CN110029990B - 一种核磁共振测井方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种核磁共振测井方法和装置,所述方法包括:在每一个周期内,先向地层发射90度电磁波脉冲,再向地层发射M个180度电磁波脉冲;其中,M为小于或等于预设阈值的正整数;根据第(i‑1)周期的M个180度电磁波脉冲的回波信号确定第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号;其中,i为大于或等于2的整数;根据第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度。本发明实施例在每一个周期内只需要发射完90度电磁波脉冲后再发射M个180度电磁波脉冲,M小于或等于预设阈值,即可获得总孔隙度,缩短了测井单个周期的时间,并且缩短了相邻两次测量间的等待时间;并且本发明实施例基于M个180度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度,而不需要通过面积积分法获得总孔隙度,简化了计算复杂度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及但不限于核磁共振测井技术,尤指一种核磁共振测井方法和装置。
背景技术
核磁共振测井技术是测井技术领域的高端测井技术,具有测量精度高,无需进行复杂校准,可避开泥浆污染影响,一次测井获取参数多等优点,在石油和天然气的地层储藏量评估方面,受到越来越多的关注。地层中原油、天然气和水富含氢原子核,核磁共振测井技术就是测量氢核的信号,通过反演技术得到弛豫时间T2分布。经过标定,弛豫时间T2幅度和就等于总孔隙度,其中包含了可动流体和束缚流体。
核磁共振测井具有优势的同时也存在着一些困难。核磁共振测井技术是利用核磁共振原理探测地层流体的氢核信息,这需要较长的时间来使得氢核极化完成,同时核磁测井技术常用的采集脉冲序列需要较长的采集时间,这些都会导致核磁测井速度慢,需要测井时间长。
发明内容
本发明实施例提供了一种核磁共振测井方法和装置,能够缩短测井时间。
本发明实施例提供了一种核磁共振测井方法,包括:
在每一个周期内,先向地层发射90度电磁波脉冲,再向地层发射M个180度电磁波脉冲;其中,M为小于或等于预设阈值的正整数;
根据第(i-1)周期的M个180度电磁波脉冲的回波信号确定第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号;其中,i为大于或等于2的整数;
根据第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度。
在本发明实施例中,该方法还包括:根据总孔隙度确定渗透率。
在本发明实施例中,所述根据总孔隙度确定渗透率包括:
其中,K为所述渗透率,φ为孔隙度,FFI为有效流体孔隙,C为固定常数,BVI为束缚流体孔隙。
在本发明实施例中,所述预设阈值为10。
在本发明实施例中,所述M为5或6。
本发明实施例还提出了一种核磁共振测井装置,包括:
发射模块,用于在每一个周期内,先向地层发射90度电磁波脉冲,再向地层发射M个180度电磁波脉冲;其中,M为小于或等于预设阈值的正整数;
确定模块,用于根据第(i-1)周期的M个180度电磁波脉冲的回波信号确定第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号;其中,i为大于或等于2的整数;根据第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度。
本发明实施例还提出了一种核磁共振测井装置,包括处理器和计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有指令,当所述指令被所述处理器执行时,实现上述任一种核磁共振测井方法。
本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种核磁共振测井方法的步骤。
本发明实施例包括:在每一个周期内,先向地层发射90度电磁波脉冲,再向地层发射M个180度电磁波脉冲;其中,M为小于或等于预设阈值的正整数;根据第(i-1)周期的M个180度电磁波脉冲的回波信号确定第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号;其中,i为大于或等于2的整数;根据第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度。本发明实施例在每一个周期内只需要发射完90度电磁波脉冲后再发射M个180度电磁波脉冲,M小于或等于预设阈值,即可获得总孔隙度,缩短了测井单个周期的时间,并且缩短了相邻两次测量间的等待时间;并且本发明实施例基于M个180度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度,而不需要通过面积积分法获得总孔隙度,简化了计算复杂度。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明实施例而了解。本发明实施例的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明实施例技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明实施例的实施例一起用于解释本发明实施例的技术方案,并不构成对本发明实施例技术方案的限制。
图1为本发明一个实施例提出的核磁共振测井方法的流程图;
图2为本发明实施例采集的回波个数nech为10、50、100、200、300、500和1000时对应等待时间Tw和与初始回波幅度(即90度电磁波脉冲的回波信号的幅度)之间关系示意图;
图3为本发明另一个实施例提出的核磁共振测井装置的结构组成示意图。
具体实施方式
下文中将结合附图对本发明实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
相关核磁测井采集模式的方法是通过常用的CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)序列进行改等待时间、回波间隔时间及回波个数来设计核磁测井的测量模式。测井脉冲序列原理单一,为了使地层流体信息能够极化完成,需要的等待时间会达到10秒或者更高的等待时间,采集的脉冲个数也会到达几百甚至上千,这就导致了单个周期采集时间长,核磁测井速度慢等缺点。
根据核磁共振原理,氢原子核自旋核磁矩宏观磁化矢量M0的出现是由于在静磁场B0中与B0夹角为锐角的核自旋略多于夹角为钝角的核自旋。对于单位体积样品中的净磁化矢量M0,设M0包含了N个核自旋矢量之和。
当质子处在外加静磁场中,便会被极化,但是极化不是瞬间完成的,与纵向弛豫时间T1有关,纵向弛豫时间T1即为极化的时间常数,磁体放到井中,在井周围地层产生磁场,使氢核的磁炬沿磁场方向取向,这个过程叫磁化或极化。量子理论分析不便于程序仿真,用经典理论近似。若相邻两个常规CPMG测量序列间等待时间为Tw,则测量起始磁化矢量幅度M0'为:
其中,M0'为测量起始磁化矢量幅度,M0为氢原子核自旋核磁矩宏观磁化矢量。
而核磁测井时,完全极化的CPMG信号起始回波值认为是探测出的总孔隙度,为了获得准确的总孔隙度,等待时间需要很长。与常规CPMG序列测量机制不同,改进后两个相邻测量周期之间的等待时间Tw之后,核磁信号变为了公式(2)。
其中,Mi(0)为第i次重复序列时的核磁共振初始信号(即90度电磁波脉冲的回波信号),Mi-1(nech)为第(i-1)次测量序列时最后一个回波信号值,nech为采集的回波个数,TE为回波时间间隔,T2为横向弛豫时间。如果回波个数过多的话,Mi-1(nech)的值就会降低到0,那此时序列与常规CPMG序列的效果并无差异,因此这种序列只能针对回波个数较少的测量才会有效。
首个回波测量信号M0'为:
从公式可以看出,只要测量的回波个数少,等待时间Tw又远大于回波时间间隔TE,那么等待时间Tw并不会受到纵向弛豫时间太多限制,这就有利于进行快速高分辨率测井。
参见图1,本发明一个实施例提出了一种核磁共振测井方法,包括:
步骤100、在每一个周期内,先向地层发射90度电磁波脉冲,再向地层发射M个180度电磁波脉冲;其中,M为小于或等于预设阈值的正整数。
在本发明实施例中,在第一个周期,在地层氢原子核完全极化后,先向地层发射90度电磁波脉冲,再向地层发射M个180度电磁波脉冲。
在本发明实施例中,90度电磁波脉冲可以将磁化矢量偏转90度的脉冲,在磁化后的氢原子核上施加一个90度电磁波脉冲,原来Z方向的磁矢量翻转至XY平面上。这一过程是进动质子吸收脉冲能量后,由平衡状态的低能稳定位置跃到高能态位置的过程,也是质子吸收能量的过程。
180度电磁波脉冲可以将磁化矢量偏转180度的脉冲,即发生相位反转。
步骤101、根据第(i-1)周期的M个180度电磁波脉冲的回波信号确定第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号;其中,i为大于或等于2的整数。
在本发明实施例中,可以按照公式(2)计算90度电磁波脉冲的回波信号。
步骤102、根据第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度。
在本发明实施例中,根据第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度包括以下任意一个:
确定第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号为总孔隙度;
图2为本发明实施例采集的回波个数nech为10、50、100、200、300、500和1000时对应等待时间Tw和与初始回波幅度M0'(即90度电磁波脉冲的回波信号的幅度)之间关系示意图。根据最终分析,采集回波个数5-6个即可,不能过多,然后反推回起始回波信号M0。而采集的等待时间Tw在1秒钟左右即可,而不是以前用到的采集10秒左右的等待时间。
在本发明实施例中,预设阈值为10。例如,M为5或6。
在本发明另一个实施例中,该方法还包括:根据总孔隙度确定渗透率。
在本发明实施例中,根据总孔隙度确定渗透率包括:
其中,K为所述渗透率,φ为孔隙度,FFI为有效流体孔隙,C为固定常数,BVI为束缚流体孔隙。
本发明实施例在每一个周期内只需要发射完90度电磁波脉冲后再发射M个180度电磁波脉冲,M小于或等于预设阈值,即可获得总孔隙度,缩短了测井单个周期的时间,并且缩短了相邻两次测量间的等待时间;并且本发明实施例基于M个180度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度,而不需要通过面积积分法获得总孔隙度,简化了计算复杂度。
本发明实施例的有益效果如下:
1)相关核磁测井采集模式的主测量序列一般需要几秒甚至十几秒的极化等待时间来进行测量,测量一个周期所需要的等待时间过长,严重限制了核磁测井的速度;
本发明实施例利用采用的等待时间在1秒左右,比相关的测井采集等待10秒左右的等待时间缩短了很多,能够极大地提高测井速度。
2)相关核磁测井技术采集模式的方法采集的回波个数为几十到上千个回波之间,这会增加仪器的硬件消耗,增长采集周期时间,这也会使得核磁测井的速度受到限制。更重要的是每个测量周期结束后,核磁信号都会衰减为0,这就需要每次测量前利用较长的极化等待时间才能将地层流体完全极化,这本身就会使得测量时间变长。
本发明实施例的采集模式采用简单的5-6个回波采集,在核磁探头刚下放至测量地层时会有一小段等待时间,这就会将流体进行极化,而后续拉动测量时由于前述核磁信号没有衰减完全,仅需要一小部分时间即可极化,只需要1秒左右的等待时间,极大地降低了采集等待周期,使得核磁测井速度等大很大的提升。
3)相关的核磁测井孔隙度计算的方法是通过获得核磁T2谱,然后积分求和得到总孔隙度。本发明实施例仅需要利用测量得到的5-6个回波信号即可计算核磁总孔隙度。
参见图3,本发明另一个实施例提出了一种核磁共振测井装置,包括:
发射模块301,用于在每一个周期内,先向地层发射90度电磁波脉冲,再向地层发射M个180度电磁波脉冲;其中,M为小于或等于预设阈值的正整数;
确定模块302,用于根据第(i-1)周期的M个180度电磁波脉冲的回波信号确定第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号;其中,i为大于或等于2的整数;根据第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度。
在本发明另一个实施例中,确定模块302还用于:根据总孔隙度确定渗透率。
在本发明实施例中,确定模块302具体用于采用以下方式实现所述根据总孔隙度确定渗透率:
其中,K为所述渗透率,φ为孔隙度,FFI为有效流体孔隙,C为固定常数,BVI为束缚流体孔隙。
在本发明实施例中,确定模块302具体用于采用以下任意一种方式实现所述根据第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度:
确定第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号为总孔隙度;
在本发明实施例中,所述预设阈值为10。例如,M为5或6。
上述核磁共振测井装置的具体实现过程与前述实施例核磁共振测井方法的具体实现过程相同,这里不再赘述。
本发明实施例在每一个周期内只需要发射完90度电磁波脉冲后再发射M个180度电磁波脉冲,M小于或等于预设阈值,即可获得总孔隙度,缩短了测井单个周期的时间,并且缩短了相邻两次测量间的等待时间;并且本发明实施例基于M个180度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度,而不需要通过面积积分法获得总孔隙度,简化了计算复杂度。
本发明另一个实施例提出了一种核磁共振测井装置,包括处理器和计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有指令,当所述指令被所述处理器执行时,实现上述任一种核磁共振测井方法。
本发明另一个实施例提出了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种核磁共振测井方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解,上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中,在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分;例如,一个物理组件可以具有多个功能,或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器,如数字信号处理器或微处理器执行的软件,或者被实施为硬件,或者被实施为集成电路,如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上,计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的,术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外,本领域普通技术人员公知的是,通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据,并且可包括任何信息递送介质。
虽然本发明实施例所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本发明实施例而采用的实施方式,并非用以限定本发明实施例。任何本发明实施例所属领域内的技术人员,在不脱离本发明实施例所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本发明实施例的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种核磁共振测井方法,包括:
在每一个周期内,先向地层发射90度电磁波脉冲,再向地层发射M个180度电磁波脉冲;其中,M为小于或等于预设阈值的正整数;
根据第i-1周期的M个180度电磁波脉冲的回波信号确定第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号;其中,i为大于或等于2的整数;
根据第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度。
2.根据权利要求1所述的核磁共振测井方法,其特征在于,其中,所述根据第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度包括:
确定第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号为总孔隙度。
4.根据权利要求1所述的核磁共振测井方法,其特征在于,其中,所述预设阈值为10。
5.根据权利要求4所述的核磁共振测井方法,其特征在于,其中,所述M为5或6。
6.一种核磁共振测井装置,包括:
发射模块,用于在每一个周期内,先向地层发射90度电磁波脉冲,再向地层发射M个180度电磁波脉冲;其中,M为小于或等于预设阈值的正整数;
确定模块,用于根据第i-1周期的M个180度电磁波脉冲的回波信号确定第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号;其中,i为大于或等于2的整数;根据第i周期的90度电磁波脉冲的回波信号确定总孔隙度。
7.一种核磁共振测井装置,包括处理器和计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有指令,其特征在于,当所述指令被所述处理器执行时,实现如权利要求1~5任一项所述的核磁共振测井方法。
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1~5任一项所述的核磁共振测井方法的步骤。
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- 2019-04-15 CN CN201910300108.5A patent/CN110029990B/zh active Active
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