一种基于恒定梯度场NMR技术测量原油特性的方法

Abstract

核磁共振技术因其具有非侵入的重要特性，被广泛应用在石油工业中。核磁共振一维弛豫谱能够反映岩心的孔径分布、有效孔隙度、渗透率、可动流体与不可动流体饱和度等物性，与此同时扩散系数的测量则可以提供有关流体粘度、孔径尺寸和孔径曲折度的信息。然而很多情况下，针对地下油水测量计算的一维谱上总会出现重叠，这是因为地下油水的弛豫时间或扩散系数可能会非常接近。这会导致地下原油和水的一维弛豫时间或扩散系数谱很难区分各自的信号，从而无法获得油水在岩心中的饱和度、分布状况、润湿性等。<br> 针对这些问题，本文结合核磁共振横向弛豫时间与扩散系数建立了二维关系谱测量技术来对油水进行分离。核磁共振二维谱的测量方法可以用脉冲梯度序列和恒定梯度序列来进行信号的测量，本文着重研究了恒定梯度的测量方法。<br> 首先从理论上对恒定梯度核磁共振测量方案进行分析，选择了扩散编译CPMG序列对样品进行测量，从量子理论对该序列进行了校正分析。其次，为了使受扩散效应影响严重的核磁信号能够被测量到，在扩散编译CPMG序列的基础上添加CPMG序列来对样品进行测量，并解决了CPMG序列与扩散编译CPMG序列之间的不一致性。根据选择的序列，计算出核磁共振信号与扩散系数-弛豫时间二维谱函数之间的理论公式。紧接着对实际样品进行测量，用剩余残差的算法对理论物理模型进行了修正，除此之外还建立了恒定梯度核磁共振测量方案的二维谱快速反演方法。为了验证该恒定梯度核磁共振测量方案反演二维谱技术的可行性，用实验室设计的固定梯度低场测量仪器，对原油样品进行了含水率的测量，通过测量发现核磁共振测量结果与实际结果一致。在对原油的粘度进行测量时，实验表明该测量方案可以提取出合适的参数来对原油的粘度进行标定。经过研究论证，恒定梯度场NMR测量二维谱技术可以应用到石油工业中并对原油的开采、质量评定等技术有重要参考价值。