測量方法及質(zhì)量控制3

1、核磁共振測量方法、觀測模式及質(zhì)量控制核磁共振測井基礎(chǔ)測量方法核磁共振振測井基基礎(chǔ)測量方法法自由感應(yīng)應(yīng)衰減信信號FID-free inductiondecayzyxBoB1M900脈沖這一衰減減通常是是指數(shù)型型的，F(xiàn)ID時(shí)時(shí)間常數(shù)數(shù)T2*是非常常短的，只有幾十毫秒秒。FID是由磁磁場的非非均質(zhì)性性引起的的。該非非均質(zhì)性性是由磁磁場梯度度和在測測量物質(zhì)質(zhì)中產(chǎn)生生的某些些分子進(jìn)進(jìn)動(dòng)引起起的。由由于B0磁場的非非均質(zhì)性性，不同同位置的的質(zhì)子將將以不同同的拉莫莫頻率進(jìn)進(jìn)動(dòng)，由由此產(chǎn)生生這一快快速的衰衰減。核磁共振振測井基基礎(chǔ)B1特點(diǎn)：zyxBoB1MB1為垂直于于靜磁場場B0的振蕩磁磁場；其其振蕩頻頻率

2、必須須等于質(zhì)質(zhì)子在靜靜磁場中中的拉莫莫頻率；核磁測測井地層層中的氫氫核吸收收和發(fā)射射的電磁磁波頻率率為580760kHz，屬廣播電電臺的中中波頻段段 ，因因此B1為射頻脈沖沖磁場。B1tPulseangleq= g B1 tMMMq = 90f90 脈沖MMMq = 180f180 脈沖扳倒角為射頻脈脈沖作用用時(shí)間，通稱脈沖寬度度測量方法法核磁共振振測井基基礎(chǔ)縱向弛豫豫和橫向向弛豫馳豫包含含兩個(gè)組組成部分分：核核磁化矢矢量M在z軸上的分分量Mz，最終要趨趨向初始始磁化強(qiáng)強(qiáng)度M0，稱為縱向弛豫豫?？v向弛弛豫的時(shí)時(shí)間常數(shù)數(shù)用T1表示，稱稱為縱向弛豫豫時(shí)間。M在(x,y)平面上的的分量Mxy最終要趨

3、趨向于零零，稱為為橫向弛豫豫。橫向弛弛豫的時(shí)時(shí)間常數(shù)數(shù)用T2表示，稱稱為橫向弛豫豫時(shí)間。在研究核核磁共振振作用時(shí)時(shí)，被觀觀察的核核所處的的原子或或分子系系統(tǒng)叫格子。組成格格子的原原子或分分子的運(yùn)運(yùn)動(dòng)情況況決定于于該系統(tǒng)統(tǒng)的物理理狀態(tài)。縱向弛豫豫是指高能能態(tài)的核核通過弛豫放出的能能量轉(zhuǎn)變變?yōu)楦褡幼悠揭?、轉(zhuǎn)動(dòng)和和振動(dòng)的的熱能。能量是是在自由由旋進(jìn)的的原子核核與格子子之間進(jìn)進(jìn)行的，所以也也稱自旋格子子弛豫。結(jié)果是使使Mz逐步恢復(fù)復(fù)到M0。旋進(jìn)著的的核在與與外部磁磁場垂直直的平面面上有旋旋轉(zhuǎn)的磁磁場矢量量成分。當(dāng)高能能態(tài)的核核與低能能態(tài)的核核非常接接近時(shí)，這種旋旋轉(zhuǎn)小磁磁場會使使對方的的核的自自旋遷移

4、移，這就就是橫向弛豫豫。因能量量交換是是在自由由旋進(jìn)的的原子核核之間進(jìn)進(jìn)行的，所以也也稱自旋自旋旋弛豫。這種能能量交換換過程的的結(jié)果，是使Mxy逐步恢復(fù)復(fù)到零。M0MB0測量方法法核磁共振振測井基基礎(chǔ)測量方法法ABCD024681012140Time (s)1816M0核磁共振振測井原原理的核核心之一一是對地地層施加外加加磁場，使氫原原子核磁磁化。氫核是是一種磁磁性核，具有核核磁矩。在沒有有外加磁磁場的時(shí)時(shí)候，氫氫核的磁磁矩是隨隨機(jī)取向向的，宏宏觀上沒沒有磁性性，如圖圖中的A。當(dāng)磁體放放到井里里時(shí)，將將在其周周圍的地地層中產(chǎn)產(chǎn)生磁場場，使氫氫核的磁磁矩沿磁磁場方向向取向，這個(gè)過過程叫磁磁化、或

5、或極化。極化的的結(jié)果是是產(chǎn)生一一個(gè)可觀觀測的宏宏觀磁化化矢量。極化不不是瞬間間完成的的，而是是按照指指數(shù)規(guī)律律進(jìn)行的的，如圖圖中的B、C、D所示。極極化的時(shí)時(shí)間常數(shù)數(shù)用T1來表示，稱作縱縱向弛豫豫時(shí)間，它與孔孔隙度的的大小、孔隙直直徑的大大小、孔孔隙中流流體的性性質(zhì)、以以及地層層的巖性性等因素素有關(guān)。對于地地層巖石石來說，極化曲曲線往往往需要用用多個(gè)T1描述。圖圖31的下半部部分展示示了宏觀觀磁化矢矢量M隨極化時(shí)時(shí)間增長長的曲線線，其中中M0是完全極極化后的的磁化強(qiáng)強(qiáng)度?？煽梢院苋萑菀椎刈C證明，使使M接近M0（95）所需要的的極化時(shí)時(shí)間，用用TW表示，至至少是3T1，即TW3 T1。核磁共振振

6、測井基基礎(chǔ)測量方法法0t2tFIDEcho90180Time( ms)核磁共振振測井原原理的核核心之二二是利用一個(gè)個(gè)天線系系統(tǒng)，向向地層發(fā)發(fā)射特定定能量、特定頻頻率、和和特定時(shí)時(shí)間間隔隔的電磁磁波脈沖沖，產(chǎn)生生所謂的的自旋回回波信號號，并接接收和采采集到這這種回波波信號，所采用用的方法法則叫做做自旋回回波法。天線發(fā)射射的電磁磁波的頻頻率將決決定切片片觀測的的具體位位置；電電磁波脈脈沖的能能量決定定切片內(nèi)內(nèi)磁化矢矢量扳倒倒的程度度，如90或180等；而時(shí)時(shí)間間隔隔，用TE來表示，則直接接影響觀觀測到的的回波信信號幅度度的大小小。圖中，A、B、C分別表示示自旋回回波方法法的不同同階段。第1行給出的

7、的是磁化化矢量的的扳倒情情況；第第2行給出的的是天線線發(fā)射脈脈沖、接接收回波波信號、以及切切片的過過程；第第3行給出的的是天線線的發(fā)射射脈沖；第4行給出的的則是天天線可能能的接收收信號，包括90脈沖作用用后的自自由感應(yīng)應(yīng)衰減信信號（FID）和180脈沖作用用后的自自旋回波波信號（ECHO）。 核磁共振振測井基基礎(chǔ)測量方法法如90脈沖之后后，再發(fā)發(fā)射一連連串180脈沖，在在每一個(gè)個(gè)180脈沖后面面都可以以采集到到一個(gè)回回波信號號，從而而得到一一個(gè)回波波串。180脈沖之間間的時(shí)間間間隔，即TE，是可以設(shè)設(shè)置的，回波之之間的間間隔與180之間的間間隔相等等。在回回波串的的觀測中中，重要要的參數(shù)數(shù)有兩

8、個(gè)個(gè)，即TE和回波個(gè)個(gè)數(shù)NE。觀測到的的回波串串是按指指數(shù)規(guī)律律衰減的的信號，其衰減減的時(shí)間間常數(shù)用用T2來表示，叫做橫橫向弛豫豫時(shí)間，它與地地層孔隙隙度的大大小、孔孔隙直徑徑的大小小、孔隙隙中流體體的性質(zhì)質(zhì)、巖性性、以及及采集參參數(shù)（如如TE和磁場的的梯度）等因素素有關(guān)。對于地地層巖石石來說，回波串串的衰減減曲線往往往需要要用多個(gè)個(gè)T2描述。CPMG脈沖序序列核磁共振振測井基基礎(chǔ)測量方法法一個(gè)觀測測周期包包括磁化化和回波波串采集集兩個(gè)階階段核磁共振振測井基基礎(chǔ)測量方法法核磁共振振測井儀儀器的探探頭包括括磁體和和天線。磁體被被一個(gè)玻玻璃鋼外外殼所包包裹，而而天線則則被置于于玻璃鋼鋼外套之之中。

9、探探頭的周周圍是井井眼泥漿漿，再外外面是地地層。觀觀測信號號來自于于一個(gè)形形狀規(guī)則則的圓環(huán)環(huán)切片，而圓環(huán)環(huán)的直徑徑和厚度度則由天天線發(fā)射射電磁波波的頻率率和脈沖沖的頻帶帶所完全全確定。Tool diameterFormationWell boreMudMagnetAntennaB0(r)B0(r)Sensitive volumeBandwidth of RF pulseDiameter of investigationSlice thicknessCenter frequency 圖的上半半部分是是探頭在在井眼中中以及圓圓環(huán)形切切片在地地層中的的橫截面面示意圖圖；下半半部分表表達(dá)了切切片的實(shí)實(shí)

10、現(xiàn)方式式。磁體體產(chǎn)生的的磁場沿沿徑向方方向減小小，形成成一個(gè)梯梯度磁場場，使得得徑向不不同距離離地層中中的氫核核具有不不同的核核磁共振振頻率，而且，頻率與與徑向距距離有一一一對應(yīng)應(yīng)的關(guān)系系。天線線發(fā)射的的脈沖有有一個(gè)中中心頻率率和頻帶帶，只有有核磁共共振頻率率與這一一中心頻頻率相等等的地層層才被激激發(fā)，才才會產(chǎn)生生共振現(xiàn)現(xiàn)象，從從而才會會被觀測測。而與與該頻率率不相等等的地層層氫核，則不會會被激發(fā)發(fā)，對觀觀測信號號不會產(chǎn)產(chǎn)生任何何影響。當(dāng)然，天線發(fā)發(fā)射的脈脈沖不會會是單頻頻率的，而是具具有一定定的帶寬寬，這種種頻帶將將確定共共振的地地層區(qū)域域，從而而確定切切片的厚厚度。MRIL-P測量模式式P

11、orosityBVI + FFIClay bound waterT2 Relaxation time (ms)01001101000Fully polarizedPolarization 0M0AcquisitionFull polarizedPartial polarized01001101000Partially polarizedT2 Relaxation time (ms)4PRPRPRPRPRPRPRPRTW2AAAA3AAAA0AAAA1AAAA1”4PRPRPRPRPRPRPRPRTW2AAAA3AAAA0AAAA1AAAA1”觀測模式式是一種種以獲取取特定應(yīng)應(yīng)用信息息為目標(biāo)標(biāo)的

12、磁化化和采集集方式，它包括括TW、TE、NE、最小累加加次數(shù)RA（minRA）的設(shè)置、頻率的的使用及及其時(shí)序序。MRILPrime的9個(gè)頻頻率通常常被分成成5個(gè)頻頻帶。從從低頻（離探頭頭較遠(yuǎn)）到高頻頻（離探探頭較近近）為0、1、2、3、4。其中0、1、2、3四個(gè)頻頻帶各包包含有兩兩個(gè)頻率率。第五五頻帶則則只有一一個(gè)頻率率，并且且總是用用作泥質(zhì)質(zhì)束縛水水（PR06）的觀測，其采集集參數(shù)也也都是固固定的，即TE0.6ms，TW=0.2s，NE=10，RA=50。單TW/單TE模式，用用DTPTW或D9TPTW表示，其測量量原理如如圖所示示，圖中中的上半半部分給給出了磁磁化和采采集的時(shí)時(shí)間序列列，下

13、半半部分給給出了兩兩個(gè)不同同的磁化化采集集組合得得到的T2分布。使使用9個(gè)個(gè)頻率時(shí)時(shí)，頻帶帶的使用用和時(shí)序序關(guān)系則則如圖所所示。它它們采集集的回波波串分兩兩組，即即A組和PR06組。A組的采集集參數(shù)為為TE1.2ms(DTPTW)或0.9ms(D9TPTW),NE=400(DTPTW)或500（D9TPTW），TW則用3T1的原則選選取，預(yù)預(yù)先設(shè)計(jì)計(jì)為8s，9.5s，12s。“單TW/TE”用于測量量泥質(zhì)束束縛水、毛管束束縛水、視有效效孔隙度度和視總總孔隙度度。MRIL-P測量模式式PorosityT2 Relaxation time (ms)0100110100001001101000Bri

14、neOilGasT2 Relaxation time (ms)Short TWLong TW0M00TWshortWaterLight oilGas0M0TWlongWaterLight oilGasShort TWAcquisitionAcquisitionLong TWf1f2雙TW/單TE模式，用用DTW或D9TW表示，測量原原理如圖圖所示，它可以以通過兩兩個(gè)頻率率的交替替使用，完成兩兩個(gè)不同同極化時(shí)時(shí)間的回回波串的的采集。使用9個(gè)頻率率時(shí)，其其頻帶的的使用和和時(shí)序關(guān)關(guān)系如圖圖所示。它們采采集到的的回波串串包括三三組，即即A、B和PR06組。A組的磁化化參數(shù)為為長TW，B組的磁化化參數(shù)為

15、為短TW，兩組的采采集參數(shù)數(shù)TE、NE則相同。TE、NE和minRA。“雙TW/單TE加PR06”模式是一一種T1權(quán)觀測，除了用用于測量量泥質(zhì)束束縛水、毛管束束縛水、視有效效孔隙度度和視總總孔隙度度外，還還可以單單獨(dú)用作作輕質(zhì)油油氣的識識別，并并且，通通過非完完全磁化化和含氫氫指數(shù)校校正，獲獲得地層層的真有有效孔隙隙度和真真總孔隙隙度。MRIL-P測量模式式PorosityT2 Relaxation time (ms)0100110100001001101000BrineOilT2 Relaxation time (ms)Polarization0M0WaterLight oilGasAcqu

16、isition Long TEf2Polarization0M0WaterLight oilGasAcquisition Short TEf1Short TELong TE單TW/雙TE模式，用用DTE(n)TW或D9TE(n)TW表示，測量原原理如圖圖所示，它可以以通過兩兩個(gè)頻率率的交替替使用，完成兩兩個(gè)不同同回波間間隔的回回波串的的采集。使用9個(gè)頻率率時(shí)，其其頻帶的的使用和和時(shí)序關(guān)關(guān)系如圖圖所示。它們采采集的回回波串包包括A、B和PR06組，其中中A組由短TE采集，B組由長TE采集，兩兩組的極極化常數(shù)數(shù)TW相同。例例如，DTE108表示TW8s、TES=1.2ms、TEL=2.4ms。 “

17、單TW/雙TE加PR06”模式是一一種擴(kuò)散散系數(shù)加加權(quán)觀測測，可以以測量泥泥質(zhì)束縛縛水、毛毛管束縛縛水，視視有效孔孔隙度，視總孔孔隙度，也可以以對粘度度較高的的油進(jìn)行行識別和和定量分分析。MRIL-P測量模式式01234PRPRPRPRPRPRPRPRAABBAABBAABBAABB01234PRDDEEPRPRDDEEPRPRDDEEPRPRDDEEPR01234AAPRPRPRPRPRPRPRPRDDAADDAADDAADD雙TW/雙TE模式，用用DTWE(n)或D9TW(n)表示，測量原理理如圖所所示，使使用9個(gè)個(gè)頻率時(shí)時(shí)，其頻頻帶的使使用和時(shí)時(shí)序關(guān)系系如圖所所示。它它們采集集的回波波串

18、包括括A、B、PR06、D、E五組，其其中A、B兩組是由由短TE（1.2ms，DTWE(n)，或0.9ms，D9TWE(n)）采集的雙雙TW模式；D、E兩組則是是由長TE采集的雙雙TW模式，所所以A與D組合可以以得到一一個(gè)雙TE觀測，B與E是另一個(gè)個(gè)雙TE觀測，只只是由于于它們都都是短TW采集到的的，通常常不使用用。“雙TW/雙TE”模式既利利用了T1加權(quán)，又又利用了了擴(kuò)散系系數(shù)加權(quán)權(quán)，可以以測量泥泥質(zhì)束縛縛水、毛毛管束縛縛水、視視有效孔孔隙度、視總孔孔隙度、以及對對輕烴、高粘度度油的識識別和定定量分析析，是一一類對新新區(qū)有效效的觀測測模式。MRIL-P測量模式式由雙TW/雙TE模式分解解出的

19、DTW（短TE）數(shù)據(jù)。第第1道為為深度，包含加加速度；第2道道有GR、張力、電電纜速度度（CS）、滲透率指指示、以以及A組和PR組的增益益值，用用于了解解數(shù)據(jù)采采集的過過程、地地層的滲滲透性、以及儀儀器的工工作狀態(tài)態(tài)；第3道為總總孔隙度度系統(tǒng)的的T2譜，范圍圍從0.25ms到2048ms；第4道與與第5道道分別為為A組和B組的回波波串；第第6道和和第7道道分別為為A組和B組的3個(gè)個(gè)孔隙度度，即：視總孔孔隙度、視有效效孔隙度度、毛管管束縛水水孔隙度度，此外外，還有有A、B兩組的CHI值，用于于表達(dá)回回波串的的實(shí)測值值與理論論值之間間的擬合合程度。由現(xiàn)場結(jié)結(jié)果可以以快速識識別具有有孔隙性性和滲透透

20、性的層層位，并并找出明明顯的油油氣層段段。雙TW現(xiàn)場圖MRIL-P測量模式式由雙TW/雙TE模式分解解出的DTE數(shù)據(jù)。第第1道為為深度，包含加加速度；第2道道有GR、張力、電電纜速度度（CS）、滲透率指指示、以以及A組和PR組的增益益值；第第3道為為總孔隙隙度系統(tǒng)統(tǒng)的T2譜；第4道與第第5道分分別為A組和B組的回波波串；第第6道和和第7道道分別為為A組和B組的3個(gè)個(gè)孔隙度度，此外外，還有有A、B兩組的CHI值。雙TE現(xiàn)場圖MRIL-P測量模式式其數(shù)據(jù)來來源則為為雙TW/雙TE模式分解解出的長長TE的DTW，這在第4道與第第5道A、B兩組的回回波個(gè)數(shù)數(shù)即可看看出。雙TW現(xiàn)場圖（長TE）1 重復(fù)復(fù)性檢查查：在正式測測量之前前，在測測量井段段頂部選選擇典型型滲透層層測量25m以上重復(fù)復(fù)曲線。當(dāng)?shù)貙訉涌紫抖榷却笥诨蚧虻扔?