子中的氢原子核。
当岩石中的氢原子核处于一个外加磁场中时，它们会在磁场的作用下产生不同的能级，这些能级之间可以发生能量的吸收或释放。
如果在外加磁场的基础上再加入一个与核磁共振频率相同的电磁波，就可以使氢原子核从一个能级跃迁到另一个能级，并吸收或释放能量。
这个过程是通过测量共振信号的强度和频率来实现的。
在核磁共振测井中，探测器通过向地层中发射射频信号，并同时接收反射回来的信号。
当射频信号的频率与地层中的氢原子核的共振频率相同时，氢原子核会吸收能量并发出共振信号。
通过测量反射信号的强度和频率，可以得到地层中氢原子核的共振信号，进而推断出地层的物性参数。
核磁共振测井技术的优势在于可以对地层进行非侵入式测量，避免了传统测井方法中可能引起地层损伤的问题。
同时，由于核磁共振信号与地层中的水含量直接相关，因此可以准确地估计地层中的含水饱和度，这对于油气勘探和开发具有重要意义。
除了含水饱和度，核磁共振测井还可以用来获得地层的孔隙度和渗透率等信息。
孔隙度是指地层中孔隙的比例，是一个反映地层储集性能的重要参数；渗透率则是指地层中流体流动的能力，是评价地层透水性的重要指标。
通过测量地层中氢原子核的共振信号，可以计算出地层的孔隙度和渗透率，从而帮助人们更好地了解地层的储集性能和流体运移规律。
核磁共振测井是一种基于核磁共振现象的地球物理测井技术，通过检测地层中的核磁共振信号来获取地层的物性信息。
核磁共振测井原理与应用一、核磁共振基本原理核磁共振（NMR）是物理学中的一种现象，其基本原理是原子核在磁场中的磁矩与射频脉冲之间的相互作用。
核磁共振在测井中的应用得益于其独特的物理性质，可以对地层岩石和流体进行无损检测。
二、核磁共振测井技术核磁共振测井技术利用了在地磁场中自由氢核（如H）的磁矩进动与射频脉冲的相互作用。
当射频脉冲停止后，氢核将恢复到原来的状态，这一过程中产生的信号可以被检测并用于分析地层性质。
核磁共振测井技术可以分为静态测量和动态测量两种。
三、岩石孔隙结构分析核磁共振测井可以提供关于岩石孔隙结构的详细信息。
通过测量地层中氢核的弛豫时间，可以推断出孔隙的大小、分布以及连通性，从而评估储层的渗透率和油气储量。
四、地层流体识别与分类核磁共振测井可以区分油、水、气等不同的流体，这是由于不同流体中氢核的弛豫时间不同。
此外，通过测量束缚流体和自由流体的比率，可以评估油藏的驱替效率和水淹程度。
五、地层参数反演通过核磁共振测井数据，可以反演地层的多种参数，如孔隙度、渗透率、含水饱和度等。
这一过程涉及到复杂的数学模型和算法，是核磁共振测井数据处理的关键环节。
六、测井数据处理与解释核磁共振测井数据处理包括原始数据的预处理、参数反演、解释和后处理等多个环节。
解释人员需要具备丰富的地质和测井知识，以便正确地解释测井数据，提供准确的储层评价结果。
七、核磁共振测井应用实例核磁共振测井在油气勘探和开发中得到了广泛应用。
例如，在评估油田的储层质量、监测注水作业效果、确定剩余油分布等方面发挥了重要作用。
具体实例包括评估某油田的储层孔隙结构和含油性、监测某气田的产气能力等。
这些实例证明了核磁共振测井在油气勘探和开发中的实用价值。
八、未来发展趋势与挑战随着技术的不断进步和应用需求的增加，核磁共振测井在未来将面临一些发展趋势和挑战。
例如，发展更高分辨率和灵敏度的核磁共振测井仪器、提高数据处理和解释的自动化程度、解决复杂地层和油藏条件下的应用问题等。
核磁共振测井原理一、快速发展的核磁共振测井技术1945年，Bloch 和Purcell发现了核磁共振（NMR）现象。
从那时起，NMR作为一种有活力的谱分析技术被广泛应用于分析化学、物理化学、生物化学，进而扩展到生命科学、诊断医学及实验油层物理等领域。
如今，NMR已成为这些领域的重要分析和测试手段。
40年代末，Varian公司证实了地磁场中的核自由运动，50年代，Varian Schlumberger-Doll，Chevron三个公司开展了核磁共振测井可行性研究。
60年代初开发出实验仪器样机，它基于Chevron研究中心提出的概念，仪器使用一些大线圈和强电流，在志层中产生一个静磁场，极化水和油气中的氢核。
迅速断开静磁场后，被极化的氢核将在弱而均匀的地磁场中进动。
这种核进动在用于产生静磁场的相同线圈中产生一种按指数衰减的信号。
使用该信号可计算自由流体指数FFI，它代表包含各种可动流体的孔隙度。
这些早期仪器有一些严重的技术缺陷首先，共振信号的灵敏区包括了所有的井眼流体，这迫使作业人员使用专门的加顺磁物质的泥浆和作业程序，以消除大井眼背景信号，这是一促成本昂贵且耗时冗长的处理，作业复杂而麻烦，测井速度慢石油公司难以接受。
其次，用强的极化电流持续20ms的长时间，减小了仪器对快衰减孔隙度成分的灵敏度，而只能检测具有长弛豫衰减时间的自由流体，由于固液界面效应对弛豫影响及岩石孔隙中油与水的弛豫时间差异不大，使得孔隙度和饱和度都很难求准。
此外，这些仪器为翻转被极化的自旋氢核需消耗大量功率，不能和其它测井仪器组合。
但这些难题没有使核磁共振测井研究中止。
70年代末至80年代初，美国Los Alamos 国家实验室Jasper Jackson 博士提出“INSDE－OUT”磁场技术。
在相同时期，磁共振成象（MRI）概念也得到很大发展。
1983年，Melvin Miller博士在美国创办了NU－MAR公司，他们综合了“INSIDE－OUT”概念和MAR技术同时，斯伦贝谢公司几十年来，一直在努力发展核磁共振测井技术。
核磁共振测井的物理原理及其应用摘要:经过半个世纪的探索和期盼，核磁测井以其独特的性能和众多的功能已成为商业测井大家族中的一只独秀。
MRIL核磁共振测井仪是一居中测量仪器，通过测量沿仪器轴线方向井壁周围薄壁柱状空间内的氢原子核的磁共振信号，来实现测量。
它能够同时提供孔隙度、渗透率、束缚水饱和度等地层参数以及油气藏的地球物理参数。
核磁仪器探头中的永久磁铁在地层中产生梯度磁场对地层中的氢原子进行极化，同时探头中的天线即用于发射脉冲也用做接收回波信号。
以Numar公司于1998年推出的最新一代产品MRIL- P型核磁共振测井仪为代表的新一代核磁测井技术，利用梯度磁场核自旋回波，对离井眼一定距离的地层孔隙流体直接进行观测，不须对井下泥浆进行任何处理，甚至勿须井眼、泥饼及侵入校正。
并且利用核磁测井进行地层评价，不要求岩心分析资料以及地层参数的任何先验信息，因此，是对裸眼井测井解释核油气评价技术的重大突破。
该仪器吸收了MRIL-C型仪器的优点并改进了其不足。
采用9个工作频率(760～ 580kHz)及加长预极化磁体的方法，既提高了测井速度，又获得了更多的测井信息，数据精度也大大提高。
本文以MRIL-P型核磁测井仪为例，详细讨论一下核磁共振测井的物理原理并简单介绍一下仪器电子线路模块的基本结构以及脉冲信号发射、接收路径和MRIL-P型核磁共振测井仪器优点、核磁共振测井技术发展的一点见解。
关键词：核磁共振核磁测井扳转纵向驰豫横向弛豫一.核磁共振的基本原理1.NMR测量的物理基础MRIL核磁共振测井原理是基于原子核的磁共振物理现象实现测量的.由于原子核带有电荷,它们的自旋将产生磁场,就像一根磁棒,该磁场的强度和方向可以用核磁矩矢量来表示.同时带有磁矩的磁核有一个共振频率,即著名的拉莫尔频率，此共振频率取决于元素的旋磁比和外加磁场强度. 利用原子核的磁性和它们与外加磁场的相互作用来完成核磁共振技术。
比如对一组核子施加一个固定的静磁场和大功率的射频RF脉冲,核子便以可预见的方式响应,产生回波信号,提供石油物理信息.当没有外加磁场时,核磁矩的取向就是随机的了.核磁共振是指某种原子核吸收强磁场中存在的一定频率的电磁辐射时而呈现自由的一种自然现象。
核磁共振测井资料解释与应用核磁共振测井（Nuclear Magnetic Resonance Logging，简称NMR 测井）是一种常用的地质测井技术，利用核磁共振原理对地下岩石进行非侵入性测量，可获取地层各种物理和化学参数的连续变化情况。
NMR测井资料是分析地层组成、孔隙结构和流体性质等信息的重要工具，在油气勘探、地下水资源评价和地质储层评价等领域有广泛的应用。
NMR测井资料提供了多个参数，包括有效孔隙度、孔隙尺度分布、孔隙直径、孔隙连通性和时间常数等。
根据这些参数，可以评估岩石孔隙结构特征，如孔隙度、孔隙分布、孔隙连通性，进而判断流体的储存和流动情况。
此外，NMR测井资料还可以提供岩石矿物组成信息，以及含油气饱和度、流体相态（油、气、水）比例和流体饱和度等。
NMR测井资料在油气勘探中的应用主要有以下几个方面：1.矿石特性评估：NMR测井资料可以获取到岩石的孔隙结构参数，如孔隙度、孔隙连通性等，进而评估储层的孔隙度分布、孔隙尺度、孔隙连通性等。
这些参数对于判断储层的储存和流动能力非常重要，对油气资源的评估和开发有着重要的指导意义。
2.资源评价和储量估算：NMR测井资料可以提供岩石中流体的类型、饱和度和流体饱和度等参数，这些参数对于评估油气资源的潜力和储量有着重要的作用。
结合地震和地质资料，可以对储层进行综合评价和储量估算，为油气勘探和开发决策提供科学依据。
3.储层评价和改造：NMR测井资料可以提供储层的孔隙结构参数，如孔隙度、孔隙连通性等，对于储层的评价和改造有着重要的作用。
通过对NMR测井资料的分析，可以确定储层的渗透率、孔隙度分布、孔隙连通性等，进而指导油气勘探和生产管理。
4.地下水资源评价：NMR测井资料可以提供地层中含水饱和度、孔隙结构和含水层分布等参数，对地下水资源的评价和开发有着重要的作用。
利用NMR测井资料，可以评估地下水资源的潜力和可开发性，从而指导地下水资源的开发和管理。
总之，NMR测井资料是一种重要的地质测井技术，可以提供地层的孔隙结构、流体性质和岩石组成等信息。
