测量方法及质量控制PPT课件

1、第1页/共20页第2页/共20页核磁共振测井基础ABCD024681012140Time (s)1816M0核磁共振测井原理的核心之一是对地层施加外加磁场，使氢原子核磁化。氢核是一种磁性核，具有核磁矩。在没有外加磁场的时候，氢核的磁矩是随机取向的，宏观上没有磁性，如图中的A。当磁体放到井里时，将在其周围的地层中产生磁场，使氢核的磁矩沿磁场方向取向，这个过程叫磁化、或极化。极化的结果是产生一个可观测的宏观磁化矢量。极化不是瞬间完成的，而是按照指数规律进行的，如图中的B、C、D所示。极化的时间常数用T1来表示，称作纵向弛豫时间，它与孔隙度的大小、孔隙直径的大小、孔隙中流体的性质、以及地层的岩性等因

2、素有关。对于地层岩石来说，极化曲线往往需要用多个T1描述。图31的下半部分展示了宏观磁化矢量M随极化时间增长的曲线，其中M0是完全极化后的磁化强度。可以很容易地证明，使M接近M0（95）所需要的极化时间，用TW表示，至少是3 T1，即TW 3 T1。第3页/共20页核磁共振测井基础0t t2t tFIDEcho90180Time( ms)核磁共振测井原理的核心之二是利用一个天线系统，向地层发射特定能量、特定频率、和特定时间间隔的电磁波脉冲，产生所谓的自旋回波信号，并接收和采集到这种回波信号，所采用的方法则叫做自旋回波法。天线发射的电磁波的频率将决定切片观测的具体位置；电磁波脉冲的能量决定切片内

3、磁化矢量扳倒的程度，如90或180等；而时间间隔，用TE来表示，则直接影响观测到的回波信号幅度的大小。图中，A、B、C分别表示自旋回波方法的不同阶段。第1行给出的是磁化矢量的扳倒情况；第2行给出的是天线发射脉冲、接收回波信号、以及切片的过程；第3行给出的是天线的发射脉冲；第4行给出的则是天线可能的接收信号，包括90脉冲作用后的自由感应衰减信号（FID）和180脉冲作用后的自旋回波信号（ECHO）。 第4页/共20页核磁共振测井基础RF PulseTimeTE9090 180180 180180 180180 180180 S NS NEcho SignalTimeTEAntenna Magne

4、t mandrel如90脉冲之后，再发射一连串180脉冲，在每一个180脉冲后面都可以采集到一个回波信号，从而得到一个回波串。180脉冲之间的时间间隔，即TE，是可以设置的，回波之间的间隔与180之间的间隔相等。在回波串的观测中，重要的参数有两个，即TE和回波个数NE。观测到的回波串是按指数规律衰减的信号，其衰减的时间常数用T2来表示，叫做横向弛豫时间，它与地层孔隙度的大小、孔隙直径的大小、孔隙中流体的性质、岩性、以及采集参数（如TE和磁场的梯度）等因素有关。对于地层岩石来说，回波串的衰减曲线往往需要用多个T2描述。 CPMG脉冲序列第5页/共20页核磁共振测井基础Time Polarizat

5、ion T2 Polarization T2T2 DecayTETWT1 BuildupM0 . e -t/T2M0(1 - e -t / T1)一个观测周期包括磁化和回波串采集两个阶段 第6页/共20页核磁共振测井基础brought inleft outTwNe * TeNe * TeVV*(Ne * Te)V*TwV*(Ne * Te)2 2 2 第7页/共20页仪器设计特点仪器设计特点仪器设计特点仪器设计特点MRIL-PMRIL-P型核磁共振技术及应用wellborewellbore1416MRIL-P TOOL24241 mm760kHz580kHz1 mmS NS NantennaM

6、agnet MandrelrAmplitude of B0(r)f0(r)Gradient field B0(r)approximately 175 GaussLarmor frequency f0(r)approximately 750 kHzat this shellWell borePermanent magnetic mandrel14”Direction of B0(r)核磁共振测井仪器的探头包括磁体和天线。磁体被一个玻璃钢外壳所包裹，而天线则被置于玻璃钢外套之中。探头的周围是井眼泥浆，再外面是地层。观测信号来自于一个形状规则的圆环切片，而圆环的直径和厚度则由天线发射电磁波的频率和脉

7、冲的频带所完全确定。 第8页/共20页Tool diameterFormationWell boreMudMagnetAntennaB0(r)B0(r)Sensitive volumeBandwidth of RF pulseDiameter of investigationSlice thicknessCenter frequency 图的上半部分是探头在井眼中以及圆环形切片在地层中的横截面示意图；下半部分表达了切片的实现方式。磁体产生的磁场沿径向方向减小，形成一个梯度磁场，使得径向不同距离地层中的氢核具有不同的核磁共振频率，而且，频率与径向距离有一一对应的关系。天线发射的脉冲有一个中心频率

8、和频带，只有核磁共振频率与这一中心频率相等的地层才被激发，才会产生共振现象，从而才会被观测。而与该频率不相等的地层氢核，则不会被激发，对观测信号不会产生任何影响。当然，天线发射的脉冲不会是单频率的，而是具有一定的带宽，这种频带将确定共振的地层区域，从而确定切片的厚度。 第9页/共20页MRIL-P MRIL-P 测量模式 PorosityBVI + FFIClay bound waterT2 Relaxation time (ms)01001101000Fully polarizedPolarization 0M0AcquisitionFull polarizedPartial polariz

9、ed01001101000Partially polarizedT2 Relaxation time (ms)4PRPRPRPRPRPRPRPRTW2AAAA3AAAA0AAAA1AAAA1”4PRPRPRPRPRPRPRPRTW2AAAA3AAAA0AAAA1AAAA1” 观测模式是一种以获取特定应用信息为目标的磁化和采集方式，它包括TWTW、TETE、NENE、最小累加次数RARA（minRAminRA）的设置、频率的使用及其时序。MRILMRILPrimePrime的9 9个频率通常被分成5 5个频带。从低频（离探头较远）到高频（离探头较近）为0 0、1 1、2 2、3 3、4 4。其中

10、0 0、1 1、2 2、3 3四个频带各包含有两个频率。第五频带则只有一个频率，并且总是用作泥质束缚水（PR06PR06）的观测，其采集参数也都是固定的，即TETE0.6ms0.6ms，TW=0.2sTW=0.2s，NE=10NE=10，RA=50RA=50。 单TW/单TE模式，用DTPTW或D9TPTW表示，其测量原理如图所示，图中的上半部分给出了磁化和采集的时间序列，下半部分给出了两个不同的磁化采集组合得到的T2分布。使用9个频率时，频带的使用和时序关系则如图所示。它们采集的回波串分两组，即A组和PR06组。A组的采集参数为TE1.2ms(DTPTW)或0.9ms(D9TPTW),NE=

11、400(DTPTW)或500（D9TPTW），TW则用3T1的原则选取，预先设计为8s，9.5s，12s。“单TW/TE”用于测量泥质束缚水、毛管束缚水、视有效孔隙度和视总孔隙度。MudNSFrequency 3Frequency 1Frequency 2Frequency 4Frequency 5Frequency 6Frequency 7Frequency 8Frequency 9Approximately 1 in第10页/共20页MRIL-P MRIL-P 测量模式 34PRPRPRPRPRPRPRPRABABABAB2ABABABAB1ABABABAB0ABABABABTWATWB3

12、4PRPRPRPRPRPRPRPRABABABAB2ABABABAB1ABABABAB0ABABABABTWATWBPorosityT2 Relaxation time (ms)0100110100001001101000BrineOilGasT2 Relaxation time (ms)Short TWLong TW0M00TWshortWaterLight oilGas0M0TWlongWaterLight oilGasShort TWAcquisitionAcquisitionLong TWf1f2双TW/单TE模式，用DTW或D9TW表示，测量原理如图所示，它可以通过两个频率的交替使用

13、，完成两个不同极化时间的回波串的采集。使用9个频率时，其频带的使用和时序关系如图所示。它们采集到的回波串包括三组，即A、B和PR06组。A组的磁化参数为长TW，B组的磁化参数为短TW，两组的采集参数TE、NE则相同。TE、NE和minRA。“双TW/单TE加PR06”模式是一种T1权观测，除了用于测量泥质束缚水、毛管束缚水、视有效孔隙度和视总孔隙度外，还可以单独用作轻质油气的识别，并且，通过非完全磁化和含氢指数校正，获得地层的真有效孔隙度和真总孔隙度。第11页/共20页MRIL-P MRIL-P 测量模式 4PRPRPRPRPRPRPRPR3210AABBAABBAABBAABBAABBAAB

14、BAABBAABB4PRPRPRPRPRPRPRPR3210AABBAABBAABBAABBAABBAABBAABBAABBPorosityT2 Relaxation time (ms)0100110100001001101000BrineOilT2 Relaxation time (ms)Polarization0M0WaterLight oilGasAcquisition Long TEf2Polarization0M0WaterLight oilGasAcquisition Short TEf1Short TELong TE单TW/TW/双TETE模式，用DTEDTE(n)TW(n)TW

15、或D9TED9TE(n)TW(n)TW表示，测量原理如图所示，它可以通过两个频率的交替使用，完成两个不同回波间隔的回波串的采集。使用9 9个频率时，其频带的使用和时序关系如图所示。它们采集的回波串包括A A、B B和PR06PR06组，其中A A组由短TETE采集，B B组由长TETE采集，两组的极化常数TWTW相同。例如，DTE108DTE108表示TWTW8s8s、TETES S=1.2ms=1.2ms、TETEL L=2.4ms=2.4ms。 “单TW/TW/双TETE加PR06PR06”模式是一种扩散系数加权观测，可以测量泥质束缚水、毛管束缚水，视有效孔隙度，视总孔隙度，也可以对粘度较

16、高的油进行识别和定量分析。 第12页/共20页MRIL-P MRIL-P 测量模式 4PRPRPRPRPRPRPRPR3DEDEDEDE2DEDEDEDE1ABABABAB0ABABABAB4PRPRPRPRPRPRPRPR3DEDEDEDE2DEDEDEDE1ABABABAB0ABABABAB01234PRPRPRPRPRPRPRPRAABBAABBAABBAABB01234PRDDEEPRPRDDEEPRPRDDEEPRPRDDEEPR01234AAPRPRPRPRPRPRPRPRDDAADDAADDAADD 双TW/TW/双TETE模式，用DTWE(n)DTWE(n)或D9TW(n)D9

17、TW(n)表示，测量原理如图所示，使用9 9个频率时，其频带的使用和时序关系如图所示。它们采集的回波串包括A A、B B、PR06PR06、D D、E E五组，其中A A、B B两组是由短TETE（1.2ms1.2ms，DTWE(n)DTWE(n)，或0.9ms0.9ms，D9TWE(n)D9TWE(n)）采集的双TWTW模式；D D、E E两组则是由长TETE采集的双TWTW模式，所以A A与D D组合可以得到一个双TETE观测，B B与E E是另一个双TETE观测，只是由于它们都是短TWTW采集到的，通常不使用。 “双TW/TW/双TETE”模式既利用了T1T1加权，又利用了扩散系数加权，

18、可以测量泥质束缚水、毛管束缚水、视有效孔隙度、视总孔隙度、以及对轻烃、高粘度油的识别和定量分析，是一类对新区有效的观测模式。 第13页/共20页MRIL-P MRIL-P 测量模式 由双TW/双TE模式分解出的DTW（短TE）数据。第1道为深度，包含加速度；第2道有GR、张力、电缆速度（CS）、渗透率指示、以及A组和PR组的增益值，用于了解数据采集的过程、地层的渗透性、以及仪器的工作状态；第3道为总孔隙度系统的T2谱，范围从0.25ms到2048ms；第4道与第5道分别为A组和B组的回波串；第6道和第7道分别为A组和B组的3个孔隙度，即：视总孔隙度、视有效孔隙度、毛管束缚水孔隙度，此外，还有A

19、、B两组的CHI值，用于表达回波串的实测值与理论值之间的拟合程度。由现场结果可以快速识别具有孔隙性和渗透性的层位，并找出明显的油气层段。 双TW现场图第14页/共20页MRIL-P MRIL-P 测量模式 由双TW/双TE模式分解出的DTE数据。第1道为深度，包含加速度；第2道有GR、张力、电缆速度（CS）、渗透率指示、以及A组和PR组的增益值；第3道为总孔隙度系统的T2谱；第4道与第5道分别为A组和B组的回波串；第6道和第7道分别为A组和B组的3个孔隙度，此外，还有A、B两组的CHI值。双TE现场图第15页/共20页MRIL-P MRIL-P 测量模式 其数据来源则为双TW/TW/双TETE

20、模式分解出的长TETE的DTWDTW，这在第4 4道与第5 5道A A、B B两组的回波个数即可看出。 双TW现场图（长TE）第16页/共20页1 重复性检查：重复性检查： 在正式测量之前，在测量井段顶部选择典型渗透层测量在正式测量之前，在测量井段顶部选择典型渗透层测量25m以上以上重复曲线。当地层孔隙度大于或等于重复曲线。当地层孔隙度大于或等于15%时，孔隙度曲线重复测量值时，孔隙度曲线重复测量值的相对误差小于的相对误差小于10%；当地层孔隙度小于；当地层孔隙度小于15%时，孔隙度曲线重复测时，孔隙度曲线重复测量的绝对误差为量的绝对误差为1.5PU。2 曲线质量检查曲线质量检查1） 回波串的拟合度回波串的拟合度CHI曲线应平滑且数值小于曲线应平滑且数值小于2。2） 增益增益GAIN曲线应平滑且无噪声干扰，增益应随泥浆电阻率及井曲线应平滑且无噪声干扰，增益应随泥浆电阻率及井径的变化而变化。径的变化而变化。3） 测速应符合测前设计要求。测速应符合测前设计要求。测后质量检查测后质量检查核磁共振测井质量控制第17页/共20页4）测量曲线应与地层规律相吻合，有关孔隙度的响应信息如下：）测量曲线应与地层规律相吻合，有关