CN101581222B - 一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法 - Google Patents

一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法，其特征在于，按如下步骤进行：采样，在钻井液进、出口处分别连续取样；图谱采集，绘制1H和13C的弛豫图谱；图谱变换，两种弛豫图谱进行脉冲傅立叶变换形成拉摩频率谱；差谱处理，获得地层流体共振谱；进行综合地质解释，建立图谱库；编制综合解释图：将录井数据库中的相关数据及1H核磁共振图谱及13C核磁共振图谱结合，形成石油钻井液核磁共振随钻综合分析图。本发明的显著效果是：在石油钻井现场连续、在线快速地分析钻井液，确定钻井液中所携带的地层流体性质。无需对岩心或岩屑内的油气含量进行采样，就能在随钻过程中准确判断地层流体的性质，适应现代钻井技术的需求。

Description

一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法
技术领域
本发明属于石油钻井现场地质录井工程中的钻井液录井技术，主要涉及一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法。
背景技术
传统的钻井液录井方法虽能从井口返出的钻井液中发现地层中是否含有油气，但对于同时产水的地层，无法确切地检测油水的产出比例，更不能确定石油或天然气的确切成分。上世纪90年代中期以来，国内外石油行业逐步将核磁共振分析技术引入了随钻的综合录井，但至今仍局限于对随钻获取的岩心或岩屑通过盐水浸泡，做地层物性分析(包括地层孔隙度、渗透率等)。岩石的核磁共振分析技术无论分析内容、分析方法和分析精度都无法完全解决油气储层的地质评价问题，尤其是地层流体性质的评价问题，更加之随着钻井技术的进步，所能获取的岩心极其有限，岩屑也近乎于粉末，无法实现岩石物性分析的技术目标。因而应用价值已十分有限。
现有石油地质钻井液录井技术的缺点是：国内外现有的石油钻井液录井方法均不能随钻从井口返出的钻井液中判断出油气含量、地层产出的油水比值和油气的准确成分。现有的核磁共振钻井现场的分析方法也仅针对钻井过程中获取的岩心或岩屑做地层物性(孔隙度、渗透率)的分析。难以实现对粉末状岩屑内的油气含量进行检测，不能随钻过程中准确判断地层流体的性质，不能适应现代钻井技术的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法，无需对岩心或岩屑内的油气含量进行采样，就能在随钻过程中准确判断地层流体的性质，适应现代钻井技术的需求。
为达到上述目的，本发明公开了一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法，包括以下处理步骤：
一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法，其关键在于，按如下步骤进行：
步骤1、采样：
通过石油钻机的循环系统，在钻井液进、出口处分别连续取样，形成进口处样品序列a，出口处样品序列b，取样间距按钻井地质设计的要求，可以按时间间隔或钻井深度间隔取样，将样品密封于核磁共振样品盒中；
步骤2、图谱采集：
在高频核磁共振钻井液分析仪器中，分别按连续采集样品序列a与样品系列b的时间序号或深度序号，绘制1H和13C两种核T1和T2的弛豫图谱；
弛豫图谱的采集环境为：
A、环境条件：温度为18℃到32℃，相对湿度＜80％；
B、可测量的核：可以测量13C核和1H核；
C、磁场强度：15000高斯；
D、激发频率：60MHz；
E、样品体积：0.04L；
F、分析周期：4分钟；
测量参数包括：一维氢谱；一维碳谱；二维核磁共振谱；T1及T2弛豫时间。
步骤3、图谱变换：
由于在图谱采集过程中采用同时激发1H和13C的多自旋脉冲干涉谱，故需对脉冲干涉谱进行脉冲傅立叶变换形成拉摩频率谱。
分别对样品序列a与样品系列b的所述1H和13C两种核T1和T2两种弛豫图谱进行脉冲傅立叶变换形成拉摩频率谱；
步骤4、差谱处理：
对样品系列a与样品系列b的所述拉摩频率谱图谱进行比较，获得地层流体共振谱，所述1H核磁共振图谱与13C核磁共振图谱采用相同步骤；
钻井液核磁共振分析的目的是检测地层流体的性质，因此需对样品系列a的图谱与样品系列b的图谱比较。由于出口钻井液有地层流体的渗入，经差谱处理后即可得到地层流体的图谱，还可以从差谱中分析地层流体化学位移、偶合常数等参数变化。
步骤5、建立图谱库：
将地层流体的1H核磁共振图谱与13C核磁共振图谱分别汇集，以图谱库的形式存入相应的录井数据库，并与数据库中其它录井数据和测井数据结合，进行综合地质解释，建立图谱库；
步骤6、编制综合解释图：
将录井数据库中的相关数据及1H核磁共振图谱(1HNMR)及13C核磁共振图谱(13CNMR)结合，形成石油钻井液核磁共振随钻综合分析图。
并通过综合分析图获得钻井液核磁共振解释结果图(结果按面积解释)。
在步骤1中所取样品量为40ml，密封于核磁共振样品盒中，核磁共振样品样品盒为不吸收射频辐射的硼硅酸盐玻璃材料制成，盒面标注取样时间或取样深度。
在步骤4中，采用差谱法和差值法处理和计算钻井液进、出口二维弛豫数据，获得地层流体共振谱。
在步骤5中，根据所述样品的标定图谱和数据，从钻井液进、出口核磁共振参数差值中确定钻井液中地层流体渗入量、渗入成分与成分比例；
按井名和井深批量提取数据平台中核磁共振分析数据，绘制分析图谱，并将按井深或时间分析的连续数据编制成纵向的核磁共振录井曲线，建立所述图谱库，以分析地层流体的地层纵向变化。
本发明的显著效果是：该方法不同于采用高频核磁共振分析仪在实验室作流体成分分析，而是用于石油钻井现场连续、在线地对钻井液进行快速分析，确定其钻井液中所携带的地层流体性质。无需对岩心或岩屑内的油气含量进行采样，就能在随钻过程中准确判断地层流体的性质，适应现代钻井技术的需求。
附图说明
图1为本发明原理流程图；
图2经处理过的序列图谱采集示意图；
图2a为按时间或深度序列采集的1H核磁共振谱；
图2b为按时间或深度序列采集的13C核磁共振谱；
图3为图谱傅立叶变换示意图；
图4为差谱处理示意图；
图4a为样品系列a之一的核磁共振谱；
图4b为样品系列b之一的核磁共振谱；
图4c为地层流体核磁共振谱；
图5为石油钻井液核磁共振随钻综合分析示意图；
图6为钻井液核磁共振解释结果图(结果按面积解释)。
具体实施方式
如图1所示：发明提出了一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法，按如下步骤进行：
步骤1、采样：
通过石油钻机的循环系统，在钻井液进、出口处分别连续取样，形成进口处样品序列a，出口处样品序列b，取样间距按钻井地质设计的要求，可以按时间间隔或钻井深度间隔取样，每次所取样品量为40ml，将样品密封于核磁共振样品盒中；
核磁共振样品样品盒为不吸收射频辐射的硼硅酸盐玻璃材料制成，盒面标注取样时间或取样深度。
如图2所示：步骤2、图谱采集：
在高频核磁共振钻井液分析仪器中，分别按连续采集样品序列a与样品系列b的时间序号或深度序号，绘制1H和13C两种核T1和T2的弛豫图谱；
弛豫图谱的采集环境为：
A、环境条件：温度为18℃到32℃，相对湿度＜80％；
B、可测量的核：可以测量13C核和1H核；
C、磁场强度：15000高斯；
D、激发频率：60MHz；
E、样品体积：0.04L；
F、分析周期：4分钟；
测量参数包括：一维氢谱；一维碳谱；二维核磁共振谱；T1及T2弛豫时间。
如图3所示：步骤3、图谱变换：
由于在图谱采集过程中采用同时激发1H和13C的多自旋脉冲干涉谱，故需对脉冲干涉谱进行脉冲傅立叶变换形成拉摩频率谱。
分别对样品序列a与样品系列b的所述1H和13C两种核T1和T2两种弛豫图谱进行脉冲傅立叶变换形成拉摩频率谱；
如图4所示：步骤4、差谱处理：
对样品系列a与样品系列b的所述拉摩频率谱图谱进行比较，采用差谱法和差值法处理和计算钻井液进、出口二维弛豫数据，获得地层流体共振谱，所述1H核磁共振图谱与13C核磁共振图谱采用相同步骤；
钻井液核磁共振分析的目的是检测地层流体的性质，因此需对样品系列a的图谱与样品系列b的图谱比较。由于出口钻井液有地层流体的渗入，经差谱处理后即可得到地层流体的图谱，还可以从差谱中分析地层流体化学位移、偶合常数等参数变化。
步骤5、建立图谱库：
将地层流体的1H核磁共振图谱与13C核磁共振图谱分别汇集，以图谱库的形式存入相应的录井数据库，并与数据库中其它录井数据和测井数据结合，进行综合地质解释，建立图谱库；
其它录井数据和测井数据为相邻区域内其他钻井的录井数据和测井数据。综合多口钻井的录井数据和测井数据，建立图谱库。
根据所述样品的标定图谱和数据，从钻井液进、出口核磁共振参数差值中确定钻井液中地层流体渗入量、渗入成分与成分比例；
按井名和井深批量提取数据平台中核磁共振分析数据，绘制分析图谱，并将按井深或时间分析的连续数据编制成纵向的核磁共振录井曲线，建立所述图谱库，以分析地层流体的地层纵向变化。
如图5所示：步骤6、编制综合解释图：
将录井数据库中的相关数据及1H核磁共振图谱(1HNMR)及13C核磁共振图谱(13CNMR)结合，形成石油钻井液核磁共振随钻综合分析图。
如图6所示：并移植现有核磁共振测井技术绘制综合分析图的方法，获得钻井液核磁共振解释结果图(结果按面积解释)。

Claims (5)

1.一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法，其特征在于，按如下步骤进行：
步骤1、采样：
通过石油钻机的循环系统，在钻井液进、出口处分别连续取样，形成进口处样品序列a，出口处样品序列b，将样品密封于核磁共振样品盒中；
步骤2、图谱采集：
在高频核磁共振钻井液分析仪器中，分别按连续采集样品序列a与样品系列b的时间序号或深度序号，绘制1H和13C两种核T1和T2的弛豫图谱；
步骤3、图谱变换：
分别对样品序列a与样品系列b的所述1H和13C两种核T1和T2两种弛豫图谱进行脉冲傅立叶变换形成拉摩频率谱；
步骤4、差谱处理：
对样品系列a与样品系列b的所述拉摩频率谱图谱进行比较，获得地层流体共振谱，所述1H核磁共振图谱与13C核磁共振图谱采用相同步骤；
步骤5、建立图谱库：
将地层流体的1H核磁共振图谱与13C核磁共振图谱分别汇集，以图谱库的形式存入相应的录井数据库，并与数据库中其它录井数据和测井数据结合，进行综合地质解释，建立图谱库；
步骤6、编制综合解释图：
将录井数据库中的相关数据及1H核磁共振图谱(1HNMR)及13C核磁共振图谱(13CNMR)结合，形成石油钻井液核磁共振随钻综合分析图。 
2.根据权利要求1所述的一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法，其特征在于；在步骤1中所取样品量为40ml，密封于核磁共振样品盒中，核磁共振样品盒为不吸收射频辐射的硼硅酸盐玻璃材料制成，盒面标注取样时间或取样深度。
3.根据权利要求1所述的一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法，其特征在于：在步骤2中，所述弛豫图谱的采集环境为：
A、环境条件：温度为18℃到32℃，相对湿度＜80％；
B、可测量的核：可以测量13C核和1H核；
C、磁场强度：15000高斯；
D、激发频率：60MHz；
E、样品体积：0.04L；
F、分析周期：4分钟；
测量参数包括：一维氢谱；一维碳谱；二维核磁共振谱；T1及T2弛豫时间。
4.根据权利要求1所述的一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法，其特征在于：在步骤4中，采用差谱法和差值法处理和计算钻井液进、出口二维弛豫数据，获得地层流体共振谱。
5.根据权利要求1所述的一种石油钻井液核磁共振随钻分析方法，其特征在于：在步骤5中，根据所述样品的标定图谱和数据，从钻井液进、出口核磁共振参数差值中确定钻井液中地层流体渗入量、渗入成分与成分比例；
按井名和井深批量提取数据平台中核磁共振分析数据，绘制分析图谱，并将按井深或时间分析的连续数据编制成纵向的核磁共振录井曲线，建立所述图谱库，以分析地层流体的地层纵向变化。 
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