核磁共振解释技术培训.ppt

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1、核磁共振测井新技术培训,一、核磁共振测井技术特点二、核磁共振测井原理三、质量控制四、核磁共振资料解释方法五、主要地质应用六、处理解释流程,目 录,一、核磁共振测井技术特点,常规测井的局限性：经过70年发展起来的常规测井技术，已经形成了不同的测井系列来解决不同的地质任务，在比较理想的情况下，这些方法具有一定的有效性，一旦地质条件变得复杂，这种有效性就会受到影响，这是由于常规测井本身的响应特征决定的。常规测井响应的影响因素较为复杂，通常包括许多与油气无关的因素，如岩石骨架成分及含量、矿物参数的准确性等直接影响评价结果的精度。常规测井响应方程所依据的地层模型过于简单，满足不了油气评价的要求，许多与油

2、气特征直接有关的因素不能被测井响应分辨而无法考虑进去如渗透率、孔径、毛管束缚水等。,核磁共振测井以全新的原理，提供一套全新的信息，通过全新的响应关系对油气层进行评价：1、对所观察的原子核具有选择性氢；2、对原子核所处的外部环境具有选择性信号直接来自地层孔隙流体，基本不受骨架影响；3、通过调解发射频率，可尽量规避井眼、泥浆的影响；4、观察到的回波串，是岩石孔隙结构和流体流动特征的综合反应，包含了孔隙类型、孔径大小、孔隙连同性、流体类型等信息；,一、核磁共振测井技术特点,技术优势：1、仪器结构设计巧妙，通过测量地层中氢核的驰豫性质来直接探测地层的孔隙特性和流体流动特性。2、在井眼规则时，不受井眼和

3、泥浆的影响，适应于各种岩性和储层条件下的测井需要，精度高，分层能力强。3、能提供地层的总孔隙度、有效孔隙度，是唯一能够直接测量地层自由流体和束缚流体的方法。4、能实时提供连续的地层渗透率剖面，比较准确的反应了地层的渗流特性。,一、核磁共振测井技术特点,5、测井解释清晰、直观、方便，有助于综合分析和判别油水。6、采用双TW和双TE测井，可直接判断流体类型。7、识别低电阻率、低孔渗油气层，在复杂岩性油气藏的测井评价方面，具有明显优势和应用潜力。8、与常规资料结合进行分析处理，可提高对储层参数的计算精度，使解释结果准确性大大提高。,一、核磁共振测井技术特点,16”250F,二、核磁共振测井原理,无外

4、界磁场影响时:单个磁矩随机取向；系统宏观上没有磁性。,二、核磁共振测井原理,受到外界磁场作用表现为:原子核吸收能量，磁矩取向变化（极化）,二、核磁共振测井原理,垂直方向上施加交变磁场,在垂直0方向上加交变磁场，频率=0=B0发生核磁共振吸收现象。也就是 M被扳倒。发射脉冲，M扳倒90度发射脉冲，M扳倒180度,二、核磁共振测井原理,交变磁场作用后弛豫,磁化矢量朝0方向恢复，使核自旋系统从非平衡分布恢复到平衡分布。纵向弛豫T1横向弛豫T2,二、核磁共振测井原理,纵向弛豫/T1非平衡态磁化矢量的纵向分量恢复到初始磁化矢量M0的过程,横向弛豫/T2非平衡态磁化矢量的水平分量Mxy衰减至零的过程,二、

5、核磁共振测井原理,核磁共振信号测量现代核磁信号的测量采用：自旋回波法CPMG脉冲测量过程：极化-扳倒-失相-重聚-测量-再失相-再重聚-再测量,二、核磁共振测井原理,（1）永久磁铁使氢核极化产生可观测的宏观磁化量；（2）由天线向地层发射CPMG脉冲序列，接收微伏级的回波信号，观测整个回波串；（3）一个回波采集完毕，需等待一段时间Tw，使氢核宏观磁化量逐渐恢复到平衡状态。,二、核磁共振测井原理,核磁共振测井测量的原始数据,二、核磁共振测井原理,1.质量控制指标 核磁资料有两个最重要的控制指标，GAIN和CHI值。其具体的指示质量界如下：当GAIN 300，资料质量较好；当GAIN 在200-30

6、0之间，资料质量中等；当GAIN200，资料质量较差。CHI值指示的理论计算的回波衰减信号与实际记录的回波串的幅度之间的均方差。一般来说CHI应该小于2，其越小显示资料质量越好。在测井过程中GAIN不能回零，CHI值应该是连续的曲线，不能有突变。2.重复性与一致性检验 重复性和一致性，都可以通过两次测量结果的差的统计分析，即均值和标准偏差来描述。对于孔隙度测井仪器来说，对重复性和一致性的要求，通常是相同条件下两次测井的差（足够大的井段，如50米）服从均值为零，标准偏差为1个孔隙度单位的正态分布。,三、质量控制,核磁共振测量的观测模式选取,1、单TW/单TE模式，用DTPTW或D9TPTW 表示

7、，两组回波串，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，不能做流体类型识别。此类型不适用于长庆油田。2、单TW/双TE模式，用DTE（N）TW或D9TE（N）TW 表示，三组回波串。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，也可以对粘度较高的油进行识别和定量分析。此类型不适用于长庆油田。,三、质量控制,3、双TW/单TE模式，用DTW或D9TW表示，三组回波串。除用于测量泥质束缚水、毛管束缚水、视有效孔隙度、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。此类型中有3种观测模式适用于长庆油田。4

8、、双TW/双TE模式，用DTWE（N）或D9TWE（N）表示，五组回波串。可测量泥质束缚水。毛管束缚水、视有效孔隙度、视总孔隙度，以及对轻质、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。此类型中有1种观测模式适用于长庆油田。,三、质量控制,适合长庆油田地质特征的P型核磁共振测井常用观测模式及基本参数,三、质量控制,MPHI:核磁有效孔隙度MBVI:核磁束缚水体积MFFI:核磁自由流体指数(MPHI-MBVI)MCBW:核磁粘土束缚水PHIT:核磁总孔隙度(MPHI+MCBW),四、核磁共振资料解释方法,核磁孔隙度,MRIL=.HI.(1 etw/T1),孔隙度计算模型,四、核磁共振资

9、料解释方法,核磁共振渗透率计算公式,渗透率计算模型,、Coates束缚水-渗透率模型,、SDR弛豫时间渗透率模型,四、核磁共振资料解释方法,差谱技术,由于水与烃（油、气）的纵向驰豫时间T1相差很大，意味着它们的纵向恢复率极不相同，水的纵向恢复远比烃快。如果选择不同的等待时间，观测到的回波串中将包含不一样的信号分布。双TW测井利用特定的回波间隔和长、短两个不同的等待时间TWL和TWS。分别观测两个不同的回波串，由于纵向驰豫加权机制的作用，使两个回波串对应的T2分布存在差异，由此来识别和定量解释油、气、水层。其工作原理为用特定的回波间隔采集回波数据，等待一个比较长的时间TWL,四、核磁共振资料解释

10、方法,其工作原理为用特定的回波间隔采集回波数据，等待一个比较长的时间TWL使水与烃的纵向磁化矢量全部恢复；再采集第二个回波串，等待一个比较短的时间TWL,使水的纵向磁化矢量完全恢复，而烃（油与气）的信号只部分恢复。TWL回波串得到的T2分布中，油、气、水各项都包含再其中，而且完全恢复；TWS回波串得到的T2分布中，水的信号完全恢复，油气信号只有很少一部分；两者相减，水的信号被消除，剩下油与气的信号。,四、核磁共振资料解释方法,四、核磁共振资料解释方法,谱位移技术,谱位移技术是根据粘度较高的油与水的扩散系数D的差异发展起来的水的扩散系数比较大，而高粘度原油的扩散系数比水小 高粘度油与自由水的T2

11、将发生不同程度的变化 自由水的T2将比高粘度油以更快的速度减小,四、核磁共振资料解释方法,增强扩散技术,双TE测井是设置足够长的等待时间，使TR(35)T1h(T1h轻烃的纵向驰豫时间)，每次测量时使纵向驰豫达到完全恢复，利用两个不同的回波间隔TEL和TES，测量两个回波串。由于水与气或水与中等粘度的油扩散系数不一样，使得各自在T2分布上的位置发生变化，由此，对油、气、水进行识别，它是一种扩散系数加权方法。,四、核磁共振资料解释方法,根据T2谱的特性定性识别孔隙结构：核磁共振测井不仅可以获得高质量的有效孔隙度参数，而且用它的T2分布谱，还可以直接反映岩石的有效孔隙半径和岩石的比表面积。T2数值

12、越小其对应的孔隙半径越小，是岩石中小孔隙或微孔隙的反映；T2数值越大其对应的孔隙半径越大，是岩石中较大孔隙的反映。,五、主要地质应用,五、主要地质应用,五、主要地质应用,五、主要地质应用,孔径分布,五、主要地质应用,定量计算孔隙结构参数,五、主要地质应用,1孔隙度（总孔隙度、有效孔隙度、可动流体孔隙度、毛管束缚流体孔隙度、粘土束缚流体孔隙度以及束缚流体饱和度）；2估算渗透率（SDR与Timur模型）；3多种方法识别气层；4时域分析、增强扩散、差分谱识别油、水层。,解释处理成果,五、主要地质应用,核磁共振测井成果图参数说明,第一道：T2原始孔隙度、井径、自然伽马、自然电位道井径；T2孔隙度；T2

13、孔隙度分布填充指示：42048毫秒；自然伽马；自然电位第三道：电阻率道、渗透率道RXO：冲洗带电阻率；Rt：原状地层电阻率；PMRI：核磁计算的渗透率第四道：T2波形谱道TASPEC：T2波形谱(刻度单位：0.3-3000MS，幅度：00.5)第五道：差谱道第六道：TDA分析流体道（烃检测）第七道：MRIAN成果道,五、主要地质应用,油层分析,西103井长8地层核磁共振分析成果图,长8地层2117.02125.2米处，层厚8.2 米，总孔隙度为11.9%，有效孔隙度为10.0%，其中毛管束缚水体积为3.0%，可动流体孔隙度：7.0%，含油饱和度：65%，平均渗透率：1.0810-3m2，电阻率

14、：105.7m，为减阻侵入；解释为油层。对该层试油，日产油20.5吨。,应用实例分析,五、主要地质应用,里144井长81核磁与常规处理成果图,5t/0m3,五、主要地质应用,镇265井长81核磁与常规处理成果图,6.6t/0m3,五、主要地质应用,油水层分析,红河2井延长组长6地层核磁共振分析成果图,长6地层1863.51867.0米处，层厚3.5 米，总孔隙度为13.4%，有效孔隙度为11.6%，其中毛管束缚水体积为3.2%，可动流体体积：8.4%，含油饱和度：50%，平均渗透率：6.2510-3m2，电阻率：24.6m，为增阻侵入；从区间孔隙度的分析结果来看，4256ms的T2谱均有分布，

15、分布范围中高，说明具有一定的含油显示；解释为油水层。对该层试油，日产油1.96吨，水4.3方。,五、主要地质应用,低产油层分析,宁15井延长组长8地层核磁共振分析成果图,长8地层1796.51798.2米处，层厚1.7 米，总孔隙度为11.8%，有效孔隙度为9.7%，其中毛管束缚水体积为2.8%，可动流体孔隙度：6.9%，含油饱和度：68%，平均渗透率：1.010-3m2，电阻率：50.4m，为增阻侵入；解释为差油层。对该层试油日产油0.94吨。,五、主要地质应用,水层分析,红河2井延长组长6地层核磁共振分析成果图,长8地层1794.01808.0米，层厚14.0米，作为标准水层段，其孔渗条件

16、相对较好。从区间孔隙度的分析结果来看，4256ms的T2谱均有分布，分布范围较宽；从波形和差谱分析结果来看，谱的位置明显后移，分布较宽，且后峰明显大于前峰，无差谱显示。判定此层段为水层。,五、主要地质应用,G63-10井P1s组核磁与常规处理成果图,2.69g/cm3218s/m,气层分析,五、主要地质应用,六、处理解释流程,P型核磁处理流程：,MRIL-P型核磁共振成像测井的资料处理，首先是原始回波串的预处理及多指数拟和，得到后续处理所需要的各种信息，如T2分布、回波串的差（双TW数据）等。接着，双TW数据作时间域（TDA）分析，再进入时间深度转换。如果不是双TW数据，则在回波拟合后即做时间

17、深度转换。然后，在深度域做岩石物理计算及油气解释，得到最终结论。,六、处理解释流程,图1是DPP系统的主界面，各种成像处理程序都包括在Model Launcher模块中，双击将其打开就出现图2的对话框界面。在图2所示的对话框中选择numar选项，所有的核磁专有处理程序都在该选项中，下面按核磁处理流程依次对各子程序进行介绍。,图1,图2,六、处理解释流程,1、回波拟合(ECHO_STRIP),首先要对原始数据进行回波拟合，在图2中选中echo_strip,然后单击apply即打开图3所示的对话框。该模块将完成对原始数据的MAP处理，主要功能有回波串累计和相位校正；回波串多指数拟合，获得离散的T2

18、分布及各区间孔隙度；对TDA计算提供长、短TW回波串的幅度差EDIF。要完成此步骤先要在file菜单中选中要处理的文件和该模块对应的参数卡，参数卡也可自己在options菜单中创建。,六、处理解释流程,图3,由于对于一个油田核磁的采集模式基本就是固定的几种，所以可以调用已有的参数卡，然后在此基础上进行修改，常需要修改的参数有以下几项，修改路径在options菜单下的Parameter Editor中，对话框如图4。,六、处理解释流程,图4,ACT-FLG 观测模式编号（从desktop/dpp/etc/dpp act db.txt中查找）RUNAVA A组累加平均处理参数，缺省值为16，范围1

19、-80RUNAVB B组累加平均处理参数，缺省值为16，范围1-80RUNAVPR C组累加平均处理参数，缺省值为4，范围1-80RUNAVED 差分回波串EDIF累加平均处理参数，缺省值为4，范围1-8,六、处理解释流程,2、时深转换(PROCESS_T2D),在完成回波提取后需要将时间域的数据转换成深度域的数据，以备下步处理使用，该功能由model launcher 下的PROCESS_T2D程序完成，同样是先选中PROCESS_T2D，单击apply即打开图5所示的对话框。程序运行过程中，根据屏幕提示：采样间距：英制输入0.5，公制输入0.1。配置文件：“3组数据且英制”输入/confi

20、g_3_grp_ft.m2d“3组数据且公制”输入/config_3_grp_m.m2d,六、处理解释流程,图5,六、处理解释流程,3、岩石物理计算(T2_TOOLKIT),接下来要用T2_TOOLKIT模块进行岩石物理计算，该模块的主要作用有：将各区间孔隙度滤波；计算总孔隙度、有效孔隙度、束缚水含量和渗透率；由离散的T2分布得到连续分布的T2谱（200个元素的向量）；计算油气的NMR性质（T1、T2及含氢指数）；对TDA_COMP的计算结果进行滤波。仍然是在model launcher中将其打开，如图6，在此处选择处理文件时要选中时-深转换中的输出文件，包括后面的模块都是对该文件进行处理。,

21、六、处理解释流程,图6,六、处理解释流程,在处理时仍然要选择对应的参数卡，然后在图7所示的对话框中对其进行修改，操作步骤同上，主要修改的参数有以下几项。ACT-FLG 观测模式编号（从desktop/dpp/etc/dpp act db.txt中查找）FILTFLG 是否滤波，缺省值为1T2SPLICE 用于把C组与A或B组合并的的T2时间，缺省值为4msT2CUTOFF 束缚流体T2截止值，缺省值为33msSBVICOEF 计算束缚水含量（SBVI）的系数，缺省值为0.062CCOEF Coates模型的渗透率系数，缺省值为10，范围525SBCOEF Ben Swanson模型的渗透率系数

22、（10-7）TE 回波间隔，缺省值为1.2msFPRESS 地层压力，缺省值为500psi,图7,六、处理解释流程,4、时间域（TDA）分析,下面要开始对孔隙流体性质进行分析，TDA分析是利用不同流体具有不同的弛豫时间进行流体识别的一种方法，通常轻烃有较长的T2，水的T2较短，因此对孔隙水而言，较短的极化时间足以磁化，而轻烃则需较长的极化时间才能完全磁化。理论上讲，两个T2谱相减，水信号抵消，油与气的信号余留在差谱中，由此识别油气，这就是差谱法。实际上由于噪声影响，这种差谱的定性方法不可靠。实际应用中，通过复杂的时间域分析TDA(TIME DOMAIN ANALYSIS)，来利用双TW信息完成

23、对地层流体的识别和油气定量评价。在model launcher中将其打开，出现图8所示的对话框，选择好处理文件和对应的参数卡。,六、处理解释流程,图8,六、处理解释流程,要使分析结果尽可能准确必须合理设置图9所示的对话框中的参数，操作步骤同上，主要修改的参数有以下几项。TE 回波间隔，缺省值为1.2ms TWA 长等待时间，缺省值为13595ms TWB 短等待时间，缺省值为1000ms FLUIDFLG 流体存在标志，缺省值为1（2 为气与水；3为 油与水）T2GAS 气的横向弛豫时间，缺省值为40ms T2OIL 油的横向弛豫时间，缺省值为800ms T2WTR 水的横向弛豫时间，缺省值为

24、200ms,图9,六、处理解释流程,5、数据格式转换,由于利用核磁资料对孔隙流体进行分析需要常规测井提供的信息，因此需要将常规曲线中的AC,GR,DEN,PE,CNL,RXO,RT,SP,CAL曲线并入核磁数据中，首先要将这几条常规曲线转换成ASCII格式,然后转换成cls文件格式，再并入同一个文件中。操作步骤是在图1所示的主界面中将Geoload打开，出现图10所示的对话框，选择其中的ASCII-CLS模块，双击后出现图11所示的对话框。,六、处理解释流程,图10,图11,六、处理解释流程,在图11中的file菜单中先选择要转换的文件，然后点击下面General Setup出现图12所示的对

25、话框，将其中的input depth units和output depth units选项都设置为meters后关闭，再在file菜单中给出转换后的文件名，一般均用默认名。,图12,六、处理解释流程,再单击图11中Curve Setup按钮将出现图13中的对话框，在此设置好转换深度和在CLS中曲线所叫的名称后关闭。完成以上操作后点击图11中的Process按钮就将ASCII格式的数据转换成了CLS格式的数据。,图13,六、处理解释流程,6、并入常规数据,有了CLS格式的常规数据就可以直接拷贝到核磁数据中，操作步骤是在图1的主界面中打开CLS Merge模块，如图14。先单击界面中的Open S

26、ource CLS File按钮，选择常规数据所在的文件，然后单击Open Target CLS File按钮，选择核磁数据所在的文件。再点击Seclet Curves按钮将出现图15所示的对话框，将左边框中的曲线选中后，单击箭头让它们进入右边框，点击ok。回到图14中点击Begin Merge按钮完成操作。,六、处理解释流程,图14,六、处理解释流程,图15,六、处理解释流程,7、曲线深度校正,通常核磁数据与常规数据存在深度差，为此需要进行深度校正，对于整体平移不做多说，这里只介绍如何利用DPP系统中的Depth Match模块进行深度校正。在图1中双击Depth Match图标将出现图16

27、所示的对话框（此时还没有曲线），然后在File菜单中选择基准线与校正线，我们以常规的GR做基准线，以核磁的MGR做校正线后出现图16的效果。此时就可以根据曲线形态添加合适的校深线，添加完后点击Apply Shifts完成MGR曲线的校正，此时可以用Overlay Curve将GR选中拖到MGR上看深度是否校齐，如果不齐可用Undo Last进行撤销上一次的操作继续添加校正线再点击Apply Shifts。当MGR深度完全一致后先撤销应用，因为其它曲线需要一起跟MGR进行校正，也就是将校正线添加好后将除常规数据外的所以曲线都选为校正曲线再按Apply Shifts，最后在File菜单中保存结果。

28、,六、处理解释流程,图16,六、处理解释流程,8、综合分析预处理(PRE_MRIAN),有了常规数据就可以结合常规曲线对孔隙中流体进行综合分析，这需要分三步完成，首先要在PRE_MRIAN模块中进行预处理，该模块的主要功能有：计算地层总孔隙度；计算视地层水电阻率；利用MRIL资料计算视粘土水饱和度SWBMRI；生成SWB-MRIAN估计粘土水饱和度所需要的一系列数据等。操作步骤是在图2中选择PRE_MRIAN选项单击Apply，此时出现图17所示的对话框，仍然是在File菜单中选择要处理的文件和对应的参数卡，再在Options对参数卡进行修改，主要修改有以下几项，修改好点击run即完成预处理工

29、作。,六、处理解释流程,SURFT 平均地表温度，缺省值为70BHT 井底温度，缺省值为150TD 井深，缺省值为7000ftPRESSG 地层压力梯度，缺省值为0.433psi/ftPRESSF 视地层压力，缺省值为0psiPRESSD 计算视地层压力的深度，缺省值为0ftRWREF 地层水电阻率，缺省值为0.04.mTWREF 地层水电阻率的参考温度，缺省值为75RMFREF 泥浆滤液电阻率，缺省值为0.04.mTMFREF 泥浆滤液电阻率的参考温度，缺省值为75,六、处理解释流程,图17,六、处理解释流程,9、计算束缚水饱和度（SWB_MRIAN）,第二步是要利用除了核磁共振资料之外的现

30、有数据计算所有可能的束缚水饱和度，并且选择最优的束缚水饱和度作为最终的束缚水饱和度SWB，操作步骤同上面第一步，对话框见图18所示，该模块中需要修改的参数有：SURFT 平均地表温度，缺省值为70 BHT 井底温度，缺省值为150 TD 井深，缺省值为7000ft PRESSG 地层压力梯度，缺省值为0.433psi/ft PRESSF 视地层压力，缺省值为0 PRESSD 计算视地层压力的深度，缺省值为0 GRB 泥岩的GR，缺省值为150API GRF 纯地层的GR，缺省值为20API,六、处理解释流程,图18,六、处理解释流程,10、流体综合分析（MRIAN）,完成以上两步后，流体分析程

31、序MRIAN将使用双水模型，综合核磁共振资料和常规测井资料，提供总孔隙度和有效孔隙度、总含水体积和有效含水体积、不可动水体积、自由流体体积、总含水饱和度和有效含水饱和度、粘土水饱和度、渗透率等参数。操作步骤同上面第一步，对话框见图19所示，该模块中需要修改的参数有：,六、处理解释流程,PCOEF Coates公式渗透率系数，缺省值为10SURFT 地表温度，缺省值为70BHT 井底温度，缺省值为150TD 井深，缺省值为7000ftPRESSG 地层压力梯度，缺省值为0.433psi/ftPRESSF 视地层压力，缺省值为0PRESSD 视地层压力的深度，缺省值为0RWREF 地层水电阻率，缺

32、省值为0.04.mTWREF 地层水电阻率的参考温度，缺省值为75RMFREF 泥浆滤液电阻率，缺省值为0.04.mTMFREF 泥浆滤液电阻率的参考温度，缺省值为75TEB B组回波间隔，缺省值为6.0ms,六、处理解释流程,图19,六、处理解释流程,11、成果显示,以上已经完成了核磁资料的所有处理工作，接下来要看处理结果是否合理。在图1中双击HardCopy Manager图标出现图21所示的对话框，单击Utilities按钮即出现图22所示的对话框，在该对话框中CLS Fils中选择要查看的核磁数据，在Spc File中选择使用的绘图模板，然后分别在Top Depth、Bottom Depth中设置要查看的顶底深度，让Display选项处在被选中状态，最后点击Logs前的按钮就会按照所选择的模板将给定的深度段的处理结果显示出来，如图23所示。,六、处理解释流程,图21,六、处理解释流程,图22,六、处理解释流程,图23,