[發明專利]一種獲取巖石孔隙尺寸和孔隙表面弛豫率的核磁共振方法

有效

• 申請號: 201710968633.5
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107748126B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 劉化冰;宗芳榮;汪正垛;陳偉梁;楊光;孫哲
• 申請（專利權）人: 北京青檬艾柯科技有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N24/08
• 代理公司: 北京潤川律師事務所 11643
• 代理人: 張超;王曉媛

本發明提出了一種測量巖石孔隙尺寸和孔隙表面弛豫率的多維核磁共振方法,所述方法包括數據采集、數據提取、數據處理和數據解釋，所述方法通過使用新脈沖序列對樣品進行激發測量，可同時得到巖石孔隙尺寸a和巖石孔隙表面弛豫率ρ₁信息。該方法首次實現了巖石孔隙尺寸和孔隙表面弛豫率的同步測量,同時,該方法能夠適用于不同場強下的核磁共振檢測儀器，因此本發明技術在巖心分析中獲取重要巖石物理參數具有重要意義。

技術領域

本發明涉及地球物理領域，特別涉及一種測量巖石孔隙尺寸和孔隙表面弛豫率的多維核磁共振新方法的原理和實際實現過程

背景技術

巖心樣品能夠為石油、地熱和水文等領域的勘探、評價和開發提供重要的第一手證據。地質人員可以通過分析這些巖心的性質來得到地熱氣、碳氫燃料和地下水的存儲及運移規律。而往往有些巖石儲層的性質是無法通過測井方法得到的。這其中一個重要的參數即為巖石的孔隙尺寸a，它反映了可能存儲的孔隙流體體積。另外一個參數為巖石孔隙表面弛豫率ρ。這一參數受飽含流體分子與孔隙固體骨架表面的碰撞程度影響，因此能夠反映孔隙的表面特性。上述兩個參數可被用于儲層建模和優化地下流體資源開發方案，在巖石滲透率計算和儲層流體產量計算方面意義重大。

經過半個多世紀的發展，核磁共振技術已經被確定為一種檢測孔隙內部流體的重要手段。其中，鑒于氫質子核磁共振方法與含氫流體，如水喝碳氫化合物等樣品的密切關系，其在巖石物理方面評價儲層流體的應用越來越發廣泛。常規的檢測方法，如橫向弛豫時間T₂和縱向弛豫時間T₁，能夠在現場測井中和實驗室測量中提供巖石的孔隙尺寸分布等信息。另外一種能夠直接獲得孔隙尺寸的方法為DDIF技術，主要依靠的是孔隙空間內部分布的背景磁場B_in。由于該磁場的空間分布與孔隙尺寸相關，通過孔隙內飽含流體分子的擴散及與B_in的相互作用關系得到巖石的孔隙尺寸信息。孔隙表面弛豫率ρ通常是通過匹配弛豫時間分布和孔隙尺寸分布獲取的。因此在目前巖石物理測量中，獲取巖石孔隙尺寸a和巖石孔隙表面弛豫率ρ需要進行兩次獨立測量，將受到兩次系統測量誤差的影響。

發明內容

為了解決巖石孔隙尺寸及孔隙內表面弛豫率無法同時測量的問題，本發明闡述一套測量巖石孔隙尺寸和孔隙表面弛豫率的多維核磁共振方法的實現過程，以及相應的多維核磁共振數據處理及解釋流程。

一種獲取巖石孔隙尺寸和孔隙表面弛豫率的核磁共振方法，所述方法包括，數據采集、數據提取、數據處理和數據解釋。

優選的，所述數據采集步驟，具體包括，

步驟1.1、將巖石樣品放置在含有磁鐵的核磁共振設備中，由于巖石固體骨架和內部飽含流體的磁化系數差異，會在巖石樣品的孔隙空間內產生一個背景磁場B_in，所述背景磁場表現在GRD1通道中為一個幅度為G_in的背景梯度場；

步驟1.2、在TRS通道中向所述巖石樣品施加90°射頻脈沖將宏觀磁化強度矢量M₀扳轉90°；

步驟1.3、等待時間t_e后，在TRS通道中向所述巖石樣品施加第二個90°脈沖，將恢復一定量的磁化強度矢量再次扳轉90°；

步驟1.4、等待t_diff時間，所述流體分子在所述孔隙空間內發生熱力學擴散和/或在孔隙表面發生碰撞；

步驟1.5、之后在TRS通道中向所述巖石樣品施加第三個90°射頻脈沖，將所述流體分子擴散后演化的磁化強度矢量再次扳轉90°至橫向磁化矢量平面上；

步驟1.6、繼續等待時間t_e后，在TRS通道中系統向所述巖石樣品施加第四個90°脈沖，將恢復一定量的磁化強度矢量再次扳轉90°至縱向磁化矢量方向上；