页岩核磁共振横向弛豫时间与孔径分布量化关系及应用

核磁共振横向弛豫时间(T2)常用于表征页岩的全孔径分布特征。为确定T2谱与页岩孔径的量化关系,选取济阳坳陷沙河街组7块页岩样品进行低温氮吸附、核磁共振实验。利用T2几何平均值和孔隙比表面积、孔隙体积之间的关系式,获得T2谱计算孔径分布的关键参数——表面弛豫率。7块页岩样品的表面弛豫率为1.52~3.06 nm/ms,平均值为2.53 nm/ms。由表面弛豫率计算的孔径分布结果与低温氮吸附的NLDFT模型计算结果相似度高,证实了页岩表面弛豫率确定方法和取值的合理性。利用上述方法确定了济阳坳陷典型页岩薄层的孔径分布,结合储层物性和地球化学分析结果,认为页岩中泥质薄层主要起到生-储作用,而纤维状方解石薄层、粉晶方解石薄层和长英质薄层则可以作为储-渗通道。在研究页岩油微观富集、流动机制及评价页岩油“甜点”时,需细化分析不同薄层的孔径分布特征及其生-储-渗作用。

核磁共振横向弛豫时间谱分解法识别流体性质

在核磁共振横向弛豫时间(T2)谱特征分析的基础上,利用信号分析方法分解T2谱,提出了利用T2谱分解法识别流体性质的新方法。由于T2谱在横向弛豫时间轴上满足对数正态分布的特征,采用高斯函数对T2谱进行拟合,可将T2谱分解为2~5个独立的分量谱。通过分析原油和地层水自由弛豫响应特征以及岩心油水互驱的动态响应特征,明确了各分量谱的岩石物理意义。T2谱可以分解为黏土束缚水分量谱、毛细管束缚流体分量谱、小孔隙流体分量谱和大孔隙流体分量谱。依据目标区原油性质,确定含油储集层T2分量谱峰在T2时间轴上的分布范围为165~500 ms。据此可准确识别流体性质,对于低孔隙度、低渗透率储集层中复杂油水层的识别,具有较强的适应性。

核磁共振横向弛豫时间T_2谱与电阻率增大系数的关系

核磁共振横向弛豫时间T2谱、电阻率增大系数是油藏工程中很重要的参数,研究核磁共振横向弛豫时间T2谱与电阻率增大系数的关系对于利用核磁共振测井T2谱评价复杂储层具有较好的应用前景。基于分形理论,推导了核磁共振横向弛豫时间T2谱与电阻率增大系数关系的理论模型,并通过核磁共振与电阻率驱替联测实验进行了验证。研究表明:核磁共振横向弛豫时间T2谱与电阻率增大系数在一定润湿相饱和度范围内具有幂函数的关系;理论模型中系数α和β与岩样的孔隙结构有关,α和β越大,岩样的孔隙结构越好。

不同浓度FeCl_3·6H_2O,CuSO_4·5H_2O和MnCl_2·4H_2O溶液核磁共振横向弛豫时间研究

利用核磁共振技术,测量了不同浓度的FeCl3.6H2O,CuSO4.5H2O和MnCl2.4H2O水溶液的核磁共振信号及横向弛豫时间.实验结果表明横向弛豫时间T2与顺磁离子浓度成反比关系,并由实验结果获得了通过核磁共振横向弛豫时间测量离子浓度的方法.

核磁共振横向弛豫时间与金属种类之间的关系

采用低场核磁共振技术采集不同的硫酸盐溶液中的氢核的横向弛豫时间T2,比较了纯水和不同浓度硫酸盐溶液中的氢核的核磁共振信号,分析了不同金属阳离子对溶液中氢核的影响,并对金属离子盐溶液中的氢核的弛豫时间与金属种类和浓度之间的相关性进行研究。实验结果表明,金属离子钠、镁、铝、钾、铁、锰、铜和锌均能加快氢核的核磁共振弛豫衰减速度,具有促进水分子结合的作用。随着金属离子浓度增加,T2均变小。浓度相同的情况下,金属离子对液体中氢核的的影响由强到弱为:Mn^(2+)>Fe3+>Cu^(2+)>Mg^(2+)>Al^(3+)>Na^+>Zn^(2+)>K^+。

一种核磁共振横向弛豫时间谱确定阳离子交换容量的改进方法

阳离子交换容量(Q_v)是低阻储层测井评价的关键参数之一。传统的岩心核磁共振(NMR)试验确定Q_v的方法是选取3ms的黏土束缚水横向弛豫时间截止值(τ_(2,cutoff_CBW)),再利用HSK方程计算Q_v,精度较低。对NMR横向弛豫时间(τ_2)分布累计曲线进行分析认为,黏土束缚水孔隙体积与自由水孔隙体积在τ_2孔隙度分量累计上的速率不一样,在累计曲线上会出现一个拐点,拐点处对应的τ_2即为τ_(2,cutoff_CBW)。黏土束缚水孔隙度与自由水孔隙度差别越大,拐点越明显。利用该方法确定新的τ_(2,cutoff_CBW),再结合HSK方程计算Q_v。对12块岩心数据利用该改进方法与湿式的化学阳离子交换容量分析法分别计算Q_v,对比结果表明,改进方法计算的Q_v精度有了明显提高。

温度对核磁共振横向弛豫时间影响的实验研究

为给核磁共振测井资料解释提供更接近于储层的地质参数,研究储层条件下岩石的NMR特性很有必要。本文利用本课题组自主研发的储层条件下核磁共振岩心测量室,选取了胜利油区十几块砂岩岩心,研究了温度条件下饱和水岩石的NMR弛豫特性。实验结果表明,随着温度的升高,饱和水砂岩的NMR横向弛豫时间T2呈下降的趋势。

随钻核磁共振测井横向弛豫时间截止值计算方法与应用

横向弛豫时间(T2)截止值(T2cutoff)是核磁共振测井评价束缚水饱和度、渗透率的关键参数,由于随钻核磁共振与电缆、岩心核磁共振的测量在仪器参数、测量环境等方面存在较大差异,导致岩心核磁实验确定的T2cutoff评价模型在随钻核磁共振测井资料中难以取得良好的应用效果。依据含泥砂岩T2cutoff的影响因素,建立基于岩石孔隙结构特征参数的变T2cutoff评价模型;同时以岩石孔隙半径为中间参数,建立随钻核磁横向弛豫时间校正模型,消除岩心与随钻的刻度差异。研究结果表明:含泥砂岩T2cutoff主要受岩石微小孔隙及大孔隙发育程度的影响,微小孔隙越发育,T2cutoff越小;相同孔隙半径下,岩心核磁与随钻核磁横向弛豫时间呈乘幂变换关系,校正系数与随钻核磁小孔隙分量、孔隙分量中值、随钻核磁孔隙度具有高相关性。将建立的横向弛豫时间校正模型、变T2cutoff评价模型应用到渤海A油田的束缚水饱和度评价中,结果显示,束缚水饱和度计算的平均绝对误差由校正前的11.51%降低为4.62%,表明该方法有效提高了随钻核磁共振测井评价储层束缚水饱和度的精度,也为随钻核磁共振测井T2cutoff的确定提供了一个新的思路。

一种核磁共振陀螺横向磁场线圈耦合标定方法

磁场线圈是核磁共振陀螺磁场系统的核心部件,是惰性气体磁共振激励维持、主动磁补偿的核心部件。横向磁场线圈的耦合对磁补偿精度与磁共振激励都有较大影响。因此,横向磁场线圈的耦合标定尤为重要。为解决上述问题,提出了一种基于核磁共振陀螺内置磁力仪的横向磁场线圈耦合标定方法,通过理论仿真和实验设计,验证了其正确性与可行性。实验结果表明,采用所提出的耦合标定方法对X轴对Y轴耦合和Y轴对X轴耦合进行标定,分别为1.86%和3.11%。通过旋转线圈改变装配角度,表明此方法在较小旋转角度时,测量结果不受装配误差的影响。通过标定同一批次的5只线圈,根据结果从中选取耦合较小的线圈进行装配,为核磁共振陀螺线圈的筛选奠定了基础。

利用改进截断奇异值分解法反演核磁共振弛豫时间

截断奇异值分解(TSVD)法已应用于核磁共振弛豫时间T2谱反演,而奇异值截止值的选取和非负约束的实现是其关键。本文提出一种新的确定奇异值截止值方法,同时利用联合迭代反演法(SIRT)实现非负约束,使本文的改进TSVD法适用于低信噪比资料;该方法具有只需进行一次奇异值分解、计算速度快、保持T2谱分布连续等优点。数值模拟结果表明,改进TSVD法对信噪比仅为5的测量数据依然可得到优于其他方法的较好反演结果;实际岩心资料反演结果进一步证明该方法适用于页岩核磁共振岩心分析和核磁共振测井。

连续波核磁共振实验中外扫描测量法的改进

本文对连续波核磁共振实验中外扫描法测横向弛豫时间误差的主要来源进行了分析,对系统误差的大小进行了定量估算.在此基础上,对外扫描法中横向弛豫时间的测量提出了相应的改进措施,通过计算确定了共振信号半高宽测量时共振信号应在的位置.结果表明,外扫描法测量中,通过x方向的相位调节把共振信号移到偏离中心适当距离的位置上来测量其半高宽,可有效降低非线性扫描电压引起的系统误差.此外,通过对误差大小及共振信号测量位置的计算,能加深学生对横向弛豫时间及外扫描测量法原理的理解.

样品弛豫时间对核磁共振信号的影响研究

研究了不同浓度CuSiO4水溶液样品的核磁共振信号的特点,讨论了在特定的磁场扫场周期下,样品横向弛豫时间对共振信号的影响.发现当样品的横向弛豫时间远远大于扫场周期时,微观磁矩的退相是造成核磁共振信号衰减的主要因素,此时在共振点前后都会形成周期性的振荡信号.

稳态核磁共振实验中弛豫时间T_2的测量方法

为解决稳态核磁共振实验中氟原子核横向弛豫时间T_2传统测量方法操作困难、测量精度差的问题,改进了实验仪器和测量方法.制作了测量线圈和电子积分器并用核磁共振方法进行标定,获得50Hz扫场信号.将此扫场信号输入到数字示波器x轴,获得了以50Hz交变磁场为横轴的共振吸收信号.用Origin软件对静态的吸收信号拟合处理,计算出T_2,误差小于3%.实验结果表明:该方法借助于Origin软件的数据处理能力,避免了传统测试方法中吸收信号抖动,测量操作更为容易.

核磁共振弛豫时间测量数据处理方法的讨论

分析和讨论了在超小型核磁共振成像仪测量弛豫时间T1的数据处理方法中存在的问题,并提出了测量方法和数据拟合的改进方案.

高场强核磁共振下测量水的自旋晶格弛豫时间

在反转恢复脉冲序列中增加双极性梯度场脉冲以压制辐射阻尼效应,从而使之能够在高场强核磁共振波谱仪(Bruker AV600)中较为准确测量水的自旋-晶格时间.这一方法应用于商品化成像对比剂Gd-DTPA的弛豫率测试,得到的结果和文献相似,证实了该方法的可靠性.进一步应用于新合成成像对比剂TEMDP-EMFs性能的评价.

核磁共振弛豫时间与溶液浓度关系的实验研究

利用小型核磁共振成像仪可以测量样品弛豫时间的功能,设计方案,实验测定了硫酸铜水溶液中氢原子核的核磁共振弛豫时间T1、T2随硫酸铜浓度的变化关系,得到T1与T2随溶质浓度的增大而减小的实验结果.在误差允许的范围内,验证了T1与溶液浓度成反比的规律,并进行了分析和理论解释.

核磁共振弛豫时间和磁场均匀性的研究

本文介绍了核磁共振实验的装置和工作原理,并着重讨论核磁共振实验中两个重要的问题,驰豫时间和磁场的均匀性的估算。

核磁共振双等待时间测井储层流体识别仿真实验设计

针对核磁共振(NMR)测井教学理论性强、原理抽象复杂等特点,设计了基于MATLABGUI的NMR双等待时间(TW)测井储层流体识别仿真实验,设计的MATLAB GUI交互界面包含地层T2谱模型构建、流体极化及双TW回波数据正演和回波数据处理等模块。通过在仿真实验中输入不同参数,模拟得到的地层T2谱模型、长短TW回波数据和处理结果将实时显示在图形界面,并对实际NMR测井资料进行了处理。该仿真实验操作简单,能将NMR双TW测井储层流体识别过程及结果直观地展示给学生,增强学生对该流体识别方法的理解,提高NMR测井教学效果。

CPCWS中水质子的核磁共振自旋晶格弛豫时间和化学位移

运用核磁共振手段,揭示了浆体中水的形态及其动态行为,并研究浆体性质与之的关联.实验测得神府煤-石油焦-水浆(CPCWS)中水质子的化学位移与煤焦中煤的百分含量的线性关系.并从NMR测得束缚水的化学位移δb,导出计算浆体中束缚水百分含量的公式.从CPCWS中水质子的化学位移与浆体表观粘度的相关曲线可确定最佳配比的浆体.测得全焦浆中水质子自旋-晶格驰豫时间T1比全煤浆大42倍,讨论了CPCWS的T1随煤含量的变化趋势.实验表明,T1可作为CPCWS中碳质点的疏水或亲水性以及水分子形态和动态行为的定量表征.

利用单边核磁共振研究樟子松木材干燥水分迁移规律

研究木材干燥过程中水分迁移可以更高效的利用木材.利用单边核磁共振技术(single-sided NMR)可沿木材不同方向进行一维测量的优势来探究木材在干燥过程中水分沿着轴向和弦向传递过程中不同测量深度的变化规律.本文以樟子松木材为研究对象,对其进行封胶处理使水分只沿着轴向或弦向传递,利用表观横向弛豫时间(T2app)来探究其在干燥过程中不同测量深度位置处的含水率变化.结果表明:樟子松木材在干燥过程的前2 h其接近蒸发面处存在少部分自由水,之后在干燥过程中基本上不存在自由水,且靠近蒸发面存在明显的含水率梯度;水分沿轴向传递时越远离蒸发面,水分分布相对均匀,弦向传递时越远离蒸发面,每层水分差异越明显.单边核磁共振技术可以检测木材不同测量深度位置的含水率,可为研究水分在木材中的迁移机理提供理论依据.