零场-超低场核磁共振技术、原理及油气检测方法

近年来,零场-超低场核磁共振在生物成像(脑磁和心磁)以及磁探测(陆地测磁、海洋测磁、航空测磁)等领域发挥了重要的作用.本文首先介绍了零场-超低场核磁共振的物理实现及谱学发展,随着量子磁感技术的发展,零场-超低场核磁共振检测技术逐渐成熟,国内外专家学者已证明零场-超低场核磁共振是一种与传统核磁共振互补的检测方法;然后,简要介绍了基于原子磁力计的零场-超低场核磁共振装置结构及原理,与传统高场核磁共振相比,零场-超低场核磁共振消除了对昂贵超导磁体和永磁体的依赖而优势明显,应用潜力巨大;结合零场-超低场核磁共振的特点及技术优势,本文设计了零场-超低场核磁共振在油气检测应用方面的可行性方案和三组不同种类油(烷烃)、油水两相混合溶液、饱水玻璃珠样品的零场-超低场核磁共振的实验方案.随着零场-超低场核磁共振谱仪的发展,这种技术在井下进行油气探测有希望成为可能,本文提出了采用泵浦光、探测光传播方向和外磁场方向三轴垂直结构在井下进行油气探测的零场-超低场核磁共振谱仪设计方案.     

温度对流体及其在孔隙介质中核磁共振弛豫影响研究进展

研究温度如何影响流体以及在孔隙介质中的弛豫时间对准确利用井下高温核磁共振数据进行原油黏度评价、储层物性评价等十分必要．对于自由状态液体,在不含顺磁性物质时其弛豫机制主要来自于分子内核自旋间的偶极-偶极相互作用,本文概述了由这种相互作用导出的自由流体弛豫BPP理论,总结归纳了依据BPP理论建立的原油弛豫时间与黏度、温度相关的经验模型;当原油中含有沥青时,由于沥青基团内包含顺磁离子,弛豫机制发生转变,基于此本文分析了含沥青原油弛豫机理以及核磁共振随温度变化的响应特征．在表面含微量顺磁离子的孔隙介质中,表面弛豫一般主导核磁共振响应,本文详细介绍了表面弛豫理论发展历程以及各类理论在温度影响表面弛豫方面给出的不同观点,特别是基于Korb模型具体分析了不同类型流体在玻璃珠表面弛豫时间具有不同温度特性的原因．此外对于具有多种造岩矿物和复杂孔隙结构的岩石孔隙,弛豫受温度影响机制复杂,本文概述了岩石孔隙流体弛豫时间受温度影响的实验探索进展并指明其中存在的问题,展望了未来的发展方向．     

基于迁移学习的地球物理测井储层参数预测方法研究

随着大数据和机器学习的成熟和推广应用,人工神经网络在地球物理测井预测储层参数中得到重视.本文引入迁移学习进行测井储层参数预测,以孔隙度预测神经网络模型和孔隙度含水饱和度联合预测神经网络模型为基础模型,分别以渗透率及含水饱和度预测作为目标任务进行迁移学习,以提升储层参数预测效果和效率.文中详细阐述了基于迁移学习的测井储层...     

基于沉积过程的数字岩石建模方法研究

本文提出模拟地层沉积及成岩过程的矿物沉积算法,建立数字岩石模型,并通过对比Micro-CT扫描图像和数值模型的局部孔隙度及平均渗流概率函数分布特征,评价建模的准确性.结果表明,由二维扫描提取的粒径信息作为输入参数,模拟矿物沉积过程建模得到的三维数字岩石模型,能够准确重构原始岩心的非均质性及渗流特性,成功应用于泥质砂岩、碳酸盐岩、页岩等存在多矿物或多尺度孔隙的数字岩石建模中.数字岩石物理是正在兴起的重要技术.数字岩石采用超高分辨率先进成像装备,采集和表征微纳尺度岩石结构,在岩石弹性、电性、核磁、渗流特性等数值计算中发挥重要作用.但是,由于三维直接成像在有限视域内难以表征足够的岩石非均质性,提取二维结构统计特征,利用统计或地质过程法重构具有代表性的三维岩石结构成为十分有价值的研究课题,而且,对业界大量存在的岩石薄片及电镜高清二维图像的深度开发应用也具有重要的现实意义.本文发展的新方法,复原沉积过程,较好地解决了孔隙尺度岩石物理定量研究中数值建模与理论计算的技术瓶颈.     

页岩气藏评价中的岩石物理方法

岩石物理在页岩气勘探开发中非常重要,而文献中至今缺少足够的重视.本文分别从页岩气藏的地质特征、评价参数、岩心分析工作流程及测井工作流程等4个方面探讨页岩气储层的固有特征及岩石物理所起的关键作用.从生烃潜力、储存性能、流动特性和力学性质讨论相关评价参数的岩石物理方法,重点讨论吸附气含量的计算、力学性质及基质渗透率的测量.在页岩气储层测井评价方面,重点探讨有机质含量的测井评价方法、页岩气层孔隙度的评价方法、随钻测井用于水平井的地质导向、及测井评价在制定压裂方案中的应用.     

电缆地层测试最小测试时间的确定

电缆地层测试器是重要的地层评价仪器,可以测量地层压力和渗透率、识别流体类型、确定油水界面.然而在低孔低渗地层中,由于泥饼的封闭性差而造成的地层增压现象,致使无法测量到地层真实压力.同时由于长时间的测试,容易将仪器卡在地层中而造成事故.本文提出一种确定电缆地层测试最小测试时间的方法.利用有限元方法计算泥饼和原状地层中的压力分布情况,求取泥浆柱静压力的影响半径,继而确定储层的最小测试时间,并且针对渗透性不同的储层给出了最小测试时间的范围.电缆地层测试最小测试时间的确定,可以确保电缆地层测试器在低孔低渗储层中测量到地层的真实信息,减小由于测量时间过长而引起工程事故发生率.     

一个新的NMR测井发展方向

在电缆核磁共振（NMR）测井中，CPMG T2回波串测量已成为NMR测井的工业标准.随着水平井、多分支井的发展和测井硬件的突破，随钻核磁共振测井技术得到很大的促进，对钻柱运动造成的影响不敏感且低能耗的T1回波的测量方法得到成功应用，为NMR测井技术的发展提供一个新的途径.     

储层流体及其在岩石孔隙中的核磁共振弛豫温度特性

温度是影响核磁共振弛豫的一个因素。目前国内各实验室所做的核磁共振实验测量大都局限在室温下,实验温度与地下储集层温度有很大差别,因此有必要研究温度对流体及饱和流体岩石的核磁共振弛豫的影响,提高核磁共振测井资料评价精度。本文选取自由水、不同粘度脱气原油、饱和水以及饱和变压器油的储层贝瑞砂岩和储层碳酸盐岩样品进行核磁共振变温实验,测量温度从25℃变化到90℃。结果表明:自由水和原油的核磁共振横向弛豫时间(T2)都随温度的升高而增大。温度对饱和水贝瑞砂岩和碳酸盐岩核磁共振弛豫的影响不同,饱和水贝瑞砂岩核磁共振横向弛豫时间随温度升高而减小,而饱和水碳酸盐岩横向弛豫时间随温度升高而增大。无论是饱和油的贝瑞砂岩或是饱和油的碳酸盐岩,其核磁共振横向弛豫时间都随温度升高而增大。温度对核磁共振弛豫的影响,会造成室温下得到的横向弛豫时间截止值(T2cutoff)与储层温度下的实际值有偏差,影响储层束缚水饱和度和渗透率的计算结果,建议在核磁共振测井资料解释及应用时应考虑温度的影响。     

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.     

(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.