[发明专利]恒定梯度场核磁共振岩样分析方法及仪器

摘要

本发明涉及一种恒定梯度场核磁共振岩样分析方法及仪器；在由磁体产生的恒定梯度场下进行核磁共振测量获得测量数据；将测量的核磁共振数据转化成核磁共振二维谱D-T2；对恒定梯度场的标准样进行测量、反演得到标准样核磁共振二维谱D-T2；测量岩样，获得岩样中流体核磁共振二维谱D-T2，根据实际测量岩样的核磁共振二维谱D-T2进行流体类型识别；根据岩样中流体的核磁共振二维谱D-T2计算岩样的流体性质和岩石物性参数；对岩样进行单切片扫描，获得岩样的局部油、水饱和度；对岩样进行连续的切片扫描，得岩样轴向油、水饱和度分布，可动流体饱和度分布；本方法可更好的评价储层和识别流体。

主权项

1.一种恒定梯度场核磁共振岩样分析方法，其特征在于1)在由磁体产生的恒定梯度场下，根据被测样品中饱和流体设计的CGMF-CPMG脉冲序列中回波串k，脉冲间隔tau，180度脉冲个数Ne，等待时间RD参数，进行核磁共振测量获得测量数据；k值为2～8，tau的值分布在150us～20000us之间，Ne的值分布在128～30720之间，等待时间分布在2000ms～12000ms之间；2)将步骤1)测量的核磁共振数据转化成核磁共振二维谱D-T₂；采用CGMF-CPMG脉冲序列测量的数据遵循多指数衰减规律：其中：其中：i＝1，……n_k，k＝1，……q，l＝1，……p，j＝1，……mi表示第k个回波串的第i个回波，无量纲；k表示第k个回波串，无量纲；l表示提前选择的第l个扩散系数，无量纲；j表示提前选择的第j个弛豫时间，无量纲；n_k是第k个回波串的回波的个数，无量纲；q是不同tau_k的回波串的个数，无量纲；p表示提前选择的扩散系数的个数，单位：个；m表示提前选择的弛豫时间的个数，单位：个；b_ik表示脉冲间隔为tau_k的第k个回波串的第i个回波的振幅，无量纲；f_lj表示在扩散系数为D_l和弛豫时间为T_2j时的振幅，无量纲；γ是旋磁比，单位：MHz/T；G是磁场梯度，单位：Gauss/cm； tau_k是第k个回波串的脉冲间隔，单位：us。利用改进的奇异值分解法对公式(5)进行反演，获得核磁共振二维谱D-T₂。3)用步骤1)和步骤2)对恒定梯度场的标准样进行测量、反演得到标准样核磁共振二维谱D-T₂；取恒定梯度场核磁共振标准样12个，孔隙度分别为0.5％，1％，2％，3％，6％，9％，12％，15％，18％，21％，24％，27％，每次定标至少选择其中的5个进行测量、反演得到的不同孔隙度的标准样的核磁共振二维谱，然后对核磁共振二维谱进行体积分，得到该标准样的核磁共振信号；核磁共振信号与标准样体积的比值就是单位体积核磁共振信号，对单位体积核磁共振信号和孔隙度进行线性拟合，得到它们的关系线：y＝ax+b                (8)其中，y代表单位体积核磁共振信号量，x代表核磁共振孔隙度(％)，a代表斜率，b代表截距；当测量岩样时，测量出单位体积岩样的核磁共振信号，就可以计算出岩样的孔隙度；4)用步骤1)和步骤2)测量岩样，获得岩样中流体核磁共振二维谱D-T₂，根据实际测量岩样的核磁共振二维谱D-T₂进行流体类型识别；水的扩散系数是一常数，与温度有关；气的扩散系数与温度和压力有关；原油的的扩散系数和弛豫时间之间存在线性关系；D_w(T₂)＝D_w(T)                   (9)D_g(T₂)＝D_g(T，P)                (10)D_o＝αT₂                        (11)恒定梯度场核磁共振岩样分析仪根据油气水扩散系数和弛豫时间的这种核磁共振特性，建立核磁共振二维谱解释模板，根据实际测量 岩样的核磁共振二维谱D-T₂在解释模板中的位置来划分油气水，快速识别流体类型；5)根据步骤4)获得的岩样中流体的核磁共振二维谱D-T₂计算岩样的孔隙度、渗透率、含油饱和度、可动流体饱和度、原油系数；a)通过对岩样核磁共振二维谱进行体积分，根据步骤3)带入恒定梯度场核磁共振定标线，计算岩样核磁共振孔隙度；b)根据核磁共振孔隙度和束缚水饱和度计算岩样渗透率：其中，K_nmr是核磁共振渗透率，φ_nmr是核磁共振孔隙度，S_wi是束缚水饱和度，C是待定系数；c)根据步骤4)建立的核磁共振二维谱解释模板快速识别流体类型，区分油和水；利用鼠标选择核磁共振二维谱中油的区域，系统将自动计算选择区域体积分与核磁共振二维谱总体积分的比值，获得含油饱和度；以此类推，可以分别得到含油、气、水的饱和度；d)根据步骤4)建立的核磁共振二维谱解释模板中的可动流体T₂截止线，扩散系数线，油相关系线等，综合判断、选择可动流体区域，系统将自动计算选择区域体积分与总体积分的比值，获得可动流体饱和度；e)当岩样中含有粘度较高的原油时，测量岩样的单位体积核磁共振信号偏小，导致岩样孔隙度、渗透率、可动流体饱和度和含油饱和度等参数有不同程度的偏差，必须进行校正；原油系数为单位体积恒定梯度场核磁共振标准样的信号与单位体积原油的核磁共振信号的比值：式中：η为原油系数，A_标准样为标准样单位体积核磁共振信号，φ_标准样 为标准样孔隙度，A_原油为被测原油单位体积核磁共振信号；6)恒定梯度场核磁共振岩样分析仪切片厚度是0.3cm，根据步骤1)～5)岩样进行单切片扫描，获得岩样的局部油、水饱和度；同时，重复步骤1)～5)，对岩样进行连续的切片扫描，可以获得岩样轴向油、水饱和度分布，可动流体饱和度分布，能更好的实时的评价储层和识别流体。