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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。
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）。
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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。
核磁共振测井技术的现代应用趋势核磁共振测井技术（Nuclear Magnetic Resonance Logging）是一种应用于地球物理勘探领域的重要技术。
通过测量岩石中原子核自旋的共振现象，它可以提供有关地下岩石储层的重要信息。
在过去几十年中，核磁共振测井技术得到了广泛的应用和发展，为石油勘探、地质学研究以及地下水资源评估等领域提供了重要的帮助。
本文将探讨核磁共振测井技术在现代中的应用趋势。
一、高分辨率成像随着仪器设备的不断改进和技术的发展，核磁共振测井技术的分辨率得到了显著提高。
传统的测量方法主要关注岩石样品中液态水的分布，但现代的核磁共振测井技术已经可以提供更加详细的成像信息。
通过对地下储层中油、水、气等不同成分的测量和分析，可以获得更准确、更细致的地下岩石结构图像。
这种高分辨率成像技术可以帮助勘探人员更好地理解地下岩石储层的特征，提高勘探和开发效率。
二、多参数测量发展传统的核磁共振测井技术通常只能提供岩石储层的孔隙度信息，但现代核磁共振测井技术已经实现了多参数测量。
除了孔隙度，核磁共振测井技术现在还可以测量地下储层中的渗透率、饱和度、岩石孔隙结构等多个参数。
这些参数可以提供更全面、更准确的地下岩石特征信息，有助于勘探人员更好地评估岩石储层的潜力和开发价值。
三、非侵入式测井传统的测井技术通常需要进行试井操作，即在地下储层中打孔取样来获取岩石信息。
然而，这种试井操作会对地下储层造成一定的破坏，且操作成本较高。
与传统试井相比，核磁共振测井技术具有非侵入性的优势。
通过无需打孔取样直接对地下储层进行测量，核磁共振测井技术能够实现对地下岩石的准确评估，提高勘探效率的同时减少对地质环境的破坏。
四、多尺度测量与高精度定量随着核磁共振测井技术的发展，现代测井仪器已经可以实现多尺度测量和高精度定量。
不同尺度的地下岩石结构对储层特征的影响是不同的，因此，进行多尺度测量能够提供更全面的岩石信息。
与此同时，高精度定量分析也是核磁共振测井技术的重要发展方向。
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,。
核磁共振信号强弱取决于核的数量、核角动量和磁矩以及所处的环境。
由于地层所含元素中，氢核的旋磁比最大，具有较高的丰度，所以，检测氢核的核磁共振信号比较容易。
核磁共振技术的物理基础是利用氢原了核(质了’H)自身的磁性及其与外加磁场在特定的条件下会发生强烈的相匀_作用，即共振。
石油勘探开发中应用的核磁共振指的是氢原了核(’H)与磁场之问的相匀_作用，利用岩样孔隙流体中氢原了的核磁共振信号与其孔隙度成正比这一特性，来实现孔隙度分析，并在此基础上成渗透率、自由流体指数及束缚水饱和度等多项物性参数的计算与测量。
地层流体(油、气、水)中富含氢核，因此，核磁共振技术能够在油、气川勘探开发的多个领域(开发实验、核磁共振测井、核磁共振录井)中得到广泛应用。
石油勘探开发过程中采用核磁共振技术，通过测量岩层孔隙内的流体量、流体类型、流体性质以及流体与岩石孔隙固体表面之问的相匀_作用来快速获得储层内的孔隙度、渗透率、油气)饱和度、可动(束缚)流体饱和度、原油粘度、岩石润湿性等重要信息，为储层快速评价提供准确数据，进一步提高储层快速评价的可靠性。
核磁共振录井技术的测量参数、测量原理以及仪器结构等均与核磁共振测井相同或相似，区别在于测井是在井下测井壁，而录井是在地面测岩心、岩屑或井壁取心。
2资料准备胜利油Hi测井公司拥有MRIL,-C ,MRIL,-P型核磁共振成像测井仪，在胜利油区和外部市场测井200多日(部分井为斯伦贝谢CM R仪器所测)，成功地解决了许多疑难储层的识别}a}，提供了十分丰富的地层信息，诸如有效孔隙度、自由流体孔隙度、束缚水孔隙度、孔径分布、渗透率、油层水淹程度、剩余油饱和度、可采储量以及采收率等参数。
胜利油川地质录井公司2005年从北京大学购置了UNIQ PRM型核磁共振录井仪，截止到2006年底，在胜利油区进行了88日井的录井分析，快速获得了地层的物性参数。
为尽快地使核磁共振录井投入生产，我们组织了测井公司和录井公司的科研人员对测井和录井相同井段的核磁数据进行分析比较，为核磁共振录井的定额编制提供基础数据。
3孔隙度资料比较NMR测量的卞要是地层孔隙介质中氢核对仪器的贡献，在解释孔隙度、渗透率等储层参数时，具有其它现场测量方法无法比拟的优势。
因而，本次分析只进行了孔隙度和渗透率参数的比较分析，NMR录井分析只是在}i}r井(井壁)取心样品和岩屑样品与测井资料进行了分析。
NMR获取的地层孔隙度与其它方法的不同之处是根据Tz峰值的分布分为束缚水流体和可动流体孔隙度，比传统的解释方法更细化，更接近地层的实际，参数精度更高。
表1列出了在胜利油区地层相同少}段的核磁数据。
3. 1 }i}i井(井壁)取心样品的对比分析井壁取心目前采用的是}i}i进式井壁取心器，井壁取心岩样的直径为23. 8 mm，与实验室岩心分析样品的直径(25. 4 mm)较接近，故而放在一起进行分析。
考虑到深度、地层层位、岩性、井位分布位置等因素，把13日井的数据分为常规砂岩、东营北带砂砾岩体、车西砂砾岩体3组进行比较分析。
3.1.1常规砂岩里2,樊143、史12,营400的岩心样品岩性卞要为细砂岩、粉砂、砾状砂岩等。
图1示出这4日井常规实验室分析孔隙度、核磁录井分析孔隙度与核磁测井计算孔隙度(简称为常规一核录一核测孔隙度)的比较。
由图1可见，‘常规实验室分析孔隙度、核磁录井分析孔隙度与核磁测井计算孔隙度的变化趋势一致，‘常规实验室分析孔隙度与核磁录井分析孔隙度的相关性更好。
这是因为两种孔隙度测量的物理方法一致，所不同的是浸泡的溶液，‘常实验室分析孔隙度的分析方法是煤油饱和法，核磁录井分析孔隙度的分析方法是KC1溶液饱和法，而测井则是用仪器在地层的井筒中采集数据进行计算而得到参数。
相应地，测井更能反映地层实际，由它所得到的数据来自于只经}i}i井一次冲击破坏，A处于高温高压环境中的岩石。
‘常规实验室分析与核磁录井分析均在}i}i}取心的大样品上}i}i取小样品(25. 4 mm)进行分析，或用井壁取心(也是一次破坏，只不过是在井下)，样品处在常温常压下，岩样内部能量进行了释放，与地下高温高压环境有差异。
3.1.2东营北带砂砾岩体属于东营北带砂砾岩体的有4口探井，分别为盐22 ,沱174 ,沱175 ,沱765 0图2示出了这4口井常规实验室分析孔隙度、核磁录井分析孔隙度与核磁测井计算孔隙度的比较。
由图2可见，除少数的核磁测井测量点的数值与核磁录井测量点数值不一致外，大多数的变化是一致的，不一致的原因可能由统计误差所致。
3.1.3车西砂砾岩体属于车西砂砾岩体的有5日探井，分别为车73、车660、车661、车662 ,车663 0图3示出了这5日井常规实验室分析孔隙度、核磁录井分析孔隙度与核磁测井计算孔隙度的比较。
由图3可见，核磁测井数据处于实验室与核磁录井分析数据之间，实验室测量的数据高于测井、录井得到的孔隙度数据，这可能与车西地区的地质沉积有关。
该区离物源较近，岩石搬运距离短，磨圆程度差，导致泥质胶结物增多，使得实验室测量的总孔隙度增大，而核磁测井与核磁录井得到的孔隙度为有效孔隙度。
3. 2岩屑样品的对比分析岩屑是及时认识地下地层岩性的直观资料，在不取心情况下，更是唯一的资料和标本。
图4示出东营北带砂砾岩体岩屑样品核录一核测孔隙度关系曲线。
整体上看，测井孔隙度比录井孔隙度偏大，原因是岩石经过}i}i头的研磨变成岩屑，大孔隙被部分破坏，因而测量的数值比真实值低。
岩屑同时还受}i}i头类型、岩石胶结程度、岩石非均质性等因素的影响。
4渗透率资料比较渗透率是衡量储层流体特征的卞要参数之一，它反映了地层允许流体流动和产出的能力。
但渗透率是最难以确定的岩石物理特性参数，同时也是储层表征和开发最为基本的参数。
储量计算中用的渗透率参数由实验室分析岩心到。
确定核磁渗透率的方法是以T2分布为基础，通过T2截止值的选取计算可动以及束缚流体的体积，然后利用解释模型与经验公式计算核磁渗透率。
图s示出常规砂岩岩心常规一核录一核测渗透率关系曲线。
二者的变化趋势多数一致，个别点的不一致可能是解释模型带来的差异。
整体上看，核磁录井、核磁测井渗透率比实验室测量的渗透率低。
这是因为核磁录井、核磁测井渗透率均是通过公式计算得来，由于测量孔隙度有所差别，故计算出来的渗透率精度较低，但整体能够反映储层非渗透或低渗透的特征。
与常规物性渗透率相比，核磁录井、核磁测井应是各个方向的液测渗透率，常规物性渗透率则是一个方向的气测渗透率。
图6示出东营北带砂砾岩体岩屑样品核录一核测渗透率关系曲线。
由于岩屑颗粒细小，无法在实验室进行孔隙度、渗透率等物性参数分析。
长期以来，岩屑录井只是提供地层岩性岩相和层位以及油气水层等方面的特征资料，核磁录井则把岩数现了岩屑录井从定性认识到定量分析的质的飞跃。
5结论1)岩心、岩屑样品分析的核磁录井孔隙度一般小于核磁测井孔隙度，但两者有较好的趋势一致性。
2)岩心、岩屑样品分析的核磁录井渗透率一般小于核磁测井渗透率，两者有一定的趋势一致性(岩心样品好于岩屑样品)。
3)孔隙度的相关性、趋势一致性好于渗透率的相关性、趋势一致性;岩心样品孔隙度、渗透率相关性、趋势一致性整体好于岩屑样品孔隙度、渗透率相关性、趋势一致性。
4)岩屑样品核磁录井孔隙度和渗透率受样品代表性的影响较大，但整体变化趋势与核磁测井得到的孔隙度、渗透率参数的变化趋势是一致的。
5)在井况复杂(如井壁极不规则、狗腿了井等)和地层复杂(如高温高压地层)的情况下，可用核磁录井获取的参数代替核磁测井。
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