MestReNova软件在二维核磁共振谱图教学中的应用

二维核磁共振谱(two dimensional NMR spectoscopy, 2D-NMR)是近代核磁共振技术发展最快的领域之一,方便了科研工作者鉴定复杂有机化合物的结构。本文以化合物Scabrol B为例,介绍MestReNova软件在《波谱解析》课程中2D-NMR谱图讲解时的使用方法。通过软件的介入,在教学过程中使复杂的2D-NMR谱图变得直观、易懂,易于培养学生分析、解决问题的能力。引入MestReNova软件的教学方式提供了一种理论结合实际应用的知行合一教学模式,加深了学生对知识点的理解和掌握,提升了《波谱解析》教学质量。

混油钻井液中地层油的T1-T2二维核磁共振识别与评价方法

混油钻井液影响地层含油性的实时发现与准确评价,色谱、质谱、光谱等扣除背景值的识别方法定量精度较低,一维核磁共振方法需要在添加弛豫试剂前、后进行2次分析,为此采用T1-T2二维核磁共振测量方法,通过对混油钻井液、不同矿化度盐水及3种成品油、5种原油的测试,建立了混油钻井液中的水、基础油、地层油的解释图版;通过对混油钻井液均匀混入不同含量原油后的测试,建立了混油钻井液中的地层油含量评价模型;通过不同质量白油的测试,确定了T1-T2的检测下限为200~750 mg/L。经实验模拟及实钻验证,所建立的解释图版和评价模型可靠。因此,T1-T2二维核磁共振能够直接、直观区分混油钻井液中的基础油和地层油,实现地层含油性的及时发现与直观识别。

基于全直径岩心二维核磁共振测量的低阻油层评价方法

河套盆地临河组砂岩储层中油层类型多样,低阻油层普遍存在,油层识别难度大。本文通过室内柱塞样岩心离心状态、饱和状态测量核磁T谱,结合测井资料及油水分析,明确河套盆地临河组砂岩低阻油层主要成因;根据移动式全直径岩心核磁共振Ti一T,现场测量数据,分析不同流体组分T1-T,图谱特征,明确典型油层、低阻油层、水层孔隙流体组分分布特征规律,确定二维核磁TI-T,图谱中油水信号的分布特征;同时,根据低阻油信号在二维核磁Ti-T,图谱中的分布特征建立含油饱和度计算模型,实现低阻油层含油性定量评价;形成了基于全直径岩心二维核磁共振测量的低阻油层评价方法,该方法在河套盆地规模化应用,效果显著。

页岩油储层T_(2)-T_(1)二维核磁共振测量参数敏感性分析

为了提高二维核磁共振(NMR)在页岩油储层测量结果的可靠性,从NMR实验室岩心分析、井场移动式全直径岩心扫描、测井三类不同应用场景出发,分析了页岩油储层T_(2)-T_(1)二维NMR响应特征及影响因素.针对不同的应用场景,分别提出了页岩油储层的T_(2)-T_(1)二维NMR测量参数优化方法.实验室岩心NMR分析除了关注磁场强度、测量序列外,还需要注意回波间隔(TE)和回波组数的选择.井场移动式全直径岩心NMR扫描时,需要重点关注TE和最短等待时间(Tw)的设置,为保证快弛豫组分T1维度的收敛,最短Tw应至少设置为1 ms.NMR测井受限于采集条件,需要重点关注数据处理中的布点范围和平滑因子,以对不同信噪比的数据进行解释和修饰;页岩油NMR孔隙度小于5%为差储层,其低信噪比导致NMR结果的准确性难以保证.T_(2)-T_(1)二维NMR测量参数的系统性分析为页岩油储层二维NMR探测方法优化提供了参考依据,有助于提高NMR测量结果的精度,进而得到更加可靠的储层参数信息.

基于二维核磁共振孔隙流体分布的页岩导电模型

实验室岩心分析是研究页岩油气藏中流体性质与赋存空间的重要实验方法,松辽盆地古龙陆相页岩油储层的特点是黏土含量高、孔隙结构复杂、纹层页理发育、各向异性强,由于页岩岩心遇水膨胀而且易碎,常规砂岩实验方法不适用于页岩岩心分析;同时,国内外缺少陆相页岩油储层饱和度模型方面的研究,因此,急需研发页岩油储层实验室岩石物理分析方法,并建立页岩油储层饱和度模型。选取松辽盆地青山口组的10块岩心样品,从页岩储层的岩石物理性质分析入手,结合松辽盆地古龙陆相页岩储集特征,采用自吸-加压饱和的方法,开展二维核磁共振-岩电联测实验;通过二维核磁共振谱图中各分区信号量的变化,分析自吸与加压饱和阶段中主要饱和水的孔隙空间,研究页岩导电机理,确定页岩电性特征,建立并验证适合于研究区页岩储层实验室条件的饱和度模型。通过验证,构建的饱和度模型能够描述松辽盆地古龙页岩的导电机理,进行研究区饱和度的计算。

页岩油储层孔隙流体的全直径岩心二维核磁共振图谱特征及评价方法

如何客观评价页岩油层中的孔隙流体,准确测量和定量表征页岩油及致密油储层含油饱和度与可动油含量等参数,已经成为当前急需解决的重要技术难题。通过率先在国内引入车载移动式全直径岩心核磁共振测量仪,开展了页岩油岩心现场测试分析和评价研究工作,实现了现场对钻井取心进行连续、高精度、无损的快速核磁共振扫描,弥补了核磁共振测井和室内岩心实验的不足,填补了国内页岩油全直径岩心现场测量技术空白。结合现场岩心描述、其他配套实验数据及试油验证,系统总结出不同流体组分的二维核磁共振T_(1)—T_(2)图谱特征,明确了不同孔径中油、水信号的T_(1)/T_(2)比值变化规律,建立了基于全直径岩心二维核磁共振图谱特征的孔隙流体组分分析方法及识别标准,实现页岩油、致密油及复杂碎屑岩等储层孔隙流体组分准确识别与流体饱和度定量解释。车载移动式全直径岩心二维核磁共振测量技术方法在松辽盆地古龙页岩油、鄂尔多斯盆地长73页岩油、河套盆地勘探评价中发挥了重要作用,在大庆、长庆、西南、华北、新疆等致密油气田已规模应用,取得良好效果。

基于弛豫-扩散的二维核磁共振流体识别方法

基于MRIL-Prime核磁共振测井仪器现有采集模式,将不同采集模式测井信息进行组合后获得二维核磁共振信号,利用多回波串联合反演技术获得孔隙流体弛豫-扩散的二维核磁共振信息分布,用以识别复杂储集层流体性质。相对一维核磁共振测井,该流体性质识别方法增加了扩散域流体信息,可以在二维空间内将油、气、水信号分离,提高核磁共振测井流体性质识别能力。利用MRIL-Prime仪器对南堡凹陷A井油层和B井水层进行多回波间隔的二维核磁共振测井试验,解释结果与试油结果相吻合,说明二维核磁共振测井在轻质油识别和大孔隙储集层流体识别方面相对一维核磁共振测井技术有明显优势。

二维核磁共振测井

目前的NMR测井都是基于一维核磁共振技术,只测量地层孔隙流体的横向弛豫时间T2信息,测量结果反映孔隙空间的氢核总数,不能区分这些信号是来自油还是来自水。当地层孔隙中油气和水同时存在时,它们的T2谱信号是重叠在一起的,现有的NMR测井技术在识别和定量评价油气水时存在很大的局限性。二维核磁共振测井将孔隙流体中氢核数分布从一维核磁共振的单个T2弛豫变量拓展到二维核磁共振的2个变量,能够充分利用NMR观测的信息,开拓核磁共振测井岩石物理研究的新领域。介绍二维核磁共振测井的基本思想以及实验测量方法。将含有顺磁物质的人造砂岩和天然泥质砂岩饱和水,利用2个窗口改进CPMG脉冲序列,进行2D NMR实验测量。对测量数据进行反演,给出了岩石横向弛豫时间-内部磁场梯度(T2,G)的二维分布图,分析了岩石内部磁场梯度随孔隙大小不同的变化规律,研究结果对分析陆相沉积地层复杂岩性核磁共振测量结果具有重要指导意义。

(T2,D)二维核磁共振测井识别储层流体的方法

当地层孔隙中油气和水同时存在时,在核磁共振T_2分布上不同流体信号往往重叠,很难有效识别.本文采用改变回波间隔测量多组自旋回波串序列实现了(T_2,D)二维核磁共振方法,为有效识别储层流体提供了基础.通过数值模拟系统研究了(T_2,D)方法存不同储层、不同测量信噪比以及不同外加磁场梯度条件下识别流体的效果.结果表明:(T_2,D)方法识别中、低黏度油层具有优势,随着信噪比增加和外加磁场梯度加大,分辨油和水的效果将变好.在气层,对磁场梯度有一定要求.并且,测量数据的信噪比越高,分辨气与水的效果越好,当测量数据信噪比低于70时,(T_2,D)方法在气层可能失效.在2MHz共振频率下,利用MARAN核磁共振岩芯分析仪器,对含顺磁性物质的饱和流体岩样进行了实验测量.验证了(T_2,D)方法的有效性.

二维核磁共振波谱在阐明一种三萜多糖皂苷结构中的应用

从毛茛科铁破锣属 (Beesia)铁破锣 [Beesiacalthaefolia (Maxim .)Ulbr.]根茎的正丁醇萃取物中分离得到一种齐墩果酸型三萜皂苷 (1 ) ;其化学结构通过化学方法和波谱分析 (IR ,ESI MS ,1 HNMR ,1 3CNMR ,1 H 1 HCOSY ,1 H 1 HTOCSY ,HMQC ,HMQC TOCSY ,HM BC)鉴定为齐墩果酸 3 O β D 吡喃葡萄糖 (1→ 3 ) α L 吡喃鼠李糖 (1→ 2 ) α L 吡喃阿拉伯糖 2 8 O α L 吡喃鼠李糖 (1→ 4) β D 吡喃葡萄糖 (1→ 6 ) β D 吡喃葡萄糖酯苷 .本文具体介绍上述几种二维核磁共振技术在解析这一结构复杂的天然产物中的应用 .

识别储层流体的(T_2,T_1)二维核磁共振方法

二维核磁共振识别和评价储层流体是测井技术的发展方向。通过数值模拟与岩心实验,系统研究了(T2,T1)二维核磁共振方法在不同储层、不同信噪比以及不同采集参数条件下识别流体的效果。结果表明:(T2,T1)方法识别气层具有优势,通过优选最小等待时间测量值,即使信噪比为20,(T2,T1)方法也能很好地分辨束缚水、可动水和气。在油层,(T2,T1)二维核磁共振方法与双TW测井方法相比,可以识别的油的粘度范围增大。在油水同层,当可动水和油的T2值有足够大的差异时,(T2,T1)二维核磁共振方法可以有效区分可动水和油;当可动水与油在T2分布上重叠严重时,(T2,T1)二维核磁共振方法无法分辨水和油。(T2,T1)二维方法识别油水层的效果不如(T2,D)二维核磁共振方法。

基于SVD和BRD的二维核磁共振测井正则化反演算法研究

二维核磁共振能从"弛豫-扩散"两个维度上展现流体性质,在识别稠油储层方面具有理论优势,是当前核磁共振测井技术的研究热点.本文深入研究二维核磁共振测井原理,系统分析CPMG-DE脉冲序列测量扩散系数与弛豫时间的方法,结合核磁共振二维谱数理模型,提出一种基于SVD和BRD的正则化反演算法.该算法通过SVD压缩数据,采用带非负约束的Tikhonov正则化方法求解流体"弛豫-扩散"分布,并基于BRD算法迭代确定最佳正则化因子.模拟实验与数值分析表明,该算法无需先验信息、运算效率高、相对误差小,在原始数据信噪比低至50时,仍可有效获取流体(T2,D)二维分布.在二维核磁共振测井数据实时解释应用中,该方法较传统反演算法(如TSVD)具有较大优势.同时,在自主研发的核磁共振测井仪测量CuSO4溶液(T2,D)分布的实验显示,本文设计算法对弛豫时间和扩散系数的反演误差分别仅为2%和4%,较TSVD算法有较大改善.

气水模型(T_2,D)二维核磁共振测井数值模拟及参数影响分析

一维核磁共振测井在流体识别时有局限性。二维核磁共振测井不仅能够给出准确的物性参数,在流体识别方面具有明显的优势。针对(T2,D)二维核磁共振测井的弛豫机理,拟采用改进的截断奇异值分解法实现二维谱反演;对给定的不同含气饱和度的气水流体模型和气层模型分别在不同磁场梯度、不同回波间隔组合和不同信噪比下进行正演和反演实验,分析了不同饱和度模型的响应特征,计算了其反演精度,以研究上述参数对反演结果的影响。研究得出,在多回波间隔观测模式下,最佳磁场梯度在3.0×10-3T/cm左右;在回波等待时间相同的情况下,长回波间隔与短回波间隔的适当组合时的观测结果和反演的效果最好。信噪比对二维NMR观测数据和反演精度也有较大影响,信噪比的最低临界值约为150。

二维核磁共振谱在多糖结构研究中的应用

二维核磁共振谱(2DNMR)是获取多糖结构信息,尤其是在多糖序列分析方面的有力工具。本文重点介绍了在多糖结构解析中常用的几种2DNMR谱以及2DNMR解析多糖结构的方法。

(T_2,D)二维核磁共振测井混合反演方法与参数影响分析

一维核磁共振(1DNMR)测井技术在流体识别中具有一定的局限性.二维核磁共振(2DNMR)测井能同时测量到多孔介质中横向弛豫时间(T2)和扩散系数(D)等信息,利用这两个参数区分流体性质,较一维核磁共振测井技术具有明显的优越性.针对梯度场下的2DNMR测井弛豫机理和数学模型,提出了适用于求解大型稀疏矩阵方程的反演方法—基于非负最小二乘法(LSQR)和截断奇异值分解(TSVD)法的混合算法.为验证方法的有效性,先根据多回波观测模式合成回波串数据,然后再用混合反演算法进行反演,反演得到横向弛豫时间(T2)和扩散系数(D),并构建T2-D二维谱图.结果对比表明,该混合反演算法得到的T2-D二维谱与流体模型一致性好,计算精度均比单一反演方法有较大改善,表明该混合反演方法可用于油气储集层2DNMR测井的反演和流体识别.此外,分别对油水同层和气水同层模型进行了正演模拟和反演实验,系统考察了不同磁场梯度、不同回波间隔组合对反演效果的影响,为2DNMR参数设计提供依据.

二维核磁共振技术解析萘普生分子结构

为解析萘普生的分子结构,测试了萘普生的一维核磁和二维核磁~1H NMR、^(13)C NMR、DEPT-135、~1H-~1H COSY、HSQC、HMBC、~1H-~1H NOESY谱图,实现了萘普生氢谱和碳谱的全归属。成功对萘环上氢核、碳核,特别是季碳进行了完整结构分析,体现了二维核磁解析对一维复杂氢谱、碳谱解析的有益补充。该实验有助于填补仪器分析实验二维核磁共振实验教学的缺乏,有利于学生掌握有机化合物结构的二维核磁共振分析,对于有机物结构正确解析具有重要的现实意义。

新二维核磁共振谱在天然产物研究中的应用

二维核磁共振技术是天然产物研究方面的关键技术手段.由于天然产物种类繁多、结构多样、构效关系极为复杂,如何合理高效使用二维核磁共振技术这一方法,对于化合物结构的准确分析尤为重要.该文分析了目前常用的二维核磁共振谱的优缺点,重点对最近几年涌现的新的二维核磁共振谱:H2BC、新H2BC、HAT HMBC和HSQC-ADEQUATE及其在天然产物结构研究中的应用作了较为详细的介绍,以促进新二维技术在天然产物研究领域的有效应用.

一种基于组分补偿的二维核磁共振测井数据高精度处理方法

二维核磁共振技术能够对储层中各类含氢流体进行无损、快速、定量的测量和表征,但受限于采集方式和参数,核磁共振设备在对页岩油等致密储层中的有机质、沥青等超快弛豫组分进行检测时,经常出现由于信号采集不完整所导致的二维谱中流体组分缺失或不准的问题.本文提出了基于超快弛豫组分补偿技术的T_(2)-T_(1)二维谱高精度反演方法,该方法将一维核磁共振前端信号补偿技术进行推广,通过在二维核磁数据反演前对回波数据进行组分补偿,能够有效解决二维核磁共振测井前端信号漏失的问题.实验及测井数据的应用表明,该方法在页岩油等富含快弛豫组分信号的储层中,可以得到更加精准和完整的储层信息.

环肽配糖体的二维核磁共振谱研究

用600MHz超导核磁共振仪测定了两个具有抗癌活性环肽配糖体RY-2和RY-3的TOCSY,HMQC,HMBC和ROESY谱图,并正确地对分子RY-2和RY-3的氢谱和碳谱进行了归属.同时订正分子RY-3中糖的连接位置.

T_(2)—P_(c)二维核磁共振岩心测试技术与应用

作为一种无损、高效、非侵入式的检测手段,核磁共振技术一直在油气岩心分析中发挥着重要作用。但传统核磁共振(NMR)检测结果(T_(2)谱)反映的是岩石孔隙的大小分布特征,孔隙的连通性无法直接被表征。通过对实验流程和数据处理方法的改进,在标准核磁T_(2)谱的基础上,增加毛管压力(P_(c))维度,得到T_(2)—P_(c)二维核磁实验图谱,从另一个视角解决了核磁实验不能反映孔隙连通性的问题。实际应用表明,T_(2)—P_(c)二维核磁实验不但能够对储层连通性进行直观评价,也可以得到不同生产压差下的束缚水饱和度,从而为油气勘探开发提供更多储层信息。