（T2,D）二维核磁共振测井识别储层流体的方法

当地层孔隙中油气和水同时存在时,在核磁共振T₂分布上不同流体信号往往重叠,很难有效识别.本文采用改变回波间隔测量多组自旋回波串序列实现了（T₂,D）二维核磁共振方法,为有效识别储层流体提供了基础.通过数值模拟系统研究了（T₂,D）方法在不同储层、不同测量信噪比以及不同外加磁场梯度条件下识别流体的效果.结果表明：（T₂,D）方法识别中、低黏度油层具有优势,随着信噪比增加和外加磁场梯度加大,分辨油和水的效果将变好.在气层,对磁场梯度有一定要求,并且,测量数据的信噪比越高,分辨气与水的效果越好,当测量数据信噪比低于70时（T₂,D）方法在气层可能失效.在2MHz共振频率下,利用MARAN核磁共振岩芯分析仪器,对含顺磁性物质的饱和流体岩样进行了实验测量,验证了（T₂,D）方法的有效性.     

核磁共振双TW测井数据联合反演与流体识别

针对核磁共振测井双TW观测数据分析和流体识别的需要,研究了基于全局搜索的遗传算法和局部搜索的最小二乘法的联合反演算法,实现了核磁共振双TW观测数据处理.首先,研究了饱和油气水岩石物理模型的核磁共振双TW观测模式的测井响应机理;然后,利用全局搜索性能优良的遗传算法, 对核磁共振回波差数据进行了反演,计算出了流体的核磁弛豫性质及其体积;最后,以遗传算法的反演结果为初值, 利用阻尼最小二乘方法对双TW回波串进行更精细的反演,计算出了双TW的T₂分布、孔隙度和流体饱和度.理想模型的合成数据和实际测井资料应用表明,遗传算法与最小二乘方法相结合是一种行之有效的联合反演方法,能较好地实现核磁共振测井双TW观测数据的处理和流体评价.     

核磁共振测井探测岩石内部磁场梯度的方法

岩石内部磁场梯度对核磁共振测井横向弛豫T₂分布有较大的影响.本文提出了一种利用自旋回波脉冲序列探测岩石内部磁场梯度的二维核磁共振方法,发展了相应的反演方法,得到了含顺磁性物质的饱和水砂岩和泥质砂岩的内部磁场梯度分布规律.结果表明,随顺磁物质含量的增加,岩石内部磁场梯度增大.含顺磁物质的饱和水砂岩颗粒均匀,不含粘土矿物,内部磁场梯度呈单峰分布特征.含绿泥石粘土矿物的饱和水泥质砂岩,T₂分布呈双峰特征,束缚水峰明显,小孔短T₂对应的梯度值大于大孔长T₂对应的梯度值.当绿泥石含量小于15%时,随绿泥石含量的增加,对应束缚水峰的短T₂组分明显增多,T₂分布展宽;当绿泥石含量大于15%以后,较大的岩石内部磁场梯度使短弛豫信息衰减迅速,表现出随绿泥石含量的增加,短T₂组分减少,T₂分布变窄.     

(T2,D)二维核磁共振测井混合反演方法与参数影响分析

一维核磁共振(1D NMR)测井技术在流体识别中具有一定的局限性.二维核磁共振(2D NMR)测井能同时测量到多孔介质中横向弛豫时间(T₂)和扩散系数(D)等信息,利用这两个参数区分流体性质,较一维核磁共振测井技术具有明显的优越性.针对梯度场下的2D NMR测井弛豫机理和数学模型,提出了适用于求解大型稀疏矩阵方程的反演方法-基于非负最小二乘法(LSQR)和截断奇异值分解(TSVD)法的混合算法.为验证方法的有效性,先根据多回波观测模式合成回波串数据,然后再用混合反演算法进行反演,反演得到横向弛豫时间(T₂)和扩散系数(D),并构建T₂-D二维谱图.结果对比表明,该混合反演算法得到的T₂-D二维谱与流体模型一致性好,计算精度均比单一反演方法有较大改善,表明该混合反演方法可用于油气储集层2D NMR测井的反演和流体识别.此外,分别对油水同层和气水同层模型进行了正演模拟和反演实验, 系统考察了不同磁场梯度、不同回波间隔组合对反演效果的影响,为2D NMR参数设计提供依据.     

磁场强度对T2-T1二维核磁共振实验的影响研究

多维核磁共振测井比一维核磁包含更多的观测信息,往往可以解决单独使用横向弛豫时间(T2)进行测井评价时遇到的困难,在非常规油气储层勘探开发中发挥着不可替代的作用.T2-T1二维核磁共振能够检测页岩中的类固体有机质等含氢化合物,对于确定页岩储层流体成分至关重要,已经成为核磁测井和岩石物理实验的研究热点.与一维核磁共振相比,T2-T1二维核磁实验结果对测量参数更加敏感,已有学者对回波间隔(TE)、等待时间(TW)、扫描次数(SCAN)、回波个数(NECH)对实验结果的影响开展了深入研究,但磁场强度对T2-T1二维核磁的影响尚未见报道.对不同种类样品分别进行0.5T、0.05 T两种磁场强度(对应共振频率分别为21 MHz、2 MHz)下的T2-T1二维核磁共振实验,分析了磁场强度对实验结果的影响,研究表明:对于自由溶液,纵向弛豫时间(T1)对磁场强度更加敏感,磁场强度增大时,自由溶液T1增大、T2不变,T2-T1谱流体信号向上移动;对于实际岩样,受内部磁场梯度的影响,磁场强度增大时,T1增大、T2减小,T2-T1谱中流体信号向左上方移动.定量刻画了不同弛豫组分在磁场强度变化时谱峰位置的变化规律,能够将实验室得到的页岩油高频核磁流体识别图版转换为测井资料的低频流体识别图版,为二维核磁共振测井表征储层流体成分信息提供了理论依据.     

(T2,D)二维核磁共振测井识别储层流体的方法

当地层孔隙中油气和水同时存在时,在核磁共振T2分布上不同流体信号往往重叠,很难有效识别.本文采用改变回波间隔测量多组自旋回波串序列实现了(T2, D)二维核磁共振方法,为有效识别储层流体提供了基础.通过数值模拟系统研究了(T2, D)方法在不同储层、不同测量信噪比以及不同外加磁场梯度条件下识别流体的效果.结果表明:(T2,D)方法识别中、低黏度油层具有优势,随着信噪比增加和外加磁场梯度加大,分辨油和水的效果将变好.在气层,对磁场梯度有一定要求,并且,测量数据的信噪比越高,分辨气与水的效果越好,当测量数据信噪比低于70时,(T2,D)方法在气层可能失效.在2MHz共振频率下,利用MARAN核磁共振岩芯分析仪器,对含顺磁性物质的饱和流体岩样进行了实验测量,验证了(T2,D)方法的有效性.     

基于SVD和BRD的二维核磁共振测井正则化反演算法研究

二维核磁共振能从"弛豫-扩散"两个维度上展现流体性质,在识别稠油储层方面具有理论优势,是当前核磁共振测井技术的研究热点.本文深入研究二维核磁共振测井原理,系统分析CPMG-DE脉冲序列测量扩散系数与弛豫时间的方法,结合核磁共振二维谱数理模型,提出一种基于SVD和BRD的正则化反演算法.该算法通过SVD压缩数据,采用带非负约束的Tikhonov正则化方法求解流体"弛豫-扩散"分布,并基于BRD算法迭代确定最佳正则化因子.模拟实验与数值分析表明,该算法无需先验信息、运算效率高、相对误差小,在原始数据信噪比低至50时,仍可有效获取流体(T₂,D)二维分布.在二维核磁共振测井数据实时解释应用中,该方法较传统反演算法(如TSVD)具有较大优势.同时,在自主研发的核磁共振测井仪测量CuSO₄溶液(T₂,D)分布的实验显示,本文设计算法对弛豫时间和扩散系数的反演误差分别仅为2%和4%,较TSVD算法有较大改善.     

火成岩核磁共振数值模拟与影响因素分析

核磁共振(NMR)在储层孔隙结构评价和孔隙度计算方面具有明显的优势,但是在某些火成岩地层核磁共振孔隙度比实际孔隙度偏低,这就限制了核磁共振测井在该类储层的应用.针对这一问题,首先开展了核磁共振的弛豫机理研究,从理论上分析了磁化率引起的附加内部磁场梯度是核磁共振孔隙度偏小的主要原因.然后,模拟了不同磁化率、含不同流体岩石以及不同回波间隔的核磁共振横向弛豫时间(T2)分布,分析了磁化率对核磁共振孔隙度的影响.模拟结果表明,对同一流体的孔隙模型来说,磁化率越大,其引起的扩散弛豫在总弛豫中的比重越大,T2分布前移也越明显,计算的孔隙度就越小.此外,岩心实验也证明磁化率核磁共振的影响较大.此项研究剖析了火成岩核磁共振影响因素,为该类储层的核磁共振测井解释提供了依据.     

二维核磁共振变参量迭代快速反演方法

核磁共振二维谱应用在储层流体识别与评价中具有快速直观识别流体类型、储层参数估算精度高的特点,使之能高效率的完成测井资料解释工作,然而拥有稳健、可靠及计算快速的反演方法是获取高质量核磁共振二维谱的关键所在.通过对二维核磁共振子空间类型反演方法的大量研究,在奇异值截断公式上进行了分析和改进,使得反演方程组的奇异值矩阵能保留下更多的奇异值,为反演结果的保真性奠定基础,并对其进行分组处理使反演方程组的条件数降低,从而提高求解的稳定性;在迭代计算中提出变参量迭代算法,使求解更合理、快速及高效.在数值模拟中,变参量迭代快速反演方法能够准确地还原30×30、60×80扩散弛豫二维构造谱,计算用时都在1分钟内;在油水试验中,变参量迭代快速反演方法反演出的扩散—弛豫二维谱能够正确识别所测流体类型,含油饱和度估算结果的相对误差为0.6%,绝对误差为0.79%.变参量迭代快速反演方法能够快速有效得处理二维核磁共振数据,反演出的扩散一弛豫二维谱质量高,二维谱应用于解释中所得到的结论可靠性高,表明该方法具有一定应用价值.     

二维核磁共振测井在柴达木盆地复杂储层流体识别中的应用

柴达木盆地低孔低渗储层、复杂岩性储层、高泥质含气疏松砂岩等复杂储层并存,常规及一维核磁共振测井方法难以进行储层流体的有效识别,二维核磁共振能够提供T_1、T2、D等多种测量信息.本文在阐述二维核磁共振测井基本理论、仪器参数、处理软件和解释评价方法基础上,分析了其T_1谱、T_2-T_1、T_2-D二维交会技术在台南和扎哈泉地区复杂储层流体识别中的应用,结果表明:二维核磁共振测井具有较好的实际效果,但对孔隙结构十分复杂的储层仍有局限性,存在一些问题与难点有待解决.     

核磁共振共轭梯度解谱方法研究

核磁共振（NMR）解谱技术是核磁共振资料应用的基础和关键.本文将核磁共振解谱的混定线性反演问题转化为求目标函数极小值的最优化问题,然后利用共轭梯度算法具有二次终止性、收敛速度快的特点解决上述最优化问题.将该方法应用于无噪声和不同信噪比的理论数据解谱以及岩心NMR实验解谱并与真谱及实验室国外软件解谱结果对比表明：在信噪比SNR≥5时解谱结果和真谱符合得很好,谱线光滑连续;随着信噪比的降低对初始点的要求随之提高;两块岩心解谱结果与实验室结果符合得很好,利用解谱结果计算的核磁孔隙度与实验室氦孔隙度绝对误差分别为0.78%和0.57%.因此,本文方法有效、实用,具有较强的抗噪能力,对初始点的要求不高,能够应用于生产和科研实践中.     

Numerical simulation of (T 2, T 1) 2D NMR and fluid responses

One-dimensional nuclear magnetic resonance (1D NMR) logging technology is limited for fluid typing, while two-dimensional nuclear magnetic resonance (2D NMR) logging can provide more parameters including longitudinal relaxation time (T ₁) and transverse relaxation time (T ₂) relative to fluid types in porous media. Based on the 2D NMR relaxation mechanism in a gradient magnetic field, echo train simulation and 2D NMR inversion are discussed in detail. For 2D NMR inversion, a hybrid inversion method is proposed based on the damping least squares method (LSQR) and an improved truncated singular value decomposition (TSVD) algorithm. A series of spin echoes are first simulated with multiple waiting times (T _W s) in a gradient magnetic field for given fluid models and these synthesized echo trains are inverted by the hybrid method. The inversion results are consistent with given models. Moreover, the numerical simulation of various fluid models such as the gas-water, light oil-water, and vicious oil-water models were carried out with different echo spacings (T _E s) and T _W s by this hybrid method. Finally, the influences of different signal-to-noise ratios (SNRs) on inversion results in various fluid models are studied. The numerical simulations show that the hybrid method and optimized observation parameters are applicable to fluid typing of gas-water and oil-water models.     

孔隙介质核磁共振弛豫测量多指数反演影响因素研究

孔隙介质核磁共振（NMR）弛豫信号的多指数反演在NMR岩芯分析与测井解释中起着关键作用.为了在不同信噪比条件下快速反演出高分辨率的弛豫时间谱，本文利用NMR正演模拟信号以及实验室NMR岩芯分析数据，研究横向弛豫时间布点数、原始回波采集个数、时间域数据压缩方式等对反演结果的影响.同时，在不同信噪比（SNR）下对不同的反演算法(SVD、BRD、SIRT)进行比较，考察反演算法对信噪比的敏感程度，并讨论了相应的校正方法.另外，还分析了信噪比对长、短弛豫组分的影响.研究表明在充分采集有用回波的情况下，减少回波个数，反演得到的弛豫时间谱趋向发散；增加布点数可以提高分辨率，但是需要更多的计算时间；时间域数据压缩可以加快反演计算速度；不同算法对信噪比的敏感程度不同，发展相应的校正方法可以提高反演质量.     

利用核磁共振测井资料构造储层毛管压力曲线的新方法及其应用

By analyzing hundreds of capillary pressure curves, the controlling factors of shape and type of capillary pressure curves are found and a novel method is presented to construct capillary pressure curves by using reservoir permeability and a synthesized index. The accuracy of this new method is verified by mercury-injection experiments. Considering the limited quantity of capillary pressure data, a new method is developed to extract the Swanson parameter from the NMR T2 distribution and estimate reservoir permeability. Integrating with NMR total porosity, reservoir capillary pressure curves can be constructed to evaluate reservoir pore structure in the intervals with NMR log data. An in-situ example of evaluating reservoir pore structure using the capillary pressure curves by this new method is presented. The result shows that it accurately detects the change in reservoir pore structure as a function of depth.     

核磁共振测井孔隙度观测模式与处理方法研究

核磁共振（NMR）测井是确定地层孔隙度的有效方法,已经得到广泛应用.但是,在我国部分油田的应用中发现核磁测井孔隙度与常规孔隙度之间存在明显差异.本文对NMR测井孔隙度观测模式和处理方法进行研究,分析了NMR孔隙度误差的来源.针对富含蒙脱石、伊利石和伊/蒙混层粘土矿物的陆相沉积砂泥岩地层,根据这些粘土矿物的NMR横向弛豫时间T2值特征以及孔隙度处理结果得到的40 ms附近孔隙度分配量不合适,提出了新的观测模式和处理方法,并用实验验证了新方法的可行性.     

内部磁场梯度引起的扩散对NMR岩石测量响应的影响

低场NMR岩心分析能够刻度NMR测井响应，对于较为准确地预测储层的渗透率、束缚水体积等与产能密切相关的参数尤其重要.对来自南海东部油田的100%饱和盐水的砂岩岩心进行了变回波间隔的实验室NMR T2测量，随着回波间隔的增大对实验观测到的两种不同的T2 分布的移动进行了理论上的分析和解释.随着回波间隔的增加，T2谱向着长弛豫时间的移动可以用过优化NMR采集参数消除掉，而对另外一种由内部磁场梯度引起的移动即随着回波间隔增加T2谱向短弛豫时间的移动则复杂得多，至今为止也无法做到定量化内部磁场梯度的值，这种移动能够引起错误的NMR测井解释.因此理解内部磁场梯度对T2弛豫时间的影响是很有必要的.文中对由内部磁场梯度扩散引起的扩散弛豫对T2弛豫时间的影响进行了理论上的模拟计算，这有助于理解和解释岩石内部磁场梯度对NMR T2弛豫时间的影响.最后结合压汞毛管压力曲线，解释了具体的岩心实验结果，并且计算了具体的岩心的内部磁场梯度值，计算出的内部磁场梯度值应该被视为内部磁场梯度的几何平均值.     

核磁共振成像岩心分析方法研究

利用核磁共振成像技术、图像处理技术进行了岩心分析方法研究。阐述了核磁共振成像原理及图像处理软件功能。通过岩心测试分析计算方法研究,建立了核磁共振成像测试分析计算岩心内部结构,岩心孔隙度参数和孔隙度分布图像、渗透率分布图像,可动流体百分数图像,油水识别图像方法。表明:核磁共振图像不仅能够给出岩心总孔隙度,渗透率物性参数,而且能够给出岩心孔隙度,渗透率分布信息。根据可动流体百分数图像,可观察到可动流体在岩心中的分布情况。核磁共振成像油水识别方法,给出了油水在岩心中的分布情况,并可计算油、水饱和度。建立的岩心磁共振成像分析研究方法,可应用于油田储层评价,开发试验以及提高采收率研究。