CN105954170B - 一种考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核磁孔隙度计算领域,特别涉及一种考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法,其含有以下步骤:提取核磁噪声信号,确定背景噪声信号量与回波间隔、叠加次数、等待时间三个主要采集参数的关系,对背景噪声信号量进行估计,并将估计的背景噪声信号量从测量的核磁共振衰减信号量中剔除,建立新的核磁孔隙度计算公式计算核磁孔隙度。本发明的计算方法考虑了背景噪声的影响,因此,该方法物理意义更明确,计算精度更高。本发明计算方法计算简便,计算结果在一定程度上解决了核磁孔隙度偏低的问题,相对传统方法计算的核磁孔隙度更接近真实孔隙度。
Description
技术领域
本发明属于核磁孔隙度计算技术领域,具体地说,涉及一种考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法。
背景技术
孔隙度是油藏描述和储层评价必需的物性参数之一。核磁共振仪器仅对富含氢核的孔隙流体有响应,克服了传统仪器受岩性影响的缺陷,因此核磁共振技术在确定储层孔隙度时更为有效。
目前核磁孔隙度计算主要通过拟合流体标样孔隙度与单位体积核磁信号之间的关系实现,核磁信号可以是核磁衰减信号外推到零时刻的幅度,也可以是T2分布下的核磁信号量。1995年Straley用上述方法计算了192块砂岩样品的核磁孔隙度,结果与常规孔隙度一致性较好;2011年孙军昌用上述方法计算核磁孔隙度,发现核磁孔隙度略低于真实孔隙度;肖立志、邓克俊、司马立强、谢然红、周宇、王筱文等均在其实验研究中用到了上述计算方法。现有核磁孔隙度计算方法的理论基础较深厚,但在实际测量中,由于低场核磁磁源信号幅值偏小、振荡电流对天线的力矩作用、人文噪声及测量过程中的样品运动等原因,核磁信号容易受到噪声的干扰,噪声干扰导致衰减信号零时刻幅度偏离真实值,故其对核磁孔隙度的影响不可忽略。然而,现有核磁孔隙度计算方法因没有考虑背景噪声对孔隙度计算结果的影响,还存在孔隙度计算不准确的缺点。因此,需要一种考虑背景噪声影响的核磁孔隙度计算方法,用以提高核磁孔隙度计算的准确性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的孔隙度计算结果不准确等上述不足,提供一种计算简单、结果可靠的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法。
本发明的技术方案是:一种考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法,含有以下步骤:
(一)提取核磁共振噪声信号
在岩心室空载的前提下测量核磁共振T2衰减信号,在测量中所有的信号都被当做正值处理,将测量得到的信号减去其平均值,从而提取到典型的NMR噪声信号,即为提取的核磁共振噪声信号,表示为:
式中,S(ti)为没有样品时ti时刻测量的衰减数据,S(ti)'为提取的核磁共振噪声信号,P为回波个数;
(二)估计背景噪声信号量
根据步骤(一)中提取的核磁共振噪声信号S(ti)'获取背景噪声信号量Snoise,采用拟合的方法得到背景噪声信号量Snoise的估计式为:
Snoise=a×NS+b×TEc+d (2)
式中,Snoise为噪声信号量,NS为叠加次数,TE为回波间隔,a、b、c、d为参数;
(三)确定核磁孔隙度的计算公式
对测量的不同核磁孔隙度标准样的核磁共振T2衰减信号,从测量的核磁共振T2衰减信号的信号总量中减去背景噪声信号量即得到纯净信号量,通过拟合单位体积标准样纯净信号量与核磁孔隙度标准样的孔隙度值得到核磁孔隙度标定曲线,进而得到核磁孔隙度的计算公式为:
Φ=e×[Snmr-(a×NS+b×TEc+d)]/V+f (3)
式中,Φ为核磁孔隙度,Snmr为测量核磁信号总量,V为样品体积,a、b、c、d、e、f均为参数;
通过公式(3)计算获得的核磁孔隙度即为考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度。
作为优选,上述核磁孔隙度计算方法中,所述步骤(一)中,测量核磁共振T2衰减信号的方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器,岩心室空载,在25℃恒温条件下,设置需要的采集参数进行核磁共振T2衰减信号采集。
进一步的,上述核磁孔隙度计算方法中,所述步骤(二)中,获得背景噪声信号量Snoise的估计式的方法为:
采用拟合的方法确定背景噪声信号量Snoise1与回波间隔TE的关系,建立背景噪声信号量Snoise1与回波间隔TE的函数关系为:
Snoise1=b×TEc (4)
式中,Snoise1为背景噪声信号量,b和c均为参数;
采用拟合的方法确定背景噪声信号量Snoise2与叠加次数NS的关系,建立背景噪声信号量Snoise2与叠加次数NS的函数关系为:
Snoise2=a×NS+d (5)
式中,Snoise2背景噪声信号量,a、d均为参数;
采用拟合的方法确定背景噪声信号量Snoise3与等待时间TW的关系,发现等待时间TW对背景噪声信号量Snoise3不产生影响;
进而,得到背景噪声信号量Snoise的估计式。
作为优选,上述核磁孔隙度计算方法中,确定背景噪声信号量Snoise1与回波间隔TE的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器,岩心室空载,在25℃恒温条件下,采用等待时间为6000ms,叠加次数为32次,回波个数为2000,分别设定回波间隔为0.2ms、0.4ms、0.6ms、0.8ms、1ms、2ms采集得到核磁共振T2衰减信号,采用步骤(一)的方法提取核磁共振噪声信号,将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演,得到T2谱,将其幅值累加得到背景噪声信号量Snoise1,从而确定背景噪声信号量Snoise1与回波间隔TE的关系。
作为优选,上述核磁孔隙度计算方法中,确定背景噪声信号量Snoise2与叠加次数NS的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器,岩心室空载,在25℃恒温条件下,采用回波间隔0.2ms,等待时间为6000ms,回波个数为2000,分别设定叠加次数为1、2、4、8、16、32、64、128采集得到核磁共振T2衰减信号,采用步骤(一)的方法提取核磁共振噪声信号,将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演,得到T2谱,将其幅值累加得到背景噪声信号量Snoise2,从而确定背景噪声信号量Snoise2与叠加次数NS的关系。
作为优选,上述核磁孔隙度计算方法中,确定背景噪声信号量Snoise3与等待时间TW的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器,岩心室空载,在25℃恒温条件下,采用回波间隔0.2ms,叠加次数为32次,回波个数为2000,分别设定等待时间为1000ms、2000ms、3000ms、4000ms、5000ms、6000ms采集得到核磁共振T2衰减信号,采用步骤(一)的方法提取核磁共振噪声信号,将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演,得到T2谱,将其幅值累加得到背景噪声信号量Snoise3,从而确定背景噪声信号量Snoise3与等待时间TW的关系。
作为优选,所述步骤(三)中,测量核磁孔隙度标准样的核磁共振T2衰减信号的方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器,岩心室放置核磁孔隙度标准样,在25℃恒温条件下,设置需要的采集参数测量其核磁共振T2衰减信号。
作为优选,核磁孔隙度标准样的孔隙度值分别取0.5%、1.0%、3.0%、6.0%、10.0%、15.0%,核磁孔隙度标准样的体积均取10.0ml。
本发明的有益效果是:本发明核磁孔隙度计算方法,考虑了背景噪声信号量对核磁孔隙度计算结果的影响,建立采集参数与背景噪声信号量的函数关系,实现背景噪声信号量的简单估计,并提出考虑背景噪声信号量建立的新的核磁孔隙度计算公式,通过提出的新的核磁孔隙度计算公式计算岩样核磁孔隙度,物理意义明确,计算精度高。与现有技术相比,本发明核磁孔隙度计算方法,过程简便,计算简便,计算结果在一定程度上解决了核磁孔隙度偏低的问题,与传统方法计算的核磁孔隙度相比,更接近真实孔隙度,能够为油藏描述、测井评价等环节提供更加准确的孔隙度资料,有助于提高勘探开发效率。
附图说明
图1为本发明具体实施例提取到的核磁共振噪声信号。
图2为本发明具体实施例的Snoise1-TE关系曲线。
图3为本发明具体实施例的Snoise2-NS关系曲线。
图4为本发明具体实施例的Snoise3-TW关系曲线。
图5为本发明具体实施例的核磁孔隙度标定曲线。
图6为本发明具体实施例方法与现有方法对采取的冀东含泥质砂岩核磁孔隙度计算结果对比图。
具体实施方式
以冀东地区含泥质砂岩为例,结合附图对本发明进行进一步的说明。
一种考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法,含有以下步骤:
步骤一:提取核磁噪声信号
在岩心室空载的前提下测量核磁共振T2衰减信号,在测量中所有的信号都被当做正值处理,将测量得到的信号减去其平均值,从而提取到典型的NMR噪声信号,即为提取的核磁共振噪声信号,表示为:
式中,S(ti)为没有样品时ti时刻测量的衰减数据,S(ti)'为提取的核磁共振噪声信号,P为回波个数,提取的核磁共振噪声信号如图1所示。
其中,测量核磁共振T2衰减信号的方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器,岩心室空载,在25℃恒温条件下,采用回波间隔0.2ms,等待时间6000ms,累加次数32次,回波个数2000的采集参数进行核磁共振T2衰减信号采集。
步骤二:估计背景噪声信号量
采用拟合的方法确定背景噪声信号量Snoise1与回波间隔TE的关系,确定背景噪声信号量Snoise1与回波间隔TE的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振采集仪器,岩心室空载,在25℃恒温条件下,采用等待时间为6000ms,叠加次数为32次,回波个数为2000,分别设定回波间隔为0.2ms、0.4ms、0.6ms、0.8ms、1ms、2ms采集得到核磁共振T2衰减信号,采用步骤一的方法提取核磁共振噪声信号,将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演,得到T2谱,将其幅值累加得到背景噪声信号量Snoise1,从而确定背景噪声信号量Snoise1与回波间隔TE的关系,其实验结果如下述表1所示。
表1
实验次数 | 回波间隔(ms) | 背景噪声信号量(f) |
1 | 0.2 | 326.278 |
2 | 0.4 | 110.840 |
3 | 0.6 | 48.957 |
4 | 0.8 | 39.326 |
5 | 1.0 | 34.631 |
6 | 2.0 | 16.571 |
参见图2,背景噪声信号量Snoise1与回波间隔TE的函数关系为:
Snoise1=26.476×TE-1.560 (6)
采用拟合的方法确定背景噪声信号量Snoise2与叠加次数NS的关系,确定背景噪声信号量Snoise2与叠加次数NS的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振采集仪器,岩心室空载,在25℃恒温条件下,采用回波间隔0.2ms,等待时间为6000ms,回波个数为2000,分别设定叠加次数为1、2、4、8、16、32、64、128采集得到核磁共振T2衰减信号,采用步骤一的方法提取核磁噪声信号,将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演,得到T2谱,将其幅值累加得到背景噪声信号量Snoise2,从而确定背景噪声信号量Snoise2与叠加次数NS的关系,其实验结果如下述表2所示。
表2
实验次数 | 叠加次数 | 背景噪声信号量(f) |
1 | 1 | 41.640 |
2 | 2 | 33.180 |
3 | 4 | 64.073 |
4 | 8 | 69.135 |
5 | 16 | 97.407 |
6 | 32 | 326.278 |
7 | 64 | 413.851 |
8 | 128 | 648.372 |
参见图3,背景噪声信号量Snoise2与叠加次数NS的函数关系为:
Snoise2=52.794×NS+4.987 (7)
采用拟合的方法确定背景噪声信号量Snoise3与等待时间TW的关系,确定背景噪声信号量Snoise3与等待时间TW的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振采集仪器,岩心室空载,在25℃恒温条件下,采用回波间隔0.2ms,叠加次数为32次,回波个数为2000,分别设定等待时间为1000ms、2000ms、3000ms、4000ms、5000ms、6000ms采集得到核磁共振信号,采用步骤一的方法提取核磁共振噪声信号,将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演,得到T2谱,将其幅值累加得到背景噪声信号量Snoise3,从而确定背景噪声信号量Snoise3与等待时间TW的关系,其实验结果如下述表3所示。
表3
实验次数 | 等待时间(s) | 背景噪声信号量(f) |
1 | 1 | 110.639 |
2 | 2 | 152.067 |
3 | 3 | 147.946 |
4 | 4 | 113.246 |
5 | 5 | 109.465 |
6 | 6 | 146.376 |
参见图4,发现等待时间TW对背景噪声信号量Snoise3不产生影响。
进而,得到背景噪声信号量Snoise的估计式为:
Snoise=4.988×NS+32.276×TE-1.159-162.371 (8)
步骤三:确定核磁孔隙度的计算公式
对测量的不同核磁孔隙度标准样的核磁共振T2衰减信号,从测量的核磁共振T2衰减信号的信号总量中减去背景噪声信号量即得到纯净信号,通过拟合单位体积标准样纯净信号量与核磁孔隙度标准样的孔隙度值得到核磁孔隙度标定曲线,参见图5,进而得到核磁孔隙度的计算公式为:
Φ=0.039*[Snmr-(4.988×NS+32.276×TE-1.159-162.371)]/V+0.720 (9)
式中,Φ为核磁孔隙度,Snmr为测量核磁共振信号总量,V为样品体积。
测量核磁孔隙度标准样的核磁共振T2衰减信号的方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器,岩心室放置核磁孔隙度标准样,在25℃恒温条件下,设置需要的采集参数测量其核磁共振T2衰减信号。
其中,核磁孔隙度标准样的孔隙度值分别取0.5%、1.0%、3.0%、6.0%、10.0%、15.0%,核磁孔隙度标准样的体积均取10.0ml,通过公式(9)计算得到岩样核磁孔隙度,其实验数据如表4所示。
表4
标样编号 | 单位体积信号量 | 孔隙度(%) |
1 | 20.962 | 0.5 |
2 | 28.997 | 1.0 |
3 | 72.876 | 3.0 |
4 | 148.164 | 6.0 |
5 | 254.517 | 10.0 |
6 | 391.538 | 15.0 |
采用冀东地区12块含泥质砂岩样品进行实验,采用本发明实施例上述方法和传统方法计算岩样的核磁孔隙度。
岩样的处理流程如下:
(1)样品预处理,对样品进行洗油、洗盐等清洁处理,使用游标卡尺对样品尺寸进行测量。
(2)将样品在110℃条件下烘干12个小时,使用油水饱和装置,将样品抽真空24小时,在25MPa的压力下加压饱和24小时,使用称重法得到其水孔隙度,并以之为真实孔隙度。
(3)在温度为25℃,回波时间为0.2ms,等待时间为6s,叠加次数为32次,回波个数为2000的条件下测量岩心的核磁共振T2衰减信号。
(4)使用本发明实施例所述计算方法以及传统计算方法计算岩样的核磁孔隙度。
获得的实验数据如表5所示。
表5
参见图6,对上面所述冀东地区的12块砂岩样品通过本发明实施例所述计算方法计算的核磁孔隙度、传统计算方法计算的核磁孔隙度、样品真实孔隙度三者进行对比,本发明实施例所述计算方法计算的孔隙度略高于传统计算方法技术的孔隙度,且计算结果与真实孔隙度更加接近。
使用本发明核磁孔隙度计算方法计算砂岩样品的核磁孔隙度,将会为油藏描述、测井评价等环节提供更加准确的孔隙度资料,有助于提高勘探开发效率。
以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明,并非对本发明保护范围的限制,在本发明所述技术方案范畴,所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰,均应包含在以上申请专利范围中。
Claims (8)
1.一种考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法,含有以下步骤:
(一)提取核磁共振噪声信号;
在岩心室空载的前提下测量核磁共振T2衰减信号,在测量中所有的信号都被当做正值处理,将测量得到的信号减去其平均值,从而提取到典型的NMR噪声信号,即为提取的核磁共振噪声信号,表示为:
式中,S(ti)为没有样品时ti时刻测量的衰减数据,S(ti)'为提取的核磁共振噪声信号,P为回波个数;
(二)估计背景噪声信号量;
根据步骤(一)中提取的核磁共振噪声信号S(ti)'获取背景噪声信号量Snoise,采用拟合的方法得到背景噪声信号量Snoise的估计式为:
Snoise=a×NS+b×TEc+d (2)
式中,Snoise为背景噪声信号量,NS为叠加次数,TE为回波间隔,a、b、c、d为参数;
(三)确定核磁孔隙度的计算公式;
对测量的不同核磁孔隙度标准样的核磁共振T2衰减信号,从测量的核磁共振T2衰减信号的信号总量中减去背景噪声信号量即得到纯净信号量,通过拟合单位体积标准样纯净信号量与核磁孔隙度标准样的孔隙度值得到核磁孔隙度标定曲线,进而得到核磁孔隙度的计算公式为:
Φ=e×[Snmr-(a×NS+b×TEc+d)]/V+f (3)
式中,Φ为核磁孔隙度,Snmr为测量核磁共振信号总量,V为样品体积,a、b、c、d、e、f均为参数;
通过公式(3)计算获得的核磁孔隙度即为考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度。
2.根据权利要求1所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法,其特征在于:所述步骤(一)中,测量核磁共振T2衰减信号的方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器,岩心室空载,在25℃恒温条件下,设置需要的采集参数进行核磁共振T2衰减信号采集。
3.根据权利要求1所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法,其特征在于:所述步骤(二)中,获得背景噪声信号量Snoise的估计式的方法为:
采用拟合的方法确定背景噪声信号量Snoise1与回波间隔TE的关系,建立背景噪声信号量Snoise1与回波间隔TE的函数关系为:
Snoise1=b×TEc (4)
式中,b和c均为参数;
采用拟合的方法确定背景噪声信号量Snoise2与叠加次数NS的关系,建立背景噪声信号量Snoise2与叠加次数NS的函数关系为:
Snoise2=a×NS+d (5)
式中,a、d均为参数;
采用拟合的方法确定背景噪声信号量Snoise3与等待时间TW的关系,发现等待时间TW对背景噪声信号量Snoise3不产生影响;
进而,得到背景噪声信号量Snoise的估计式。
4.根据权利要求3所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法,其特征在于:确定背景噪声信号量Snoise1与回波间隔TE的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器,岩心室空载,在25℃恒温条件下,采用等待时间为6000ms,叠加次数为32次,回波个数为2000,分别设定回波间隔为0.2ms、0.4ms、0.6ms、0.8ms、1ms、2ms采集得到核磁共振T2衰减信号,采用步骤(一)的方法提取核磁共振噪声信号,将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演,得到T2谱,将其幅值累加得到背景噪声信号量Snoise1,从而确定背景噪声信号量Snoise1与回波间隔TE的关系。
5.根据权利要求3所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法,其特征在于:确定背景噪声信号量Snoise2与叠加次数NS的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器,岩心室空载,在25℃恒温条件下,采用回波间隔0.2ms,等待时间为6000ms,回波个数为2000,分别设定叠加次数为1、2、4、8、16、32、64、128采集得到核磁共振T2衰减信号,采用步骤(一)的方法提取核磁共振噪声信号,将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演,得到T2谱,将其幅值累加得到背景噪声信号量Snoise2,从而确定背景噪声信号量Snoise2与叠加次数NS的关系。
6.根据权利要求3所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法,其特征在于:确定背景噪声信号量Snoise3与等待时间TW的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器,岩心室空载,在25℃恒温条件下,采用回波间隔0.2ms,叠加次数为32次,回波个数为2000,分别设定等待时间为1000ms、2000ms、3000ms、4000ms、5000ms、6000ms采集得到核磁共振T2衰减信号,采用步骤(一)的方法提取核磁共振噪声信号,将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演,得到T2谱,将其幅值累加得到背景噪声信号量Snoise3,从而确定背景噪声信号量Snoise3与等待时间TW的关系。
7.根据权利要求1所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法,其特征在于:所述步骤(三)中,测量核磁孔隙度标准样的核磁共振T2衰减信号的方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器,岩心室放置核磁孔隙度标准样,在25℃恒温条件下,设置需要的采集参数测量其核磁共振T2衰减信号。
8.根据权利要求7所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法,其特征在于:所述核磁孔隙度标准样的孔隙度值分别取0.5%、1.0%、3.0%、6.0%、10.0%、15.0%,核磁孔隙度标准样的体积均取10.0ml。
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