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低場核磁共振分析應用于地球物理和石油勘探領域的進展

發布:蘇州紐邁分析儀器股份有限公司
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低磁場核磁共振分析是快速測量巖石物性參數的一種很好的技術。該技術利用油和水中的氫原子核在磁場中受電磁波激勵而發生共振,通過測量受激發的氫核在弛豫過程中所產生的信號來探測油、水及其分布,并計算出巖石物性參數。在石油巖心分析中,具有無損檢測、一機多參數、一樣多參數、檢測迅速、無污染等特點,適合于油田現場應用,是巖石物性參數的新型分析方法之一,受到石油界的廣泛重視,應用領域日趨擴展。

一、國外發展狀況

核磁共振(NMR)這一物理現象的發現已有五十余年的歷史,分別由哈佛大學的Purcell和斯坦福大學的Bloch于1946年各自獨立發現。前人大量的實驗和理論研究發現,流體的核磁共振馳豫時間與其環境的孔隙大小有關,1966年Seevers研究得到核磁共振馳豫時間與巖石滲透率具有相關性,后來又有國外科研人員提出自由流體指數概念以及用核磁共振技術測量砂巖孔隙度、滲透率和自由流體指數等參數的新方法,1979年提出了巖石多孔介質的核磁共振馳豫理論,20世紀90年代以后,R.L.Kleinberg對含氫指數(HI)、弛豫時間(T1、T2)、以及擴散系數(D)等核磁共振馳豫特征進行了研究,之后技術人員又解決了地層孔徑分布、毛管壓力曲線問題,并獲得從核磁共振數據中計算可動流體的方法,令核磁共振技術越來越完善。1990年美國NUMARGS公司的MRIL—B型核磁共振成像測井儀投入使用,斯倫貝謝(Schlumberger)公司推出了CMR、TCMR、CMR200型號的測井儀,1998年又推出第四代CMR—Plus核磁共振測井儀;阿特拉斯(Atlas)公司先后推出MRIL—A/B、MRIL—C和MRIL—C/TP測井儀;哈里伯頓(Halliburton)公司也于1998年推出第四代商業產品MRIL—Prime測井儀,眾多的新型產品使測速和精度得到提高,獲得的儲層物性參數增加,更加適合于現場的測井和應用,使核磁共振技術在石油工業獲得巨大發展。

二、國內發展狀況

我國的企業和科研單位也先后進行了大量的核磁共振技術研究工作,分為兩條主線在開展研究和應用推廣。

第一條主線以原中國石油天然氣總公司勘探開發科學研究院和中國科學院聯合組建的專門研究單位—核磁共振重點實驗室為先驅,于1991年引進了國內第一臺國際上先進的超導核磁共振成像儀,開展了大量的石油巖心分析和石油滲流力學等應用研究和專門的儀器制造研究工作,于1997年研制開發出一套我國具有先進水平的低磁場核磁共振巖心分析系統,根據我國油田儲層巖性復雜、非均質性嚴重等特點,開發出了多種適合巖心分析的脈沖序列和多弛豫反演技術,實現了孔隙度、滲透率等巖石物性參數的快速無損檢測。在國際上率先實現了全直徑巖心的低磁場核磁共振檢測,創造了一種評價低滲透油田可采儲量的新方法。1998年研制出了第一套基于微機的核磁共振測井精細解釋軟件,先后還開展了確定可動流體截止值、滲透率解釋模型等應用基礎研究和定標工作。為大慶、勝利、新疆、青海等近十個國內大中型油氣田應用核磁共振技術,解決了油田生產的疑難問題,獲得了良好的技術效益、經濟效益和社會綜合效益,眾多的研究工作對我國開展核磁共振技術工作起到了重要的指導作用,鍛煉和培養出了我國核磁共振技術方面的專業技術人才。

第二條主線是基于教育部重點實驗室五十多年的積累,上海紐邁電子科技有限公司不斷跟蹤先進技術,厚積薄發,近幾年開發成功了核磁共振巖芯分析儀、核磁共振巖芯成像儀、在線核磁共振油水分析儀等設備,產品已經銷售至上海神開石油工程股份公司、中國海洋石油服務公司、中國石油大學(北京)等單位,取得了良好的反響。

三、低磁場核磁共振分析技術主要應用領域

1.巖屑錄井分析:利用核磁共振技術對鉆井巖屑分析,可獲知儲層滲透率、孔隙度、孔徑分布及可動流體等油層物性參數。減少取心量,增加并實時獲取油藏地質信息,指導勘探生產。

2.井壁取心分析:快速、無損檢測井壁上所取的巖心,提供可動水含量,確定油層產油、產水情況,為油田開發、調整提供依據。

3.核磁測井刻度定標:可提高核磁測井解釋精度。

4.含油飽和度分析:快速測試,減少污染。

5.開發實驗滲流機理分析:動態、及時獲取實驗過程中油、水飽和度及含油孔隙變化情況。

6.油田可采儲量計算:利用其可動流體及可動油測量等技術,計算可采儲量,為油田開發提供依據。

7.油藏改造前期評價:根據測得的可動流體百分數、孔徑分布、滲透率等儲層物性參數,指導措施施工有利層位的選擇,建立新型油藏改造前期評價方法。

低磁場核磁共振在石油工業作為一種新興的技術,在快速獲取巖石物性參數方面已獲得了長足的進展,并在石油勘探和開發的其它領域,正在進行大量的應用研究工作。在青海獅子溝油田,采用自行研制的核磁共振精細解釋軟件,證實了該油田部分儲層巖石基質具有供油能力,找到了十一個有利層段,為該油田儲量評價和開發決策的制訂,提供了重要的依據;新疆的小拐油田,油層厚達70米,投入開發后,大部分油井經壓裂酸化后仍不出油,傳統的巖心分析手段不能給出合理的解釋,采用低磁場核磁共振技術中的可動流體測試技術,證實該油田儲層基質不具備工業油流能力,為該油田開發決策調整提供了依據;針對大慶的頭臺油田,由于部分區塊注采比高、開發效果差,油水井排距大,壓力傳導慢,油井受效程度不佳,對可動資源認識不清,利用核磁共振技術研究了該油田低滲透儲層物性、可動資源量及開發方法,獲得了好的效果。應用低磁場核磁共振技術,通過對巖石物性參數:孔隙度、有效孔隙度、滲透率、可動流體飽和度、含油飽和度、可動水飽和度、弛豫時間T2及截止值的定量分析;對巖石孔徑的半定量分析,低磁場核磁共振技術在巖屑錄井、油田可采儲量計算、油藏改造前期評價、開發試驗滲流機理、測井刻度定標等領域發揮重要的作用。采用核磁共振技術,開展低滲透儲層可動流體和儲層物性參數快速測量工作,對低滲透油田可動資源量評價、開發潛力高低評價及開發方案的制定等具有重要的參考價值和指導意義。


(來源:蘇州紐邁分析儀器股份有限公司)


2019-06-17 09:41:06
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