核磁共振测井技术的进展
关键词：核磁共振测井,测量原理,测井解释,储层评价
1历史回顾
人们第一次认识核磁共振(NMR)的潜在价值是在20世纪50年代，在60年代早期研制出核磁测井(NML)仪。NML仪因其许多局限性最终在80年代末停止了服务。尽管它有诸多局限性，但为支持NML测井而进行的实验研究，预见了今天仍在进行的多种地层评价，其中包括估算渗透率、孔隙大小分布、自由流体体积、原油黏度和润湿性。
现代NMR测井的发展可以追溯到1978年在LosAlamos国家实验室开展的NMR井眼测井研究项目。该项目的部分目标是制造和测试一种在井眼中使用的NMR测井仪，它能克服NML仪的局限性。LosAlamos 试验仪器使用的是强永久磁铁，正如那些在现代实验室的NMR仪器一样，进行了脉冲NMR自旋回波测量。这些测量结果极其灵活，可适用于许多不同的地层评价。
LosAlamos实验室仪器证明了NMR测井的可行性，但由于其信噪比(S／N)太低，而且磁铁和射频(RF)线圈的设计产生很大的井眼信号而无法满足商用需求。可行性论证后不久，1983年成立的Numar公司和斯伦贝谢公司开始了独立的研究，试图设计NMR磁铁和RF天线，从而满足商用NMR测井需求。
20世纪90年代初，研究有了收获，有两家公司开始对电缆式仪器样机进行现场测试。仪器性能远远超过NML仪，在地层评价方面很快有了效果。自从第一支商用仪器投入使用以来，这两家公司都推出了
先进的电缆式NMR测井仪和随钻测井(LWD)NMR仪器。1997年，Numar 公司被哈里伯顿收购，现已完全成为其子公司。2001年，哈里伯顿公司推出了NMR流体分析仪，它是电缆式流体采样仪的一部分。2000和2002年，哈里伯顿公司和斯伦贝谢公司分别推出了LWD仪器。贝克·休斯公司在2004年推出了电缆式NMR仪，2005年推出了LwDNMR 仪。
2现代NMR测井
2．1脉冲NMR测井仪
传感器(如磁铁和天线)是脉冲NMR测井仪的核心部分。它对仪器的S／N、最小回波间距、探测深度(DOI)、测井速度和垂直分辨率有重要影响。在用的所有仪器在传感器的设计上都不尽相同，主要差别是电子线路、固件、脉冲序列、数据处理和解释算法。NMR仪器的详细技术指标都能在各家服务公司的网站上找到。
斯伦贝谢电缆式NMR测井仪器有三个天线和一个完全可编程的脉冲序列发生器，能进行多种不同方式的测量。两个152mm天线用于高分辨率测量，提供总孔隙度、束缚流体孔隙度和自由流体孔隙度。高分辨率天线还可用来探测天然气和轻烃，计算渗透率和孔隙大小分布。主天线长457mm，有多个频率，用于不同地层评价，提供多种NMR 测量。每个频率都对应不同DOI(从井壁算起为38～102mm)。主天线所提供的地层评价包括两个高分辨率天线所提供的所有地层评价，还用于评价流体径向剖面、流体体积和石油黏度。
所有的商用NMR仪都有一些共同的特征，譬如：所有的仪器都采
用强度很大的钐钴合金永久磁体，磁铁对温度变化相对不敏感。磁体用于极化(磁化)烃和水分子中的氢核(质子)。另一个共同的特征是它们都采用脉冲NMR测量。
2．2测量原理
NMR测量有两步。第一步是建立储层流体的净磁场，当仪器沿井简移动时，磁铁的磁场矢量B。磁化储层流体中的氢核，产生净磁场，磁场沿着B。方向，即纵向。在井壁附近区域(距井壁几英寸)，B。的大小一般为几百高斯。B。的大小随着离磁铁径向距离的增加而减小，从而在测量区域内形成磁场梯度或梯度分布。正如下面讨论的，磁场梯度用于识别储层流体并描述流体特征。
在施加B。之前，氢核磁矩的方向是无序的，因此流体净磁场为0。在极化时间Tp内，磁化强度以指数形式增大到其平衡值Mo。描述磁场指数方式的时间常数为纵向弛豫时间，称之为T1。
在储层岩石中，用T1分布描述磁化过程。T1分布反映的是沉积岩中油气的复杂成分和孔隙大小分布。极化所需时间至少是最长T1时间的3倍以确保充分磁化。如果极化时间太短，得到的NMR孔隙度就会小于真实的地层孔隙度。
极化时间一到，立即将RF脉冲串用于地层。第一个RF脉冲称为9O°脉冲，这是因为它能把最初与B。平行的磁化矢量旋转到垂直于B0的横向平面上。一旦磁化在横向平面内进行，它就会绕着B。旋转，就在原来产生脉冲的同一天线上产生一个随时问变化的信号。紧跟着9O。脉冲，首先产生一个NMR自由感应衰减(FID)信号，但由于其衰
减太快而无法探测到。900脉冲之后是一系列间隔均匀的180。脉冲，用来使氢核的磁矩重新聚焦，形成连贯的自旋回波信号。在每对180。脉冲信号之间记录自旋回波信号。之所以把信号称之为回波，是因为它们在每一对180。脉冲的中间点能够达到最大幅度，然后在下一个脉冲到来之前快速衰减为零，下一脉冲重聚磁矩以产生下一个回波。
RF脉冲及相关的自旋回波就是所谓的Carr-Purcell-Meiboom(CPMG)序列，这是应用最广泛的NMR测井序列。自旋回波信号的包络线随特征时问常数(7"2)以指数规律衰减，称为横向弛豫时间或自旋一自旋弛豫(衰减)时间。外推到零时间(紧跟9O。脉冲)的自旋回波衰减曲线的幅度就等于推导的NMR总孔隙度(假设流体含氢指数等于1)。
NMR测井仪的一个重要技术指标是它的最小回波间隔。在确定T2敏感性极限--仪器能测量出的最小值方面，最小回波间隔和信噪比S ／N起了重要作用。短的最小回波间隔对于准确而重复地测量包含黏土束缚水和微小孔隙(如测量小于3ms的T2值)在内的地层NMR总孔隙度是必需的。对于目前所用的仪器而言，其最小回波问隔大约在0．2～1．2ms之问。
在CPMG序列中，回波个数和回波间隔TE是可编程的采集参数。这两个参数都根据测井目标和预测的地层和流体性质进行选取。典型的NMR测井中，在大约1S的时间内要采集几千个回波。回波的个数取决于预计的地层弛豫时间。在具有长时间的地层(如含轻质油和大孔隙或孔洞岩石的地层)中，需要更多的回波以准确测量分布中的大
值。实际上，在仪器磁场梯度中，分子的扩散会造成额外的T扩散衰减，可以测到最长T2的上限。纵向弛豫时间T1不受扩散影响。
2．3测前设计的重要性测前设计是进行一次成功的NMR测井的重要部分。测前设计包括服务公司和用户之间的紧密联系。服务公司已开发了施工设计软件，包括仪器配置，软件可以根据用户的目标来选择最优的NMR信号采集模式、测量参数和测井速度。电缆式NMR测井仪的测速取决于所采用的测井模式。决定测速最重要的因素之一是需要多长的极化时问，这取决于T的大小。含气和低黏度油的地层(值为几秒)需要很长的极化时间，结果会使测速降低(一般测速是76～274m／h)。在许多地层(如油的黏度大于10mPa·S的泥质砂层)，测速可达548m／h或更快些。
NMR测量的S／N决定测量结果的重复性。如上面提到的，NMR测井仪测量的S／N取决于传感器的设计(如B。的大小、RF磁场的大小和仪器探测的地层体积)。特定的脉冲序列可用于提高NMR测量的准确性和重复性。与标准CPMG序列相比，这些序列可提高S／N近2倍。高电导钻井液、低孔隙度地层和高温会大大降低S／N。服务公司能提供有关导电井眼对特定仪器测量结果影响的信息。为了提高S／N、改进测量结果的重复性，对NMR测井的数据进行了平均。对数据进行充分平均，可使NMR总孔隙度精度至少达到士1个孔隙度单位。根据钻井液、地层电导率和仪器技术指标，通常要求对3～9个深度点数据进行平均。求平均值的点数、天线长度和采样间隔决定测量的垂直分辨率。作为测前设计的一部分，服务公司能提供仪器在不同测井模式
和不同环境下的垂直分辨率。
3NMR测井解释
3．1T2分布
T2分布提供了有关储层岩石和流体性质非常有用的信息，这也是NMR测井图上的基本输出。NMR测井的其他输出大部分可根据T2分布计算出来。根据NMR回波数据计算出的T2分布可用来计算NMR总孔隙度、束缚流体孔隙度和自由流体孔隙度，也能用来计算渗透率、评价储层质量。通过将自旋回波信号拟合成大约3O个单指数方程来计算T2分布。每个指数方程都具有幅度A(T2)和相应的衰减时间T2。拟合过程由数学反演技术来实现。
反演结果是幅度A(T2)，单位为孔隙度单位，对应于每个T2值。A(T2)对T2的半对数图称为分布。T2分布以下的面积等于NMR总孔隙度。
在饱和水的岩石中，T2分布定性地与孔隙大小分布有关。值一般从小于lms到几秒不等，相差几个数量级。在沉积岩中看到的T2值分布很宽，是由孔隙大小分布很宽引起的，T2分布中的每个T2的一阶近似值与孔隙直径大小成正比。因此，T2分布中的小T2值与小孔隙中水的信号有关，反之，大T2值与来自大孔隙中的水的信号相对应。
T2分布用来预测总孔隙度、束缚流体孔隙度、自由流体孔隙度、渗透率和孔隙大小分布。两块砂岩电镜扫描(SEM)图像表明，这两块砂岩虽有几乎相同的孔隙度，但所测的盐水渗透率相差近37倍。T2分布明显地展现出砂岩的质量，低渗砂岩T2值较短、黏土填充孔隙
更多，这表明比高渗透性岩石有更高的束缚水体积。
通常把T2分布中所包含的孔隙大小信息与压汞毛细管压力曲线进行比较。重要的是发现毛细管压力曲线提供的是孔喉大小信息，而T2分布与孔隙本身大小有关。人们发现，在许多孔隙大小与孔喉大小关系密切的砂岩中，T2分布提供的信息是对压汞毛细管压力曲线的补充。
3．2与岩性无关的NMR总孔隙度
地层评价方面最有意义的新进展之一就是与岩性无关的NMR总
孔隙度。由于根据密度、中子、声波测井求取孔隙度要知道岩石骨架性质，所以NMR测井仪是唯一能够提供与岩性无关的总孔隙度的方法。在混合岩性和未知岩性的非均质地层中，为了准确测量孔隙度，强烈推荐使用NMR测井。
在大部分含有烃和湿润的岩石(包括页岩)中，NMR总孔隙度都等于实际地层孔隙度。可是，在油的黏度达10000mPa·s以上的稠油层会出现例外情况。这种稠油的T2分布幅度大大低于NMR仪器所能承受的T2极限，在这些稠油层，由NMR测得的孔隙度低于地层真实孔隙度。可用NMR得到的孔隙度与密度测井孔隙度的这种反差推断稠油的存在，或者通过一些假设，把边界加到原油黏度和含油饱和度上。
3．3估算束缚水和自由水
通过使用经验确定的T2截止值，水饱和岩石的T2分布分为束缚水和自由水。T2不同，总孔隙度可分为束缚水孔隙度和自由水孔隙度。泥质砂岩束缚水包括黏土束缚水和毛细管束缚水。对于砂岩，通常把
33ms的缺省值作为T2的截止值，用于区分束缚水和自由水。该值在许多情况下都适用，不过不能适用于所有砂岩。离心前后水饱和岩样的NMR实验测量结果常用于获得特定地层更加准确的T2截止值。水饱和的碳酸岩，T2截止值明显大于砂岩的截止值(如几百毫秒)。
因为在许多碳酸岩中，有来自孤立孔洞中长T2衰减时间的束缚水信号，所以在碳酸岩中，根据T2分布计算束缚水和自由水比砂岩中的要复杂。另一种复杂情况是在碳酸岩中经常发现孔隙大小系统不同(如具有微孔隙度和大孔隙度的双孔隙系统)。NMR测量期间，分子能从微孔隙系统扩散到大孔隙系统，以致于分不清真正的孔隙大小分布。
对于上述讨论的水饱和岩石来说，把T2分布分成束缚水和自由水时，假设短T2弛豫时间与黏土束缚水、毛细管束缚水和小孔隙水有关，该假设在含烃岩石中无效。譬如，在这种岩石中，有黏性的可动油，其T2值小于截止值。显然，如果人们用一个截止值分析总的或合成的T2分布，则这个可动油将被误认为是束缚水。解决这个问题的一个途径就是使用以扩散为基础的流体特性描述方法把两个T2分布分开。
3．4估算砂岩的NMR渗透率
两个经验渗透率公式--SDR公式(斯伦贝谢Doll研究中心)和Timur-Coates公式被广泛用于石油工业。NMR渗透率公式可估算水饱和砂岩中的盐水渗透率对于许多砂岩来说，孔隙本身和孔喉大小之间具有很好的相关性，这是计算NMR渗透率的重要基础。两个渗透率测
量值都含有模型参数(如指数和比例常数)。服务公司所采用的缺省值通常能提供定性准确的NMR渗透率曲线(可用来比较两个层的渗透率)。尽管这些信息有价值，但估算的渗透率会明显地偏离地层的真实渗透率。要定量估算特殊岩石的准确渗透率，建议对岩样的测量结果进行分析，从而确定最优的渗透率方程参数。SDR和Timur-Coates 渗透率的计算都受烃影响，需要更多的研究来提出预测烃和水相对渗透率的公式。
SDR和Timur-Coates渗透率公式都基于一定的假设，这对碳酸岩来说是不适用的，这是因为在碳酸岩中，NMR测量的孔隙本身大小与孔喉大小没有很好的相关性。碳酸岩中的孤立孔洞流体也能产生NMR信号，这些信号对NMR孔隙度有贡献，但对渗透率则没有贡献。碳酸岩中渗透率计算是NMR测井研究中最活跃和最具有挑战性的工作。
4含烃储层的评价方法
4．1含气层的密度／磁共振(DMR)方法
DMR方法综合密度测井孔隙度和NMR测井孔隙度预测气体校正后的地层总孔隙度和冲洗带含水饱和度。DMR方法利用的是这样一个事实：在含气层，密度测井孔隙度值过高而NMR总孔隙度值过低。密度孔隙度过高是因为气体的密度减小，NMR总孔隙度过低是因为气体的含氢指数(即流体相对于水的中子密度)降低。这种影响使得气层中密度孔隙度测井曲线和NMR孔隙度测井曲线出现交叉，这与表现在中子／密度测井曲线上的交叉情形相类似。
DMR法在探测和评价气层方面比传统的热中子／密度法有优势。在泥质砂岩，由于存在热中子吸收，泥质砂岩层的热中子气层响应被抑制，从而引起中子孔隙度的读值过高，其结果是在泥质砂岩中中子／密度测井可能漏掉含气层。NMR总孔隙度不受泥岩或岩石矿物的影响，因此DMR法能更可靠地指示气层。
在DMR法的一个实例测井井段中，泥岩覆盖在泥质含气砂岩之上。注意到在含气砂岩地层的中子／密度曲线交叉效应被抑制。NMR 仪在气层中的响应不受泥质影响，出现NMR／密度测井曲线交叉效应。
DMR法为评价含气储层提供了一个简单有效的技术，可是，要区分水和黏油需用其他方法。这些方法在下面分两部分讨论。
4．2以扩散为基础的NMR流体特性描述方法
Akkurt等首先认识到磁场梯度中的扩散可作为描述流体特性的机理，并提出一个可独立应用的基于NMR扩散的区分气和水的方法。先前以扩散为基础的方法的使用范围受到限制，已被更精确、更通用的模型反演方法所取代。今天，以扩散为基础的方法提供了一种探测和评价地层的方法，用传统测井分析方法难以或者不可能解释这些地层。应用包括(用常规电阻率方法可能被漏掉的)低阻产层、具有低矿化度原生水或水的矿化度未知或矿化度有变化的地层，以及复杂岩性地层，这些地层中阿尔奇公式的参数是未知的或可变的。
最新的流体描述法采用扩散编码脉冲序列组成的数据系列。为了提供连续的流体(水、油和气)饱和度和油黏度曲线，要对脉冲序列进行同时反演。这些数据系列对扩散系数(D)和流体弛豫时间都敏感。
分子扩散是流体中随机的分子热运动。扩散编码序列是CPMG序列的改进，其中一个或两个回波之间间隔增大。在磁场梯度中，分子扩散缩短了T2弛豫时间，这种效应在扩散码序列的回波间隔增大期间被放大。通过采集具有不同长回波间隔的扩散编码数据便可直接测量分子扩散率。
4．3多维NMR流体特征描述
NMR数据采集和处理方面的新进展是采用编码扩散数据系列计算二维或三维图像，根据流体弛豫时间的差异或流体扩散系数分布的差异，对储层中的流体进行可视化识别。NMR信号幅度是流体参数T1、T2、T1/T2和D中两个或三个参数的函数，多维术语是指NMR信号幅度的测量和显示。
已经证实，多维图像对油基钻井泥浆滤液(OBMF)侵入的储层进行准确的流体分析是必不可少的。用来构图的多维反演不依赖于经验模型，在试图识别和描述多种混合流体时，它具有优势。如果地层中有OBMF，那么它与残余原生烃和不根据温度变化，可以计算出各层段的气体流量。
通过在气藏整个生命周期内连续不断地监测井筒内温度，可以进一步开发和校正气田的三维模型。操作者目前开发气田的井距是0．04～0．08km2，0．02km2的井距正在评价中。
借助多次生产测井，壳牌公司对井筒合采进行了生产数据分析。用这些数据，他们能够评价和鉴别储层的渗透率和裂缝特征，也能建立用于表征泄油面积的模型。这些数据能够更好地校正静态和动态模
型，所提供的信息可用于测算一口井3O年寿命期内产量及气藏储量。
5后续开发
壳牌公司期望钻数千口井来开发这个气田。该公司利用一个单井井场钻成多个独立井，其目的在于尽量减少钻井和生产占地。
至2006年年底，壳牌公司已参与钻井260多口。该公司表示，他们的优化作业使得公司在获得效益可观的新增储量的同时节约了大笔资金。
壳牌公司的工作组在此后的2年间致力于技术革新，着重开发人工排液泵技术，提高采出性能，确保从这个气田获得最大采收率。
壳牌公司在潘戴尔气田运用各类技术已取得了以下成效：
◇2005年年底总产量达850×104m3，2006年和2007年总产量会继续增长；
◇以前完井需6个多月，现在一般用7～10天；
◇每口井的钻井时间平均为39天，比最接近的竞争对手少得多；
◇潘戴尔气田的探明可采天然气储量显著增加。
测井解释原理 一： 储集层定义：具有连通孔隙，既能储存油气，又能使油气在一定压差下流动的岩层。 必须具备两个条件： （1）孔隙性（孔隙、洞穴、裂缝） 具有储存油气的孔隙、孔洞和裂缝等空间场所。 （2）渗透性（孔隙连通成渗滤通道） 孔隙、孔洞和裂缝之间必须相互连通，在一定压差下能够形成油气流动的通道。储集层是形成油气层的基本条件，因而储集层是应用测井资料进行地层评价和油气分析的基本对象。储集层的分类 ?按岩性：–碎屑岩储集层、碳酸盐岩储集层、特殊岩性储集层。 ?按孔隙空间结构：–孔隙型储集层、裂缝型储集层和洞穴型储集层、裂缝-孔洞型储集层。碎屑岩储集层 ?1、定义：–由砾岩、砂岩、粉砂岩和砂砾岩组成的储集层。 ?2、组成：–矿物碎屑（石英、长石、云母） –岩石碎屑（由母岩类型决定） –胶结物（泥质、钙质、硅质） ?3、特点：–孔隙空间主要是粒间孔隙，孔隙分布均匀，岩性和物性在横向上比较稳定。?4、有关的几个概念 –砂岩：骨架由硅石组成的岩石都称为砂岩。骨架成份主要为SiO 2 –泥岩(Shale)：由粘土(Clay)和粉砂组成的岩石。 –砂泥岩剖面：由砂岩和泥岩构成的剖面。 碳酸盐岩储集层 ?1、定义：–由碳酸盐岩石构成的储集层。 ?2、组成：–石灰岩(CaCO 3）、白云岩Ca Mg(CO 3)2）、泥灰岩 ?3、特点：–储集空间复杂 有原生孔隙：分布均匀（如晶间、粒间、鲕状孔隙等） 次生孔隙：形态不规则，分布不均匀（裂缝、溶洞等） –物性变化大：横向纵向都变化大 ?4 、分类 按孔隙结构： ?孔隙型：与碎屑岩储集层类似。 ?裂缝型：孔隙空间以裂缝为主。裂缝数量、形态及分布不均匀，孔隙度、渗透率变化大。?孔洞型：孔隙空间以溶蚀孔洞为主。孔隙度可能较大、但渗透率很小。 ?洞穴型：孔隙空间主要是由于溶蚀作用产生的洞穴。 ?裂缝－孔洞型：裂缝、孔洞同时存在。 碳酸盐岩储集空间的基本类型 砂泥岩储集层的孔隙空间是以沉积时就存在或产生的原生孔隙为主； 碳酸盐岩储集层则以沉积后在成岩后生及表生阶段的改造过程中形成的次生孔隙为主。 碳酸盐岩储集层孔隙空间的基本形态有三种：孔隙及吼道、裂缝和洞穴。 碳酸盐岩储集层孔隙结构类型有：孔隙型、裂缝型、裂缝- 孔隙型、及裂缝- 洞穴型
核磁共振测井简介 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，Zvi Taicher 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。他们代表性的产品分别是：Schlumberger--CMR、Halliburton--MRIL-P、Baker hughts—MREX。基本原理在没有任何外场的情况下，核磁矩(M)是无规律地自由排列的。在有固定的均匀强磁场σ0影响下，这个自旋系统被极化，即M重新排列取向，沿着磁场方向排列。同时，原子核还存在轨道动量矩，象陀螺一样环绕，这个场的方向以频率ω0 进动。 ω0与磁场强度σ0 成正比，并称ω0为拉莫尔频率。在极化后的磁场中，如果在垂直于的方向再加一个交变磁场，其频率也为质子（氢核）的进动频率时，将会发生共振吸收现象，即处于低能态的核磁矩，通过吸收交变磁场提供的能量，越迁至高能态，此现象称为核磁共振。造岩元素中各种原子核的核磁共振效应的数值是不同的，它首先决定于原子核的旋磁比，岩石中元素的天然含量以及包含该元素的物质赋存状态。核磁测井以氢核与外加磁场的相互作用为基础，可直接测量孔隙流体的特征，不受岩石骨架矿物的影响，能提供丰富的底信息，如地层的有效孔隙度、自由流体孔隙度、束缚水孔隙度、孔径分布及渗透率等参数。氢核在地磁场中具有最大的旋磁比和最高的共振频率，根据含氢物质的旋磁比、天然含量和赋存状态，氢是在钻井条件下最容易研究的元素。因此，包含某种流（水、油或天然气）中的氢原子核是核磁测井的研究对象。对于静磁场，热平衡时，处于地
《测井方法与综合解释》综合复习资料 一、名词解释 1、水淹层 2、地层压力 3、可动油饱和度 4、泥浆低侵 5、热中子寿命 6、泥质含量 7、声波时差 8、孔隙度 9、一界面 二、填空 1．储集层必须具备的两个基本条件是_____________和_____________，描述储集层的基本参数有____________、____________、____________和____________等。 2．地层三要素________________、_____________和____________。 3．岩石中主要的放射性核素有_______、_______和________等。沉积岩的自然放射性主要与岩石的____________含量有关。 4．声波时差Δt的单位是___________，电阻率的单位是___________。 5．渗透层在微电极曲线上有基本特征是________________________________。 6．在高矿化度地层水条件下，中子-伽马测井曲线上，水层的中子伽马计数率______油层的中子伽马计数率；在热中子寿命曲线上，油层的热中子寿命______水层的热中子寿命。 7．A2.25M0.5N电极系称为______________________电极距L=____________。 8．视地层水电阻率定义为Rwa=________，当Rw a≈Rw时，该储层为________层。 9、在砂泥岩剖面，当渗透层SP曲线为正异常时，井眼泥浆为____________，水层的泥浆侵入特征是__________。 10、地层中的主要放射性核素分别是__________、__________、_________。沉积岩的泥质含量越高，地层放射 性__________。 11、电极系A2.25M0.5N 的名称__________________，电极距_______。 12、套管波幅度_______，一界面胶结_______。 13、在砂泥岩剖面，油层深侧向电阻率_________浅侧向电阻率。 14、裂缝型灰岩地层的声波时差_______致密灰岩的声波时差。 15、微电极曲线主要用于_____________、___________。 16、地层因素随地层孔隙度的增大而；岩石电阻率增大系数随地层含油饱和度的增大 而。 17、当Rw小于Rmf时，渗透性砂岩的SP先对泥岩基线出现__________异常。
摘要核磁共振测井在我国的应用已经有十余年的历史，对我国复杂油气藏测井评价以及石油测井技术本身的发展都做出了有目共睹的积极贡献。例如，它提供的地层信息的丰富性，远多于其他任何单项测井方法；在复杂岩性，特殊岩性，如砂砾岩、火山岩等储层，常常是少数几种有效的重要方法之一；在束缚水引起的低阻油气藏，它是必不可少的方法；它是迄今为止唯一能够提供比较合理的地层渗透率的测井方法；对于深部气层，当天然气孔隙体积比较大时，它的显示十分明显；在稠油以及水淹层，有一定的经验关系存在；对原油粘度以及毛管压力曲线等信息也有较好的反映，等等。但是，由于或是使用条件的不适应，或是使用方法的不恰当，或是技术本身的不完善，也存在或出现过不少问题。例如，它求出的孔隙度时常偏低，有时也偏高；它求出的束缚水对地区或地层的依赖性比较强；它求出的渗透率还没有得到油藏专家的广泛应用；而在流体识别方面，它还有比较大的随意性和不确定性，等等。深入研究这些问题，对提高应用效果，挖掘应用潜力，发展核磁共振测井技术等，都有重要意义。本文从实际效果和技术适应性等几个方面，介绍和讨论我国核磁共振测井应用中存在的一些常见问题，以促进该项技术的正确应用。 我国的核磁共振测井是1996年开始的[1]。中油测井有限公司（CNLC）和华北油田测井公司（现中国石油集团测井有限公司即CPL的华北事业部）最先引进了NUMAR公司的C型磁共振成像测井仪（MRIL-C）。随后，这项技术在我国迅速推广。如今，10余套老的MRIL-C或升级后的MRIL-C/TP，30余套新的代MRIL-Prime（哈里伯顿商标），6套MREx（贝克阿特拉斯商标），3套CMR（斯仑贝谢商标）以及1套MR-Scanner在我国境内服务。均估算，年测井工作量在1000口左右，既有探井，也有生产井。油田公司对核磁共振测井的认可程度正逐年增加，特别是在复杂岩性，特殊岩性（碳酸盐岩，火山岩，砂砾岩等），低孔低渗，束缚水引起的低饱和度等复杂油气藏，核磁共振测井时常成为最后的、甚至是少数几个真正有效的测井手段。 但是，在我国核磁共振测井应用实践中，也发现许多问题，不仅影响了应用效果，还曾经在某种程度上影响过人们对这项技术的信心。这些问题主要集中在孔隙度和流体识别上。在孔隙度方面，从理论上来讲，核磁共振测井是最好的测量方法，应该能够提供准确的地层孔隙度测量结果，而实际上在气层，稠油层，或高矿化度钻井液等条件下，往往出现测量孔隙度偏低或偏高的情况，甚至表现出与地层岩性的某种相关性。在流体识别方面，从理论上讲，有这些可能性，并且也发展了相应的数据采集和处理方法，但是，却都有非常强的使用条件！如果不满足这些使用条件，当然不会有好的使用效果。至于核磁共振测井得到的束缚水，渗透率，孔径分布，毛管压力曲线，原油粘度等信息，都是由回波串反演出T2分布，然后再导出的二级参数，也都有非常强的使用条件。对应用实践中出现的种种问题进行归纳，总结和分析，将有益于改进提高核磁共振测井的应用效果。 核磁共振测井孔隙度 核磁共振测井孔隙度是被观测区域孔隙流体含氢指数与孔隙度的综合反映[2][3]，而且，受到多个因素的影响。这些因素包括：CPMG回波串采集参数；刻度；孔隙流体含氢指数；回波串的信噪比；钻井液矿化度；以及采集模式与处理方法。 一般来说，回波串采集参数如TW（等待时间），TE（回波间隔），NE（回波个数）以及90o脉冲和刻度等将影响对地层孔隙度的观测比较好理解。在测井作业中，也容易控制。孔隙流体含氢指数对核磁共振孔隙度的影响与对中子测井的影响是一样的，理论上容易分析，而实际情况则往往是：要么含氢指数无法已知，要么流体实际孔隙体积不能确定，所以，校正起来常常相当困难。这几个因素通常是使核磁共振观测的孔隙度比地层实际孔隙度偏低。而下
第一篇测井原理与综合解释 第一章地层评价概论 测井（地球物理测井）是应用地球物理学的一个分支。它是在勘探和开发石油、天然气、煤、金属矿等地下矿藏的过程中，利用各种仪器测量井下地层的各种物理参数和井眼的技术状况，以解决地质和工程问题的工程技术。它是应用物理学原理解决地质和工程问题的一种边缘性技术学科。 石油和天然气储藏在地下具有连通的孔隙、裂缝或孔洞的岩石中。这些具有连通孔隙，即能储存石油、天然气、水又能让油、气、水在岩石中流动的岩层，称为储集层。用测井资料划分井剖面的岩性和储集层，评价储集层的岩性、储油物性、生产价值和生产情况称为地层评价。 地层评价是测井技术最基本和最重要的应用，也是测井技术其它应用的基础。 世界上第一次测井是由法国人斯仑贝谢兄弟（康拉德和马塞尔）与道尔一起，在1927年9月5日实现的。我国第一次测井是由中科院学部委员、著名地球物理学家翁文波先生，于1939年12月20日在四川巴县石油沟油矿1号井实现的。经过几十年的发展，现在测井技术已成了一个主要提供技术服务的现代化的高技术产业。航天技术要上天，而测井技术要入地（数百米，数千米，上万米），两者在技术上的难度和发展水平值得从事这些事业的人们引以为骄傲。 第一节地层评价的任务 地层评价的中心任务是储层评价，相关的任务还有划分剖面地层的年代和岩性组合，评价一口井的完井质量，描述和评价一个油气藏。油气藏是整体，单井是局部，对油气藏的正确认识可以指导单井储集层评价，单井储集层评价搞好了，又可以加深对油气藏的认识。 一、划分单井地质剖面 划分单井地质剖面是对一口井粗略的评价，它包括完成以下任务： （1）划分全井地层的年代和主要地层单位的界限； （2）找出本井的含油层系； 含油层系是同一地质时代的一系列油气层及其围岩的总称。一般对应于地层单位的组。如：长庆油田，延安组，油气资源丰富的地区，可以有多套含油层系，如：长庆油田的延安组，延长组，马家沟组等。 （3）找出属于同一油气藏的油层组； （4）在油层组内分出不同的砂岩；
生产测井原理与应用 执笔：吴锡令 目录 1 概述 2 流动剖面测井方法 2.1 流量测井 2.2 温度测井 2.3 压力测井 2.4 密度测井 2.5 持率测井 2.6 流动成像测井 3 生产动态测井分析 3.1 测井系列选择 3.2 流动剖面测井定性分析 3.3 流动剖面测井定量解释 4 剩余油监测 4.1 生产监测 4.2 注入监测 5 井间示踪监测 5.1 井间示踪监测原理 5.2 井间示踪监测技术 5.3 示踪资料分析应用
1 概述 生产测井是监测油气田开发动态的主要技术手段。根据测井目的和测量对象的不同，生产测井可以划分为三大测井系列：其一为流动剖面测井系列，测量的主要对象是井内流体，目的在于划分井筒注入剖面和产出剖面，评价地层的吸入或产出特性，找出射开层的水淹段和水源，研究油井产状和油藏动态；其二为储层监视测井系列，测量的主要对象是油气产层，目的在于划分水淹层，监视水油和油气界面的移动，确定地层压力和温度，评价地层含油或含气饱和度的变化情况；其三为采油工程测井系列，测量的主要对象是井身结构，目的在于检查水泥胶结质量，监视套管技术状况，确定井下水动力的完整性，评价酸化、压裂、封堵等地层作业效果。 在对油气田开发进行地球物理监测时，需要解决一系列互相关联的油矿地质问题。应用生产测井方法解决这些问题的可能性，与整个油藏开采的地质和工艺条件，单井结构和条件，产层的开采特性，方法对有用信号的灵敏度以及使用仪器的探测深度和工艺特性有关，因此需要组合应用几种互相补充的测井方法。这些组合根据监测(或检测)任务的需要，按井的类型(开采井、注入井、检查井)，井的工作方式(自喷井、气举井、机械抽油井或笼统注入井、分层注入井)，地层状况(孔隙度、水淹类型、水淹程度)，井中流体特性(相态、流量、含水)划分。每一种生产测井组合都包括主要的和辅助的方法。属于主要方法的是那些经过广泛试验，并有系列井下仪器产品保证的方法。辅助方法包括那些在用主要方法确信不能完全解决问题或对研究问题有辅助作用的方法。我国油田目前采用的生产测井系列的典型组合情况见表1。 每个油田在油田开发设计中，在典型组合和其它原则性文件的基础上，需要制定地球物理监测系统的具体要求，它一般包括以下问题：①地球物理监测的任务；②生产测井组合的主要方法和辅助方法；③在油田具体地质技术条件下解决这些任务的途径和措施；④为有效进行测井所必需的开
2006 一、名称解释（每题3分，共15分） 康普顿效应：康普顿效应：在康普顿效应中，伽马光子与原子的核外电子发生非弹性碰撞，一部分能量转移给电子，使它脱离原子成为反冲电子，而散射光子的能量和运动方向发生变化。 挖掘效应：具有相同含氢指数的岩石，由于含有天然气而使得用中子测井测得的孔隙度比实际的含氢指数要小的现象。 地层因素：岩石电阻率与该岩石中所含水的电阻率的比值就是岩石的地层因素（或相对电阻率）。该比值只与岩样的孔隙度、胶结情况和孔隙形状有关，而与孔隙中所含水的电阻率无关。 电极系互换原理：把电极系中的电极和地面电极功能互换（原供电电极改为测量电极，原测量电极改为供电电极），各电极相对位置不变，所测得的视电阻率和原来的完全相同，这就叫电极系互换原理。 含油气孔隙度：油气体积占岩石体积的百分数（V油气/V岩石）。 体积物理模型：见参考书46 周波跳跃：周波跳跃是指声波时差比邻近的值高出一个或几个波长，而出现周期性增大的现象。 横向各项异性：是指在沿井轴方向和与井轴垂直方向（水平方向）上，地层的声波速度、弹性力学性质有差异，而在与该轴垂直的平面（水平面）上，在各个方向上的声波速度和弹性力学性质相同，就是横向各项异性。 二、选择题（每题1分，共12分）：下面每题有4个答案，选择正确的答案填入括号中。 1、岩性密度测井主要利用伽马射线与地层之间的（B）作用来进行测量的。 A：电子对效应与康普顿效应B：光电效应与康普顿效应C：康普顿效应与俘获效应 D：光电效应与弹性散射 2、对于普通电阻率测井，电极系的电极距增大，（B） A：其探测深度会增大，纵向分辨率会增高。 B：其探测深度会增大，纵向分辨率会降低。 C：其探测深度会减小，纵向分辨率会增高。 D：其探测深度会减小，纵向分辨率会降低。 3、利用中子测井曲线进行读值，下面哪句话表述不正确( D )。 A：砂岩的孔隙度总是大于它的真孔隙度。 B：白云岩的孔隙度总是小于它的真孔隙度。 C：石灰岩的孔隙度总是等于它的真孔隙度。 D：中子测井读值受岩性的影响较大，不同岩性的地层均需校正才能得到较准确的地层孔隙度值。 4、在相同情况下，含泥质地层的自然电位负异常幅度( A ) A：低于纯砂岩地层的自然电位负异常幅度。 B：高于纯砂岩地层的自然电位负异常幅度。 C：与纯砂岩地层的自然电位负异常幅度相等。 D：可能高于、也可能低于纯砂岩地层的自然电位负异常幅度。 5、自然伽马能谱测井是根据（A）的特征伽马射线的强度测定地层中铀的含量的。 A：214Bi B：235U C：214Pb D：208TI
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。他们代表性的产品分别是：Schlumberger--CMR、Halliburton--MRIL-P、Baker hughts—MREX。 基本原理 在没有任何外场的情况下，核磁矩(M)是无规律地自由排列的。在有固定的均匀强磁场σ0影响下，这个自旋系统被极化，即M重新排列取向，沿着磁场方向排列。同时，原子核还存在轨道动量矩，象陀螺一样环绕，这个场的方向以频率ω0 进动。ω0与磁场强度σ
核磁共振波谱学简单介绍及其应用 学生姓名：蔡兴宇学号：20105052029 化学化工学院应用化学 指导老师：王海波职称：讲师 摘要：核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。核磁共振是一种探索、研究物质微观结构和性质的高新技术。目前，核磁共振已在物理、化学、材料科学、生命科学和医学等领域中得到了广泛应用。 关键词：核磁共振；量子力学；参数；能级分裂；电磁波 Abstract:nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is a branch of spectroscopy, and its resonant frequency in the radio frequency band, the corresponding transition is nuclear spin on the nuclear zeeman energy level transition. People usually mean by nuclear magnetic resonance (NMR) is the use of nuclear magnetic resonance phenomenon of molecular structure, the structure of human body internal information technology. Nuclear magnetic resonance (NMR) is a kind of exploration, research material microstructure and properties of high and new technology. At present, nuclear magnetic resonance (NMR) has been in physics, chemistry, materials science, life science and medicine has been widely applied in areas such as. Key words:nuclear magnetic resonance (NMR); Quantum mechanics; Parameters; Energy level splitting; The electromagnetic wave 引言 从19世纪40年代中期，美国哈佛大学珀塞尔和斯坦福大学布洛赫等人发现核磁共振现象以来，核磁共振技术飞速发展。目前，核磁共振已广泛地应用到物理、化学、生物特别是医学等各个领域。它是研究核结构和准确测量磁场的重要方法之一。化学家利用核磁共振技术解析分子结构即核磁共振的波谱分析。医学
核磁共振测井理论与应用 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。总体来看，十几年来核磁共振测井技术的快速发展表现在以下几个方面： 第一，根据“INSIDE－OUT”思想，不用地磁场，而是在井中人工放置一个高强度磁体，所推出的核磁共振率统核心部分是由稳恒磁体发射射频（RF）脉冲并采集自旋回波信号的RF线圈组成。该技术使稳恒场B0与RF场B1相互垂直，磁体的轴沿井筒主向，其磁场方向垂直地地层。B0场与B1场的特点是：在空间任意处它们均相互正交；它们的等场强线为同心圆柱面；场强在径向上均与距离的平方成反比。B0与B1的正交性是获取最大信号的关鍵。核磁共振空间是由RF脉冲频率确定的，可以通
1.测井数据处理常用的原始输入资料有（测井曲线图）、（存放于磁带的数据）、（直接由终端输入的表格数据）和由井场或异地经卫星传送的数据。 2.国外测井公司一般运用（自然伽马曲线）曲线作为深度控制曲线进行深度校正。 3.碎屑岩储集层空隙空间的大小和形状是多样的，按孔隙成因，可将碎屑岩分为粒间空隙、微孔隙和（溶蚀孔隙）、（微裂缝）。 4.对于石油地质和测井来说，有重要意义的粘土矿物只要是高岭石、（蒙脱石）、（伊利石）和混层粘土矿物。 5.按照产状分类，裂缝可以分为高角度裂缝、（低角度裂缝）和（网状裂缝）。 6.按照成因分类，裂缝可以分为构造裂缝、（溶蚀裂缝）、（压溶裂缝）和风化裂缝。 1.Schlumberger公司用户磁带格式是（DLIS） 2.阿特拉斯公司用户磁带格式是（CLS） 3.下列哪一条测井曲线（自然伽马）的平均探测深度约为15CM。 4.下列哪一条测井曲线（岩性-密度测井）的平均探测深度约为5CM。 5.（方解石、白云石）是碳酸盐岩的主要造岩矿物。 6.下列哪种岩石（石膏）的中子孔隙度（%）接近50. 7.对于油基泥浆井，下列哪一种电阻率测井系列（感应测井）比较适用。 8.对于油基泥浆井，下列哪一种测井曲线（自然电位测井）一般不测量。 9.盐水泥浆井中，储层段自然电位曲线一般显示（正幅度差异）。 10.当两种或两种以上的流体同时通过岩石时，对其中某一流体测得的渗透率，称为岩石对流体的（有效渗透率）。 1.简述频率交会图的概念。 答：频率交会图就是在x-y平面坐标上，统计绘图井段上各个采样点的A、B两条曲线的数值，落在每个单位网格中的采样点数目（即频率数）的一种直观的数字图形，简称为频率图。 2.简述Z值图的概念。 答：Z值图是在频率交会图基础上引入第三条曲线Z做成的数据图形，Z值图的数字表示同一井段的频率图上、每个单位网格中相应采样点的第三条线Z的平均级别。 3.简述三孔隙度重叠显示可动油气和残余油气的方法原理。 答：由Rt和Rx0曲线按阿尔奇公式或其他饱和度方程得出的Sw和Sx0，可计算地层含水孔隙度Φw和冲洗带含水孔隙度Φx0：Φw=Φ*Sw；Φx0=Φ*Sx0，由Φ、Φx0、Φw三孔隙度曲线重叠，可有效地显示地层的含油性、残余油气和可动油气，即有：含油气孔隙度：Φh=Φ-Φw 残余油气孔隙度：Φhr=Φ-Φx0 可动油气孔隙度：Φhm=Φx0-Φw 因此，Φ与Φx0幅度差代表残余油气，Φx0与Φw幅度差代表可动油气。 4.简述油层水淹后，自然电位测井曲线的响应变化特征。 答：油层水淹后，自然电位基线发生偏移，幅度有可能发生变化。淡水水淹，水淹部位常发生幅度变化（甚至出现正异常），基线偏移。污水水淹，由于注入水与地层水矿化度相差不大，自然电位的基线偏移不明显或无偏移。 5.简述油层水淹后，电阻率测井曲线的响应变化特征。 答：淡水水淹，呈U形曲线变化。污水水淹，Rt随Sw的增加而降低。 1.下图为电流通过纯砂岩水层的等效模型。设r0、r ma、r w分别表示岩石、骨架和孔隙流体的电阻，试根据串并联院里，推导地层因素F的表达式。
第一阶段在线作业 第1题 自然电位曲线的泥岩基线代表。 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：整口井中的相对值而非全区域的绝对值 第2题 明显的自然电位正异常说明。 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：泥浆和地层流体之间的差异 第3题 用SP计算泥质含量的有利条件是。 您的答案：D 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：参见SP原理 第4题 电极系A0.5M2.25N的记录点是。 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：参见电阻率测井原理 第5题 电极系A0.5M2.25N的电极距是。 您的答案：A 题目分数：0.5
此题得分：0.5 批注：参见电阻率测井原理 第6题 梯度电极系的探测半径是。 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：参见电阻率测井原理(梯度电极系原理) 第7题 电极系N2.25M0.5A的名称是。 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：参见电阻率测井原理（清楚梯度与电位的差别） 第8题 三侧向测井电极系加屏蔽电极是为了减少的分流影响。 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：普通电阻率测井与侧向电阻率测井的差别 第9题 在感应测井仪的接收线圈中，由二次交变电磁场产生的感应电动势与成正比。 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：电磁感应原理 第10题 对于单一高电导率地层，当上下围岩电导率相同时，在地层中心处，曲线出现。
题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：参见感应测井原理 第11题 井径变化对单发双收声系的影响只表现在。 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：参见声波测井原理（井径补偿） 第12题 滑行纵波和滑行横波传播的路径是在。 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：参见声波测井原理，滑行波的产生机制 第13题 地层埋藏越深，声波时差值。 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：压实效应 第14题 在声波时差曲线上，读数增大，表明地层孔隙度。您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：时间平均公式 第15题 利用声波时差值计算孔隙度时会因泥含量增加孔隙度值。
固体核磁共振 19、1 固体核磁共振基本原理 19.1.1 核磁共振的基本原理及固体核磁中主要的相互作用 如果我们将样品分子视为一个整体,则可将固体核磁中探测到的相互作用分为两大类:样品内部的相互作用及由外加环境施加与样品的作用。前者主要就是样品内在的电磁场在与外加电磁场相互作用时产生的多种相互作用力,这主要包括:化学环境的信息(分子中由于内在电磁场屏蔽外磁场的强度、方向等),分子内与分子间偶极自旋偶合相互作用,对于自旋量子数为>1/2的四极核尚存在四极作用。外部环境施加与样品的主要作用有: 1)由处于纵向竖直方向的外加静磁场作用于特定的核磁活性的核上产生的塞曼相互作用(Zeeman Interaction), 核子相对映的频率为拉莫尔频率(Larmor Frequency); 2) 由处于x-y平面的振荡射频场产生的作用与待测样品的扰动磁场。与溶液核磁共振技术测定化学结构的基本思路, 在固体核磁共振实验中也就是首先利用强的静磁场就是样品中核子的能级发生分裂,例如对于自旋量子数I=1/2的核会产生两个能级,一个顺着静磁场方向从而导致体系的能量较低;另一个则逆着静磁场排列的方向使得体系相对能量较高。 经能级分裂后,处于高能级与低能级的核子数目分布发生改变,并且符合波尔兹曼分布原理:即处于低能级的核子数目较多而高能级的数目较少,最终产生一个沿竖直向上的净磁化矢量。此磁化矢量在受到沿x-y平面的振荡射频磁场作用后产生一扭矩最终将沿竖直方向的磁化矢量转动一特定的角度。由于这种射频脉冲施加的时间只就是微秒量级,施加完射频脉冲后,体系中剩下的主要相互作用将会使这种处于热力学不稳定状态的体系恢复到热力学稳定的初始状态。在磁化矢量的恢复过程中,溶液核磁中主要存在的相互作用有:化学位移,J-偶合等相对较弱的相互作用, 而相对较强的分子间偶极自旋偶合相互作用在大多数体系中由于分子的热运动而被平均化。但就是在固体核磁共振实验中,由于分子处于固体状态从而难以使体系中的偶极自旋偶合作用通过分子热运动而平均化。另外值得指出的就是与化学位移,J-偶合等相互作用的强度相比,分子间偶极自旋偶合作用就是一种远强于前两者的一种相互作用。通常情况下,化学位移与J-偶合一般都处于Hz量级,但就是偶极自旋偶合作用强度却处于kHz量级,所以如果不采用特殊手段压制偶极自旋偶合作用带来的谱线展宽, 通常静态条件下观察到的核磁共振谱往往就是信息被偶极自旋偶合作用掩盖下的宽线谱(图2所示为乙酸胆固醇酯在静态下以通常的去偶方式所得到的图谱与溶于CDCl3后所测得的溶液核磁图谱的对比,从中可瞧出固体核磁图谱在没有特殊技术处理下呈现的就是毫无精细结构的宽包峰。)。因此,在固体核磁中只有采用特殊技术首先压制来自强偶极自旋偶合作用导致谱线宽化的影响,才有可能观察到可用于解析物质化学结构的高分辨固体核磁共振谱。
19.1 固体核磁共振基本原理 19.1.1 核磁共振的基本原理及固体核磁中主要的相互作用 如果我们将样品分子视为一个整体， 则可将固体核磁中探测到的相互作用分为两大类： 部的相互作用及由外加环境施加与样品的作用。 前者主要是样品内在的电磁场在与外加电磁场相互 作用时产生的多种相互作用力， 这主要包括： 化学环境的信息 (分子中由于内在电磁场屏蔽外磁场 的强度、 方向等)，分子内与分子间偶极自旋偶合相互作用， 对于自旋量子数为 >1/2 的四极核尚存 在四极作用。外部环境施加与样品的主要作用有： 1)由处于纵向竖直方向的外加静磁场作用于特定的核磁活性的核上产生的塞曼相互作用 Zeeman Interaction ) , 核子相对映的频率为拉莫尔频率( Larmor Frequency ) ; 2) 由处于 x-y 平面的振荡射频场产生的作用与待测样品的扰动磁场。与溶液核磁共振技术测 定化学结构的基本思路， 在固体核磁共振实验中也是首先利用强的静磁场是样品中核子的能级发 生分裂， 例如对于自旋量子数 I =1/2 的核会产生两个 能级， 一个顺着静磁场方向从而导致体系的能 量较低；另一个则逆着静磁场排列的方向使得体系相对能量较高。 经能级分裂后，处于高能级与低能级的核子数目分布发生改变，并且符合波尔兹曼分布原理： 化矢量在受到沿 x-y 平面的振荡射频磁场作用后产生一扭矩最终将沿竖直方向的磁化矢量转动一 特定的角度。由于这种射频脉冲施加的时间只是微秒量级，施加完射频脉冲后，体系中剩下的主要 相互作用将会使这种处于热力学不稳定状态的体系恢复到热力学稳定的初始状态。 复过程中，溶液核磁中主要存在的相互作用有：化学位移， 固体核磁共振 样品内 即处于低能级的核子数目较多而高能级的数目较少， 最终产生一个沿竖直向上的净磁化矢量。 此磁 在磁化矢量的恢 J- 偶合等相对较弱的相互作用， 而相
核磁共振测井原理 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。总体来看，十几年来核磁共振测井技术的快速发展表现在以下几个方面： 第一，根据“INSIDE－OUT”思想，不用地磁场，而是在井中人工放置一个高强度磁体，所推出的核磁共振率统核心部分是由稳恒磁体发射射频（RF）脉冲并采集自旋回波信号的RF线圈组成。该技术使稳恒场B0与RF场B1相互垂直，磁体的轴沿井筒主向，其磁场方向垂直地地层。B0场与B1场的特点是：在空间任意处它们均相互正交；它们的等场强线为同心圆柱面；场强在径向上均与距离的平方成反比。B0与B1的正交性是获取最大信号的关鍵。核磁共振空间是由RF脉冲频率确定的，可以通过选频选定探测空间。因此使用各种新型核磁共振测井仪不象过去那样要进行繁重的泥浆处理作业。 第二，选用了由Carr，Purcell，Meiboon和Gill改进的脉冲回波序列技术，即CPMG 序列脉冲回波技术，它的思想是对可逆转散相效应引起的快衰减进行补偿。设计RF线圈和稳恒磁场的独特组合可以实现自旋回波序列。选用这种技术的优点是：（1）利用自旋转回波方法可以获得较高的信噪比，这对任何测量都是一个基本指标，对井下连续测量更重要。（2）自旋回波技术可放松对磁场极高均匀性的需求。这对MIR（核磁共振成象）和MRL（磁共振测井）都非常重要。MIR使用梯度场来定位信号怪生区域。MRL特别要求其测量对象置在探头之外，因此均匀度很高的磁场是不可能的。（3）自旋回波序列可视具体情况需要进行修改，有灵活可变化的特点，适于多种多样的井眼和地质情况。近二、三十年已发展出几百种回波序列。由于计算机和电子技术的不断发展，使僺作者控制RF脉冲的强度、相位、宽度和发射时间的能力不断增强，也使核磁共振测井可选用的自旋回波序列更丰富多样。 第三、开展了大量实验研究，为NMR测井应用提供了科学基础。实验研究是进场应用的基础，多年来国内外石油公司、研究单位、测井公司、大学对多孔岩石NMR测井应用的主要原理如孔隙度表面弛豫特性、体积流体弛豫特性、流体扩散弛豫、岩石中顺磁物质对弛豫影响，岩石孔隙度、渗透率、孔隙结构、润湿性与弛豫特性的关系，束缚流体、可动流体弛豫特性，油、水、气弛豫特性差别，粘度、矿化度对弛豫时间影响等等方面开展了大量实验研究，同时对实验资料分析处理研究所作的假设与近似作了充分阐述，为应用核磁共振测井资料求岩石物理参数，识别油、气、水，预测产能，选择测井参数等建立了应用基础，大大推进发该技在油气勘探、开发中的应用。 第四、对测量参数的选择做了很多分析研究工作。每次测井中有三个参数能够控制，它们是回波间隔、等待时间和采集的回波总数。因而NMR测量是一种动态结果，取决于如何
主要测井曲线及其含义 主要测井曲线及其含义 一、自然电位测井： 测量在地层电化学作用下产生的电位。 自然电位极性的“正”、“负”以及幅度的大小与泥浆滤液电阻率Rmf和地层水
电阻率Rw的关系一致。Rmf≈Rw时，SP几乎是平直的； Rmf＞Rw时SP为负异常；Rmf＜Rw时，SP在渗透层表现为正异常。 自然电位测井 SP曲线的应用：①划分渗透性地层。②判断岩性，进行地层对比。③估计泥质含量。④确定地层水电阻率。⑤判断水淹层。⑥沉积相研究。 自然电位正异常 Rmf＜Rw时，SP出现正异常。 淡水层Rw很大（浅部地层） 咸水泥浆（相对与地层水电阻率而言） 自然电位测井 自然电位曲线与自然伽马、微电极曲线具有较好的对应性。 自然电位曲线在水淹层出现基线偏移 二、普通视电阻率测井（R4、R2.5） 普通视电阻率测井是研究各种介质中的电场分布的一种测井方法。测量时先给介质通入电流造成人工电场，这个场的分布特点决定于周围介质的电阻率，因此，只要测出各种介质中的电场分布特点就可确定介质的电阻率。 视电阻率曲线的应用：①划分岩性剖面。②求岩层的真电阻率。③求岩层孔隙度。 ④深度校正。⑤地层对比。 电极系测井 2.5米底部梯度电阻率进套管时有一屏蔽尖，它对应套管鞋深度；若套管下的较深，在测井图上可能无屏蔽尖，这时可用曲线回零时的半幅点向上推一个电极距的长度即可。 底部梯度电极系分层： 顶：低点； 底：高值。 三、微电极测井（ML） 微电极测井是一种微电阻率测井方法。其纵向分辨能力强，可直观地判断渗透层。主要应用：①划分岩性剖面。②确定岩层界面。③确定含油砂岩的有效厚度。④确定大井径井段。⑤确定冲洗带电阻率Rxo及泥饼厚度hmc。