核磁共振測(cè)井資料質(zhì)量控制

1、核磁共振(MRIL-P) 資料采集及質(zhì)量控制,祗 淑 華,華北事業(yè)部解釋中心,核磁共振測(cè)井簡(jiǎn)介核磁測(cè)井影響因素分析核磁測(cè)井的測(cè)前設(shè)計(jì)核磁共振測(cè)井質(zhì)量控制,,,1、核磁共振測(cè)井儀器,,,,,MRIL-C,,24in,,1mm,,,,,,,,,,,,,,,,,,40cm,,MRIL－Prime的9個(gè)頻率通常被分成5個(gè)頻帶。從低頻（離探頭較遠(yuǎn)）到高頻（離探頭較近）為0、1、2、3、4。其中0、1、2、3四個(gè)頻帶各包含有兩個(gè)頻率。第五頻帶

2、則只有一個(gè)頻率，并且總是用作泥質(zhì)束縛水（PR06）的觀測(cè)，其采集參數(shù)也都是固定的，即TE＝0.6ms，TW=0.2s，NE=10，RA=50。,探頭主要由1個(gè)永久磁鐵、1個(gè)射頻脈沖發(fā)射器和1個(gè)射頻接收器組成，采用CPMG脈沖序列，使用9個(gè)觀測(cè)頻率在地層中形成9個(gè)厚度為1mm，高度為24in的探測(cè)圓環(huán)。,儀器探頭外徑：47/8″和6″ 儀器探測(cè)范圍：6″-8.5″(47/8″探頭，152-216mm)

3、 7″-16″（6″探頭 ，177-406mm） 泥漿電阻率：大于0.02Ωm （帶合適的泥漿排除器）最大工作溫度：350F（約等于177攝氏度）垂直分辨率：標(biāo)準(zhǔn)模式下6ft（1.8m）， 高分辨率模式下4ft（1.2m）， 點(diǎn)測(cè)模式下2ft（0.6m）磁共振頻率：500KHZ-800KHZ,MRIL-Prime儀器的主要技術(shù)參數(shù),核磁共振測(cè)井適應(yīng)

4、范圍,適應(yīng)范圍：1）任何巖性、物性儲(chǔ)層2）小孔徑稠油儲(chǔ)層應(yīng)用受到一定限制3）泥漿電阻率大于0.09ohm.m（地層條件下）4）井眼尺寸小于14in,井溫小于175℃，井眼直徑小于14in（355mm）泥漿電阻率大于0.09Ω·m,井眼條件滿足,,一個(gè)觀測(cè)周期包括磁化和回波串采集兩個(gè)階段,,2、核磁共振信號(hào)采集,,,根據(jù)等待時(shí)間和回波間隔的不同分為52種測(cè)量模式等待時(shí)間：1.0-15s回波間隔：0.9-6ms每

5、個(gè)模式都有回波間隔為0.6ms的10個(gè)回波，對(duì)粘土束縛水進(jìn)行測(cè)量,（1) P型核磁測(cè)井的測(cè)井模式,適合油田地質(zhì)特征的P型核磁測(cè)井常用觀測(cè)模式及基本參數(shù),,,（2）P型核磁的采集序列,,,,,,（3）核磁測(cè)井測(cè)量的原始數(shù)據(jù),由雙TW/雙TE模式分解出的DTW（短TE）數(shù)據(jù)。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，用于了解數(shù)據(jù)采集的過(guò)程、地層的滲透性、以及儀器的工作狀態(tài)；第3道

6、為總孔隙度系統(tǒng)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(gè)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(dá)回波串的實(shí)測(cè)值與理論值之間的擬合程度。,雙TW現(xiàn)場(chǎng)圖,核磁共振測(cè)井簡(jiǎn)介核磁測(cè)井影響因素分析核磁測(cè)井的測(cè)前設(shè)計(jì)核磁共振測(cè)井質(zhì)量控制,1、測(cè)井環(huán)境對(duì)核磁共振測(cè)井的影響,核磁共振測(cè)井儀器是在井眼泥漿中進(jìn)行測(cè)井，

7、它需要達(dá)到一定的發(fā)射功率才能夠完成測(cè)井任務(wù)，該指標(biāo)由增益來(lái)衡量。 增益除了受發(fā)射線路本身的影響外，影響它的外部因素主要是井眼泥漿電阻率，其次是地層電阻率。低電阻率泥漿或地層與泥漿電阻率的比值大的環(huán)境信號(hào)衰減較大，導(dǎo)致低增益。當(dāng)增益低于儀器測(cè)量極限時(shí)，儀器自動(dòng)停止工作。,（1）泥漿電阻率對(duì)測(cè)量增益的影響,,核磁共振測(cè)井儀器的測(cè)量目標(biāo)在儀器體外面，測(cè)井儀的靜磁場(chǎng)都采用永久磁體，其強(qiáng)度有一定的區(qū)域，只有在一定強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)的氫核才會(huì)被極化

8、或充分極化，井眼太大，或儀器偏心，測(cè)量信息受井眼泥漿的影響較大。 MRIL-P儀器的井眼適應(yīng)范圍是7-16″ ；但在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中的井眼適應(yīng)范圍往往不是如此簡(jiǎn)單，它與泥漿電阻率、儲(chǔ)層物性、井斜角、井眼粗糙度等多種因素有關(guān)；泥漿電阻率越低，儲(chǔ)層物性越差，井斜角越大、井眼粗糙度越大，井眼對(duì)測(cè)井資料的影響越嚴(yán)重。,2、井眼尺寸對(duì)測(cè)量孔隙度的影響,大井眼，毛管束縛流體明顯增多超速，薄層區(qū)分困難,鄂東3井,鄂東3井，擴(kuò)徑嚴(yán)重，T2譜反映泥

9、漿信息,（3）溫度對(duì)探測(cè)深度的影響,磁場(chǎng)強(qiáng)度是溫度的函數(shù)，溫度升高，磁場(chǎng)強(qiáng)度減小，同時(shí)儀器的探測(cè)深度又是工作頻率的參數(shù)，頻率增大，探測(cè)深度減小。 核磁共振測(cè)井資料錄取對(duì)溫度的要求稍低一些，只要在儀器耐溫范圍內(nèi)，均能夠錄取到合格的測(cè)井資料。,核磁共振測(cè)井的探測(cè)深度比較淺，探測(cè)的區(qū)域?yàn)闆_洗帶，因此侵入時(shí)間的長(zhǎng)短，直接關(guān)系到侵入的程度。隨著浸泡時(shí)間增加，油氣被泥漿濾液驅(qū)替程度增加,雖然對(duì)于孔隙度測(cè)量沒(méi)有太大影響，但如果希望利用核磁共振

10、測(cè)井資料來(lái)檢測(cè)油氣則比較困難，因此應(yīng)該及時(shí)測(cè)井，盡量減小泥漿濾液對(duì)地層流體的影響。,（4）測(cè)井時(shí)間,2、測(cè)井參數(shù)對(duì)核磁共振測(cè)井的影響,不同采集模式，得到的測(cè)量信息不同，評(píng)價(jià)的結(jié)果不同。必須根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)選擇合適的觀測(cè)模式，才能夠得到正確的評(píng)價(jià)成果。,（1）采集模式,核磁測(cè)井的測(cè)速對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大的影響，直接影響圖像采集質(zhì)量。 核磁的采集系統(tǒng)是時(shí)間驅(qū)動(dòng)的，不管儀器所處深度和測(cè)量速度如何，回波串總是在每個(gè)等待時(shí)間的最后產(chǎn)生。對(duì)于

11、一組給定的等待時(shí)間，隨著測(cè)井速度的增加，深度采樣會(huì)變稀疏。 在雙TW測(cè)井方式下，Δt秒內(nèi)采集一組測(cè)量值。如果N是每米要求的采樣次數(shù)，v是測(cè)井速度，必須滿足下列要求：1/N≧v. Δt。核磁測(cè)井采樣率為每米13.1個(gè)采樣點(diǎn)（0.0762）,要保證這樣的采樣率，必須要注意等待時(shí)間與測(cè)速的關(guān)系，否則會(huì)造成不同深度點(diǎn)具有相同數(shù)據(jù)點(diǎn)的現(xiàn)象。在實(shí)際測(cè)井過(guò)程中，要求雙TW、雙TE測(cè)井的測(cè)速比標(biāo)準(zhǔn)T2更低。,（2）測(cè)井速度,同一種采集模式、相

12、同測(cè)量環(huán)境下，不同測(cè)井速度，縱向分辨率不同，測(cè)井速度越快，縱向分辨率越低。當(dāng)測(cè)井速度超過(guò)規(guī)定的極限速度時(shí)，核磁共振測(cè)井資料已經(jīng)難于評(píng)價(jià)2m以內(nèi)的儲(chǔ)層。,南堡z：測(cè)井速度2.5m/min,南堡x：測(cè)井速度1.25m/min,測(cè)井速度不同導(dǎo)致縱向分辨率不同,高檢3102-8井 測(cè)速：4m/min（下測(cè)）,南堡118-x206井 測(cè)速：2.1-2.3m/min,海67井 測(cè)速：1.2-1.3m/min,核磁共振測(cè)井簡(jiǎn)介核磁

13、測(cè)井影響因素分析核磁測(cè)井的測(cè)前設(shè)計(jì)核磁共振測(cè)井質(zhì)量控制,1、觀測(cè)模式確定方法,,2、測(cè)井速度確定方法,D9TWE1, D9TWE2, D9TWE3, D9TWE4測(cè)井速度選擇表,,,測(cè)井速度具體確定方法為：①根據(jù)井底泥漿電阻率確定增益；②根據(jù)增益和采集模式確定在標(biāo)準(zhǔn)井眼 （8.5in）下的累加次數(shù)和速度；③根據(jù)井底泥漿電阻率和實(shí)際井眼尺寸確定 速度比值；④速度比值乘標(biāo)準(zhǔn)井眼測(cè)井速度得到實(shí)際井 眼測(cè)速。,淀40井核

14、磁共振測(cè)井設(shè)計(jì),,,,,,制 表： 審核： 審批：,,核磁共振測(cè)井簡(jiǎn)介核磁測(cè)井影響因素分析核磁測(cè)井的測(cè)前設(shè)計(jì)核磁共振測(cè)井質(zhì)量控制,1、核磁測(cè)井質(zhì)量指示曲線,有效利用質(zhì)量指示曲線可分析核磁共振測(cè)井資料可靠性、準(zhǔn)確性，同時(shí)這些曲線反映了測(cè)井過(guò)程中儀器性能是否穩(wěn)定、儀器井下溫壓的變化等現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量信息，從中可以觀察儀器工作狀態(tài)是否正常，成為高標(biāo)準(zhǔn)的核磁共振測(cè)井施工、解釋的前提

15、。,（1）標(biāo)準(zhǔn)偏差曲線(CHI),CHI指回波串與計(jì)算好的指數(shù)衰減曲線之間的標(biāo)準(zhǔn)偏差。,式中：Y一實(shí)際回波信號(hào)； F一多指數(shù)擬合的信號(hào)幅度； NE一回波數(shù),在測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井過(guò)程中也能觀察到CHI 曲線是否正常。,一般來(lái)說(shuō)Chi值與增益成反比,Chi曲線任何異常尖峰通常表明儀器故障(如電容放電)，或者儀器內(nèi)部產(chǎn)生噪聲；Chia、chib、 Chic 、Chid、分別為A、B、 C、 D 組回波

16、串的質(zhì)量指示曲線。,CHI值的突然變化，即使小于2，也表明儀器存在故障，要進(jìn)行檢查,增益指在正常工作過(guò)程中，核磁儀器系統(tǒng)電壓的相對(duì)變化。它包括RF 天線增益(Q)及測(cè)量電路增益，由于電子線路增益十分穩(wěn)定，在測(cè)量過(guò)程中測(cè)量電路增益基本不變化，所以增益的變化主要取決于天線的負(fù)載 。泥漿電阻率在測(cè)量井段內(nèi)基本上不變，因此增益的變化主要取決于地層電阻率的變化。增益曲線上的異常尖峰通常指示為噪音或儀器故障。 在核磁共振測(cè)井過(guò)程中，首先

17、通過(guò)儀器給出一個(gè)參考信號(hào)通過(guò)輔助線圈(B1線圈)送入RF天線，然后RF天線接收到參考信號(hào)幅度與B1線圈的信號(hào)幅度比值，即增益。 增益與頻率有關(guān)，儀器的工作頻率必須設(shè)置為能夠獲得最大增益。不同的環(huán)境，應(yīng)選擇相應(yīng)的增益。表1為泥漿電阻率與增益的選擇關(guān)系。表1 泥漿電阻率與增益的選擇關(guān)系,（2）增益曲線(Gain),表中Q 為RF 天線的增益。,（3）射頻場(chǎng)強(qiáng)度曲線(Bl、Blmod、B1cal),B1（射頻場(chǎng)強(qiáng)度）：CPMG

18、脈沖序列中90。脈沖和180。脈沖的強(qiáng)度。該值應(yīng)當(dāng)接近常數(shù)，但也會(huì)隨著井溫、壓力等環(huán)境因素的影響而變化。在井眼垮塌處和導(dǎo)電地層處B1會(huì)減小，其變化將隨著電導(dǎo)率的變化與增益在同一方向上變化。 B1M0D：井溫校正后的B1值，單位mg。 B1cal：車間刻度確定的B1值，單位mg。,B1MOD=Blcal [1+ 0．033(Tmag— Tcal )] 其中：Tmag 一井下磁鐵溫度，單位℃ ； Tc

19、al一車間刻度時(shí)磁鐵溫度，單位℃ 。,B1mod是 MRIL 的一個(gè)實(shí)時(shí)質(zhì)量控制參數(shù)， 為了在測(cè)井過(guò)程中產(chǎn)生最大信號(hào)值，必須控制B1使B1mod 與B1cal的誤差在5%以內(nèi)。（測(cè)井期間，操作員調(diào)整B1A、B1B使經(jīng)過(guò)井溫校正后的B1modA、B1modB等于B1cal，誤差應(yīng)在5%以內(nèi)，以保證最大的信噪比和較小的功率校正。 ） 若超出士5% ，一方面將導(dǎo)致氫核欠扳轉(zhuǎn)或過(guò)扳轉(zhuǎn)，另一方面使儀器的信躁比和孔隙度測(cè)量精度下降。井眼垮

20、塌、地層電阻率及泥漿電阻率的變化在B1曲線上都有顯示。,B1mod的任何突然變化都表明儀器存在故障，應(yīng)該進(jìn)行修理,（4）噪聲指標(biāo)(Offset、Noise、Ringing、IENoise),噪聲和回波間噪聲與增益成反比，振鈴受回波間隔TE的影響，短TE比長(zhǎng)TE的振鈴要強(qiáng)的多。噪聲和回波間噪聲不應(yīng)有突變。必須選擇儀器的工作頻率使振鈴最小,由于MRIL 測(cè)量性質(zhì)及其 回波幅度小,回波串不是純指數(shù)衰減曲線,總是存在一定量的噪聲。為了提高信噪比

21、,MRIL - P 型儀器采用移動(dòng)平均的方法,即把上下相鄰的回波串累加起來(lái),加以平均,回波串疊加的數(shù)目稱為移動(dòng)平均。疊加數(shù)目越多,則信號(hào)的信噪比就越高。另一方面,增加移動(dòng)平均,會(huì)降低測(cè)井的縱向分辨率。經(jīng)過(guò)移動(dòng)平均之后,如果回波串仍存在高頻噪聲,則一般是儀器出現(xiàn)問(wèn)題。,PHER:回波串虛數(shù)部分的平均值，理想狀態(tài)應(yīng)等于零，實(shí)際資料中，質(zhì)量較好的數(shù)據(jù)該值小于1。PHNO :回波串虛數(shù)部分的標(biāo)準(zhǔn)偏差， 約等于1；PHCO：計(jì)算的相位校正角，

22、如果信號(hào)有足夠的幅度，在測(cè)量井段內(nèi)應(yīng)比較穩(wěn)定，否則隨深度隨機(jī)變化。對(duì)于雙TW或雙TE測(cè)井來(lái)說(shuō)， PHCOA是長(zhǎng)TW或短TE的PHCO值， PHCOB是短TW或長(zhǎng)TE的PHCO值。二者應(yīng)該相等。,（5）相位校正信息,主要用于回波串質(zhì)量的監(jiān)控,（6）溫度指標(biāo),核磁受溫度影響非常大，測(cè)井時(shí)實(shí)時(shí)記錄3中溫度指標(biāo)：T1為儀器電子線路短節(jié)的溫度，最大值不能超過(guò)175℃T2為儀器發(fā)射器模塊的溫度,最大值不能超過(guò)175℃T3為核磁儀器主磁體的溫度

23、，應(yīng)在接近測(cè)量段井眼溫度時(shí)開(kāi)始測(cè)量，否則會(huì)影響采集質(zhì)量,2、測(cè)井過(guò)程中的質(zhì)量控制,（1）操作頻率,在測(cè)井之前進(jìn)行掃頻測(cè)量，在掃頻期間得到最大增益時(shí)的頻率就為共振頻率。,儀器一定要保證居中測(cè)量，根據(jù)不同井眼條件選擇不同的扶正器，以保證儀器居中良好；,（2）主刻度,主要用于確定CPMG脈沖幅度（B1)以及功率和激勵(lì)回波校正的關(guān)系。,固定B1的寬度，改變B1發(fā)射強(qiáng)度，有采集的回波串指數(shù)擬合曲線計(jì)算得到0時(shí)刻的回波幅度A0，然后有多組B1和A0

24、數(shù)值進(jìn)行擬合得到曲線，當(dāng)A0最大時(shí)，所得到的就是測(cè)井所需的CPMG脈沖幅度。,（4）B1調(diào)整,（3）測(cè)速和累加次數(shù),優(yōu)化測(cè)井參數(shù)的選擇，嚴(yán)格依據(jù)等待時(shí)間、測(cè)速等相關(guān)圖版，絕不能超速；在雙TW測(cè)井方式下，短等待時(shí)間的選擇一定要使水的信號(hào)完全恢復(fù)； 在儀器允許的范圍內(nèi)，回波間隔應(yīng)盡可能小，回波個(gè)數(shù)盡可能多；在雙TE測(cè)井方式下，應(yīng)使長(zhǎng)回波時(shí)間間隔的個(gè)數(shù)盡可能多； 要根據(jù)增益大小和TW大小選擇正確的累加次數(shù)，累加次數(shù)總是8的倍數(shù)

25、。,（5）質(zhì)量監(jiān)督,,,,,3、核磁測(cè)井原始測(cè)井資料的質(zhì)量檢查流程,驗(yàn)收流程,1． 刻度檢查 根據(jù)圖信息檢查掃頻、主刻度，明確B1cal值2． 質(zhì)量控制曲線檢查1） 回波串的擬合度CHI曲線應(yīng)平滑且數(shù)值小于2，沒(méi)有突變。2） 增益GAIN曲線應(yīng)平滑且無(wú)噪聲干擾，增益應(yīng)隨泥漿電阻率及井徑的變化而變化。3）B1mod變化穩(wěn)定，與B1cal誤差在5%以內(nèi)。3）測(cè)速應(yīng)符合測(cè)前設(shè)計(jì)要求。4）噪聲指示曲線符合標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)突變。,

26、原始資料質(zhì)量檢查內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn),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。在孔隙度接近于零的地層或壓實(shí)純泥巖段，MPHI的基值應(yīng)在1.5 p.u. 左右。 B) 巖性純的水層中：有效孔隙度MPHI近似等于密度/中子交會(huì)孔隙度。 C) 泥質(zhì)砂巖地層中：有效孔隙度MPHI小于或等于用正確的骨架參數(shù)計(jì)算的密度孔隙度。 D) 純氣層中:有效孔隙度MPHI值應(yīng)接近于中子孔

27、隙度（假設(shè)骨架選擇正確）。在泥質(zhì)含氣砂巖層，MPHI小于中子孔隙度。,3． 孔隙度曲線質(zhì)量檢查,E) 如果地層不是氣層、衰竭層或泥巖層，而核磁孔隙度MPHI小于常規(guī)孔隙度，則表明測(cè)量參數(shù)TW選擇不當(dāng)，應(yīng)增大TW重測(cè)，以保證得到最大的NMR信號(hào)。 F）井眼擴(kuò)徑超過(guò)儀器探測(cè)直徑時(shí)，儀器的響應(yīng)將受到井眼泥漿的影響，使毛管束縛流體體積MBVI顯著增大，并接近核磁有效孔隙度。 G）采用雙TW模式測(cè)井時(shí)，短等待時(shí)間測(cè)量的有效孔隙度(

28、MPHI-B)小于或等于長(zhǎng)等待時(shí)間測(cè)量的有效孔隙度(MPHI-A)。 H）采用雙TE模式測(cè)井時(shí)，短回波間隔測(cè)量的有效孔隙度(MPHI-A)大于或等于長(zhǎng)回波間隔測(cè)量的有效孔隙度(MPHI-B)。,在正式測(cè)量之前，在測(cè)量井段頂部選擇典型滲透層測(cè)量25m以上重復(fù)曲線。當(dāng)?shù)貙涌紫抖却笥诨虻扔?5%時(shí)，孔隙度曲線重復(fù)測(cè)量值的相對(duì)誤差小于10%；當(dāng)?shù)貙涌紫抖刃∮?5%時(shí)，孔隙度曲線重復(fù)測(cè)量的絕對(duì)誤差為±1.5PU。,4． 儀器重復(fù)

29、性檢查,① 嚴(yán)格按照儀器技術(shù)指標(biāo)施工，一定做好掃頻、刻度、測(cè)前、測(cè)后校驗(yàn)工作。儀器刻度的數(shù)據(jù)直接參與回波串反演運(yùn)算，是從原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為孔隙度的依據(jù)，定期刻度儀器是保證核磁共振測(cè)井質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。② 及時(shí)了解井溫、井況。③盡量控制好測(cè)井時(shí)間，核磁共振測(cè)井探測(cè)淺，泥漿侵入太深，利用核磁資料來(lái)檢測(cè)流體類型就會(huì)受到影響。④ 嚴(yán)格控制測(cè)井速度。⑤隊(duì)長(zhǎng)和操作人員應(yīng)熟練掌握核磁共振成像測(cè)井資料的質(zhì)量控制要素和流程，而且應(yīng)充分利用核磁質(zhì)量指示曲