核磁共振测井简介

测井新技术之核磁共振测井随着石油勘探开发需要，测井技术发展十分迅速，高分辨阵列感应、微扫、三分量感应和正交偶极声波等新型成像测井仪为研究地层各向异性提供了强有力的手段；核磁共振、电缆地层测试、井壁取心等提供了对地层流体的精确认识；新的过套管井测井仪器，如电阻率、新型脉冲中子类测井仪、核磁共振、电缆地层测试及永久监测等现代测井技术的发展可以在套管井中确定地层参数，精细描述油藏动态变化；新的水泥胶结评价仪直观提供一、二胶结面、水泥环形新空间及套管的剖面成像；新的套损成像测井仪为修井作业提供井精确套损质量。

随钻测井系列不断增加，如随钻声电成像、核磁共振测井、随钻地层测试等。

生产测井中的新型仪器出现，如流动成像仪、持率计等可较精确地提供大斜度、水平井测井[1]。

从上述可以看出，核磁共振测井（NMR）在测井新技术中占据着非常重要的地位，在油气勘探开发的许多方面都起着重要的作用。

自上个世纪九十年代核磁共振现象被发现以来，核磁共振技术作为一种重要的现代分析手段已经广泛应用于各个领域。

核磁共振在石油勘探中的应用始于20世纪50年代，经过近60年的发展，核磁共振测井仪器不断更新换代，功能逐渐增强，采集的信息更加丰富。

随着勘探程度的提高和勘探目标的复杂化，核磁共振侧井已经成为一种十分重要的地球物理探测方法，在复杂油气藏勘探开发中正在发挥不可替代的作用。

在复杂岩性、复杂孔隙结构、复杂流体成分、低孔低渗以及低电阻率、低含油气饱和度等情况下，当其他测井大多显得无能为力时，核磁共振测井却是储层评价和流体识别的有效手段，因而具有独特的价值和生命力[2,3]。

人们第一次认识NMR的潜在价值是在上世纪50年代。

核磁共振测井仪器的构想最早由Varian提出，并进行了可行性研究，迈出了核磁共振在石油工业应用的第一步。

20世纪60年代，Chevron和Schlumberger合作研制出利用地磁场的核磁共振测井仪器(nuclear magnetism logging,NML),并用于油田测井。

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。

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。

煤成气砂岩储层的测井探测技术模版煤成气砂岩储层是一种特殊的油气藏类型，其储集空间主要由煤和砂岩组成。

针对这种储层，常规的测井方法往往难以获取准确的岩性、孔隙度、渗透率等参数。

因此，为了更好地探测和评价煤成气砂岩储层，需要使用一系列特殊的测井探测技术。

本文将重点介绍以下几种常用的煤成气砂岩储层测井探测技术：核磁共振测井（NMR）、电阻率测井（RES）、声波测井（Sonic）和核子测井（Neutron）等。

一、核磁共振测井（NMR）核磁共振测井是一种基于核磁共振原理的测井技术，可以用于获取储层中的有效孔隙度、孔隙结构信息等。

煤成气砂岩储层中由于含煤量较高，致使传统电阻率测井方法无法准确测得煤层和非煤层的界限。

而核磁共振测井通过采集样品中的共振波信号，可以直接测量储层中的孔隙结构信息，包括孔隙度、孔隙尺度分布等。

此外，核磁共振测井还可以通过测量样品中的T2弛豫时间分布，反映储层中的流体类型和分布情况。

二、电阻率测井（RES）电阻率测井是一种常用的测井方法，可以用于获取储层的孔隙度、渗透率和流体饱和度等参数。

对于煤成气砂岩储层来说，电阻率测井的主要优点是能够区分煤层和非煤层，并且可以较准确地测量储层中的孔隙度和流体饱和度。

此外，电阻率测井还可以结合周向电缓慢技术，获取煤成气砂岩储层中煤层的垂向导电性信息，进一步揭示储层的流体分布情况。

三、声波测井（Sonic）声波测井是一种通过测量声波在储层中传播速度来获取储层的孔隙度、渗透率和岩性等参数的测井方法。

对于煤成气砂岩储层来说，声波测井具有以下优点：一是可以通过测量煤层和非煤层之间的波速差异，较准确地确定煤层的位置和厚度；二是可以根据储层中的波速差异，精确划分储层的岩性，并推断出储层的孔隙度和渗透率分布规律；三是可以通过测量储层中的频散特性，获取储层的孔隙结构信息。

四、核子测井（Neutron）核子测井是一种通过测量储层中的中子散射和中子吸收来获取储集层含氢含量、渗透率和孔隙度等参数的测井技术。

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。

核磁共振测井常用发射序列研究核磁共振测井（NMR）是一种在地球物理勘探中广泛应用的技术，用于研究地下岩石的孔隙结构、流体含量和流体类型。

在核磁共振测井过程中，常用的发射序列是关键的环节之一、发射序列的选择和优化直接影响到测井数据的质量和解释结果的准确性。

核磁共振是电子和核子之间通过交换磁矩进行相互作用的一种现象。

核磁共振测井利用这种现象，通过应用电磁脉冲来激发样品中的核自旋，然后测量其返回到基态时所产生的信号。

不同的发射序列可以产生不同的测量效果，因此需要根据具体的测井目的和地质情况来选择合适的序列。

在核磁共振测井中，最常用的发射序列包括连续波（CW）、脉冲叠加（SP）和递增脉冲序列（T1IR）。

连续波序列是最简单的发射序列，它通过不间断地激励和测量核自旋，可以提供较好的信号分辨率，适用于测量流体饱和度和孔隙度。

脉冲叠加序列则通过多个脉冲进行叠加，可以得到更高的信噪比和更短的测量时间，适用于高精度测量和水合物含量估算。

递增脉冲序列则通过逐渐增加脉冲间歇时间，可以获取不同自旋组分的弛豫时间分布，用于解析不同孔隙流体。

此外，还有一些其他发射序列被广泛应用于核磁共振测井中。

例如，双量子共振（DQ）序列可以交叉激发两个不同化学势能的核自旋，用于测量流体类型和饱和度。

强制恒定梯度（CPIG）序列则通过在激发和检测之间施加恒定的磁场梯度，可以提高信号强度并增强流体鉴别能力。

相位交替（PA）序列则通过改变脉冲相位来增强信号强度，适用于低信噪比条件下的测量。

在研究核磁共振测井常用发射序列时，还需要考虑到地层的特性和目标测量参数。

不同的发射序列在测量效果上存在一定的差异，有些序列可能对一些地层特性更敏感，而有些则对其他参数更具有优势。

因此，在选择和优化发射序列时，需要结合地质学和物理学知识，根据地层条件和测井目的来进行综合考虑。

总之，核磁共振测井常用发射序列的研究是核磁共振测井技术发展中的重要问题之一、选择和优化适合的发射序列对于获得高质量的测井数据和准确的解释结果至关重要。

核磁共振成像测井作业技术规范核磁共振成像测井（NMRWellLogging）是一种非常先进的测井技术，可以用于采集准确的测井信息，以更好地评估油田矿床和流体。

本文旨在介绍核磁共振成像测井作业技术规范。

一、定义核磁共振成像测井（NMR Well Logging）是一种以核磁共振技术（NMR）为基础的、从地层探测电磁属性的新技术，该技术可以提供准确的、可靠的、全方位的小孔压力测井数据。

二、作业准备1.定测井方位：作业前需要确定测井方位，确定具体要施工的岩层，并进行深度的估计，以便为作业安排做好准备。

2.磁共振仪器的准备：核磁共振成像测井作业前需要准备核磁共振仪器，包括原子核磁共振仪器（NMR）、回旋共振仪器（CPM）和磁共振仪器（MRI）等。

3. 仪器调试：在仪器准备完成后需要对仪器进行调试，确保仪器正常工作，以及可以正常测量。

三、作业步骤1.动仪器：在仪器调试完成后，需要把仪器下到指定深度，启动仪器，开始测量准备。

2.量：对指定深度层位进行测量，并将测量结果进行数据处理，以获得更加准确的地层参数信息。

3.止仪器：在测量完毕后，需要停止仪器，并拔出仪器，以停止测量作业。

四、作业质量检查1.查仪器：在拔出仪器后，需要对仪器进行检查，以确保仪器在使用过程中没有出现故障。

2.据处理：数据处理和检查也是作业质量管理的重要部分，由于计算机科学家们近几十年来不断研发新的算法，在数据处理和数据检查方面也有了很大的进步，可以很好地帮助我们确保测井作业的质量。

3.量评价：在数据处理完成后，还需要对测井作业的质量进行评价，可以通过深度分布和电磁参数分析来评价测井数据的精度。

五、安全措施1. 仪器安全：在测井作业前，需要对仪器进行安全检查，确保其在降深过程中没有损坏，以防止出现意外。

2. 个人安全：为确保测井队员的人身安全，还需要严格遵守当地政府关于涉及安全的规定，并建立相应的安全管理制度。

3.境安全：作业期间应该保持清洁的环境，并减少环境污染，以防止出现意外。

核磁共振测井技术应用研究的发展一、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。