[發(fā)明專利]核磁共振測量原油含氫指數的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811074964.5
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN108918574B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 張善文;張堯;張然翔
• 申請（專利權）人: 張善文
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 安娜

本發(fā)明涉及一種核磁共振測量原油含氫指數的方法，包括以下步驟：S1：純水樣品信號的測量和擬合，采用單e指數的函數方程進行擬合，得到純水樣品的飽和磁化矢量和縱向弛豫時間；S2：原油樣品信號的測量和擬合，采用雙e指數的函數方程進行擬合，得到原油樣品的飽和磁化矢量和各成分的縱向弛豫時間；S3：建立方程組，計算得到原油樣品的相對體積和含氫指數。本發(fā)明提出了一種新的核磁共振測量原油含氫指數的方法，其可應用于在線測量，不需要采樣，也不需要安裝梯度線圈系統。具體地，本發(fā)明采用反轉恢復脈沖序列采集信號，該法原理清晰、操作便捷，測量結果準確度高且重復性好，且本發(fā)明方法對于油水混合物不能明顯分層的流體也是適用的。

技術領域

本發(fā)明屬于流體計量技術領域，具體涉及一種核磁共振測量原油含氫指數的方法。

背景技術

含氫指數(hydrogen index，簡稱HI)是含氫流體的一種固有特性，它被定義為單位體積流體的氫原子數與標準條件下單位體積的純水所含氫原子數之比。含氫指數對于核磁共振實驗來說非常重要：在核磁共振測井評價上，含氫指數決定了地層有效孔隙度的數值，而有效孔隙度則直接跟儲層的儲量相關；在核磁共振多相流體計量領域，含氫指數則涉及到油、水、氣混合流體的各相成分的比例計算，其結果直接到影響油氣井產油、產氣量的評估。

眾所周知，對于單相均勻流體，可以通過流體的密度以及化學分子式，直接計算它的含氫指數，計算公式如下：

以乙醇為例：純乙醇在標準大氣壓和20℃條件下的密度為0.7893g/cm³，同樣條件下的純水密度為0.9982g/cm³。水的化學分子式為H₂O，分子量為18，一個水分子含2個氫原子；乙醇的化學分子式為C₂H₆O，分子量為46，一個分子含6個氫原子。乙醇的含氫指數用下式來計算：

而對于原油這種成分相對復雜的流體而言，它既沒有確定的分子式，也沒有固定的密度。因此，只能通過核磁共振實驗來對含氫指數進行測量。計算公式如下：

式中，A_sample為原油樣品在一定溫度、壓力條件下的信號幅值，V_sample為原油樣品在一定溫度、壓力條件下的體積；為純水在標準溫度、壓力下的信號幅值，為純水在標準溫度、壓力下的體積。

核磁共振儀器的測量原理如下：樣品放入儀器的靜磁場中，樣品中的氫原子核被靜磁場磁化，樣品的磁化矢量隨時間演化的過程用下式(4)來表示：

其中，M(t)表示t時刻的磁化矢量；M₀表示飽和磁化矢量，它與樣品中的氫原子數目成正比，氫原子數目越多，M₀越大；T₁表示樣品的縱向弛豫時間，是樣品本身的一個特征參數。

樣品被磁化后，一般通過CPMG脈沖序列進行采集信號。首先發(fā)射一個90°激發(fā)脈沖，把磁化矢量從z軸翻轉到xy橫平面上，然后發(fā)射一系列等時間間隔的180°回聚脈沖，就可以測量到磁化矢量在橫平面上的衰減情況，這一過程稱之為T2衰減。磁化矢量的T2衰減過程用下式(5)來表示：

其中，M(t)表示t時刻的磁化矢量；M(0)表示樣品獲得的初始磁化矢量，也是90°脈沖扳轉到橫平面上的磁化矢量；T₂表示樣品的橫向弛豫時間，T₂≤T₁。液體狀流體的流動性越好，T2值越接近T1，流動性越差(或粘度越高)，T2與T1值的差別越大。圖1為磁化矢量的增長和衰減過程。