《核測(cè)井》-核磁共振測(cè)井

石油工程測(cè)井資源與環(huán)境學(xué)院程超第三章核測(cè)井

（核磁共振測(cè)井）(NuclearMagneticResonanceLogging)第三節(jié)核磁共振測(cè)井問(wèn)題的提出：多年來(lái)，儲(chǔ)層孔隙度測(cè)井評(píng)價(jià)一直靠AC、CNL、DEN三條曲線來(lái)進(jìn)行，他們只能給出一般簡(jiǎn)單的孔隙度，且這種孔隙度值常受巖性的影響。中子測(cè)井和聲波測(cè)井不僅受巖石骨架的影響，而且更重要的是易受泥質(zhì)的影響，此外密度測(cè)井易受井眼的影響。WhyNMRLogging…?核磁共振測(cè)井于20世紀(jì)60年代提出，由于核磁共振發(fā)現(xiàn)，Purcell和Block分享了1952年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。直到20世紀(jì)80年代以后才逐漸發(fā)展起來(lái)20世紀(jì)90年代以來(lái)投入使用的一種新的測(cè)井方法（一）核磁共振測(cè)井簡(jiǎn)介核磁共振技術(shù)是以原子核的順磁性以及它們與外加磁場(chǎng)的相互作用為基礎(chǔ)，探測(cè)氫核的共振信號(hào)。

它利用地層孔隙中富含氫原子的流體（油、氣、水）中氫核受激發(fā)后產(chǎn)生的核磁共振信號(hào)，通過(guò)測(cè)井解釋獲知儲(chǔ)集層的孔隙度、可動(dòng)流體指數(shù)、滲透率和巖石孔徑分布等油氣資源評(píng)價(jià)所需要的基本參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出油層儲(chǔ)量。（一）核磁共振測(cè)井簡(jiǎn)介儲(chǔ)層參數(shù)的準(zhǔn)確性直接影響到儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的優(yōu)劣和儲(chǔ)量的精確計(jì)算；束縛水飽和度、滲透率是儲(chǔ)層定量評(píng)價(jià)的重要參數(shù)。而核磁共振測(cè)井就是解決復(fù)雜巖性儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的手段之一，核磁共振測(cè)井可以獲得兩個(gè)重要信息就是束縛水飽和度、滲透率；與傳統(tǒng)測(cè)井相比優(yōu)勢(shì)在于基本不受巖性影響，精度更高。（一）核磁共振測(cè)井簡(jiǎn)介優(yōu)點(diǎn)：1.迄今唯一能夠直接測(cè)量?jī)?chǔ)集層自由流體孔隙度的測(cè)井方法2.測(cè)量準(zhǔn)確可靠4.還可提供束縛流體與可動(dòng)流體相對(duì)體積，儲(chǔ)層油氣類型、孔隙尺寸分布、滲透率、原油粘度、含油氣飽和度和產(chǎn)能性質(zhì)等多種重要參數(shù)。3.可以得到不受巖石骨架巖性影響的地層總孔隙度，還可以準(zhǔn)確地給出各種孔隙度參數(shù)，準(zhǔn)確地區(qū)分不同的孔隙度成分，如自由流體孔隙度、毛細(xì)管孔隙度、粘土束縛水孔隙度及微孔隙度等。（二）核磁共振的物理基礎(chǔ)1、原子核的運(yùn)動(dòng)原子由原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的電子組成；原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子在核內(nèi)既作自旋運(yùn)動(dòng)，又作復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。2、核磁矩pu

原子核放入靜磁場(chǎng)中，由于核固有的自旋運(yùn)動(dòng)，因此具有的自旋角動(dòng)量，將產(chǎn)生一個(gè)核磁矩（根據(jù)量子力學(xué)觀點(diǎn)，核磁矩在外磁場(chǎng)中的空間取向是量子化的，只能取一些確定的方向）。（二）核磁共振的物理基礎(chǔ)3、核磁共振的含義所謂核磁共振就是處在外加恒定磁場(chǎng)中的原子核系統(tǒng)受到電磁波的作用時(shí)，當(dāng)電磁波頻率等于核磁矩相鄰能級(jí)之間的躍遷頻率時(shí)，核磁矩的磁能級(jí)間發(fā)生共振躍遷。（二）核磁共振的物理基礎(chǔ)

在保持靜磁場(chǎng)的條件下，對(duì)質(zhì)子施加與靜磁場(chǎng)方向垂直的射頻場(chǎng)。由于射頻場(chǎng)的作用，質(zhì)子的磁矩將倒向XY平面。當(dāng)外加射頻場(chǎng)的頻率等于質(zhì)子（氫核）的進(jìn)動(dòng)頻率時(shí)，質(zhì)子吸收外加射頻磁場(chǎng)的能量，躍遷到高能位，這就是核磁共振現(xiàn)象。3、核磁共振的含義如果沒(méi)有外磁場(chǎng)，核自旋的方向是雜亂的，它們的矢量和等于零。交變的磁場(chǎng)會(huì)使磁矩產(chǎn)生周期性的增大與減小，并不斷的從交變磁場(chǎng)吸收能量和向交變磁場(chǎng)輻射能量。u4、核磁共振現(xiàn)象氫原子核所擁有的兩個(gè)重要性質(zhì)：（二）核磁共振的物理基礎(chǔ)第一個(gè)性質(zhì):

磁旋運(yùn)動(dòng)總是指向磁場(chǎng)方向，這就象指南針總是指向地球磁極一樣。第二個(gè)性質(zhì):角運(yùn)動(dòng),它使磁旋繞磁場(chǎng)作進(jìn)動(dòng)，這就象重力場(chǎng)中的陀螺運(yùn)動(dòng)，有一定的角度4、核磁共振現(xiàn)象氫原子核所擁有的兩個(gè)重要性質(zhì)：（二）核磁共振的物理基礎(chǔ)利用核子與磁場(chǎng)的這種相互作用，我們可以使外加交變磁場(chǎng)的角頻率等于核子的進(jìn)動(dòng)頻率，從而產(chǎn)生可測(cè)量的核磁共振信號(hào)。

靜態(tài)磁場(chǎng)使氫原子核進(jìn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與其相同(原子核被極化)。

只要靜態(tài)磁場(chǎng)保持，任何刺激之后，氫核將努力回復(fù)到該狀態(tài)（它是一種低能態(tài)）。靜態(tài)磁場(chǎng)中的這種排列一旦完成，我們就可以用射頻脈沖磁場(chǎng)加載到核子上：射頻磁場(chǎng)使極化場(chǎng)發(fā)生旋轉(zhuǎn)

脈沖持續(xù)時(shí)間控制旋轉(zhuǎn)角度的大小.當(dāng)脈沖長(zhǎng)度剛好使極化場(chǎng)旋轉(zhuǎn)90°,我們稱之為90°脈沖.脈沖時(shí)間加倍，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)180°，此時(shí)稱做

180°

脈沖.xyzxyzXY平面，旋轉(zhuǎn)開(kāi)始，并逐步發(fā)散開(kāi)去這就是橫向弛豫，弛豫時(shí)間用T2描述.一個(gè)90°脈沖加載之后,會(huì)發(fā)生兩個(gè)過(guò)程：

同時(shí)，它們也開(kāi)始在磁場(chǎng)方向重新排列（重極化）這就是縱向弛豫，弛豫時(shí)間用T1描述.xyzxyzB0B0

氫核（質(zhì)子）本身帶電，質(zhì)子具有自旋性，可形成磁場(chǎng)，即質(zhì)子具有一定的磁矩。在Z軸施加外加磁場(chǎng)后（B0），氫核繞外磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)稱為進(jìn)動(dòng)，進(jìn)動(dòng)頻率0為：式中

:γ—?dú)浜说男疟龋?/p>

B0—外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。靜磁場(chǎng)中質(zhì)子的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)動(dòng)4、核磁共振現(xiàn)象核有磁性，沒(méi)有外磁場(chǎng)作用，核自旋的方向是雜亂的。4、核磁共振現(xiàn)象在外磁場(chǎng)Ｂ0作用下，產(chǎn)生宏觀磁化量M0

4、核磁共振現(xiàn)象在外磁場(chǎng)Ｂ0作用下，產(chǎn)生宏觀磁化量M0

4、核磁共振現(xiàn)象在垂直Ｂ0方向上加交變磁場(chǎng)（射頻脈沖磁場(chǎng)）頻率ω=ω0=γB0發(fā)生核磁共振現(xiàn)象，并感應(yīng)出一個(gè)個(gè)回波作為核磁測(cè)井的原始信號(hào)。

M被扳倒（射頻磁場(chǎng)使極化場(chǎng)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，脈沖持續(xù)時(shí)間控制旋轉(zhuǎn)角度的大?。?、核磁共振現(xiàn)象

所謂馳豫就是指自旋系統(tǒng)由高能級(jí)的非平衡狀態(tài)恢復(fù)到低能級(jí)的平衡狀態(tài)的過(guò)程。它分為縱向馳豫時(shí)間（T1）和橫向馳豫時(shí)間（T2）。5、馳豫時(shí)間

在核磁共振信號(hào)的測(cè)量期間，質(zhì)子磁矩受到Z軸靜磁場(chǎng)的作用，在進(jìn)動(dòng)過(guò)程中向Z軸方向恢復(fù)，這個(gè)過(guò)程叫縱向弛豫（T1）

。式中：M0—質(zhì)子初始的磁化強(qiáng)度，T；

T1—質(zhì)子的縱向弛豫時(shí)間，ms；

M(t)—t時(shí)刻的磁化強(qiáng)度，T?？v向弛豫過(guò)程的快慢，反映了巖石的孔滲特性及流體特性。縱向弛豫的方程為：5、馳豫時(shí)間

在測(cè)量核磁共振信號(hào)期間質(zhì)子磁化強(qiáng)度在XY平面的投影同時(shí)向零方向恢復(fù)，這個(gè)過(guò)程稱為橫向弛豫（T2）

。橫向弛豫過(guò)程的表達(dá)式為：式中：M(t)—

t時(shí)刻磁化強(qiáng)度在XY平面的投影，T；

M0—開(kāi)始橫向弛豫的初始磁化強(qiáng)度，T；

T2

—橫向弛豫時(shí)間，Ms。5、馳豫時(shí)間馳豫時(shí)間的物理含義：在多孔巖石中，橫向馳豫時(shí)間(T2)受到流體的擴(kuò)散、孔隙的大小、流體的類型和體積馳豫時(shí)間的影響。T2與孔隙大小成正比，由此利用T2分布計(jì)算孔隙大小分布?？紫对酱螅琓2衰減就越慢，T2越長(zhǎng)；反之，孔隙越小，T2衰減越快，T2越短。T2分布譜可以定性的認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層的好壞、大的峰面積向右移表示可動(dòng)體多，巖石分選性好，連通孔隙發(fā)育，儲(chǔ)層好。馳豫時(shí)間增加方向信號(hào)分布T2馳豫時(shí)間增加方向信號(hào)分布T2馳豫時(shí)間的物理含義：核磁共振是一種物理現(xiàn)象，即原子核對(duì)磁場(chǎng)作出的一種響應(yīng)。很多原子核都具有磁矩，其特征就象旋轉(zhuǎn)的磁棒一樣。這些原子核可與外加磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生可測(cè)量信號(hào)。氫核具有相對(duì)較大的磁矩，并且?guī)r石孔隙內(nèi)的水和油中都富含氫核。通過(guò)調(diào)節(jié)核磁共振測(cè)井儀器的發(fā)射頻率至氫核的共振頻率，可使測(cè)量信號(hào)最強(qiáng)并被測(cè)量出來(lái)。（三）核磁共振測(cè)井原理核磁共振測(cè)量信號(hào)的幅度和衰減(弛豫時(shí)間)。核磁共振信號(hào)的幅度與測(cè)量范圍內(nèi)氫核的數(shù)量成正比。弛豫時(shí)間取決于孔隙尺寸的大小，小孔隙使弛豫時(shí)間縮短。（三）核磁共振測(cè)井原理核磁共振測(cè)井是研究包含在流體中（水、油和天然氣）氫的天然含量和賦存狀態(tài)的一種測(cè)井方法。核磁共振測(cè)井儀，是在井眼之外的地層中建立一個(gè)比地磁場(chǎng)強(qiáng)度大的恒定磁場(chǎng)或梯度磁場(chǎng)，接受自由感應(yīng)衰減信號(hào)或由天線發(fā)射脈沖序列信號(hào)并接收地層的回波信號(hào)。核磁共振測(cè)井原始數(shù)據(jù)一般由一系列自旋回波幅度組成，經(jīng)過(guò)處理得到T2馳豫時(shí)間分布。測(cè)井儀器不同，其測(cè)量原理和方法各有差異，但其物理基礎(chǔ)正如前所述。（三）核磁共振測(cè)井原理要觀測(cè)NMR信號(hào)，首先需用靜磁場(chǎng)磁化地層流體。NMR測(cè)井儀帶有強(qiáng)永久磁體，這樣就在井眼周?chē)膸r層中產(chǎn)生了磁場(chǎng)，充填于巖石孔隙中的油、氣、鹽水所包含的氫核就成了微觀磁體。氫核沿外加磁場(chǎng)方向排列的磁距產(chǎn)生了地層的有效磁化或極化。

氫核沿外加磁場(chǎng)方向（被稱作縱向）排列所需的時(shí)間，被定義為縱向弛豫時(shí)間T1。在實(shí)踐中，T1分布被用于描述磁化過(guò)程。這種分布可以反映沉積巖中原油的復(fù)雜成分和孔徑分布。

核磁共振測(cè)井原理的核心之一是對(duì)地層施加外加磁場(chǎng)，使氫原子極化。極化的結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)可觀測(cè)的宏觀磁化矢量。極化不是瞬間完成的，而是按照指數(shù)規(guī)律進(jìn)行的。極化為時(shí)間常數(shù)用T1，稱作縱向弛豫時(shí)間。它與孔隙度的大小、孔隙直徑的大小、孔隙中流體的性質(zhì)、以及地層的巖性等因素有關(guān)。

核磁共振測(cè)井原理的核心之二是利用一個(gè)天線系統(tǒng)，向地層發(fā)射特定能量、特定頻率和特定時(shí)間間隔的電磁波脈沖，產(chǎn)生所謂的自旋回波信號(hào)，并接收和采集到這種回波信號(hào)，所采用的方法則叫做自旋回波法。觀測(cè)到的回波串是按指數(shù)規(guī)律衰減的信號(hào)，其衰減的時(shí)間常數(shù)用

T2，表示，叫做橫向弛豫時(shí)間，它與地層孔隙度的大小、孔隙直徑的大小、孔隙中流體的性質(zhì)、巖性、以及采集參數(shù)等因素有關(guān)。

目前，在全世界范圍內(nèi)提供商業(yè)服務(wù)的核磁共振測(cè)井儀主要有3種類型：一種是阿特拉斯公司和哈利伯頓公司采用NUMAR專利技術(shù)推出的系列核磁共振成像測(cè)井儀MRIL；斯侖貝謝公司推出的組合式脈沖核磁共振測(cè)井儀CMR；以俄羅斯為主生產(chǎn)和制造的大地磁場(chǎng)型系列核磁測(cè)井儀RMK923。這些核磁共振測(cè)井儀器的具體測(cè)量方式存在一些差異，但在測(cè)量原理上大同小異。（三）核磁共振測(cè)井原理

NumarMRIL型核磁共振測(cè)井的測(cè)量方案具有代表性。在測(cè)量過(guò)程中，首先用靜磁場(chǎng)使地層中的質(zhì)子（氫核）定向排列；然后對(duì)質(zhì)子施加特定頻率，且方向與靜磁場(chǎng)方向垂直的射頻磁場(chǎng)，使質(zhì)子發(fā)生核磁共振。巖石中的質(zhì)子受激發(fā)躍遷到高能態(tài)，然后以弛豫的形式放出多余的能量，質(zhì)子回到平衡態(tài)。質(zhì)子在弛豫過(guò)程中放出的能量，就是核磁共振的測(cè)量信號(hào)。巖石中核磁共振信號(hào)基本上是由孔隙流體中的氫核產(chǎn)生。（三）核磁共振測(cè)井原理NumarMRIL型核磁共振測(cè)井探頭核磁共振測(cè)井特點(diǎn)：只對(duì)氫核的磁共振信號(hào)觀測(cè)，其它核無(wú)影響；只測(cè)量流體中的氫核響應(yīng)，沒(méi)有骨架影響；只測(cè)量距井眼一定距離孔隙流體中的氫核響應(yīng)，無(wú)井眼影響。核磁共振測(cè)井的觀測(cè)模式：

核磁共振測(cè)井的觀測(cè)模式是一種以獲取特定應(yīng)用信息為目標(biāo)的磁化和采集方式，它包括等待時(shí)間（Tw：TimeWait）、回波間隔時(shí)間（Te：Interechotime）等參數(shù)的設(shè)置、頻率的使用及其時(shí)序。

目前，核磁測(cè)井有以下幾種測(cè)量方法：

（四）核磁共振測(cè)井資料處理核磁共振測(cè)井處理Ｔ2分布核磁共振測(cè)井是通過(guò)對(duì)回波串的多指數(shù)擬合，獲得橫向弛豫時(shí)間

鑒于多家儀器系統(tǒng)的不同，處理軟件的關(guān)鍵在于：Coates/Timer模型

SDR模型可動(dòng)流體孔隙度束縛流體飽和度B、其次C、再通過(guò)滲透率A、首先是數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。

Forward軟件在處理測(cè)井資料前首先將各種格式（XTF、LIS、DLIS等）的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成該評(píng)價(jià)系統(tǒng)下的WIS格式，而NMRPORC也是將其它格式文件轉(zhuǎn)換成DLIS格式，而后進(jìn)行處理。=>濾波解譜=>｝｝（四）核磁共振測(cè)井資料處理

TmaxФCMR=∫S(T2)dT2（1）

Tmin

ФB=ФCMR－Фf（2）孔隙度模型:1、斯侖貝謝公式：K=C·（ФCMR）a1·（T2log）a2

T2log為T(mén)2的對(duì)數(shù)平均值，對(duì)砂巖地層，通常取a1=4，a2=2。滲透率模型：

2、Coats公式:K=C·ФCMRb1[Фf/Фb]b2

上面兩式中的C都由實(shí)驗(yàn)室得到,經(jīng)驗(yàn)值為10。也可將計(jì)算的K值與巖心分析的K值對(duì)比，調(diào)整C的值，直到兩組數(shù)據(jù)匹配一致為止。對(duì)砂巖地層，a1=4,a2=2,b1=4,b2=2。以上兩類公式的區(qū)別在于第一類對(duì)烴影響敏感，對(duì)含烴地區(qū)不適用，第二類受烴影響小。對(duì)T2積分可求取含水飽和度：飽和度模型：核磁共振測(cè)井儀器的原始測(cè)量信一號(hào)是質(zhì)子的弛豫信號(hào)，對(duì)弛豫信號(hào)反演后，可以得到弛豫時(shí)間的譜分布。根據(jù)弛豫時(shí)間的譜分布，可以得到:（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用地層總孔隙度（TPOR）毛管束縛流體體積（MBVI）有效孔隙度（MPHI）自由流體體積（MBVM）粘土束縛水體積（1）總孔隙度（TPOR）由粘土束縛水、毛細(xì)管束縛水和自由流體體積組成；（2）有效孔隙度(MPHI）由毛細(xì)管束縛水和自由流體體積組成；（3）自由流體體積(MBVM)為可產(chǎn)出的氣、中到輕質(zhì)的油和水，MBVM=MPHI－MBVI；（4）粘土束縛水體積為T(mén)POR與MPHI之差。核磁共振測(cè)井解釋模型（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用Matrix&

DryClayClay

Bound

WaterCapillary

Bound

WaterMoveableWaterOilGasMPHIMCBWMFFIMSIGMRILPorosityresponseMBVIMudfiltrateMatrix&

DryClayClay

Bound

WaterCapillary

Bound

WaterMoveableWaterOilGasVolumetricmodelofthevirginzoneVolumetricmodeloftheinvadedzone（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用圖3－26所示為以核磁共振測(cè)井表示的含水砂巖的流體分量畫(huà)像。從圖上可見(jiàn)，在含水砂巖中，T2時(shí)間分布反映了地層的孔徑分布；短T2分量來(lái)自接近和束縛于巖石顆粒表面的水。（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用核磁共振測(cè)井T2測(cè)量值的幅度和地層的孔隙度成正比（一般情況下該孔隙度不受巖性的影響），衰減率與孔隙大小和孔隙流體的類型及粘度有關(guān)。T2時(shí)間短一般指示比表面積大而滲透率低的小孔隙；T2時(shí)間長(zhǎng)則指示滲透率高的大孔隙。（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用3013～3035m即為高滲透性儲(chǔ)層，核磁共振響應(yīng)特征表現(xiàn)為：自由流體峰幅度明顯增高，而束縛流體峰則相對(duì)較低。2980～2985m泥巖層段，核磁共振有效孔隙度很低，僅2～3%，而且絕大部分為束縛水孔隙體積。實(shí)驗(yàn)表明，在小孔隙中，質(zhì)子與顆拉表面碰撞的幾率高，弛豫快；在大孔隙中，質(zhì)子與顆粒表面碰撞的幾率低，弛豫慢。（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用圖中的“T2CUTOFF”稱為T(mén)2截止值，是指T2分布譜上束縛流體和自由流體的截?cái)嘀?，它將T2譜分為兩部分。大于T2截止值的那部分區(qū)域的面積等于自由流體體積，小于T2截止值的那部分區(qū)域的面積等于束縛流體體積。T2截止值是利用T2開(kāi)展儲(chǔ)集層孔隙內(nèi)流體研究所需的重要參數(shù)，國(guó)外在均勻砂巖儲(chǔ)集層中確定的T2截止值為33ms，但國(guó)內(nèi)在非均值孔隙介質(zhì)中的研究表明，T2截止值有一定的變化范圍。（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用圖3－28某井核磁共振測(cè)井圖孔隙中氫核的弛豫過(guò)程還與流體的粘度有關(guān)。對(duì)于稠油，由于高粘度流體束縛了氫核的弛豫形態(tài)，使得氫核的弛豫過(guò)程加快；有時(shí)甚至低于儀器測(cè)量時(shí)間的下限，以致儀器無(wú)法測(cè)量稠油部分的弛豫時(shí)間。相反，輕質(zhì)油的弛豫過(guò)程較慢，使弛豫時(shí)間的譜分布上長(zhǎng)弛豫時(shí)間部分的幅度增加。（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用圖3－29為某井的稠油井段的核磁共振測(cè)井圖，稠油的含氫指數(shù)低、粘度大，導(dǎo)致了T2分布譜前移，呈單峰拖拽特征。這是由于稠油中的瀝青質(zhì)等重組分的橫向弛豫速度非?？?，儀器無(wú)法測(cè)量到；而一些較輕質(zhì)成分的弛豫速度較慢，呈現(xiàn)向后拖拽的特征。因此，在稠油情況下，用經(jīng)驗(yàn)的T2截止值將高估毛管束縛水含量、低估可動(dòng)流體體積，使核磁共振總孔隙度低于實(shí)際總孔隙度，進(jìn)而影響滲透率及含油飽和度的計(jì)算。（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用核磁共振測(cè)井識(shí)別流體性質(zhì)的獨(dú)特機(jī)理：孔隙中水、油和氣具有不同的弛豫特性（通常是體積弛豫、表面弛豫和擴(kuò)散弛豫3種弛豫機(jī)理的綜合作用），從而造成核磁共振信號(hào)的差異。因此，不同測(cè)井參數(shù)（如等待時(shí)間，Tw、回波間隔時(shí)間，Te、回波個(gè)數(shù)，Ne等）條件下將會(huì)獲得不同的T2分布，從而識(shí)別儲(chǔ)層流體性質(zhì)。

流體類型含氫指數(shù)IH擴(kuò)散系數(shù)D(×10-5cm2/s)縱向弛豫時(shí)間T1(ms)橫向弛豫時(shí)間T2(ms)鹽水17.71～5000.67～200輕質(zhì)油17.95000460天然氣0.38100440040（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用譜差分法識(shí)別氣水層核磁共振測(cè)井的差譜法又稱雙Tw測(cè)井，它是利用水和烴的縱向馳豫時(shí)間T1相差較大這一特性來(lái)進(jìn)行流體性質(zhì)識(shí)別的。水的縱向馳豫時(shí)間T1遠(yuǎn)小于油氣的縱向馳豫時(shí)間，也就是說(shuō)水的恢復(fù)速率遠(yuǎn)快于油和氣的恢復(fù)速率。根據(jù)這一特性進(jìn)行兩次不同極化時(shí)間的CMR測(cè)井，在長(zhǎng)等待時(shí)間條件下，水和油氣得到了恢復(fù)；在短極化時(shí)間條件下，水得到完全恢復(fù)，而油和氣只有極少得到恢復(fù)，用長(zhǎng)極化時(shí)間記錄下的T2分布譜減去短的極化時(shí)間的T2分布譜，使這個(gè)差譜消除非烴信號(hào)，同時(shí)保留了輕烴的極化信號(hào)。核磁共振：T2譜表明，孔隙大小分布均一，以大孔隙為主，孔隙結(jié)構(gòu)較好。圖中第六道是長(zhǎng)Twl（13s）、短Tws(1s)的T2譜差譜指示道，差譜越明顯說(shuō)明含氣飽和度越高。核磁共振T2譜和差譜顯示表明含有一定數(shù)量的烴，綜合解釋為氣層，試氣結(jié)果日產(chǎn)氣4.4×104m3。常規(guī)測(cè)井：2751.0m～2761.7m砂體厚度大，SP幅度較大，巖性純，Rt高達(dá)2000Ω.m以上，最高達(dá)3577Ω.m，本區(qū)砂巖氣層的電阻率一般小于100歐姆.米。因此該段表現(xiàn)為典型的低孔高阻特性，這類儲(chǔ)層在常規(guī)曲線上顯示特征與干層相似，難以識(shí)別。（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)用譜位移法識(shí)別氣水層核磁共振測(cè)井的移譜法就是雙Te測(cè)井，移譜法是根據(jù)油、氣和水的擴(kuò)散系數(shù)的差異來(lái)進(jìn)行流體性質(zhì)識(shí)別的。它是利用不同流體的擴(kuò)散系數(shù)不同，選擇不同的回波間隔來(lái)定性的判斷流體的性質(zhì)。通常，天然氣的擴(kuò)散系數(shù)比較大，油和水的擴(kuò)散系數(shù)很小。根據(jù)這一特性設(shè)置足夠長(zhǎng)的等待時(shí)間，每次測(cè)量時(shí)使縱向弛豫達(dá)到完全恢復(fù)，利用兩個(gè)不同的回波間隔Tel、Tes，測(cè)量?jī)蓚€(gè)回波串，由于各種流體的擴(kuò)散系數(shù)不一樣，使得各自在T2分布上的位置發(fā)生變化。

榆20井核磁共振成果圖

其中曲線T2s、T2l分別是短

Te（0.9ms）、長(zhǎng)

Te(3.6ms)的T2譜的峰值，在第一道的水蘭色的充填表示長(zhǎng)

Te(3.6ms)的T2譜的峰值向前移動(dòng)的距離，單位ms。移動(dòng)的距離越大，說(shuō)明天然氣擴(kuò)散特征越明顯，儲(chǔ)集層含有天然氣。

★天然氣、輕質(zhì)油、水在標(biāo)準(zhǔn)T2譜、移譜、差譜上響應(yīng)特征在孔隙性、物性基本一致的情況下，標(biāo)準(zhǔn)T2譜上，氣層峰值在水層的前面，輕質(zhì)油峰值最長(zhǎng)位于水的后邊，同時(shí)其T2譜分布也明顯長(zhǎng)于水層和氣層。在差譜信息上，水層無(wú)差譜信號(hào)或有弱的差譜信號(hào)，輕質(zhì)油層、氣層存在明顯的差譜信號(hào)；從移譜測(cè)井看，氣層與輕質(zhì)油和水相比表現(xiàn)為明顯的移譜現(xiàn)象，很容易與水區(qū)分，而輕質(zhì)油與水相比表現(xiàn)為基本相似的移譜現(xiàn)象?！镏械日扯扔蛯釉跇?biāo)準(zhǔn)T2譜、移譜、差譜上響應(yīng)特征當(dāng)其粘度與輕質(zhì)油接近時(shí)，響應(yīng)特征與輕質(zhì)油類似；當(dāng)其粘度靠近稠油時(shí)，響應(yīng)特征與稠油類似。圖為粘度11.87cp/500C的油層核磁測(cè)井成果圖，圖中標(biāo)準(zhǔn)T2譜上，油層、水層的T2譜主峰分布比較接近，在差譜信息上，油層有明顯的差譜信號(hào)而水層有很弱的差譜信號(hào)；在移譜測(cè)井上，油層與水層存在明顯的差異，水層表現(xiàn)為迅速前移，其峰值移到了油峰的前面。

★稠油層在標(biāo)準(zhǔn)T2譜、移譜、差譜上響應(yīng)特征在標(biāo)準(zhǔn)T2譜上，水層的T2譜分布明顯比稠油層T2譜分布范圍較廣；在差譜信息上，稠油在1s內(nèi)基本上已完全極化，無(wú)或弱的差譜信號(hào)顯示；與此相反，對(duì)于水層，在1s的短等待時(shí)間內(nèi)，大孔徑中的水信號(hào)沒(méi)有完全極化，有明顯的差譜信號(hào)顯示；從移譜測(cè)井看，無(wú)論水層還是稠油儲(chǔ)層，其T2譜的右邊界均表現(xiàn)為前移的趨勢(shì)，但稠油層的T2峰值前移的程度要遠(yuǎn)低于水層。★中等粘度油層水淹后在標(biāo)準(zhǔn)T2譜、移譜、差譜上響應(yīng)特征儲(chǔ)層被水淹后，首先被水淹的大孔隙、高滲透地層的T2值表現(xiàn)出自由水狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)T2分布譜呈單峰分布且拖曳很長(zhǎng)，可達(dá)到2000ms以上，同時(shí)長(zhǎng)T2分量幅度很高，在差分譜上，由于大孔隙中的水T1很長(zhǎng)，致使短等待時(shí)間下水的信號(hào)不能完全極化，從而出現(xiàn)明顯的差譜信號(hào)，水淹程度越強(qiáng)，差譜信號(hào)越明顯；從移譜測(cè)井可以看出，長(zhǎng)回波間隔的T2譜呈明顯的三峰分布，由于水比中等粘度的油擴(kuò)散快，故水峰前移多，且移到了油峰的左邊。★稠油層水淹后在標(biāo)準(zhǔn)T2譜、移譜、差譜上響應(yīng)特征稠油儲(chǔ)層被水淹后，標(biāo)準(zhǔn)T2譜呈平緩的單峰分布，T2值很長(zhǎng)，可達(dá)2000ms以上且長(zhǎng)T2對(duì)應(yīng)的幅度較高，這是水淹層與純稠油層的明顯差別，也是劃分水淹層的一個(gè)標(biāo)志。從差譜測(cè)井資料上看，稠油水淹層有很強(qiáng)的差譜信號(hào)，這是被驅(qū)入水沖刷后的大孔隙中水信號(hào)，水淹越強(qiáng)，差譜現(xiàn)象越明顯。由于稠油粘度較大，且水淹后的稠油層其剩余油占據(jù)較小的孔隙空間，故其T2峰值對(duì)應(yīng)于短T2部分，當(dāng)大孔隙中的水在長(zhǎng)TE下移動(dòng)時(shí)，形成明顯的雙峰結(jié)構(gòu)，油的信號(hào)占據(jù)在雙峰的凹陷處。隨著殘余油飽和度的增大，雙峰結(jié)構(gòu)的凹陷處的幅度將變得飽滿?；贑MR資料研究?jī)?chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)

（五）核磁共振測(cè)井的應(yīng)