核磁共振测井的基本原理

概述核磁共振在石油测井的应用

我国的地势和地形结构复杂多样的特点，增加了石油钻井的难度。保证石油测井的质量就必须采用先进的科学技术。核磁共振的技术为我国石油测井的发展带来了较大的贡献。比如利用核磁共振提供的地层信息，比其他测井的方式的信息更为丰富和全面。尤其是在较为复杂的岩性上，核磁共振技术发挥了其有效的作用，同时核磁共振也是现今较为有效合理的提供地层渗透率的测井方法。能有效地反映石油的粘稠度和毛管压力曲线等信息。

一、核磁共振概述

核磁共振是原子核在外磁场的作用下发生分裂，然后通过共振吸收一定频率辐射的物理过程。原子核不同，自旋的情况不同。在原子核自旋的过程中会在磁场的周围受到力矩的作用，并进行有规律的运动。但是当磁力改变时，会产生磁共振。

核磁共振在石油测井中已得到较为广泛的应用，但也存在一些理论与实际相偏离的问题。因此，在实际的运用中要不断地提高核磁共振的应用效果。加强对石油测井的应用，发挥核磁共振技术的最大效果。

二、核磁共振在是由测井中的应用

（一）石油测井流体识别

开发石油前要对石油进行测井，而测井的目的是为了提供石油的相关数据和资料，以便更好地保障石油开发的安全。但在石油测井的过程中，石油井眼直径大小与测井流体的体积呈正相关。也就是说，石油井的直径越小，测井流体的体积越小。利用核磁共振可以减少流体体积大小对石油测井的影响，提高石油测井流体的识别功能，并有效地保证石油测井数据的准确度。

在石油测井应用核磁共振的过程中，早期利用核磁共振技术对石油测井的资料进行收集是采用差谱法。差谱法是在两个不同的时间段里的回波中得到的孔谱。差谱=等待时间长的π谱-等待时间短的π谱。在一般的情况下，气在差谱的中段，轻质油在差谱的后段，无油便无差谱。差谱法在核磁共振中对石油测井的应用可以检测地层中有无轻径的存在。

（二）石油测井深度 石油测井的过程中会由于多种原因造成测井深度的误差，影响石油测井资料的准确度。而在实际的测井过程中造成测井深度误差的原因包括测井的速度、测井仪器的选用以及测井过程中各种相关因素。

石油仪器　ＰＥＴＲ０ＬＥＵＭ　ＩＮｓＴＲＵＭＥＮ　ｒＳ　２００７年０２月　・仪器设备・　

核磁共振成像（ＭＲＥＸ）测井仪及其应用　

张海全ｋ　刘正峰　韩红珍　马海军　吴文来　申建辉ｋ　（１．长江大学地球物理与石油资源学院湖北荆州）　（２．河南油田测井公司河南南阳）　摘　要：核磁共振成像（ＭＲＥｘ）测井仪是由美国Ｂａｋｅｒ—Ａｔｌａｓ公司研制生产的一种新型成像测井仪，近几年在河南、　江苏和大港等油田已推广使用。文章简述了该仪器的工作原理，从仪器技术性能指标方面将ＭＲＥＸ与国外其它公司生　产的核磁共振成像测井仪进行了分析对比；结合该仪器在河南油田的使用情况，文章重点描述了核磁共振成像（ＭＲＥＸ）　测井资料的解释和处理方法。　关键词：核磁共振；成像测井；工作原理；技术性能指标；应用实例　中图法分类号：Ｐ６３１．８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４－９１３４（２００７）０１．００５４－０５　

０引　言　２工作测量模式及特点　核磁共振成像测井技术的发展为储层物性分析和　流体识别提供了有力的手段。核磁共振成像测井发展　至今，以国际三大测井公司（斯伦贝谢、哈里伯顿和阿　特拉斯）为主分别研制开发了具有自己特色的核磁共　振成像测井仪器。河南油田引进的核磁共振成像测井　仪为美国Ｂａｋｅｒ—Ａｔｌａｓ公司Ｅｔ前最为先进的核磁共振　成像测井仪，代表了Ｅｔ前国际上核磁共振成像测井数　据采集和处理评价的技术前沿。本文从核磁共振成像　（ＭＲＥＸ）测井仪器原理人手，详细剖析核磁共振成像　（ＭＲＥＸ）测井的主要应用范围，重点描述核磁共振成　像测井资料在河南南阳油田的应用情况。　１　ＭＲＥＸ核磁共振成像测井原理　ＭＲＥＸ核磁共振成像测井主要应用储层中氢核的　核磁共振性质，探测地层中的粘土孔隙度、毛管束缚水　孔隙度、自由流体孔隙度和地层总孔隙度，同时根据不　同流体中氢核元素的核磁共振性质所受到的影响不　同，区分储层孔隙中的流体性质，并根据不同流体的弛　豫谱时间差异来确定储层中不同流体性质的　谱分　布，分别得到孔隙中油、气和水的　分布谱，计算得　到地层含水饱和度。　ＭＲＥＸ核磁共振成像测井采用偏心测井，大大提　高了核磁测井的径向探测深度，减少了井筒流体对核　磁共振成像测井的影响，提高了储层信息的信噪比。　２．１仪器工作测量模式　ＭＲＥＸ测井仪器共有三种测量模式：ＦＥ模式，ＦＥ　＋ＯＩＬ模式和ＦＥ＋ＧＡＳ模式。ＦＥ测量模式属于地层　评价模式，主要测量储层的总孔隙度、有效孔隙度、束　缚水孔隙度和粘土孔隙度以及地层渗透率；ＦＥ＋ＯＩＬ　测量模式利用三种频率，采用三种不同等待时间、三种　不同回波间隔，采集得到与地层孔隙及孔隙流体性质　有关的核磁共振信息，利用这些信息，不仅可以计算得　到地层的孔隙性、渗透性参数，还可以得到储层中水和　油的　２分布谱，从而直观显示储层的流体性质；ＦＥ＋　ＧＡＳ测量模式与ＦＥ＋ＯＩＬ测量模式类似，只是主要应　用于含气储层的流体识别，在测量过程中，该模式在采　集和测量参数上与ＦＥ＋ＯＩＬ略有差别，以保证测量信　息包含有更多的气体信息，利用这种测量模式可以得　到储层中气、油、水三种流体的　２分布谱，直观显示　储层流体性质。　２．２仪器特点　２．２．１基本特点　阿特拉斯的ＭＲＥＸ核磁共振成像测井仪是在研　究分析了哈里伯顿公司产品ＭＲＩＬ—Ｃ、ＭＲＩＬ—Ｐ及斯　仑贝谢公司产品ＣＭＲ，并与各大油公司广泛接触后，　综合各种仪器的优缺点并针对油公司对新仪器所提出　的更高要求而设计制造的。它的基本特点是：耐高温；　可选择式多频工作方式；单探头适应所有井眼尺寸；贴　第一作者简介：张海全，男，１９６５年生，高级工程师，１９８７年毕业于兰州大学无线电物理专业，现在河南油田测井公司技术装备科从事科研和设备　管理工作，长江大学地球物理与石油资源学院在职硕士研究生。邮编：

核磁共振测孔隙度原理

核磁共振测孔隙度（Nuclear Magnetic Resonance Porosity，NMR）是一种非侵入性的测井技术，用于确定岩石孔隙的体积分数，以及描述留存流体类型和分布。核磁共振测孔隙度原理基于核磁共振现象，通过测量核磁共振信号的强度和特征参数来推断孔隙度。

核磁共振是指原子或分子中的核自旋在外加磁场作用下吸收或辐射电磁波的现象。具有非零核自旋的原子（如水、油等）能够通过核磁共振吸收外加磁场的能量，通过测量吸收的能量大小和特征参数，可以得出岩石中孔隙的体积分数。核磁共振信号通常使用自由感应衰减（Free

Induction Decay，FID）信号进行分析。

1.应用恒定的磁场：首先，在测井工具中应用强磁场，使矿物质和流体中的原子核自旋朝向对齐，形成核磁共振。

2.激发核磁共振：向磁场中加入一定频率的射频脉冲激发核自旋的能级，使它们跳到激发态。

3.检测核磁共振信号：原子核自旋从激发态退激时释放出能量，形成核磁共振信号。这些信号以自由感应衰减（FID）的形式测量，并被记录下来。

4.分析核磁共振信号：通过分析FID信号的强度和特征参数，可以推断孔隙度。FID信号的强度与孔隙介质中各种流体（如水、油、气等）的体积分数有关。

1.非侵入性：核磁共振测孔隙度技术不需要摧毁岩石样品，可以对井眼进行实时测量，无需取心样进行实验室测试。 2.全面性：核磁共振测孔隙度技术可以获得整个孔隙度（包括大孔与小孔）的信息，对于孔隙度的测量更为准确。

3.灵敏度高：核磁共振技术对不同类型的流体有较高的辨别能力，可以准确判断孔隙中流体的类型和含量。

4.实时性：核磁共振测井技术可以实时地获取井眼中的孔隙度数据，为油气勘探和开发决策提供实时支持。

核磁共振测孔隙度技术在石油工业中得到广泛应用。它不仅可以用于孔隙度的测量，还可以进行饱和度、毛管压力和孔隙连通性等参数的识别和评估。通过结合其他测井数据，可以更全面地了解地层的储油能力和储层性质，为油气勘探和开发提供科学依据。

核磁共振测井原理

核磁共振测井（NMR）是一种地球物理测井技术，利用磁共振现象分析电磁信号来获取地下岩石中的孔隙结构和流体含量信息。

NMR测井原理基于核磁共振现象，即在强磁场中放置原子核会产生共振吸收现象。在NMR测井中，沿井壁发射一系列短脉冲电磁信号，这些信号会激发旋转相干磁矩，进而引起共振吸收现象，并使得磁共振信号能够被测量。这些信号可以表征岩石中的孔隙结构和流体含量。

NMR测井技术常见的参数包括自由液体体积（FFV）,有效孔隙度、孔隙尺度和流体饱和度。其中最重要的参数为FFV，它表征了岩石中的自由水体积。知道FFV，可以确定孔隙中不同类型液体的含量，如水、油、混合物等。有效孔隙度和孔隙尺度表征了岩石中的孔隙结构，可用于评估岩石的渗透性和储层质量。流体饱和度则表征了岩石中所含流体的百分比，用于确定油田储层中可采储量和开发方案。