1、測量方法及質量控制第1頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四核磁共振測井基礎測量方法自由感應衰減信號FID-free induction decayzyxBoB1M900脈沖這一衰減通常是指數型的，FID時間常數T2*是非常短的，只有幾十毫秒。FID是由磁場的非均質性引起的。該非均質性是由磁場梯度和在測量物質中產生的某些分子進動引起的。由于B0磁場的非均質性，不同位置的質子將以不同的拉莫頻率進動，由此產生這一快速的衰減。第2頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四第3頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四第4頁，共21頁，2022年，5

2、月20日，12點17分，星期四核磁共振測井基礎測量方法ABCD024681012140Time (s)1816M0核磁共振測井原理的核心之一是對地層施加外加磁場，使氫原子核磁化。氫核是一種磁性核，具有核磁矩。在沒有外加磁場的時候，氫核的磁矩是隨機取向的，宏觀上沒有磁性，如圖中的A。當磁體放到井里時，將在其周圍的地層中產生磁場，使氫核的磁矩沿磁場方向取向，這個過程叫磁化、或極化。極化的結果是產生一個可觀測的宏觀磁化矢量。極化不是瞬間完成的，而是按照指數規律進行的，如圖中的B、C、D所示。極化的時間常數用T1來表示，稱作縱向弛豫時間，它與孔隙度的大小、孔隙直徑的大小、孔隙中流體的性質、以及地層的巖

3、性等因素有關。對于地層巖石來說，極化曲線往往需要用多個T1描述。圖31的下半部分展示了宏觀磁化矢量M隨極化時間增長的曲線，其中M0是完全極化后的磁化強度。可以很容易地證明，使M接近M0（95）所需要的極化時間，用TW表示，至少是3 T1，即TW 3 T1。第5頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四核磁共振測井基礎測量方法0t2tFIDEcho90180Time( ms)核磁共振測井原理的核心之二是利用一個天線系統，向地層發射特定能量、特定頻率、和特定時間間隔的電磁波脈沖，產生所謂的自旋回波信號，并接收和采集到這種回波信號，所采用的方法則叫做自旋回波法。天線發射的電磁波的頻率

4、將決定切片觀測的具體位置；電磁波脈沖的能量決定切片內磁化矢量扳倒的程度，如90或180等；而時間間隔，用TE來表示，則直接影響觀測到的回波信號幅度的大小。圖中，A、B、C分別表示自旋回波方法的不同階段。第1行給出的是磁化矢量的扳倒情況；第2行給出的是天線發射脈沖、接收回波信號、以及切片的過程；第3行給出的是天線的發射脈沖；第4行給出的則是天線可能的接收信號，包括90脈沖作用后的自由感應衰減信號（FID）和180脈沖作用后的自旋回波信號（ECHO）。 第6頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四核磁共振測井基礎測量方法如90脈沖之后，再發射一連串180脈沖，在每一個180脈沖后

5、面都可以采集到一個回波信號，從而得到一個回波串。180脈沖之間的時間間隔，即TE，是可以設置的，回波之間的間隔與180之間的間隔相等。在回波串的觀測中，重要的參數有兩個，即TE和回波個數NE。觀測到的回波串是按指數規律衰減的信號，其衰減的時間常數用T2來表示，叫做橫向弛豫時間，它與地層孔隙度的大小、孔隙直徑的大小、孔隙中流體的性質、巖性、以及采集參數（如TE和磁場的梯度）等因素有關。對于地層巖石來說，回波串的衰減曲線往往需要用多個T2描述。 CPMG脈沖序列第7頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四核磁共振測井基礎測量方法一個觀測周期包括磁化和回波串采集兩個階段 第8頁，共

6、21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四核磁共振測井基礎測量方法第9頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四核磁共振測井儀器的探頭包括磁體和天線。磁體被一個玻璃鋼外殼所包裹，而天線則被置于玻璃鋼外套之中。探頭的周圍是井眼泥漿，再外面是地層。觀測信號來自于一個形狀規則的圓環切片，而圓環的直徑和厚度則由天線發射電磁波的頻率和脈沖的頻帶所完全確定。 第10頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四Tool diameterFormationWell boreMudMagnetAntennaB0(r)B0(r)Sensitive volumeBandwid

7、th of RF pulseDiameter of investigationSlice thicknessCenter frequency 圖的上半部分是探頭在井眼中以及圓環形切片在地層中的橫截面示意圖；下半部分表達了切片的實現方式。磁體產生的磁場沿徑向方向減小，形成一個梯度磁場，使得徑向不同距離地層中的氫核具有不同的核磁共振頻率，而且，頻率與徑向距離有一一對應的關系。天線發射的脈沖有一個中心頻率和頻帶，只有核磁共振頻率與這一中心頻率相等的地層才被激發，才會產生共振現象，從而才會被觀測。而與該頻率不相等的地層氫核，則不會被激發，對觀測信號不會產生任何影響。當然，天線發射的脈沖不會是單頻率的，

8、而是具有一定的帶寬，這種頻帶將確定共振的地層區域，從而確定切片的厚度。 第11頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四MRIL-P 測量模式 PorosityBVI + FFIClay bound waterT2 Relaxation time (ms)01001101000Fully polarizedPolarization 0M0AcquisitionFull polarizedPartial polarized01001101000Partially polarizedT2 Relaxation time (ms)4PRPRPRPRPRPRPRPRTW2AAAA3AA

9、AA0AAAA1AAAA1”4PRPRPRPRPRPRPRPRTW2AAAA3AAAA0AAAA1AAAA1” 觀測模式是一種以獲取特定應用信息為目標的磁化和采集方式，它包括TW、TE、NE、最小累加次數RA（minRA）的設置、頻率的使用及其時序。MRILPrime的9個頻率通常被分成5個頻帶。從低頻（離探頭較遠）到高頻（離探頭較近）為0、1、2、3、4。其中0、1、2、3四個頻帶各包含有兩個頻率。第五頻帶則只有一個頻率，并且總是用作泥質束縛水（PR06）的觀測，其采集參數也都是固定的，即TE0.6ms，TW=0.2s，NE=10，RA=50。 單TW/單TE模式，用DTPTW或D9TPTW

10、表示，其測量原理如圖所示，圖中的上半部分給出了磁化和采集的時間序列，下半部分給出了兩個不同的磁化采集組合得到的T2分布。使用9個頻率時，頻帶的使用和時序關系則如圖所示。它們采集的回波串分兩組，即A組和PR06組。A組的采集參數為TE1.2ms(DTPTW)或0.9ms(D9TPTW),NE=400(DTPTW)或500（D9TPTW），TW則用3T1的原則選取，預先設計為8s，9.5s，12s。“單TW/TE”用于測量泥質束縛水、毛管束縛水、視有效孔隙度和視總孔隙度。第12頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四MRIL-P 測量模式 PorosityT2 Relaxatio

11、n time (ms)0100110100001001101000BrineOilGasT2 Relaxation time (ms)Short TWLong TW0M00TWshortWaterLight oilGas0M0TWlongWaterLight oilGasShort TWAcquisitionAcquisitionLong TWf1f2雙TW/單TE模式，用DTW或D9TW表示，測量原理如圖所示，它可以通過兩個頻率的交替使用，完成兩個不同極化時間的回波串的采集。使用9個頻率時，其頻帶的使用和時序關系如圖所示。它們采集到的回波串包括三組，即A、B和PR06組。A組的磁化參數為長T

12、W，B組的磁化參數為短TW，兩組的采集參數TE、NE則相同。TE、NE和minRA。“雙TW/單TE加PR06”模式是一種T1權觀測，除了用于測量泥質束縛水、毛管束縛水、視有效孔隙度和視總孔隙度外，還可以單獨用作輕質油氣的識別，并且，通過非完全磁化和含氫指數校正，獲得地層的真有效孔隙度和真總孔隙度。第13頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四MRIL-P 測量模式 PorosityT2 Relaxation time (ms)0100110100001001101000BrineOilT2 Relaxation time (ms)Polarization0M0WaterLi

13、ght oilGasAcquisition Long TEf2Polarization0M0WaterLight oilGasAcquisition Short TEf1Short TELong TE單TW/雙TE模式，用DTE(n)TW或D9TE(n)TW表示，測量原理如圖所示，它可以通過兩個頻率的交替使用，完成兩個不同回波間隔的回波串的采集。使用9個頻率時，其頻帶的使用和時序關系如圖所示。它們采集的回波串包括A、B和PR06組，其中A組由短TE采集，B組由長TE采集，兩組的極化常數TW相同。例如，DTE108表示TW8s、TES=1.2ms、TEL=2.4ms。 “單TW/雙TE加PR06

14、”模式是一種擴散系數加權觀測，可以測量泥質束縛水、毛管束縛水，視有效孔隙度，視總孔隙度，也可以對粘度較高的油進行識別和定量分析。 第14頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四MRIL-P 測量模式 01234PRPRPRPRPRPRPRPRAABBAABBAABBAABB01234PRDDEEPRPRDDEEPRPRDDEEPRPRDDEEPR01234AAPRPRPRPRPRPRPRPRDDAADDAADDAADD 雙TW/雙TE模式，用DTWE(n)或D9TW(n)表示，測量原理如圖所示，使用9個頻率時，其頻帶的使用和時序關系如圖所示。它們采集的回波串包括A、B、PR0

15、6、D、E五組，其中A、B兩組是由短TE（1.2ms，DTWE(n)，或0.9ms，D9TWE(n)）采集的雙TW模式；D、E兩組則是由長TE采集的雙TW模式，所以A與D組合可以得到一個雙TE觀測，B與E是另一個雙TE觀測，只是由于它們都是短TW采集到的，通常不使用。 “雙TW/雙TE”模式既利用了T1加權，又利用了擴散系數加權，可以測量泥質束縛水、毛管束縛水、視有效孔隙度、視總孔隙度、以及對輕烴、高粘度油的識別和定量分析，是一類對新區有效的觀測模式。 第15頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四MRIL-P 測量模式 由雙TW/雙TE模式分解出的DTW（短TE）數據。第1

16、道為深度，包含加速度；第2道有GR、張力、電纜速度（CS）、滲透率指示、以及A組和PR組的增益值，用于了解數據采集的過程、地層的滲透性、以及儀器的工作狀態；第3道為總孔隙度系統的T2譜，范圍從0.25ms到2048ms；第4道與第5道分別為A組和B組的回波串；第6道和第7道分別為A組和B組的3個孔隙度，即：視總孔隙度、視有效孔隙度、毛管束縛水孔隙度，此外，還有A、B兩組的CHI值，用于表達回波串的實測值與理論值之間的擬合程度。由現場結果可以快速識別具有孔隙性和滲透性的層位，并找出明顯的油氣層段。 雙TW現場圖第16頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四MRIL-P 測量模式

17、 由雙TW/雙TE模式分解出的DTE數據。第1道為深度，包含加速度；第2道有GR、張力、電纜速度（CS）、滲透率指示、以及A組和PR組的增益值；第3道為總孔隙度系統的T2譜；第4道與第5道分別為A組和B組的回波串；第6道和第7道分別為A組和B組的3個孔隙度，此外，還有A、B兩組的CHI值。雙TE現場圖第17頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四MRIL-P 測量模式 其數據來源則為雙TW/雙TE模式分解出的長TE的DTW，這在第4道與第5道A、B兩組的回波個數即可看出。 雙TW現場圖（長TE）第18頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四1 重復性檢查：

18、在正式測量之前，在測量井段頂部選擇典型滲透層測量25m以上重復曲線。當地層孔隙度大于或等于15%時，孔隙度曲線重復測量值的相對誤差小于10%；當地層孔隙度小于15%時，孔隙度曲線重復測量的絕對誤差為1.5PU。2 曲線質量檢查1） 回波串的擬合度CHI曲線應平滑且數值小于2。2） 增益GAIN曲線應平滑且無噪聲干擾，增益應隨泥漿電阻率及井徑的變化而變化。3） 測速應符合測前設計要求。測后質量檢查核磁共振測井質量控制第19頁，共21頁，2022年，5月20日，12點17分，星期四4）測量曲線應與地層規律相吻合，有關孔隙度的響應信息如下：a）有效孔隙度MPHI小于總孔隙度PHIT，只有在巖性純的地層中有效孔隙度等于總孔隙度PHIT。b）巖性純的水層中：有效孔隙度MPHI近似等于密度/中子交會孔隙度。c）泥質砂巖地層中：有效孔隙度MPHI小于或等于用正確的骨架參數計算的密度孔隙度。d）純氣層中:有效孔隙度MPHI值