核磁共振测井技术

浅谈核磁共振录井技术摘要:在物理学、化学、生物学以及医学领域，核磁共振已成为一种非常有用的工具。

在石油天然气勘探开发中，核磁共振分析获得岩石重要参数，为油田储量计算和产能评价等提供依据。

钻井现场，它特殊的测量分析手段帮助地质家快速现场决策。

关键词：磁共振测量技术说起“核磁共振”,我们并不陌生。

自1946年发现核磁共振现象以来，在物理学、化学、生物学以及医学领域，核磁共振已成为一种非常有用的工具。

在医学上，常用磁共振成像检查人体的健康。

在石油天然气勘探开发中，应用颇多：储层评价上，核磁共振分析获得岩石重要参数，为油田储量计算和产能评价等提供依据；钻井现场，它特殊的测量分析手段帮助地质家快速现场决策。

核磁共振的兴起，增加了研究人员研究地层的信心。

近些年，在科研人员不努力和探索中，其应用得到不断提升。

这项技术在录井工程上又是怎样的？首先，要从自旋说起。

就像陀螺的转动，自旋就是物体对于质心的旋转。

一个电荷旋转可以产生磁场，磁场方向沿旋转轴的方向。

把每个原子核当做一个小磁棒，其磁场方向与核的自旋轴一致。

无外加磁场时，各小磁棒的取向随机，宏观上系统是没有磁性的；当处在恒定磁场中，原子核自旋，且轴沿磁场方向。

这样就得到两种方向和能级：与磁场方向一致，高能级；与磁场方向相反，低能级。

带自旋的原子核置于恒定磁场中的，它会吸收某个特定频率的电磁波，发生能级跃迁，改变能量状态，产生核磁共振吸收，这个现象就是核磁共振。

需要强调的是“带自旋的原子核才可以发生核磁共振现象”。

当外加磁场结束后，自旋将逐步释放或交换能量，宏观磁化矢量消失，系统慢慢恢复至平衡状态。

这个恢复的过程，称为弛豫，它分为纵向弛豫和横向弛豫。

与之对应，表示恢复快慢的时间分纵向弛豫时间和横向弛豫时间。

纵向弛豫就是自旋与环境交换能量，而横向弛豫是自旋与自旋之间交换能量。

在录井工程中，岩石的核磁共振测量中广泛应用测量横向弛豫时间（T2）谱的方法。

由测量到岩样孔隙中流体的核磁共振信号后，通过数学方法获得的T2谱。

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。

测井的原理和应用1. 测井的概述测井是石油工程中的一项重要技术，通过下井仪器的测量，以获得井内地层的物性参数，从而评估石油和天然气储层的含油气性质和储量。

测井技术在石油勘探、开发和生产中起到了至关重要的作用。

2. 测井的原理测井的原理是基于下井仪器通过测量井壁周围的物理量，利用物理和地质的关联关系来推断井内地层性质的一种技术。

下面将介绍几种常用的测井技术及其原理。

2.1 电测井电测井是一种通过测量井壁周围的电性参数来推断地层性质的技术。

它利用地层的电导率差异，通过测量电阻率来判断地层的类型和特征。

2.2 声波测井声波测井是一种通过测量地层对声波的传播速度来推断地层性质的技术。

它利用地层的声波传播速度差异，通过测量声波传播时间来判断地层的类型和充实度。

2.3 核磁共振测井核磁共振测井是一种通过测量地层中核磁共振信号来推断地层性质的技术。

它利用地层中的核磁共振信号，通过测量共振频率和幅度来反演地层的物性参数。

3. 测井的应用测井技术在石油勘探、开发和生产中有着广泛的应用。

下面将介绍几个常见的应用领域。

3.1 储层评价测井技术可以提供储层的物性参数，如孔隙度、渗透率、饱和度等，从而评价储层的质量和产能。

3.2 油气井完井设计测井技术可以提供地层的性质参数，帮助优化油气井的完井设计，提高油气井的产能。

3.3 水驱和聚驱监测测井技术可以提供油层和水层的界面位置和分布，帮助监测水驱和聚驱过程中的流体移动和驱替效果。

3.4 储层模型建立测井技术可以提供地层的性质参数，用于建立储层模型，从而进行油气资源评估和储量计算。

3.5 井眼修复和沉积环境研究测井技术可以提供井眼的形态和修复情况，帮助判断沉积环境和地层演化过程。

4. 测井的发展趋势随着科技的不断进步，测井技术也在不断发展。

以下是测井技术的一些发展趋势。

4.1 多物性测井技术随着对复杂储层的勘探和开发需求增加，多物性测井技术被广泛关注。

通过融合多种测井技术，可以获得更加全面准确的地层信息。

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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核磁共振测井技术在胜利油区勘探开发中的应用摘要：利用核磁共振技术进行测井是测井技术取得重大进步的表现。

核磁共振测井器在测井时可以为工作人员提供多组有关油气开发以及油气存储状态的数据。

核磁共振测井技术的工作原理是根据油气层和水汽层，在核磁共振测井仪器上所显示的核磁反应各有不同，再来分辨出哪一层是油气层，哪一层是水层。

由此来看，核磁共振测井技术是目前为止比较准确的测井技术。

因为核磁共振测井技术测井比较准确特点，所以核磁共振测井技术在油气开发中的应用也是比较广泛的。

关键词：核磁共振测井技术；具体应用；创新。

引言核磁共振测井技术的应用可以帮助测井人员分辨油气有效的存储层，并且可以自动识别复杂的岩石性质。

本文首先介绍核磁共振测井技术的工作原理；其次分析核磁共振测井技术在胜利油田开发中的应用；最后分析测井技术的创新。

一、磁共振测井技术的原理不同的原子核中所含的量子数量是不同的，因此原子核在运动时会产生一定的磁场，核磁共振测井器会感应到原子核所产生的磁场，并对其做出相应的反应。

核磁共振的外磁场，分别有两个取向，这两个取向分别是顺磁场方向和逆磁场方向。

在外磁场当中，整个核磁共振系统会被磁化，于是再加上射频脉冲，就会发生核磁共振的现象[1]。

二、核磁共振测井技术在胜利油田开发中的应用1.测量和分析岩性比较复杂的油气存储层核磁共振测井技术和其他测井技术相比较而言是一种受岩石复杂性影响非常小的测井技术。

利用核磁共振测井技术对岩性比较复杂的油气存储层进行测量不仅可以准确得出岩石孔隙中油气存储的体积，还可以提高辨别岩石孔隙度和岩石渗油量的成功率。

胜利油田在开发过程中，会遇到一些岩性比较复杂的地区，这就给石油开采加大了难度。

那么，核磁共振测井技术在胜利油田的开发中，可以很好地解决这一问题，可以很好地分析出各种岩性的地层所存储的石油。

2.识别地下流体的性质不同的地层中分布的流体是不相同的，有些地层中流体的性质与石油的性质十分的相似，因此这就会在很大程度上误导石油开采的工作人员。

裸眼井测井系列1、 新技术测井系列核磁共振成象测井仪（C 型和P 型）基本原理：核磁共振成象测井仪是一种新的测井技术。

该仪器所提供的地层参数的数值，要比常规测井所提供的数值精确度高出一个数量级。

此仪器特别是在低阻、低孔、低渗地层，比常规测井显得更为有用。

核磁共振测井技术的理论基础是原子核的自旋及其与外加磁场的相互作用，通过测量地层中的氢梳(质子)的驰豫性质来直接探测地层孔隙特性和流体流动特性。

由于岩石的孔隙大小，形态及孔喉半径与横向驰豫时间有关，孔隙及孔喉半径越大，横向驰豫时间越长，因而NMR 测井可以较为精确地计算储层的有效孔隙度及渗透率。

由于油、气、水的驰豫时间不同，可用NMR 测井的时域谱分析进行流体类型的识别、划分油气水层。

P 型核磁仪器的主要技术参数：仪器探头外径：47/8″和6″仪器探测范围：6″-8.5″(47/8″探头) 7″-16″（6″探头）泥浆电阻率：大于0.02Ωm最大工作温度：350F （约等于176摄氏度）仪器耐压 137.9psi磁共振频率：500KHZ-800KHZ磁共振频率： 9频纵向分辨率 610mm建议测速： 1m/min仪器适用条件01基本条件核磁测井仪器所需的基本条件为仪器本身的基本参数所决定，其中又主要受到泥浆电阻率大小和井眼扩径影响。

核磁测井对泥浆电阻率值的下限要求是0.02Ω·m ，如果超出此下限，将会损坏仪器。

另外，井眼尺寸对核磁信号测量影响较大，如果井眼过大，超过了仪器的探测范围，则仪器只能探测到泥浆信号，而不能探测到地层的真实信息从理论上来说核磁仪器的探测范围为：对于小井眼探头(47/8″探头)，其探测的井眼范围为6-8.5英寸, 对于大井眼探头(6英寸)，其探测的井眼范围为7-16英寸。

在实际测井时,往往由于仪器无法正常居中，将导致测量信号失真。

以下几种条件下仪器将测量不到真实的地层信息（下图所示）： a 、井眼过大 b 、椭圆井眼 c 、仪器偏心核磁探测信号失真示意图地 层井 眼信号探测区仪 器 体泥 浆井壁垮塌严重，井眼过大，即使仪器居中，也无法探测到地层信息。

105当前，核磁共振测井技术在裸眼井测量中被广泛应用，属于一种全新的技术，可以对任意岩性的储集层自由流体的渗流体积特性进行测量。

这种测井方法具有不可比拟的优势。

以下将对核磁共振测井进行阐述，并以ECLIPS 5700 MREX核磁共振测井仪器为例，研究核磁共振测井技术的实践应用。

1 MREX核磁共振简述ECLIPS 5700核磁共振测井，简称MREX，与一般核磁仪器相比，其数据质量与测井效率都有所提高。

其中，MREX最小探测的深度是2.2in，所以，即便井眼不规则或者是有泥饼，同样可以获取有效的核磁共振数据信息。

与此同时，在多频作业的支持之下，可以确保单次测井多种NMR数据同时进行采集[1]。

核磁共振的主要优点表现在可以减少地层评价的不确定性因素，能够对其他测井技术潜在的油气资源泄漏问题进行识别。

单次快速连续测井中所获取的数据集很全面，进而节省钻井的实际成本。

另外，在偏心设计方面，适用于斜井测量，而MREX测量模式很多，所以，选择性也相对较多，具有一定的针对性特征。

图1 ECLIPS 5700核磁共振测井2 核磁共振测井技术的基本原理核磁共振具体指的就是在磁场当中，原子核对于电磁波的响应。

其中，每种元素原子核自身都具备了特定自旋量子数，如果其大于零，那么，原子核在其自动旋转的时候就会形成磁场。

而量子的特性表现在：在外磁场B0当中，原子核的取向只有（2I+1）种。

而以理论角度出发进行分析，使用核磁共振能够对所有具备磁距的核素进行测量。

然而，受技术水平与测量灵敏程度的限制，现阶段所用的仪器只能对氢核进行测量，也被称之为质子。

而氢核自旋量子数，即212,21=+=I I ，因而在外磁场中的取向只有两个，也就是顺磁场方向与逆磁场方向。

如果氢核核磁矩位于外加静磁场当中，则会受力矩作用，在这种情况下，如同倾倒陀螺绕着重力场的情况，绕着外加磁场的方向来进动。

其中，进动的频率是ω0，也被称为Larmor频率，主要是由磁场强度和核旋磁比相乘得出，具体的公式为：ω0=γB 0，公式中的γ代表的是原子核核磁比。

核磁共振测井资料处理及解释规范I范围本原则规定了MRIL-C型、MRIL-C/TP型和MRIL-Prime型核磁共振测井数据处理和解释旳技术规定。

本原则合用于MRIL-C型、MRIL-C/TP型和MRIL-Prime型核磁共振测井数据旳处理和解释。

2规范性引用文献下列文献中旳条款通过本原则旳引用而成为本原则旳条款。

但凡注日期旳引用文献, 其随即所有旳修改单（不包括勘误旳内容）或修订版均不合用于本原则, 然而, 鼓励根据本原则抵达协议旳各方研究与否可使用这些文献旳最新版本。

但凡不注日期旳引用文献,其最新版本合用于本原则。

SY/T 5132测井原始资料质量规定SY/T 5360裸眼井单井测井数据处理流程3解释软件解释软件包括:——express解释软件；——DPP解释软件。

4测井资料质量检查4.1根据SY/T 5132规定对测井原始资料进行质量检查。

4.2检查对比原始测井资料与编辑回放测井资料旳一致性。

5数据合并及深度校正5.1数据合并测井资料处理前, 应将程序中所用到旳测井数据转换成统一旳数据格式, 并合并为一种文献。

5.2深度校正用核磁共振测井并测旳自然伽马曲线进行深度校正。

6 MRIL -C型、MRIL - C/TP型核磁共振测井资料处理6.1处理流程MRIL -C型、MRIL - C/TP型资料处理流程如图1。

图1 MRIL-C型、MRIL-C/TP型资料处理流程图6.2回波处理( MRILPOST)6.2.1回波处理流程如图2.图2回波处理流程图6.2.2对回波串进行反演拟合, 得到T2分布、核磁共振有效孔隙度、地层束缚水孔隙度和可动流体孔隙度等。

6.2.3输入曲线重要包括:——ECHO:长等待时间原始回波串, 单位为毫秒(ms)；——ECHOB：短等待时间原始回波串, 单位为毫秒(ms)。

6.2.4输入参数重要包括:-STEP：开关控制选择, 体现暂停或继续；-DEPTH: 深度信息；-BIN: 用拟合回波串所用Bin旳个数；-ECHO: 计算T2分布旳原始回波申序号、回波个数和回波间隔；-MODE: 显示操作模式（浏览或记录）；-SCALE: 设置比例；-FILTER: 设置低通滤波和平均值参数。

国外核磁共振测井仪器的研制进展核磁共振测井技术被称为21世纪测井技术，是近年来发展较快的技术之一。

核磁共振测井仪器的成功应用，在核磁测井领域具有极其重大的意义。

由于传统的测井技术测试对象是岩石的岩性和骨架矿物成分，间接计算地层的孔隙度，有时无法测到某些储集层特性，如：渗透率、束缚水饱和度和残余油饱和度等重要参数，会造成部分生产层被忽视。

而核磁成像测井技术能够测定这些参数，原因是核磁测井仪器能够直接测试地层孔隙中的流体。

1．国外研制现状自上个世纪90年代以来，核磁测井进入商业实用阶段。

目前在俄罗斯，核磁测井早已是重要的常规测井手段，其研制生产的大地磁场型系列核磁测井仪яMK923在油田勘探及开发测井中正在发挥十分重要的作用。

美国的NUMAR公司在核磁测井领域做得最为成功，全球范围内已成功完成近千口井的核磁测井商业服务，Halliburton公司在完成对NUMAR 公司的收购后，强力进入核磁测井的商业服务领域，相继开发了MRIL、MRIL-Prime和MRIL-FA等核磁共振成像仪器。

同时，Schlumberger公司的CMR（Combinable Magnetic Resonance 组合核磁共振）测井仪,在完成电子线路的升级、更有效的数据采集以及增强前期信息的信号处理等技术后，先后推出了CMR、CMR-200以及CMR—Plus等多代NMR 测井仪，在核磁测井的商业服务领域取得了成功应用。

Baker hughes公司推出了一种偏心测量核磁共振测井仪MREx。

同时，三大公司正在开发的随钻NMR测井仪已经进行了多次现场试验。

在国内，环鼎公司成功地从Halliburton公司获得了仪器的制造技术，并取得了丰厚的回报。

下面将对俄罗斯和美国三大公司的核磁仪器的工作原理、性能进行简要阐述，并对三种核磁仪器的性能进行对比分析。

1）俄罗斯的大地磁场型核磁共振测井仪（яMK923）一般采用“预极化-地磁场自由进动”方法为基础。

试析基于孔径组分的核磁共振测井渗透率计算新方法基于孔径组分的核磁共振测井渗透率计算新方法主要基于孔隙大小的分布特征以及孔隙流体的性质，通过核磁共振测井技术获取的数据进行分析计算渗透率。

本文将对该方法进行详细的论述，包括其理论基础、测井原理、计算方法和实际应用。

一、理论基础核磁共振（NMR）是一种基于原子核的磁共振现象进行测量的物理现象。

在油藏中，通过核磁共振测井技术可以获取到含油气饱和度、孔隙度以及孔隙流体的几何特征等信息。

而渗透率是描述岩石孔隙对流能力的指标，可以通过核磁共振测井数据进行计算。

二、测井原理核磁共振测井技术是通过对油藏中岩石的核磁共振信号进行分析来获取岩石孔隙结构和流体分布特征的。

核磁共振仪器会产生一个高频的磁场和脉冲，激发岩石中的原子核，当这些原子核恢复到平衡状态时会发出信号。

这些信号可以通过相位差谱分析得到不同孔径的孔隙分布特征。

三、计算方法基于孔径组分的核磁共振测井渗透率计算新方法一般包括以下几个步骤：1.数据处理：将核磁共振测井数据进行处理，包括噪声过滤、信号平滑和相位修正等步骤，以获得准确的孔隙结构信息。

2.孔径分布计算：根据不同孔径尺寸的核磁共振信号进行分析，利用傅里叶变换或其他数学方法得到孔径分布曲线。

3.渗透率计算：根据经验公式或通过模型拟合，将孔径分布曲线转化为渗透率的估计值。

四、实际应用基于孔径组分的核磁共振测井渗透率计算新方法已经在实际油气勘探开发中得到广泛应用。

它可以用于评估油藏的储集性能和预测油气产量，为油田开发提供重要依据。

同时，该方法还可以用于评估储层的孔隙结构、孔喉连通性等特征，为油藏模拟和储层描述提供更准确的数据。

总结起来，基于孔径组分的核磁共振测井渗透率计算新方法是一种基于岩石孔隙结构和流体分布特征的渗透率计算方法。

它通过核磁共振测井技术获取的数据进行分析，可以较准确地计算出岩石的渗透率。

该方法已经在实际应用中取得了良好效果，对于油气勘探开发和油藏管理具有重要的意义。