CN108873082B - 一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法 - Google Patents

一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法，该方法通过对完全含水岩石开展不同回波间隔条件下的核磁共振测量并反演得到核磁共振T2谱，并将T2谱刻度成孔隙度；对实验测得的最短回波间隔的核磁共振T2谱做二阶差分，根据二阶差分为零的点确定弛豫组分区间；针对多个弛豫组分区间，分别建立最短回波间隔核磁共振孔隙度与不同回波间隔条件下核磁共振孔隙度的关系，进而实现各个弛豫组分区间的核磁共振孔隙度校正；最后将校正后的多个弛豫组分区间的核磁共振孔隙度累加，即可得到经过校正后的致密岩石核磁共振孔隙度。本发明考虑了回波间隔对不同弛豫组分区间的影响，可实现任意回波间隔的核磁共振孔隙度精确校正。

Description

一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法
技术领域
本发明属于地球物理测井领域，具体地说是涉及一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法。
背景技术
核磁共振是目前唯一能同时反映孔隙和流体信息的地球物理技术，已广泛应用于岩石物理实验和测井评价领域，在储层物性参数计算和流体识别中取得较好的效果。
回波间隔是影响核磁共振测量精度的重要因素，对于物性好、孔径大的岩石来说，核磁共振测量结果受回波间隔影响小。然而，致密岩石的孔径小，弛豫特征复杂，短弛豫组分占比高，核磁共振信号受回波间隔影响大，导致反演得到的核磁共振T2谱和刻度得到的孔隙度失真。岩心核磁共振仪可以将回波间隔降至0.1ms甚至更低，能最大程度地降低分子扩散对核磁共振的影响。但现有的井下核磁共振仪器的回波间隔较高，除斯伦贝谢公司的核磁共振测井仪器其最短回波间隔为0.2ms外，其它公司所生产的核磁共振测井仪器，其最短回波间隔一般大于0.6ms，在致密、页岩等复杂及常规油气中的应用能力受到限制。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法，包括以下步骤：
(1)对致密岩心依次进行钻取、切割、洗油、洗盐、烘干处理，测量岩心长度和直径，将岩心放入饱和仪，使岩心孔隙完全饱和水；
(2)将岩心核磁共振仪的等待时间设为6秒，扫描次数设为256次，测量完全含水岩心在回波间隔分别为0.2毫秒、0.3毫秒、0.6毫秒、0.9毫秒、1.2毫秒和2.4毫秒时的磁化矢量衰减曲线，并将磁化矢量衰减曲线反演成T2谱；
(3)将岩心核磁共振仪的等待时间设为6秒，扫描次数设为256次，测量孔隙度已知的标准样品在回波间隔分别为0.2毫秒、0.3毫秒、0.6毫秒、0.9毫秒、1.2毫秒和2.4毫秒时的磁化矢量衰减曲线，并将磁化矢量衰减曲线反演成T2谱，采用谱面积法建立孔隙度与核磁共振响应的关系；
(4)根据步骤(3)建立的孔隙度与核磁共振响应的关系，将步骤(2)所测的核磁信号转换成岩心孔隙度；
(5)对完全含水岩心在回波间隔为0.2毫秒时所测得的T2谱进行二阶差分，将二阶差分值为零的点记为弛豫组分的截止值，分别为a，b；
(6)确定不同弛豫组分区间的T2分布范围，第一弛豫组分区间的T2分布范围为0.01毫秒至a毫秒；第二弛豫组分区间的T2分布范围为a毫秒至b毫秒，第三弛豫组分区间的T2分布范围为b毫秒至10000毫秒；
(7)采用谱面积法将三个弛豫组分区间的信号刻度成孔隙度，建立不同回波间隔、不同弛豫组分的孔隙度校正公式，如式(1)至式(3)：
式中：分别为回波间隔为TE时第一、第二、第三弛豫组分的校正后核磁共振孔隙度；分别为回波间隔为TE时第一、第二、第三弛豫组分的核磁共振孔隙度；分别为回波间隔为TE时的校正系数；
(8)根据步骤(7)确定的不同弛豫组分孔隙度校正公式，得到校正后的致密岩心核磁共振孔隙度，如式(4)：
优选的，所述岩心核磁共振仪的主频为2兆赫兹。
优选的，所述a为0.3毫秒，b为7毫秒。
本发明的有益技术效果是：
本发明考虑了回波间隔对不同弛豫组分区间的影响，可实现任意回波间隔的核磁共振孔隙度精确校正，摒弃了以往不分弛豫组分区间的简单校正方法精度低的缺陷，大大提升了致密岩心的核磁共振孔隙度测量精度，对井下核磁共振仪器测量的孔隙度校正具有重要意义。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作更进一步的说明：
图1为本发明提供的一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法的流程图。
图2为本发明实施例中某地区完全含水的致密岩心(孔隙度为5.9％)分别在主频为2兆赫兹的岩心核磁共振仪中等待时间为6秒，扫描次数为256次，回波间隔(TE)分别为0.2毫秒、0.3毫秒、0.6毫秒、0.9毫秒、1.2毫秒和2.4毫秒时的T2谱。
图3为本发明实施例中某地区完全含水的致密岩心(孔隙度为5.9％)在主频为2兆赫兹的岩心核磁共振仪中等待时间为6秒，扫描次数为256次，回波间隔(TE)为0.2毫秒时的T2谱的二阶差分。
图4a为本发明实施例中第一弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和0.3毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为0.3毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)；
图4b为本发明实施例中第一弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和0.6毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为0.6毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)；
图4c为本发明实施例中第一弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和0.9毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为0.9毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)；
图4d为本发明实施例中第一弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和1.2毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为1.2毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)；
图4e为本发明实施例中第一弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和2.4毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为2.4毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)。
图5a为本发明实施例中第二弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和0.3毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为0.3毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)；
图5b为本发明实施例中第二弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和0.6毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为0.6毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)；
图5c为本发明实施例中第二弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和0.9毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为0.9毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)；
图5d为本发明实施例中第二弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和1.2毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为1.2毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)；
图5e为本发明实施例中第二弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和2.4毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为2.4毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)。
图6a为本发明实施例中第三弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和0.3毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为0.3毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)；
图6b为本发明实施例中第三弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和0.6毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为0.6毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)；
图6c为本发明实施例中第三弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和0.9毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为0.9毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)；
图6d为本发明实施例中第三弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和1.2毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为1.2毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)；
图6e为本发明实施例中第三弛豫组分在回波间隔分别为0.2毫秒和2.4毫秒测量的孔隙度对比(横坐标为2.4毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度)。
图7为本发明实施例中不同回波间隔、不同弛豫组分区间的核磁共振孔隙度校正公式。
图8为本发明实施例中不同回波间隔的核磁共振孔隙度效果对比(横坐标为0.2毫秒测量的核磁共振孔隙度，纵坐标为校正后的核磁共振孔隙度)。
具体实施方式
本发明提出一种合理有效的核磁共振孔隙度校正方法，具体地说是建立一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法，以有效解决现有核磁共振测井仪器的最短回波间隔一般大于0.6ms，在致密岩心中的应用能力受到限制的问题。本发明通过测量完全含水的致密岩心在不同回波间隔条件下的核磁共振衰减曲线，将它们反演成T2谱，并刻度成孔隙度；对比不同弛豫组分区间段T2谱的幅度与回波间隔的关系，建立不同弛豫组分区间段幅度减小量与回波间隔的关系，将数据校正到最短回波间隔时所测值，实现核磁共振孔隙度的有效校正，进而有效提升核磁共振测井资料表征储层的能力。
一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法，包括以下步骤：
(1)对致密岩心依次开展钻取、切割、洗油、洗盐、烘干等预处理，得到预处理后的柱状岩心，测量岩心长度和直径，将岩心放入饱和仪，使岩心孔隙完全饱和水。
(2)将主频为2兆赫兹的岩心核磁共振仪的等待时间设为6秒，扫描次数设为256次，测量完全含水岩心在回波间隔分别为0.2毫秒、0.3毫秒、0.6毫秒、0.9毫秒、1.2毫秒和2.4毫秒时的磁化矢量衰减曲线，并采用仪器自带软件将磁化矢量衰减曲线反演成T2谱。
(3)将主频为2兆赫兹的岩心核磁共振仪的等待时间设为6秒，扫描次数设为256次，测量孔隙度已知的标准样品在回波间隔分别为0.2毫秒、0.3毫秒、0.6毫秒、0.9毫秒、1.2毫秒和2.4毫秒时的磁化矢量衰减曲线，并将磁化矢量衰减曲线反演成T2谱，采用谱面积法建立孔隙度与核磁共振响应即T2谱的关系；
(4)根据步骤(3)建立的孔隙度与核磁共振响应的关系，将步骤(2)所测的核磁信号或者说T2谱转换成岩心孔隙度。
(5)对完全含水岩心所测得的T2谱进行二阶差分，将二阶差分值为零的点记为弛豫组分的截止值，分别为a，b。
(6)确定不同弛豫组分区间的T2分布范围，第一弛豫组分区间的T2分布范围为0.01毫秒至a毫秒；第二弛豫组分区间的T2分布范围为a毫秒至b毫秒，第三弛豫组分区间的T2分布范围为b毫秒至10000毫秒。
(7)采用谱面积法将三个弛豫组分区间的信号刻度成孔隙度，建立不同回波间隔、不同弛豫组分的孔隙度校正公式，如式(1)至式(3)：
式中：分别为回波间隔为TE时第一、第二、第三弛豫组分的校正后核磁共振孔隙度；分别为回波间隔为TE时第一、第二、第三弛豫组分的核磁共振孔隙度；分别为回波间隔为TE时的校正系数。
需要进一步说明的是，由于回波间隔为0.2毫秒时测得的孔隙度是比较准确的，因此上述建立不同回波间隔、不同弛豫组分的孔隙度校正公式，具体是指分别建立回波间隔为0.3毫秒、0.6毫秒、0.9毫秒、1.2毫秒和2.4毫秒时，与回波间隔为0.2毫秒时(最短回波间隔)的数据校正关系。比如说建立回波间隔为0.6毫秒时与最短回波间隔0.2毫秒的数据校正关系，此时，式(1)至式(3)中，分别为回波间隔为0.2毫秒时第一、第二、第三弛豫组分的校正后核磁共振孔隙度；分别为回波间隔为0.6毫秒时第一、第二、第三弛豫组分的核磁共振孔隙度；分别为回波间隔为0.6毫秒时的校正系数。又如，建立回波间隔为0.9毫秒时与最短回波间隔0.2毫秒的数据校正关系，此时，式(1)至式(3)中，分别为回波间隔为0.2毫秒时第一、第二、第三弛豫组分的校正后核磁共振孔隙度；分别为回波间隔为0.9毫秒时第一、第二、第三弛豫组分的核磁共振孔隙度； 分别为回波间隔为0.9毫秒时的校正系数。当然，回波间隔为0.6毫秒时的校正系数和回波间隔为0.9毫秒时的校正系数是不一样的。
(8)根据步骤(7)确定的不同弛豫组分孔隙度校正公式，得到校正后的致密岩心核磁共振孔隙度，如式(4)：
具体应用时，可根据井下测得的磁化矢量衰减曲线，反演成T2谱，然后采用谱面积法将三个弛豫组分区间的信号刻度成孔隙度，再代入孔隙度校正公式(1)至(4)，即可得到校正后的孔隙度。
上述步骤中：岩心核磁共振仪除选用2兆赫兹的主频外，也适用于其它主频。当然，步骤(2)和步骤(3)中所述的参数也可根据需要进行调整。
上述步骤中：所述的弛豫组分区间也可不仅仅限于三个，可根据不同地区、不同样品的测试结果进行动态调整。
上述步骤中：所述的a一般为0.3毫秒，b一般为7毫秒，这2个参数为经验统计值，也可根据不同地区、不同样品的测试结果进行动态调整。
下面结合附图对本发明进行更为具体的说明。
一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法，通过对完全含水岩石开展不同回波间隔条件下的核磁共振测量并反演得到核磁共振T2谱、并将T2谱刻度成孔隙度。对实验测得的最短回波间隔的核磁共振T2谱做二阶差分，根据二阶差分为零的点确定弛豫组分区间，将岩石弛豫信息分为多个区间。在此基础上，针对多个弛豫组分区间，分别建立最短回波间隔核磁共振孔隙度与不同回波间隔条件下核磁共振孔隙度的关系，进而实现各个弛豫组分区间的核磁共振孔隙度校正。最后将校正后的多个弛豫组分区间的核磁共振孔隙度累加，即可得到经过校正后的致密岩石核磁共振孔隙度。一般而言，弛豫时间越小、回波间隔越大，核磁共振孔隙度的校正量越大。
图1是一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法，主要包括多组回波间隔的岩石及标样核磁共振信号测量、核磁共振T2谱反演及孔隙度刻度、基于二阶差分的弛豫组分区间及T2分布范围确定，不同弛豫组分区间核磁共振孔隙度校正，致密岩石核磁共振孔隙度校正这五部分，缺一不可，且顺序不可颠倒。
图2是本发明实施例中某地区完全含水的致密岩心(孔隙度为5.9％)分别在主频为2兆赫兹的岩心核磁共振仪中等待时间为6秒，扫描次数为256次，回波间隔(TE)为0.2毫秒、0.3毫秒、0.6毫秒、0.9毫秒、1.2毫秒和2.4毫秒时的T2谱。从图中可知，随着回波间隔的增大，核磁共振T2谱面积逐步减小，弛豫时间较小的短弛豫组分区间的减小幅度最大。
图3是本发明实施例中某地区完全含水的致密岩心(孔隙度为5.9％)在主频为2兆赫兹的岩心核磁共振仪中等待时间为6秒，扫描次数为256次，回波间隔(TE)为0.2毫秒时的T2谱的二阶差分。从图中可知，第一弛豫组分区间的T2分布范围约为0.01毫秒至0.3毫秒；第二弛豫组分区间的T2分布范围约为0.3毫秒至7毫秒；第三弛豫组分区间的T2分布范围约为7毫秒至10000毫秒。
图4至图6分别是本发明实施例中第一、第二和第三弛豫组分在最短回波间隔的核磁共振孔隙度与其它回波间隔的核磁共振孔隙度的关系。从图中可知，它们均呈现良好线性关系。
图7为本发明实施例中不同回波间隔、不同弛豫组分区间的核磁共振孔隙度校正公式，采用线性拟合可将各弛豫组分区间的核磁孔隙度校正到最短回波间隔的核磁共振孔隙度。
图8为本发明实施例中不同回波间隔的核磁共振孔隙度效果对比(横坐标为岩心在回波间隔为0.2毫秒时测得的核磁共振孔隙度，纵坐标为校正后的核磁共振孔隙度)。从图中可知，经过校正后，任意回波间隔下测量得到的核磁共振孔隙度与最短回波间隔测量得到的孔隙度基本一致，平均相对误差基本小于3％，说明校正结果十分有效。

Claims (2)

1.一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)对致密岩心依次进行钻取、切割、洗油、洗盐、烘干处理，测量岩心长度和直径，将岩心放入饱和仪，使岩心孔隙完全饱和水；
(2)将岩心核磁共振仪的等待时间设为6秒，扫描次数设为256次，测量完全含水岩心在回波间隔分别为0.2毫秒、0.3毫秒、0.6毫秒、0.9毫秒、1.2毫秒和2.4毫秒时的磁化矢量衰减曲线，并将磁化矢量衰减曲线反演成T2谱；
(3)将岩心核磁共振仪的等待时间设为6秒，扫描次数设为256次，测量孔隙度已知的标准样品在回波间隔分别为0.2毫秒、0.3毫秒、0.6毫秒、0.9毫秒、1.2毫秒和2.4毫秒时的磁化矢量衰减曲线，并将磁化矢量衰减曲线反演成T2谱，采用谱面积法建立孔隙度与核磁共振响应的关系；
(4)根据步骤(3)建立的孔隙度与核磁共振响应的关系，将步骤(2)所测的核磁信号转换成岩心孔隙度；
(5)对完全含水岩心所测得的T2谱进行二阶差分，将二阶差分值为零的点记为弛豫组分的截止值，分别为a，b；
(6)确定不同弛豫组分区间的T2分布范围，第一弛豫组分区间的T2分布范围为0.01毫秒至a毫秒；第二弛豫组分区间的T2分布范围为a毫秒至b毫秒，第三弛豫组分区间的T2分布范围为b毫秒至10000毫秒；
(7)采用谱面积法将三个弛豫组分区间的信号刻度成孔隙度，建立不同回波间隔、不同弛豫组分的孔隙度校正公式，如式(1)至式(3)：
式中：分别为回波间隔为TE时第一、第二、第三弛豫组分的校正后核磁共振孔隙度；分别为回波间隔为TE时第一、第二、第三弛豫组分的核磁共振孔隙度；分别为回波间隔为TE时的校正系数；
(8)根据步骤(7)确定的不同弛豫组分孔隙度校正公式，得到校正后的致密岩心核磁共振孔隙度，如式(4)：
所述岩心核磁共振仪的主频为2兆赫兹。
2.根据权利要求1所述的一种考虑弛豫组分区间的致密岩心核磁共振孔隙度校正方法，其特征在于：所述a为0.3毫秒，b为7毫秒。
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