CN106066494B - 一种火成岩核磁共振孔隙度校正方法和t2分布校正方法 - Google Patents
一种火成岩核磁共振孔隙度校正方法和t2分布校正方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种火成岩核磁共振孔隙度校正方法和T2分布校正方法。该测量火成岩中孔隙度的方法包括，步骤一：将由核磁共振获得的多个原始回波幅度ai进行极化校正，得到校正后的多个回波幅度bi，i为序号，取值为1,2,3…m；步骤二：根据回波方程组和多个回波幅度bi计算得到火成岩的多个组分孔隙度值pj，j为序号，取值为1,2,3…n，多个组分孔隙度值pj的和为火成岩的总孔隙度。在本发明的方法中充分考虑了顺磁性矿物对核磁共振分析过程带来的不利影响，从而大大提高了分析结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探领域，特别是涉及一种火成岩核磁共振孔隙度校正方法，本发明还涉及校正核磁共振T2分布的方法。
背景技术
在现有技术中，通常使用核磁共振技术来分析岩石的孔隙度。例如，在碎屑岩地层中，通过核磁共振图谱能够得到与岩性无关的精确的孔隙度。然而，对于火成岩而言，其通常包含有顺磁性矿物，例如包含铁和/或锰元素的矿物。在对于火成岩核磁共振分析时，这些顺磁性矿物会对磁场产生影响，使得测量的火成岩核磁共振孔隙度不准确。同时，利用核磁共振T2分布分析岩石孔隙结构也会带来极大的不利影响。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种火成岩核磁共振孔隙度校正方法。在本发明的方法中充分考虑了顺磁性矿物对核磁共振分析过程带来的不利影响，从而大大提高了分析结果的准确性。
根据本发明的第一方面的火成岩核磁共振孔隙度校正方法包括以下步骤：步骤一：将由核磁共振获得的多个原始回波幅度ai进行极化校正，得到校正后的多个回波幅度bi，i为序号，取值为1,2,3…m；步骤二：根据回波方程组和多个回波幅度bi计算得到火成岩的多个组分孔隙度值pj，j为序号，取值为1,2,3…n，多个组分孔隙度值pj的和为火成岩的总孔隙度。该回波方程组为式1：
其中，e为自然常数；为第j个横向表面弛豫时间；T2B为横向自由弛豫时间，对于具体的流体而言其为常数；TE为回波间隔；G为磁场梯度；对于具体的核磁共振设备和岩石而言，回波间隔TE和磁场梯度G为常数；γ为流体的旋磁比；D为流体的分子扩散系数；对于具体的流体而言，磁旋比γ和分子扩散系数D为常数。
申请人发现，在进行核磁共振测量中，火成岩中的顺磁性物质会使得岩石孔隙内的流体不能被完全磁化，这会导致所得到的原始回波幅度ai不能很好地反映岩石孔隙内的流体的量，进而不能精确地得到岩石内的孔隙度。由此，申请人对原始回波幅度ai进行了极化校正，以消除顺磁性物质的导致的上述不良影响，进而提高测量结果的精确度。
此外，在现有技术中，通常认为：横向自由弛豫时间T2B和横向扩散弛豫(即，)对核磁共振测量岩石孔隙度的影响非常小，并且因此通常忽略不计。式2显示了现有技术中使用核磁共振测量岩石的孔隙度的方法。
在式2中，e和TE的含义与是1中的相应的参数的含义相同。多个bm为回波幅度，多个pn为火成岩的多个组分孔隙度值。为第n个横向表面弛豫时间。申请人发现，火成岩含有大量的顺磁性矿物质，并且孔隙内的流体也含有大量的顺磁离子，例如锰离子、铁离子和/或镍离子。在核磁共振分析过程中，这些顺磁性矿物质和顺磁性离子会使得横向自由弛豫弛豫显著增大。此外，火成岩中的顺磁性矿物质使得火成岩具有高的磁化率，这导致岩石孔隙内部的磁场梯度G增大，进而使横向扩散弛豫效应显著增大。显然，与由现有技术的方法(即，式2)得到的实验结果相比，由包含横向自由弛豫和横向扩散弛豫的影响因素的本发明的方法得到的测量结果更能真实地反映火成岩的孔隙度。
在一个实施例中，极化校正根据下述的极化校正式进行，极化校正式为：在该极化校正式中，A为小于1的校正系数，校正系数A由极化等待时间Tw和纵向弛豫时间T1计算得到，对于具体的核磁共振设备而言，极化等待时间Tw为常数；对于具体的流体而言，纵向弛豫时间T1为常数。在一个具体的实施例中，校正系数A的计算式为：在式中，e为自然常数。根据本发明的极化校正式，考虑了孔隙内待被磁化的流体，并且得到了大于原始回波幅度ai的校正后的回波幅度bi，由此消除了顺磁性物质导致的孔隙内的流体不能被完全磁化而对回波幅度造成的不良影响。
根据本发明第二方面的核磁共振T2分布校正方法，包括以下步骤：步骤a：根据本发明的火成岩核磁共振孔隙度校正方法得到火成岩的多个组分孔隙度值pj，步骤b：将该多个组分孔隙度值pj在直角坐标系内作图形成校正后的核磁共振T2分布，在该直角坐标系中，横坐标为横向表面弛豫时间，纵坐标为组分孔隙度值pj。
应注意的是：本申请中所涉及的多个T2、T2B、TE、G、γ、D、Tw、T1的物理含义都是本领域的技术人员所熟知的，这里不再对其进行详细解释和说明。
与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明中测量火成岩孔隙度的方法考虑了火成岩中的顺磁性物质对分析过程带来的影响，从而大大提高了分析结果的准确性。(2)根据本发明的校正核磁共振T2分布的方法能准确地反映火成岩的孔隙结构。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示意性地显示了实施根据本发明测量火成岩孔隙度方法的步骤；
图2显示了使用本发明的方法得到的孔隙度测量结果与现有技术方法得到的孔隙度测量结果；
图3显示了使用本发明的方法得到的核磁共振T2分布结果与现有技术方法得到的核磁共振T2分布结果。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本发明的火成岩核磁共振孔隙度校正方法的步骤图。如图1所示，首先进行步骤1：将由核磁共振获得的多个原始回波幅度ai进行极化校正，得到校正后的多个回波幅度bi。在一个实施例中，使用式3所示的方法进行校正：
在式3中，对于具体的核磁共振设备而言，极化等待时间Tw为常数；对于具体的流体而言，纵向弛豫时间T1为常数。在使用式3进行极化校正后，消除了顺磁性物质导致的孔隙内的流体不能被完全磁化而对回波幅度造成的不良影响。
接下来，进行步骤2：根据回波方程组和校正后的多个回波幅度bi计算得到火成岩的多个组分孔隙度值pj。该多个组分孔隙度值pj的和为火成岩的孔隙度。回波方程组见上文所述的式1。如上文分析，在式1中，进一步考虑了火成岩中的顺磁性物质对测量结果的影响，由此提高了测量结果的准确性。
应理解的是，在本申请中，组分孔隙度是以火成岩中孔隙的尺寸大小来区分的。
具体实施例：
申请人使用本发明的火成岩核磁共振孔隙度校正方法进行了核磁共振测井。测试条件如表1所示。测井结果见图2和图3。
表1
在图2中，附图标记21为使用现有技术的方法得到的孔隙度测量结果，附图标记22为使用本发明的方法得到的孔隙度测量结果，附图标记23为使用岩芯分析得到的孔隙度测量结果。从图2中可清楚地得知，对于任选的深度为900m和920m之间的地层，与由现有技术的方法得到的孔隙度相比，由本发明的方法得到的孔隙度与岩芯分析得到的孔隙度匹配度更佳，由此说明由发明的方法得到的孔隙度测量结果更加真实地反映火成岩的孔隙度。
图3显示了不同地层深度的核磁共振T2分布。在图3中，附图标记31指代了由现有技术的方法得到了核磁共振T2分布，附图标记32指代了本发明的方法得到了核磁共振T2分布。申请人对图3进行如下解释：在图3中，横坐标X是横向表面弛豫时间，纵坐标Z是地层深度。图3中的每一条曲线都表示了地层某一深度处的核磁共振T2分布，曲线的波动幅度的大小反映了组分孔隙度值pj的大小。图3是测井领域常见的显示方式，本领域的技术人员基于其已有的知识完全能理解图3中每条曲线的含义。
由图3可知，与根据现有技术的方法得到的图谱相比，根据本发明的校正核磁共振T2分布的方法得到的图谱有显著的变化。结合图2可知，根据本发明的方法得到的图谱更加准确，即实现了对根据现有技术的方法得到的图谱的校正。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (2)
1.一种火成岩核磁共振孔隙度校正方法，包括以下步骤，
步骤一：对由火成岩核磁共振获得的多个原始回波幅度ai进行极化校正，得到校正后的多个回波幅度bi，i为序号，取值为1,2,3…m；
步骤二：根据回波方程组和所述多个回波幅度bi计算得到所述火成岩的多个组分孔隙度值pj，j为序号，取值为1,2,3…n，所述多个组分孔隙度值pj的和为所述火成岩的总孔隙度，
其中，所述回波方程组为：
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其中，e为自然常数；为第j个横向表面弛豫时间；T2B为横向自由弛豫时间，对于具体的流体而言其为常数；TE为回波间隔；G为磁场梯度；对于具体的核磁共振设备和岩石而言，回波间隔TE和磁场梯度G为常数；γ为流体的旋磁比；D为流体的分子扩散系数；对于具体的流体而言，磁旋比γ和分子扩散系数D为常数，
所述极化校正根据下述的极化校正式进行，
所述极化校正式为：在所述极化校正式中，A为小于1的校正系数，所述校正系数A由极化等待时间Tw，纵向弛豫时间T1计算得到，对于具体的核磁共振仪器而言，极化等待时间Tw为常数；对于具体的流体而言，纵向弛豫时间T1为常数，
所述校正系数A的计算式为：
在式中，e为自然常数。
2.一种核磁共振T2分布校正方法，包括以下步骤：
步骤a：根据权利要求1的方法得到火成岩的所述多个组分孔隙度值pj，
步骤b：将所述多个组分孔隙度值pj在直角坐标系内作图形成校正后的核磁共振T2分布，在所述直角坐标系中，横坐标为横向表面弛豫时间，纵坐标为组分孔隙度值pj。
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