NO336377B1 - Fremgangsmåte og apparatur for måling av fuktningsegenskapene ved kjernemagnetisk resonans - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og apparatur for å bestemme fuktningsforholdene i et porøst medie, slik som bein, plante, mat, tre eller molekylære sikter, som har to ellerflere fluider. Fremgangsmåten påfører en magnetisk feltgradient til det porøse mediet og deretter en første CPMG-serie med oscillerende magnetiske feltpulser som er delt inn i en første og andre del med ekkoavstand tE og som er separert ved tiden, td. De genererte magnetiske resonanssignalene detekteres. Etter en ventetid påføres en andre CPMG-serie delt inn i en tredje del etterfulgt av en andre del separert ved tiden, td, hvor den tredje delen har en ekkoavstand tE,long, og den andre delen har en ekkoavstand tE, og hvor tE,long > tE. Deretter detekteres de genererte magnetiske resonanssignaler signalene etter tiden td anvendes til å bestemme en T2-fordeling. Den relative amplituden til de detekterte magnetiske resonanssignalene anvendes til å danne et diffusjons-T2-kart for å bestemme fuktnings forholdene i det porøse mediet.

Description

Denne patentsøknaden krever prioritet fra US Provisional Application nr. 60/366,314 innlevert 21. mars 2002, og innlemmes herved som referanse.

Oppfinnelsens område

Denne oppfinnelsen gjelder undersøkelse av porøse media inneholdende to eller flere fluider, og mer bestemt kjernemagnetisk resonans (NMR) metoder og apparaturer for bestemmelse av fuktingsforhold av mettede bergarter under overflaten.

Bakgrunn

NMR har vært en vanlig laboratorieteknikk i over 40 år og har blitt et viktig verktøy i formasjonsevaluering. Generell bakgrunn for NMR-brønnlogger kan finnes f.eks. i US patent 5 023 551 til Kleinberg et al., som er overdratt til samme overdrager som i denne oppfinnelse og som innlemmes i sin helhet ved referanse.

NMR utnytter at mange kjerner til kjemiske elementer har et vinkelmoment («spinn») og et magnetisk moment. I et eksternt påført statisk magnetfelt, vil spinnet til kjernen innrette seg langs retningen til dette statiske feltet. Denne likevektsituasjonen kan forstyrres av en puls fra et oscillerende magnetfelt (f.eks. radiofrekvenspuls (rf)) som vender spinnet bort fra den statiske feltretningen. Vinkelen som spinnet blir vendt er gitt ved 0=yBitp/2, hvor y er det gyromagnetiske forholdet, Bi er den lineære polariserte oscillerende feltstyrken, og tp er varigheten til pulsen. Vendepulser på 90 og 180° er de mest vanlige.

Etter ending, inntrer to ting samtidig. Først vil spinnet presesere rundt retningen til det statiske feltet ved Larmor-frekvensen, gitt ved©0=yBo, hvor B0er styrken til det statiske feltet og y er det gyromagnetiske forholdet. For en hydrogenkjerne, y/27t=4258 Hz/Gauss, slik at f.eks. i et statisk felt på 235 Gauss, vil hydrogenet presesere ved en frekvens på 1 MHz. For det andre vil spinnet returnere til likevektsretningen i henhold til en nedbrytningstid Ti, som er kjent som spinngitter relaksasjonstid.

Også forbundet med spinnet til en molekylær kjerne er en andre relaksasjonstid, T2, kalt spinn-spinn relaksasjonstiden. Ved enden av en 90° vendepuls, er alle spinn rettet i en felles retning vinkelrett, eller tverrgående for det statiske feltet, og de vil alle presesere ved Larmor-frekvensen. Men på grunn av små fluktuasjoner i det statiske feltet indusert av andre spinn eller paramagnetiske urenheter, vil spinnet presesere ved noe forskjellige frekvenser, og den tverrgående magnetiseringen faseforskyves med en tidskonstant T2.

En standardteknikk for å måle T2, både i laboratoriet og i brønnlogging, anvender en RF-pulssekvens kjent som CPMG (Carr-Purcell-Meiboom-Gill) sekvensen. Som det er godt kjent, etter en ventetid før hver pulsfrekvens, vil en 90° puls forårsake at spinnet starter preseseringen. Deretter ved tid tfi/2 blir en 180° puls anvendt for å holde spinnet i det tverrgående planet, men som forårsaker at spinnet, som har blitt faseforskjøvet, refokuserer ved tiden tE etter den initiale 90° pulsen. Ved gjentatt manipulering av spinnet ved å anvende en serie av 180° pulser, vil en serie av «spinnekkoer» inntreffe. Rekken av ekkoer måles og prosesseres for å bestemme den irreversible faseforskyvningen, T2.

I bergformasjoner, slik som i borehullomgivelser, kan T2for hydrogeninneholdende fluider (slik som vann, olje, gass) ha vesentlige bidrag på grunn av overflaterelaksasjon, hovedmasserelaksasjon, og diffusjonseffekter osv.,

Hvert av disse bidragene gir noe informasjon om bergformasjonen og/eller om fluidet i bergformasjonen. F.eks., i en fuktingsfase vil overflaterelaksasjonsbidraget, T2,surfaoedominere fordelingen av observerte fordelinger av nedbrytningstider, J[ T2). Spinn relakserer hovedsakelig på grunn av kollisjoner med kornoverflaten, med en kollisjonshastighet som er invers proporsjonal til porestørrelsen. Dette betyr at den observerte relaksasjonstiden er omtrent proporsjonalt med porestørrelsen, dvs. 1/T2,8urface= p2S/Vp, hvor S er overflatearealet til poren, Vp er porevolumet, og p2er overflaterelaksiviteten til bergarten, en fenomenologisk parameter som indikerer hvor mye relakserende overflaten er. Dermed vil den observerte fij- i) gi informasjon om porestørrelsesfordelingen for en fuktende fase. I en ikke-fuktende fase blir overflaterelaksasjonen neglisjerbar og hovedmasserelaksasjonen, som er relatert til viskositeten vil dominere det observerte _/(T2). Dermed for en ikke-fuktende fase, vil det observerte_/(T2) gi informasjon om viskositet.

I et homogent statisk magnetisk felt, vil hvert spinn føle den samme magnetiske feltstyrken uavhengig av dens posisjon inne i det statiske feltet, og diffusjon vil ikke bidra til den observerte_/(T2). I en magnetisk feltgradient, vil imidlertid hvert spinn føle forskjellige magnetiske feltstyrker når de diffuserer gjennom det statiske feltet. Larmor-frekvensene til diffuserende spinn blir tidsavhengig og serien av 180° pulser kan ikke refokusere spinnet fullstendig, noe som leder til et ytterligere nedbrytningssignal. Dette ytterligere nedbrytningssignalet er proporsjonalt til diffusjonskoeffisienten D, til fluidet og til kvadratet av gradientstyrken, g, og kvadratet av ekkoavstanden, tsdvs.

På grunn av at diffusjonskoeffisienten gir en indikasjon på fluidtype, kan målinger av diffusjonseffekter på_/(T2) anvendes som basis for å bestemme typene fluider i en bergformasjon.

Visse NMR-målinger av diffusjon involverer endringer i ekkoavstand, tE i en standard CPMG-sekvens og dermed mengden av diffusjon som spinnet gjennomgår mellom ekkoene, og deretter sammenligne de målte relaksasjonene. Fig. IA og IB illustrerer generelt denne fremgangsmåten. Fig. IA viser to CPMG-sekvenser med forskjellige ekkoavstander ti og t2, hvor t2er lengre enn ti. Etter hvert som ekkoavstanden øker, diffuserer spinnet ytterligere mellom ekkoene og de målte relaksasjonstidene vil avta avhengig av diffusjonskoeffisienten til fluidet, som gitt i ligning (2) ovenfor. Fig. IB viser relaksasjonsfordelingen y(T2) for en olje og vann bestemt av to sett ekko oppnådd fra de to CPMG-sekvensene illustrert i fig. IA. Som det kan ses fra fig. IB, er relaksasjonsfordelingen med lengre ekkoavstand, t2, forskjøvet mot lave relaksasjonstider T2relativt til relaksasjonsfordelingen med den kortere ekkoavstanden ti. Størrelsen til forskyvningen er proporsjonal til størrelsen på diffusjonskoeffisienten som indikert ved pilene 1 og 2. Forskyvningen til_/(T2) for fluid med en liten diffusjonskoeffisient 1, slik som en tungolje, er mindre enn forskyvningen for fluid med en større diffusjonskoeffisient 2, slik som vann eller naturgass.

Selv om slike NMR-diffusjonsmålinger kan være nyttige, har de et antall ulemper. F.eks., for en gitt akkvisisjonstid vil ikke de to CPMG-sekvensene ha det samme antall ekko. CPMG-sekvensen med den lengre ekkoavstanden vil ha et mindre antall av ekko tilgjengelig, og vil dermed lide for et lavere signal-støyforhold og en generelt lavere datakvalitet. I tillegg vil relaksasjonsfordelingen for forskjellige fluider ofte overlappe, i det minste delvis, noe som gjør det vanskelig å identifisere forskyvninger av individuelle relaksasjonstider. I tilfeller hvor diffusjonskoeffisientene for forskjellige fluider er små, kan forskyvningene være vanskelig å skille.

Felleseid US patentsøknad nr. 09/723 803, herved innlemmet ved referanse i dets helhet, angir en fremgangsmåte kalt diffusjonsredigering som er anvendbar til å separere diffusjon og relaksasjonsdefekter for å bestemme metning og poregeometri. Men frem til i dag eksisterer imidlertid ingen effektive fremgangsmåter for å bestemme fuktingen (en viktig parameter som kraftig påvirker strømningen av fluid i porøse media) til et porøst medium, mens effektene til diffusjon og relaksasjon er tilstrekkelig gjort rede for.

Det er derfor en målsetning ved denne oppfinnelse å fremskaffe en fremgangsmåte for å bestemme fuktingsforholdene i et porøst medium hvor diffusjon og relaksasjonseffektene er tilstrekkelig gjort rede for.

Sammendrag av oppfinnelsen

Denne oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for å bestemme fuktingsegenskapene til et porøst medium. Selv om eksemplene som er fremskaffet gjelder olje/vann-mettede jordformasjoner, kan metodologien som presenteres herunder anvendes til et hvilket som helst porøst medium, slik som bein, planter, mat, tre eller molekylsiver osv. som har minst to fluider, slik som gasser, væsker eller blandinger av disse.

I én utførelse av denne oppfinnelse blir det angitt en fremgangsmåte for å bestemme fuktningsegenskapene til et porøst medium inneholdende to eller flere fluider, omfattende å: a) påføre en magnetisk feltgradient til det porøse mediet inneholdende de to eller flere fluidene; b) påføre en første Carr-Purcell-Meiboom-Gill-serie (CPMG-serie) med oscillerende magnetiske feltpulser til det porøse mediet inneholdende de to eller

flere fluider, hvor:

- den første CPMG-serien er delt inn i en første og andre del separert ved tiden, td, og - den første og andre delen med magnetiske feltpulser har en ekkoavstand tfi, c) detektere magnetiske resonanssignaler generert i (b); d) etter en ventetid, påføre en andre CPMG-serie med oscillerende magnetiske

feltpulser til det porøse mediet inneholdende de to eller flere fluider, hvor

- den andre CPMG-serien er delt inn i en tredje del etterfulgt av en andre del, den tredje og andre delen er separert ved tiden, ta, - den tredje delen med magnetiske feltpulser har en ekkoavstand t^iong, - den andre delen med magnetiske feltpulser har en ekkoavstand ts, og

- tE,long<>>tE,

e) detektere magnetiske resonanssignaler generert i (d); og

f) anvende de detekterte magnetiske resonanssignalene etter tiden td i trinn c) og e)

for å bestemme en T2-fordeling og den relative amplituden til de detekterte

magnetiske resonanssignalene til å danne et diffusjons-T2-kart for å bestemme fuktningsforholdene i det porøse mediet.

På denne måten kan de detekterte signalene analyseres på et vis som tillater separasjon og diffusjon og relaksasjonseffektene og deres korrelasjon. Dette tillater bestemmelse av diffusjonskoeffisienten for fluidene såvel som bestemmelse av de forskjellige komponentene til fluidet. En fagperson på feltet vil se at det er tilfeller hvor amplituden til de detekterte signalene generert i (b) eller (d) er null. Da trenger det heller ikke være noen signaler som detekteres i (c) eller (e).

En eller flere ytterligere serier av pulser kan påføres på samme vis. Hver pulsserie er en modifikasjon av den andre serien hvor den tredje delen av serien er modifisert og den samme andre porsjon blir anvendt. På dette vis, kan det utvikles en todimensjonal funksjon og, hvis ønskelig, kan det dannes et 3D-plott eller kart. Videre, en kalibreringsfunksjon som beskriver forholdet mellom diffusjon og relaksasjon som er representativt i det minste ett av fluidene i det porøse mediet kan utvikles for å hjelpe til med bestemmelsen av fuktningsforholdene. For denne hensikten med oppfinnelsen, er kalibreringsfunksjonen forholdet mellom diffusjon og relaksasjon av det representative fluidet på utsiden av det porøse mediet (dvs. fluidet i hovedmassefasen). En fagperson på feltet vil se at relaksasjonskompo-nenten til diffusjons-relaksasjonsforholdet til hovedmassefluidet kan ha andre bidrag enn hovedmasserelaksasjon. Kalibreringsfunksjonen korreleres til den todimensjonale funksjonen for å bestemme fuktningsforholdene til de porøse medier.

Fremgangsmåten i henhold til denne oppfinnelsen er spesielt anvendbar for å vurdere fuktningsforholdene i en jordformasjon. Denne målingen kan utføres nede i bunnen eller på kjerneprøver brakt opp til et overflatelaboratorium.

I én ikke-begrensende utførelse, er denne fremgangsmåten implementert i en loggeapparatur omfattende et loggeverktøy som er bevegelig gjennom et borehull og som er koblet til en prosessor. Prosessoren er programmert med instruksjoner som, når de utføres av prosessoren forårsaker at loggeverktøyet: (i) genererer en første serie av oscillerende magnetiske feltpulser til regionen av jordformasjonen, den første serien har initial magnetisk feltpuls, en første del etterfulgt av en andre del; (ii) bestemmer magnetiske resonanssignaler produsert fra regionen til jordformasjonen; (iii) etter en ventetid, påføre en andre serie oscillerende magnetiske feltpulser fra regionen i jordformasjonen, hvor den andre serien har en initial magnetisk feltpuls, en tredje del etterfulgt av den andre delen; (iv) detektere de magnetiske resonanssignalene produsert fra regionen i jordformasjon. Instruksjonene vil ytterligere forårsake prosessoren å analysere de detekterte magnetiske resonanssignalene for å bestemme fuktningsforholdene til den undersøkte regionen. Prosessoren kan programmeres for å gjenta seriene med pulser, hver repetisjon har en tredjedel, én eller flere tider for utvikling av en todimensjonal D-T2-funksjon. Kalibreringsfunksjonen kan for-programmeres inn i prosessoren for korrelasjon med den utviklede todimensjonale funksjonen. På dette vis, kan fuktbarheten til regionen av jordformasjonen under undersøkelse bestemmes.

Ytterligere trekk og anvendelse av denne oppfinnelsen vil bli åpenbart fra figurene og den etterfølgende detaljerte beskrivelse.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. IA og IB, tatt sammen, illustrerer en NMR-måling og T2-fordelinger oppnådd fra denne i henhold til kjent teknikk. Fig. 2A, 2B og 2C, tatt sammen, illustrerer én utførelse av en NMR-måling og T2-fordelinger oppnådd fra denne i henhold til diffusjonsredigeringsteknikken. Fig. 3A og 3B er grafiske illustrasjoner av korrelasjonen til

hovedmasserelaksasjonstiden Ti, med molekylær diffusjonskoeffisienten D.

Fig. 4A, 4B og 4C er et 3D-kart basert på todimensjonale D-T2-funksjon for delvis mettet berea-sandstein. Fig. 5A og 5B er grafiske representasjoner av diffusjonsredigeringen for (A) vann og (B) olje. Fig. 6 er en grafisk representasjon av attenuasjonen på grunn av diffusjon-redigering kontra tViong-Fig. 7 er en serie av dybdelogger over de oljebærende intervaller i testbrønnen. Fig. 8 er et 3D-kart basert på den todimensjonale D-T2-funksjonen generert fra stasjonsstoppmålinger med diffusjonsredigeringssekvenser.

Fig. 9 er en graf som viser fordelingen av diffusjonskoeffisienter.

Fig. 10 er en graf som viser en sammenligning av T2-fordelinger til olje ekstrahert fra diffusjonsredigeringsmålinger nede i bunnen og fra lab CPMG-målinger på en lagertankprøve ved reservoartemperatur. Fig. 11 er et kart basert på den todimensjonale D-T2-funksjonen til en karbonatprøve. Fig. 12 er et skjematisk diagram, delvis i blokkform, av én utførelse av brønnloggingsapparaturen som kan anvendes for å implementere fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen i et borehullmiljø.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Diffusjon- redigeringsmetodologi

Denne oppfinnelsen angir en fremgangsmåte som tillater en mer robust ekstrahering av fuktningsforholdene til et porøst medium. Fig. 2A, 2B og 2C beskriver diffusjons-redigeringsteknikken, som er ytterligere beskrevet i det felleseide US patent nr. 6 462 542 og US patentsøknad nr. 09/528 881, 09/723 803 og 10/318 798 såvel som de følgende artikler: Hurlimann et al., «The Diffusion-Spin Relaxation Time Distribution as an Experimental Probe to Characterize Fluid Mixtures in Porous Media», J. Chem. Phys. 117, 10223-10232 (2002); Hurlimann, et al., «Diffusion Editing: New NMR Measurement of Saturation and Pore Geometry», SPWLA Proe. 43rd Annual Logging Symposium, Oiso, Japan, Paper FFF (2002); Hurlimann, et al., «Quantitative Measurement of Two-Dimensional Distribution Functions of Diffusion and Relaxation in Grossly Inhomogeneous Fields», J. Mag. Reson., 157, 31-42 (2002). Alle disse patenter, patentsøknader og artikler er innlemmet i sin helhet ved referanse.

En utførelse av denne oppfinnelsen er vist i fig. 2A hvor den første sekvensen er en standard CPMG-sekvens med minimal ekkoavstand tE. I den andre sekvensen er de første to ekkoavstandene økt til tE,iong, og deretter etterfulgt av et langt tog på 180° pulser med identiske ekkoavstander tE som i den første sekvensen. Selv om det er foretrukket at begge ekkoavstandene økes, kan kun én eller ytterligere ekkoavstander også økes til tE,iong.

Som vist i fig. 2A er målingene med diffusjonsredigeringssekvensen sammenlignet med målinger ved å anvende den konvensjonelle CPMG-sekvensen. I diffusjons-redigeringssekvensen er de første to ekkoavstandene økt. Ekkoene etter tiden td er anvendt for å beregne T2-fordelingen til de to målingene, som vist i fig. 2B. Relaksasjonstidene er identiske i begge passeringer, men relative signalamplituder avhenger av diffusjonen. Jo større diffusjonskoeffisienten er, jo større blir forholdet mellom amplitudene i fordelingene. Som vist i fig. 2C, kan dataene uttrykkes som et diffusjon-T2-kart basert på den todimensjonale diffusjon-T2-funksjonen (dvs. et 3D-plott).

Den initiale tiden td blir anvendt for å redigere amplituden til signalet i henhold til diffusjon. Etter td, er de to pulssekvensene identiske. Den observerte relaksasjonstiden etter t > td er identisk for begge sekvenser vist i fig. 2B. Den relative amplituden for hver T2-komponent avhenger imidlertid av den ekstra diffusjonsnedbrytningen under intervallet td. Sammenlignet med den første sekvensen, har signalet i den andre sekvensen en amplitude som er diffusjons-redigert ved td i henhold til diffusjonskoeffisienten til fluidet. Forholdet til amplitudene til T2-fordelingen avhenger kun av diffusjon på grunn av at overflate og bulkreaksjon under td påvirker signalet i de to sekvensene på samme måte. Signalet for tider t som er større enn td er gitt ved:

Her er^(D, T2) den todimensjonale diffusjon-T2sannsynlighetstetthetsfunksjon.

Merk at kjernen i ligning (4) kan separeres i to ledd: (1) q — t/ T2 som avhenger kun av eksperimenttiden t og parameteren T2; og (2) exp |— ^y2£f2£>t| tiong} som avhenger kun av forskjellige (økte) eksperimenttider tE,iong og parameter D. Ved å måle signalet for forskjellige initiale ekkoavstander t^iong, er det dermed mulig å ekstrahere diffusjonskoeffisienten og relaksasjonstidene separat.

I praksis blir ekkoavstanden etter ta valgt så kort som mulig for optimalt signal -til-støyforhold og for å minimalisere diffusjonseffektene på de målte verdiene av T2. Hvis passeringer med to forskjellige verdier på initiale ekkoavstander er anvendt (som vist i fig. 2A, 2B og 2C), er det mulig å ekstrahere en gjennomsnittlig diffusjonskoeffisient ved hver relaksasjonstid T2

Hvis det anvendes mer enn to forskjellige initiale ekkoavstander, er det mulig å ekstrahere en fordeling av diffusjonskoeffisienter for hver T2, resulterende i et fullstendig D-T2-kart. Eksempler er vist nedenfor. Det er en rett frem avveining mellom oppløsningen i D og det nødvendige antall målinger med forskjellige diffusj ons-redigeringer.

I essens kan minimumdiffusjonsredigeringspulssekvensen bli beskrevet som:

En eller flere ytterligere sekvenser kan anvendes for å utvikle en 2D-funksjon og dermed danne et 3D-plott (som vist i fig. 4A):

Diffusjon- redigering for å bestemme fukningsforholdene:

Fuktningen er en viktig parameter som sterkt påvirker strømmen av ikke-blandbare fluider (slik som olje og vann) i et porøst medium. For korte ekkoavstander, har den målte T2-nedbrytningshastigheten bidrag fra T2;b„ik og T2>surfaoe. Hovedmassenedbrytningshastigheten er et karakteristikum til fluidet som fyller porerommet. Hvis fluidmolekylene er innenfor noen få Ångstrøm av den faste kornoverflaten vil paramagnetiske urenheter i kornene relaksere spinnene. Denne overflaterelaksasjonen er typisk den dominante relaksasjonen for fuktningsfasen. For den ikke-fuktende fasen, er dette ikke signifikant fordi spinnene ikke kan komme nær nok de relakserende overflatene til at overflaten kan ha en effekt på spinnet.

Fuktning kan utledes fra nærvær eller fravær av overflaterelaksasjon på grunn av overordnet T2-relaksasjon for en gitt fase. Ved å anvende konvensjonelle teknikker er det vanskelig å separere ut de to bidragene i ligning (1). De to fasene kan overlappe og hovedmasserelaksasjon til hydrokarbon er ikke kjent på forhånd. Ved å anvende fremgangsmåten i henhold til denne oppfinnelsen kan de to bidragene separeres for å finne fuktningsforholdene.

Som diskutert i Morriss et al.'s «Hydrocarbon Saturation and Viscosity Estimation from NMR Logging in the Belridge Diatomite», Trans. SPWLA 35th Annual Logging Symposium, page C (1994) (innlemmet ved referanse i dets helhet), er hovedmasserelaksasjonen proporsjonal til viskositeten til fluidet:

Ved hjelp av NMR kan diffusjonskoeffisienten D0måles og er invers proporsjonal til viskositeten som vist med Stokes formel. Derfor er hovedmasserelaksasjonstiden T2,buiktil første orden direkte proporsjonal med diffusjonskoeffisienten.

Forholdet mellom D0og Ti;buikble målt for et stort antall hydrokarbonprøver ved forskjellige temperaturer, og er summert i fig. 3A og 3B. I disse prøvene, var T^buiklik T2,buik- Disse data viser at ligning (7) er godt oppfylt og konstanten a er gitt ved

Resultater i Morriss et al. og i fig. 3A og 3B ble oppnådd ved loggmiddelverdier for relaksasjonstidene. For råolje krever beskrivelsen av fulle relaksasjons- og diffusjonsoppførsel er fordeling av relaksasjonstider og diffusjonskoeffisienter. Forhåndsmålinger på et antall råoljer har vist at til første orden, holder forholdet i ligning (7) ikke bare for loggmiddelverdier men også for hver komponent i fordelingen.

For råoljer som har en høy konsentrasjon av paramagnetiske urenheter, slik som vanadium og krom, vil verdiene for a avvike fra ligning (8). I dette tilfellet, er relaksasjonstidene forbundet med en gitt diffusjonskoeffisient kortere enn predikert fra ligning (7) og (8), og a må bestemmes separat.

Når denne informasjonen korreleres med 2D-funksjoneny(D,T2) (dvs. overlagt på et 3D-plott), kan fuktningen til det porøse mediet bestemmes. Den målte diffusjonskoeffisienten gir hovedsakelig informasjon om fluidegenskapen. Den målte verdien på D er også noe påvirket av nærværet av porevegger på grunn av at diffusjonen blir gjenholdt. Dette vil senke den målte diffusjonskoeffisienten sammenlignet med molekylærdiffusjonskoeffisienten i fluidene, ved å anvende store gradienter og korte diffusjonskodetider. Denne effekten kan minimaliseres.

Fig. 4A, 4B og 4C viser data til Hiirlemann et al.'s «Diffusion-editing: New Measurements of Saturation and Pore Geometry with NMR Tools», Forum of the 20th Annual Schlumberger Oilfield Symposium, Dubai, 18.-20. september 2000 (innlemmet som referanse i sin helhet). Det er to klart separate topper, begge sentrert rundt T2= 250 ms men med forskjellige diffusjonskoeffisienter. Fra den målte diffusjonskoeffisienten er den øvre toppen bestemt til å være vannsignalet. Den lavere toppen ble derfor oljesignalet. I dette tilfellet er diffusjonskoeffisienten til olje (det ikke-blandbare fluidet i denne prøven) kjent uavhengig og samsvarer med den målte verdien.

Den stiplede linjen viser forholdet mellom diffusjonskoeffisienten og hovedmasserelaksasjonstiden, gitt i ligning (7) og representerer stigningen og skjæringen til D-Ti;t>uik-grafen i fig. 3A. Oljetoppen i fig. 4A ligger eksakt på denne linjen, noe som indikerer at relaksasjonen er fullstendig dominert av hovedmasserelaksasjonen til fluidet og at det ikke er noe overflaterelaksasjon. Derfor er dette den ikke-fuktende fasen til oljen og steinen er vannfuktet.

I kontrast til oljetoppen, ligger vanntoppen klart til venstre for den stiplede linjen. Dette indikerer at relaksasjonstiden er dominert av overflaterelaksasjon. Dette bekrefter at vannet er den fuktende fasen i dette tilfellet.

Diffusjonsredigeringsteknikken tillater full separering av diffusjons- og relaksasjonseffektene i NMR-målingene og tillater dermed en mer nøyaktig bestemmelse av fuktningsforholdene.

Merk at fig. 3A og 3B ble utviklet ved å anvende mineralolje, noe som var antatt å være en god representasjon for fluid tilstede i mettede kjerneprøver i Hurlimann-referansen. En fagmann på feltet kan velge å bruke andre prøver som kalibrering avhengig av det aktuelle fluidet(ene). Bemerk også at man kan velge å utvikle D-Ti;t>uik-forholdet samtidig med utviklingen av D-T2-funksjonen.

Laboratorieeksperiment

Konseptet med diffusjonsredigering i laboratoriet ble utført ved å utnytte randsonefeltet til en eksisterende superledende magnet som ble brukt som en NMR-avbilder med et sentralfelt på 20 kGauss. I en konvensjonell operasjon, ble prøven nøyaktig plassert i senter av magneten. For denne anvendelse, ble prøven istedenfor plassert 50 cm på utsiden av frontplaten. Ved denne lokalisering, er feltet og gradienten sammenlignbart til et NMR-loggeverktøy. I dette tilfellet, var feltet ca. 414 Gauss, korresponderende til en Larmor-frekvens på 1,764 MHz, og gradient til magnetfeltet var hovedsakelig uniform med en styrke på ca. 13,2 G/cm. Prøven ble plassert på innsiden av en solenoid rf-vikling innstilt på Larmor-frekvensen. Prøvene som ble anvendt var typisk 2 cm i diameter og 3,75 cm lange.

Uttrykkene for diffusjon gitt i ligningene (3) og (4) er godt kjent, men er kalibrert for signaler som opprinner fra midlet til den eksiterte skiven. Utenfor senter til skiven vil signalene svekkes raskere. Under NMR-logging, bør signaler oppnådd fra hele skiven og effektene til de grå inhomogene feltene til verktøyet inkluderes. Den detaljerte analysen utført av Hurlimann i «Diffusion and relaxation effects in generalStray field NMR experiments», J. Magn, Reson. 148, 367-378 (2001)

(innlemmet herved ved referanse i dets helhet) viser at selv for felt med en konstant gradient leder diffusjon til en multieksponensiell nedbryting. For diffusjons-redigeringssekvensen vist i fig. 2A, leder operasjonen i inhomogene felt til en rett frem modifisering - det enkle eksponentielle diffusive svekkingsleddet i ligning (4) blir erstattet av to ledd. Det første beskriver bidragene fra den direkte ekkokoherente gangveien, det andre svarer for bidragene fra den stimulerte ekkokoherensgangveiene. For t > ta, blir det modifiserte uttrykket av ligning (4) gyldig for inhomogene felt:

Prefaktorene aa og as er verktøyspesifikke kalibreringskonstanter som kun påvirkes av deteksjonsbåndvidde. For lab-målingene, er aa = 0,59 og as = 0,20.

I tilfelle med en fordeling av gradienter J[ g), blir diffusjonskjernen i kvadratklammen i ligning (9) erstattet med:

Som i ligning (4) og (9), forblir diffusjonskjernen ID en funksjon av Dt<3>E,iong og diffusjonen vil fortsatt fullstendig separeres med relaksasjon. I praksis blir ID bestemt ved en kalibrering av et fluid med kjent diffusjonskoeffisient, slik som vann.

Som for standard CPMG-sekvenser, blir amplitudene til de første ekkoene målt med diffusjons-redigeringssekvensen påvirket av ute-av resonanseffekter og må multipliseres ved en fastsatt spinndynamikk-korreksjon.

Denne analysen demonstrerer at komplikasjoner forbundet med et sterkt inhomogent felt kan bli tatt hånd om. Prosedyren for å bestemme den todimensjonale diffusjo-T2-funksjon og de tilsvarende diffusjon-T2-kartene kan lett modifiseres for å takle alle disse effektene som diskutert nedenfor.

Laboratorieresultater

Diffusjon-redigeringssekvensene ble først prøvd på rene fluider. I fig. 5A og 5B, er det vist de første 40 ms av data for vann (fig. 5A) og S6-olje (fig. 5B). Vannet var dopet med NiCl2for å redusere T2til 110 ms. Oljen anvendt i disse eksperimentene er S6, en eierblanding utviklet som en viskositetsstandard, med en nominell viskositet på 6 cP. Begge prøver har omtrent samme T2, men diffusjonskoeffisienten er ca. 20 ganger mindre for olje enn for vannprøven. Dette er klart gjenspeilet i dataene vist i fig. 5A og 5B. Sporene for forskjellige første ekkoavstander er forskjøvet i forhold til hverandre. Ettersom de første to ekkoavstandene økes fra bunn til topp, avtar ekkoamplitudene til vann (med store diffusjonskoeffisienter) hurtig, mens ekkoamplitudene til olje (små diffusjonskoeffisienter) avtar kun lett. Dermed svekkes amplitudene for vanndata mye raskere enn for olje. Merk at relaksasjonstiden til hvert spor er identisk.

Denne effekten er analysert kvantitativt i fig. 6. Ekkoamplituder har blitt ekstrahert fra de oppnådde ekkoformene ved signaltilpasset filtrering. Sirklene representerer de målte ekkoamplitudene ved en tid som er dobbelt så lang som den initiale ekkoavstanden ta relativ til amplituden med standard CPMG ved den samme tid. De faste kurvene for vann og olje er en-parametertilpasninger til data til 0,59 exp{-l/6y 2 g 2 DtE,iong 3 }+0,20 exp{-l/3y 2 g 2 DtE,iong 3}, med diffusjonskoeffisienten D som den eneste ukjente parameter. I begge tilfeller, er tilpasningene utmerkede og DWater = 2,5 x 10"5cm<2>/s og Doii = 1,35 x IO"6 cm<2>/s ble ekstrahert, i samsvar med de forventede diffusjonskoeffisientene til fluidene.

I en ytterligere måling, ble en kjerne av Berea 100 delvis mettet med S6-olje ved å anvende et høystrømsoppsett (eng: high flow set-up). Dataene vist i fig. 6 for Berea-prøven er de relative amplitudene når den initiale ekkoavstanden ts.iong ble endret. Det er en initial hurtig nedbrytning på grunn av diffus er ende vann, etterfulgt av en saktere nedbrytning på grunn av olje.

Svekkingen ble modulert som en enkelt superposisjonering av nedbrytningen på grunn av vann og en nedbrytning på grunn av olje. Linjen for Berea-prøven er en 3-parametertilpasning av dataene. De tre tilpassede parameterne er vannmetning, Swater, den effektive diffusjonskoeffisienten for vann, Dwaterog den effektive diffusjonskoeffisienten for olje Dcii. Fra tilpasningen til dataene, ble det bestemt at Swater<=>0,21, Dwater = 1,9 x 10"<5>cm<2>/s, og D0ii = 1,3 x IO"<6>cm<2>/s. I Berea-prøven, var oljemetningen (S0ii) lik 0,79.

Som forventet var den ekstraherte oljediffraksjonskoeffisienten Dciinært hovedmassediffusjonskoeffisienten for et rent fluid. I denne vann-fuktet stein, vil vann hovedsakelig okkupere de små porene og diffusjon er sterkt begrenset. Derfor er DWaterredusert i forhold til hovedmassediffusjonskoeffisienten til vann.

Vannmetningen samsvarer med gravimetriske målinger. Dette demonstrerer at for diffusjon-redigeringsmåling, kan metningen og diffusjonskoeffisienten til de to fasene bli direkte ekstrahert fra dataene uten å måtte gjøre noen antagelser når det gjelder forholdet mellom relaksasjon og diffusjon.

I fig. 6 var analysen begrenset til de relative initiale amplitudene for den målte nedbrytningen. Ved å inkludere fulle datasett, kan en mye kraftigere analyse gjøres mulig som resulterer i ekstraksjon av todimensjonale diffusjons-T2-funksjoner y(D,T2) og det tilsvarende kartet.

For denne hensikt har den standard endimensjonale algoritmen som inverterer magnetiseringsnedbrytning til T2-fordelingen blitt utvidet til en multidimensjonell algoritme. Detaljer er beskrevet i Venkataramanan, et al. «Solving Fredholm Integrals of the First Kind with Tensor Product Structure in 2 and 2.5 Dimensions», IEEE Trans. Signal. Proe, 50 (Issue 5), (2002) (innlemmet herved ved referanse i dets helhet). Ved å først utnytte den separerbare kjernen, kan dataene komprimeres langs hver dimensjon ved å anvende en singulærverdidekomponering. De originale dataene vil typisk bestå av 20000 datapunkter eller mer blir dermed komprimert til ca. 40 datapunkter. Tetthetsfunksjonen_/(D,T2) blir estimert fra de komprimerte dataene utsatt for ikke-negativitetsbetingelsen_/(D,T2) som er større enn eller lik 0. På grunn av at minste kvadraters optimaliseringsproblemet er dårlig kondisjonert, ble en glattefunksjon anvendt på_/(D,T2) ved å anvende nulte-ordens regularisering.

Ved å anvende denne prosedyren, ble dataene som ble analysert for de rene fluidene og diffusjon-T2-tetthetsfunksjonen_/(D,T2) oppnådd med en enkelt topp ved de respektive hovedmassediffusjonskoeffisientene og hovedmasse T2. Resultatene for denne prøven med delvis mettede Berea-sandstein er vist i fig. 4A, 4B og 4C. Denne fordelingen viser to klart distinkte topper på grunn av olje og vann (fig. 4A, 4B og 4C). Hovedtoppen med en diffusjonskoeffisient på IO"<6>cm<2>/s tilsvarer S6-oljen. Vanntoppen viser en høyere diffusjonskoeffisient men praktisk talt samme relaksasjonstid som oljetoppen. Olje- og vannmetninger tilsvarer til områdene under respektive topper og er funnet å være henholdsvis 0,78 og 0,22. Den konvensjonelle T2-fordelingen, oppnådd ved å integrere_/(D,T2) over D er vist i fig. 4B og består av en enkelt topp. Diffusjonsredigering er klart i stand til å bestemme at denne enkelttoppen i T2-fordelingen har bidratt fra forskjellige fluider og ekstraherer nøyaktig diffusjonskoeffisienten for hver komponent. Fig. 4A viser et kart basert på den todimensjonale D-T2-funksjonen.

I fig. 4A, 4B og 4C, har noen av fordelingene en tilsynelatende diffusjonskoeffisient som overskrider hovedmassediffusjonskoeffisienten til vann, 2,3 x IO"<5>cm<2>/s. Dette skyldes interne gradienter. I denne steinen, har det tidligere blitt målt små regioner med interne gradienter som overskrider 100 G/cm som er mye større enn den anvendte gradienten på 13 G/cm (som diskutert i Hurlimanns artikkel, «Effective Gradients in Porous Media due to Susceptibility Differences», J. Magn. Reson., Volume 131, sider 232-240 (1998), innlemmet herved ved referanse i sin helhet). Disse regioner inntreffer i små porer som er fylt med vann. Basert på ligning (9), kan en stor interngradient bli mistolket som en høy diffusjonskoeffisient. Interngradienter i karbonater er vanligvis uvesentlige.

Felteksempel

Diffusjons-redigeringsteknikken ble utprøvd i en nylig boret brønn i East Mt. Vernon i Indiana ved å anvende prototype Schlumberger ny-generasjon NMR-wireline loggingsverktøy. Fig. 7 viser dyplogg i oljebærende intervall. NMR-verktøyet ble posisjonert ved ca. 2900 fot, i en sone som ble ventet å vise en vannmetning på 50 %. En pakke med data komprimert på ni diffusjonsredigeringssekvenser (fig. 2A, 2B og 2C) ble oppnådd med avstander i de to første ekkoene varierende mellom 2 ms og 12 ms i tillegg til standard CPMG-målinger. Sporet lengst til høyre viser T2-fordelinger oppnådd med Schlumbergers CMR-pluss verktøy.

Fig. 8 viser diffusjons-relaksasjonskartet ekstrahert fra disse målinger ved to fulle todimensjonale inversjoner. Den stiplede linjen viser forholdet mellom diffusjonskoeffisienten og hovedmasserelaksasjonstiden og representerer stigningen og skjæringen til D-Ti;buik-grafen. Det er to klart separerbare topper. Merk at T2-fordelingen til olje og vanntoppene overlapper mye. Diffusjonskoeffisient til den øvre toppen er nær molekylærdiffusjonskoeffisienten til vann, og er derfor en vanntopp. Den andre toppen, oljetoppen, har en mye mindre diffusjonskoeffisient som indikerer at olje i denne brønnen har en moderat viskositet. Vekten under hver topp i fig. 8 tilsvarer metningen av den respektive fasen. Fra dette kartet, ble en vannmetning på 53 % oppnådd.

Fra posisjonen til olje- og vanntoppen i D-T2-kartet kan det utledes at dette reservoaret er hovedsakelig vannfuktende. De målte relaksasjonstider til olje tilsvarer nært de forventede hovedrelaksasjonstidene for en olje av den målte diffusjonskoeffisienten. Dermed er relaksasjonen til oljen dominert av hovedmasserelaksasjonen istedenfor overflaterelaksasjon - en klar indikasjon på at formasjonen er vannfuktende. Relaksasjonen til vannsignalet er klart redusert fra dets hovedmasseverdi og er dermed dominert av overflaterelaksasjon, noe som støtter denne analyse.

Det todimensjonale kartet i fig. 8 kan projiseres på en diffusjonsakse for å oppnå fordelingen av diffusjonskoeffisienter J( D) som vist i fig. 9. Den lavere toppen tilsvarer olje, og det kan utledes en diffusjonskoeffisient på ca. IO"<6>cm<2>/s kan utledes. Vanntoppen viser en gjennomsnittlig diffusjonskoeffisient på 2 x IO"<5>cm<2>/s. Dette er redusert fra den molekylære diffusjonskoeffisienten til vann ved reservoartemperaturen, 3 x 10"<5>cm<2>/s, noe som indikerer en noe begrenset diffusjon.

For tilfeller med mindre fordelaktig signal-til-støyforhold er det ikke alltid mulig å utføre en full todimensjonal inversjon og oppnå klare separasjoner av vann- og oljetoppen. Under slike betingelser i vann-fuktende reservoarer kan det være fordelaktig å anvende en gjenholdt inversjon på diffusjons-redigeringsmålingen. MRF-inversjonen beskrevet i Freedman et al., «A New NMR Method of Fluid Characterization in Reservoir Rocks: Experimental Confirmation and Simulation Results», paper SPE 63214 presentert ved 2000 SPE Annual Technical Conference and Exhibition in Dallas, Texas (revidert og publisert i SPE Journal, desember 2001, sider 452-464) og i Freedman et al. «Wettability, Saturation, and Viscosity Using the Magnetic Resonance Fluid Characterization Method and New Diffusion-Editing Pulse Sequence», paper SPE 77397 presentert ved 2002 SPE Annual Technical Conference and Exhibition in San Antonio, Texas (herved innlemmet ved referanse i deres helhet) for analyse av CPMG-data oppnådd ved forskjellige ekkoavstander har blitt tilpasset for diffusjons-redigeringsanvendelsen. I henhold til denne oppfinnelsen, resultater fra de mer begrensede analysene på diffusjons-redigeringsdataene er i god overenstemmelse med de fulle todimensjonale analysene.

Oljen i dette reservoaret har et lavt gass-til-olje forhold (GOR) og dets sammensetning er hovedsakelig identisk til en dead stock tankolje. NMR-responsen til prøven ble målt i laboratoriet ved reservoartemperatur. Ved å anvende standard pulsede feltgradientmålinger ved 2 MHz, ble det oppnådd diffusjonskoeffisient på 8 x IO"<7>cm<2>/s, som er i utmerket overenstemmelse med resultatene vist i fig. 9. I fig. 10, ble T2-fordelingen fra olje målt i laboratoriet og som utledet fra MRF-inversjonen til feltdataene sammenlignet. Igjen er den overordnede overenstemmelsen utmerket.

Undersett av diffusjons-redigeringsdataene ble analysert for å prøve det minimale antall akkvisisjoner som er nødvendig. Pakker inneholdende så få som tre diffusjonsredigerende sekvenser pluss CPMG-sekvensen viser resultater sammenlignbare med de vist i fig. 8, 9 og 10. Dette indikerer at diffusjons-redigeringsdyplogging er mulig og at den blir for tiden testet ut i felt.

Teknikker for fluidkarakterisering basert på NMR-diffusjonsmålinger er av begrenset nytte for komponenter som relakserer svært hurtig. Når magnetiseringen fullstendig relakseres under diffusjonskodingstiden, er det ikke mulig å utlede den forbundne diffusjonskoeffisienten. D-T2-kartet vist i fig. 7 er basert på analysen av signaler 24 ms etter den initiale 90° pulsen, det dobbelte av den lengste verdien på tE.iong. Sammenligning med de konvensjonelle analysene av CPMG-sekvensen viser at i dette tilfellet, kan det ikke detekteres noen hurtige komponenter ved å sammenligne porøsiteten ekstrahert for analysen av de diffusjonsredigerte målingene, og standard CPMG-sekvensen viser at i dette tilfellet er det ikke noen hurtige komponenter tilstede. Nærværet av hurtigrelakserende komponenter kan detekteres ved å sammenligne porøsiteten ekstrahert ved analysene for de diffusjonsredigerte målingene og standard CPMG. I mange tilfeller, er det åpenbart om de hurtige komponentene skal klassifiseres som bundet vann eller som olje av svært høy viskositet. I noen tilfeller kan det være fordelaktig å reanalysere diffusjonsredigeringstapene uten å inkludere dataene med den lengste verdien på tE.iong. Dette reduserer innkodingstiden men begrenser resolusjonen for å måle små diffusjonskoeffisienter.

Den samme metodologien ble anvendt for en karbonatkjerneprøve mettet med en blanding av vann og dodekan. Fig. 11 er et todimensjonalt kart utviklet for å anvende diffusjons-redigeringsteknikken. Den stiplede linjen viser sammenhengen mellom diffusjonskoeffisienten og hovedmasserelaksasjonstiden og representerer stigningen og skjæringspunktet til D-Ti;buik-grafen. I denne prøven, er både olje- og vannbidragene utenfor D-Ti;buik-ringen, noe som indikerer at både olje- og vannfasene er i direkte kontakt med poreveggene. Dermed har denne prøven en blandet fuktning (dvs. både vann og olje fukter).

Eksempel på apparatur

Fremgangsmåtene i henhold til oppfinnelsen kan praktiseres i laboratoriesetting eller i et nedihullsmiljø, slik som en brønnloggingsinnretning. Fig. 12 viser en apparatur som kan utnyttes for å praktisere utførelsen av oppfinnelsen for å undersøke underjordiske formasjoner 131 gjennomboret av et borehull 132. En magnetisk resonansundersøkende apparatur eller loggeinnretning 130 er opphengt i borehullet 132 på en armert kabel 133, hvor lengden på kabelen hovedsakelig bestemmer den relative dybden til innretningen 130. Lengden på kabelen 133 er kontrollert ved egnede midler ved overflaten slik som en trommel- og vinsj emekanisme. Overflateutstyr, representert ved 107, kan være av en hvilken som helst konvensjonell type og kan inkludere et prosessorundersystem som kommuniserer med alt nedihullsutstyr. Det vil forstås at noe av prosesseringen kan utføres nedihulls og i enkelte tilfeller, at noe av prosesseringen kan utføres på en fjerntliggende plassering. Selv om en wireline er illustrert, kan alternative former for fysisk understøttelse og kommunikasjonsforbindelsesledd anvendes, f. eks. i en måling under drilling eller logging under drilling system, som praktiserer fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Som beskrevet, f.eks. i US patent nr. 5 055 787, 5 055 788 og 5 153 514 kan den magnetiske resonansloggeinnretningen 130 ha en side 114 som er i intim kontakt med borehullveggen. Borehullveggen kan ha en slamkake 116 på seg. En tilbaketrekkbar arm 115 er fremskaffet som kan aktiveres ved å presse legemet til verktøyet 113 gjennom slamkaken mot borehullveggen under en loggekjøring, med siden 114 presset mot veggens overflate. Selv om verktøyet 113 er vist som et enkeltlegeme, kan verktøyet alternativt inkludere separate komponenter slik som en hylse, sonde eller skliramme og verktøyet kan være kombinerbart med andre loggeverktøy.

Loggeverktøyet inkluderer f.eks. en permanent magnet eller permanent magnetoppstilling 117, som kan være laget av samarium-kobolt-magnetisk materiale og én eller flere RF-antenner 118. Undersøkelsesområdet, eller sensitivitetssonen representert generelt ved 127 er et område i formasjonen hvor det statiske magnetfeltet er hovedsakelig uniformt, selv om dette ikke nødvendigvis er påkrevd for å gjøre en kjøring i henhold til oppfinnelsen. Noen utførelser av oppfinnelsen kan nytte fordel av den iboende ikke-homogeniteten i det statiske magnetfeltet for å generere en statisk magnetfeltgradient inne i undersøkelsesområdet 127. I andre utførelser kan pulsede magnetiske feltgradienter anvendes for å generere eller øke en magnetisk feltgradient inne i undersøkelsesområdet 127. US patent nr. 5 796 252 f.eks., som innlemmes herved ved referanse, beskriver forskjellig utførelse av en antenne som kan innlemmes i loggeinnretningen for undersøkelse og anvendelse og produsere pulsfeltgradienter i undersøkelsesområdet 127. Det vil bli forstått at andre egnede verktøykonfigurasjoner kan utnyttes for å praktisere oppfinnelsen.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet under referanse til visse eksempler og utførelser, er det åpenbart at forskjellige modifikasjoner og endringer kan utføres til utførelsene beskrevet ovenfor uten å forlate oppfinnelsens idé slik som angitt i kravene.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for å bestemme fuktningsegenskapene til et porøst medium inneholdende to eller flere fluider, karakterisert vedat den omfatter å: a) påføre en magnetisk feltgradient til det porøse mediet inneholdende de to eller flere fluidene; b) påføre en første Carr-Purcell-Meiboom-Gill-serie (CPMG-serie) med oscillerende magnetiske feltpulser til det porøse mediet inneholdende de to eller flere fluider, hvor: - den første CPMG-serien er delt inn i en første og andre del separert ved tiden, ta, og - den første og andre delen med magnetiske feltpulser har en ekkoavstand tfi, c) detektere magnetiske resonanssignaler generert i (b); d) etter en ventetid, påføre en andre CPMG-serie med oscillerende magnetiske feltpulser til det porøse mediet inneholdende de to eller flere fluider, hvor - den andre CPMG-serien er delt inn i en tredje del etterfulgt av en andre del, den tredje og andre delen er separert ved tiden, ta, - den tredje delen med magnetiske feltpulser har en ekkoavstand t^iong, - den andre delen med magnetiske feltpulser har en ekkoavstand tE, og -<t>E,long<>>tE, e) detektere magnetiske resonanssignaler generert i (d); og f) anvende de detekterte magnetiske resonanssignalene etter tiden ta i trinn c) og e) for å bestemme en T2-fordeling og den relative amplituden til de detekterte magnetiske resonanssignalene til å danne et diffusjons-T2-kart for å bestemme fuktningsforholdene i det porøse mediet.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert vedat den magnetiske feltgradienten er en statisk feltgradient.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert vedat den magnetiske feltgradienten er en pulsert feltgradient.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert vedat analysen av de detekterte signalene inkluderer å separere diffusjons- og relaksasjonseffekter.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 4, karakterisert vedat analysen av de detekterte signalene inkluderer å bestemme diffusjonskoeffisientene i idet minste ett av de to eller flere fluider.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert vedat analysen av de detekterte signalene inkluderer å skille mellom forskjellige komponenter av de to eller flere fluidene.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert vedat den ytterligere omfatter: g) repetere (d) og (e) én eller flere ganger, hvor hver ytterligere serie pulser, omfatter en initial magnetisk feltpuls, en modifisert tredje del etterfulgt av nevnte andre del.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 7, karakterisert vedat analysen av de detekterte signalene inkluderer å utvikle en todimensjonal funksjon som beskriver diffusjon og relaksasjon av de to eller flere fluider.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 8, karakterisert vedat den ytterligere omfatter: h) utvikle en kalibreringsfunksjon som beskriver forholdet mellom diffusjon og relaksasjon representativt til i det minste én av de to eller flere fluider; og i) korrelere kalibreringsfunksjonen til den todimensjonale funksjonen.

10. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert vedat det porøse mediet er en jordformasjon.

11. Loggeapparatur omfattende: et loggeverktøy som er bevegelig gjennom et borehull; og en prosessor som er koblet med loggeverktøyet, karakterisert vedat prosessoren er programmert med instruksjoner, som når de utføres av prosessoren utøver fremgangsmåten i krav 1.

12. Apparatur i henhold til krav 11, karakterisert vedat (v) inkluderer en separasjon av diffusjon og relaksasjonseffekter.

13. Apparatur i henhold til krav 11, karakterisert vedat (v) inkluderer å bestemme diffusjonskoeffisienten til de to eller flere fluider.

14. Apparatur i henhold til krav 11, karakterisert vedat (v) inkluderer å skille mellom forskjellige komponenter til de to eller flere fluider.

15. Apparatur i henhold til krav 11, karakterisert vedat instruksjonene ytterligere forårsaker loggeverktøyet til å gjenta (iii) og (iv) én eller flere ganger, hvor hver ytterligere serie av pulser omfatter en initial magnetisk feltpuls, en modifisert tredje del etterfulgt av nevnte andre del.

16. Apparatur i henhold til krav 15, karakterisert vedat instruksjonene ytterligere forårsaker prosessoren til å utvikle en todimensjonal funksjon som beskriver diffusjon og relaksasjon av nevnte område i jordformasjonen.

17. Apparatur i henhold til krav 16, karakterisert vedat prosessoren er programmert med en kalibreringsfunksjon som beskriver forholdet mellom diffusjon og relaksasjon representativ til i det minste én av de to eller flere fluider og hvor instruksjonene ytterligere forårsaker prosessoren til å korrelere kalibreringsfunksjonen til den todimensjonale funksjon.