(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.     

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.     

地面核磁共振信号相位求取电阻率

椭圆极化现象是电磁场在导电介质中传播时产生的,为得到准确的相位信息,在计算激发磁场时应考虑椭圆极化。本文研究了地面核磁共振(SNMR)信号相位求取电阻率的基本方法,利用SNMR信号通过广义逆反演法得到电阻率未知情况下的含水率及层位分布,作为相位反演电阻率的先验值,通过模拟退火法实现对电阻率的反演。对SNMR的研究解决了通过相位对电阻率的求取,有利于进一步利用相位信息提高含水层和含水率反演的精度。      

（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.     

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.     

中国境内地磁场变化对SNMR信号的影响

地面核磁共振方法是目前唯一直接探测地下水的地球物理新方法。新方法在我国探查地下水等方面已取得明显的效果,但是,对于SNMR信号,却有很多影响因素。本文论述并分析了诸多影响因素中的地磁场强度和磁倾角对NMR信号的影响特点,进而分析了我国区域地磁场强度和磁倾角对SNIVIR信号的影响规律,对我国进行区域性水文地质调查中运用SNMR方法时提供了重要的参考资料。     

岩石润湿性核磁共振表征技术的研究进展

随着油湿储层、混合润湿储层等复杂润湿性储层的大量发现,润湿性对岩石物理响应的影响越来越引起人们的关注,识别和表征岩石润湿性正成为储层评价必须解决的难题之一．核磁共振技术作为兼具实验室和井下探测的重要手段,逐渐发展为一项有效的岩石润湿性探测技术,它测量的弛豫时间(T₁和T₂)、扩散系数D、内部磁场梯度G等信息,为岩石润湿性表征方法的建立提供了不同的解决途径．系统梳理核磁共振方法表征岩石润湿性的理论基础和方法原理,对理解这一前沿技术的来龙去脉非常重要．本文首先从界面作用力和视接触角两方面,阐明核磁共振表征润湿性的理论基础;然后,通过广泛的文献调研,系统介绍近70年来核磁共振表征岩石润湿性的6类方法,并对这些方法的优点和局限性进行对比．最后,分析矿物成分、流体性质及储层条件这3个因素对应用核磁共振开展储层润湿性原位表征的影响．分析表明,基于一维T₂弛豫时间的核磁共振润湿性指数已经具备用于岩石物理实验和测井评价的条件,但还没有一种通用的核磁共振方法能完全解决各类储层润湿性的定量评价问题;基于(T₁-T     

含裂缝页岩核磁共振横向弛豫响应正演模拟及T2谱特征分析

裂缝的精细探测是页岩储层油气可动性评价的关键,核磁共振技术可实现多种尺度孔隙中流体的测量,已被广泛应用于非常规储层评价.然而,含裂缝页岩的核磁共振响应特征尚不明确.为此,提出一种基于三维CT数据建立的孔隙-裂缝双相介质模型方法,采用数值模拟方法系统研究了裂缝参数的核磁共振测井响应特征.模拟结果表明：裂缝的存在影响页岩的核磁共振T₂谱分布,裂缝张开度增大导致T₂谱向右偏移,纵横比增大造成T₂谱向左偏移;裂缝页岩的孔缝配置关系对页岩连通性起主导作用,孔缝配比减小,可动流体呈线性增长.     

核磁共振多回波串联合反演方法

提出一种核磁共振多回波串数据联合反演方法,分别对核磁共振孔隙度测量的两组回波串数据、变等待时间多回波串数据以及变回波间隔多回波串数据进行了处理.结果表明,这样处理得到的一维核磁共振T₂分布不但连续,而且能够揭示短横向弛豫组分的细微特征,提高了核磁共振孔隙度的精度.处理变等待时间或变回波间隔下的多回波串数据,可以得到孔隙流体的 (T₂, T₁)或(T₂, D) 二维核磁共振分布图.与一维核磁共振T₂分布相比,二维核磁共振提高了识别流体的效果.     

(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.     

致密油储层核磁共振测井响应机理研究

中国西部某盆地致密油储层孔隙结构差,而核磁共振测井T2谱宽,其复杂的核磁测井响应认识不清,且响应机理也不明确.本文基于致密油储层的特性,通过对三组岩样不同系列的实验测量,包括核磁共振、毛管压力曲线、X衍射矿物分析和润湿性实验,主要研究了碳酸盐岩矿物含量对T2谱的影响和由润湿性引起的T2弛豫机制.根据实验结果分析和讨论,明确了致密油岩石核磁共振响应的影响因素及孔隙流体的弛豫机制.综合分析认为,所述的核磁测井响应特征是由两方面因素综合作用的结果,一是水的T2信号主要取决于表面弛豫,低表面弛豫率的碳酸盐岩矿物导致水的T2信号的长弛豫分量增多;二是由于岩石亲油孔隙表面的存在且其弛豫率低于亲水孔隙表面的弛豫率,使得油的T2信号由表面弛豫和体弛豫贡献.     

基于核磁共振测井的低渗透砂岩孔隙结构定量评价方法——以东营凹陷南斜坡沙四段为例

低渗透砂岩油气藏已成为油气增储生产的重要勘探开发目标,但孔隙结构复杂使得储层及其有效性难以准确识别.笔者利用物性、压汞、核磁等资料,对东营凹陷南坡沙四段(Es4)低渗透砂岩孔隙结构进行分析,划分出了3种类型.核磁T2谱与毛管压力曲线都在一定程度上反映孔喉分布,但常规方法利用T2谱重构伪毛管压力曲线所得到的孔隙半径与压汞孔喉半径有较大误差,而岩石孔隙自由流体T2与压汞孔喉分布对应关系更好,以此建立了不同孔隙结构类型二者之间不同孔喉尺度对应的关系式(大尺度:线性;小尺度:分段幂函数),可在井筒剖面上通过识别孔隙结构类型,进而利用核磁共振测井(NML)定量反演孔径分布,省去了构建伪毛管曲线环节,为低渗透砂岩储层有效性评价提供了直接依据,也是测井用于定量反演储层微观孔隙结构信息的有益探索.     

砂岩核磁共振响应模拟及受限扩散

本文运用随机游走方法模拟了砂岩储层中流体的核磁共振(NMR)响应及其受限扩散现象.通过改变数字岩心的分辨率模拟生成不同孔隙尺寸的砂岩,研究了不同孔隙尺寸砂岩饱含水时流体扩散系数随扩散时间的变化关系,同时模拟了砂岩饱和单相流体和两相流体的NMR响应;研究了流体的受限扩散系数与横向弛豫时间T2的关系,分析了表面弛豫率和胶结指数对润湿相流体受限扩散系数线位置的影响,并将其用于解释砂岩储层的D-T2分布.结果表明:孔隙流体的扩散系数会随扩散时间的增加而逐渐减小并趋于定值.随着岩石孔隙尺寸的减小,受限扩散现象越明显,受限扩散对岩石NMR响应的影响也越大.润湿相流体受限扩散系数线的位置受岩石胶结指数和表面弛豫率的影响较大.由于润湿相流体扩散系数减小,导致D-T2分布中润湿相流体信号偏离其自由扩散系数线,需要利用流体的受限扩散系数线准确识别D-T2分布中的润湿相流体.     

基于岩石物理参数转换模型的页岩气含气量评价新方法研究

页岩气在储层中主要以游离气和吸附气的形式存在,其含气量主要通过现场解吸和测井方法计算.由于页岩储层十分致密,并且常伴有微裂缝发育,这就造成了页岩储层的储集空间从纳米级孔隙到微米-毫米级的微裂缝并存的特殊情况.针对微孔和介孔段(50nm以内)的等温吸附方法,以及针对宏孔(50nm以上)的高压压汞方法在表征页岩孔隙结构上都存在着局限性.而核磁(NMR)T2分布本身虽然能够表征孔径分布,但是需要精确刻度横向弛豫时间与孔径的关系.本文在现有方法的基础上,结合上述方法的优势,采用拼接的方式表征页岩整体孔径分布,并将核磁T2分布刻度为孔径分布.基于横向弛豫时间和孔径的关系,结合T2-I转换模型,采用动态参数计算页岩储层含水饱和度和含气量,这为页岩储层含气量评价提供了新的可靠的方法.     

随钻核磁共振测井的地层界面响应特征

随钻核磁共振测井的地层界面响应特征对地质导向和原状地层评价具有重要意义,但钻井轨迹的复杂性决定其响应特征是多重因素综合作用的结果,且较难直接给出统一显式表达式.本文根据仪器在地层内的运动特征,建立了基于敏感区域体积元的随钻核磁共振测井响应方程和离散化计算方法;通过正演、反演结合的数值模拟,研究了单、双界面水平层状地层中,不同井斜角度、天线长度和目标地层厚度等条件下的随钻核磁共振测井响应特征,对关键结果给出了成立条件和定量关系.随钻核磁共振测井在斜井段中的T₂分布和孔隙度响应与直井中差异明显;井斜角越大,视地层厚度越大,地层界面在T₂分布和孔隙度曲线上的过渡段越长,T₂分布过渡起始位置已不能确定界面深度;仪器的最高纵向分辨率与天线长度、井眼条件和仪器参数有关;受围岩作用影响,较薄目的层的测井响应特征上可能出现异常"夹层".基于分析结果,对随钻核磁共振测井资料解释提出了建议.     

眼眶肌锥内血管外皮细胞瘤的CT及MRI诊断

目的:探讨眼眶肌锥内血管外皮细胞瘤(HPC)的CT及MRI表现和病理组织学特点,旨在提高对HPC的认识。方法:结合文献复习,回顾性分析1例经手术病理证实的HPC影像学表现、病理组织学特点、治疗及预后。结果:HPC的CT表现为眼眶内软组织密度;MRI表现以等T1信号、长T2信号为主,内见特征性多发细小流空信号,眼内肌及视神经明显受压,球后脂肪间隙存在。增强扫描:病变呈不均匀强化。结论:深入了解HPC的CT及MRI表现和病理组织学特点,对HPC的诊断、治疗和预后具有重要价值。      

LATE QUATERNARY FAULTED LANDFORMS AND FAULT ACTIVITY OF THE HUASHAN PIEDMONT FAULT

Based on the 1︰50000 active fault geological mapping, combining with high-precision remote imaging, field geological investigation and dating technique, the paper investigates the stratum, topography and faulted landforms of the Huashan Piedmont Fault. Research shows that the Huashan Piedmont Fault can be divided into Lantian to Huaxian section (the west section), Huaxian to Huayin section (the middle section) and Huayin to Lingbao section (the east section) according to the respective different fault activity. The fault in Lantian to Huaxian section is mainly contacted by loess and bedrock. Bedrock fault plane has already become unsmooth and mirror surfaces or striations can not be seen due to the erosion of running water and wind. 10~20m high fault scarps can be seen ahead of mountain in the north section near Mayu gully and Qiaoyu gully, and we can see Malan loess faulted profiles in some gully walls. In this section terraces are mainly composed of T₁ and T₂ which formed in the early stage of Holocene and late Pleistocene respectively. Field investigation shows that T₁ is continuous and T₂ is dislocated across the fault. These indicate that in this section the fault has been active in the late Pleistocene and its activity becomes weaker or no longer active after that. In the section between Huaxian and Huayin, neotectonics is very obvious, fault triangular facets are clearly visible and fault scarps are in linear distribution. Terrace T₁, T₂ and T₃ develop well on both sides of most gullies. Dating data shows that T₁ forms in 2~3ka BP, T₂ forms in 6~7ka BP, and T₃ forms in 60~70ka BP. All terraces are faulted in this section, combing with average ages and scarp heights of terraces, we calculate the average vertical slip rates during the period of T₃ to T₂, T₂ to T₁ and since the formation of T₁, which are 0.4mm/a, 1.1mm/a and 1.6mm/a, and among them, 1.1mm/a can roughly represent as the average vertical slip rate since the middle stage of Holocene. Fault has been active several times since the late period of late Pleistocene according to fault profiles, in addition, Tanyu west trench also reveals the dislocation of the culture layer of(0.31~0.27)a BP. 1~2m high scarps of floodplains which formed in(400~600)a BP can be seen at Shidiyu gully and Gouyu gully. In contrast with historical earthquake data, we consider that the faulted culture layer exposed by Tanyu west trench and the scarps of floodplains are the remains of Huanxian M_S8½ earthquake. The fault in Huayin to Lingbao section is also mainly contacted by loess and mountain bedrock. Malan loess faulted profiles can be seen at many river outlets of mountains. Terrace geomorphic feature is similar with that in the west section, T₁ is covered by thin incompact Holocene sand loam, and T₂ is covered by Malan loess. OSL dating shows that T₂ formed in the early to middle stage of late Pleistocene. Field investigation shows that T₁ is continuous and T₂ is dislocated across the fault. These also indicate that in this section fault was active in the late Pleistocene and its activity becomes weaker or no longer active since Holocene. According to this study combined with former researches, we incline to the view that the seismogenic structure of Huanxian M_S8½ earthquake is the Huashan Piedmont Fault and the Northern Margin Fault of Weinan Loess, as for whether there are other faults or not awaits further study.     

ANALYSIS OF THE LATE QUATERNARY ACTIVITY ALONG THE WENCHUAN-MAOXIAN FAULT -MIDDLE OF THE BACK-RANGE FAULT AT THE LONGMENSHAN FAULT ZONE

The Longmenshan fault zone is located in eastern margin of Tibetan plateau and bounded on the east by Sichuan Basin, and tectonically the location is very important. It has a deep impact on the topography, geomorphology, geological structure and seismicity of southwestern China. It is primarily composed of multiple parallel thrust faults, namely, from northwest to southeast, the back-range, the central, the front-range and the piedmont hidden faults, respectively. The M_S8.0 Wenchuan earthquake of 12^th May 2008 ruptured the central and the front-range faults. But the earthquake didn't rupture the back-range fault. This shows that these two faults are both active in Holocene. But until now, we don't know exactly the activity of the back-range fault. The back-range fault consists of the Pingwu-Qingchuan Fault, the Wenchuan-Maoxian Fault and the Gengda-Longdong Fault. Through satellite image(Google Earth)interpretation, combining with field investigation, we preliminarily found out that five steps of alluvial platforms or terraces have been developed in Minjiang region along the Wenchuan-Maoxian Fault. T₁ and T₂ terraces are more continuous than T₃, T₄ and T₅ terraces. Combining with the previous work, we discuss the formation ages of the terraces and conclude, analyze and summarize the existing researches about the terraces of Minjiang River. We constrain the ages of T₁, T₂, T₃, T₄ and T₅ surfaces to 3~10ka BP,~20ka BP, 40~50ka BP, 60ka BP and 80ka BP, respectively. Combining with geomorphologic structural interpretation, measurements of the cross sections of the terraces by differential GPS and detailed site visits including terraces, gullies and other geologic landforms along the fault, we have reason to consider that the Wenchuan-Maoxian Fault was active between the formation age of T₃ and T₂ terrace, but inactive since T₂ terrace formed. Its latest active period should be the middle and late time of late Pleistocene, and there is no activity since the Holocene. Combining with the knowledge that the central and the front-range faults are both Quaternary active faults, the activity of Longmenshan fault zone should have shifted to the central and the front-range faults which are closer to the basin, this indicates that the Longmenshan thrust belt fits the "Piggyback Type" to some extent.     

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.