脉冲场梯度NMR测量确定流体取样井工具中流体性质的方法技术

一种确定地层流体性质的方法，包含：使用一个脉冲序列获取流体样本的一套核磁共振（ＮＭＲ）测量，该序列脉冲包括用于对扩散信息编码的脉冲场梯度脉冲，其中该套测量中的每个ＮＭＲ测量的获取方式是采用脉冲场梯度脉冲中参数的不同值，所述不同值产生不同的扩散效应，其中获取是在井下的地层流体取样工具中进行的；对该套ＮＭＲ测量进行反演以产生分布函数，该分布函数将流体取样的扩散性质与流体样本的ＮＭＲ性质关联起来；以及根据该分布函数确定地层流体性质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及确定地层流体性质的方法和装置。特别地，本专利技术涉及使用装备NMR(核磁共振)模块的井下流体取样工具确定地层流体性质。
技术介绍
石油和天然气工业已开发出能确定地层流体性质的各种工具。例如，井孔流体取样和测试工具，如Schlumberger的模块化地层动力学测试(MDTTM)工具，除了提供储集层压强、渗透性和流度的测量数据外，还能提供关于储集层流体类型和性质的重要信息。这些工具可使用装在工具上的传感器模块在井下进行对流体性质的测量。另一种作法是，这些工具能从储集层中抽取流体样本，它们能被收集在瓶中并带到地面供分析。所收集的样本常规地送到流体性质实验室供分析其物理性质，其中包括油的粘度、气-油比、质量密度或API重度(美国石油学会标准重度)、分子组成、H2S、沥青质、树脂以及各种其他杂质的浓度等。然而，实验室数据可能没有用处或与储集层流体性质无关，因为当这些样本被带到地面时它们可能已经改变了性质。例如，地层流体可能含有溶解气，当外部压强下降时它们将与流体分离。类似地，地层流体可能包括这样一些物质，当外部温度下降时它们可能沉淀出来。不论在哪种情况下，测量得到的实验室数据可能与现场的储集层流体的实际性质无关。所以，人们希望在井下条件下进行地层流体分析。若干美国专利公开了在井孔中对从地层中抽取的流体样本进行NMR测量的方法和装置。例如，颁发给Kleinberg的6,346,813 B1号美国专利(’813专利)公开了一个在MDTTM工具流线上的NMR模块，用于由磁共振信号确定不同的流体性质。’813专利被授予本专利技术的受让人，在这里被全文纳入作为参考。颁发给M.Prammer的6,107,796号美国专利公开了确定可能被油基泥浆滤液污染的地层原油样本中的污染水平的装置和方法。在这一专利中公开的方法监视流体样本从地层泵入取样工具的过程中流体样本的NMR响应随时间的变化。地层流体往往含有多种组分，每种组分可能有其不同的扩散性质。所以，测量扩散系数可提供关于地层流体性质的有价值的信息。一些NMR方法利用磁场梯度探测地层流体的扩散性质。例如，颁发给Prammer等的6,737,864号美国专利公开了一种对在流体取样工具的流线中流动的流体进行T1测量的装置。这一申请还公开了一种对静止样本进行扩散测量的静态梯度法。从NMR测量中提取扩散数据的这种方法假定单一扩散常数。然而，大家都知道，原油有多个扩散系数的分布。这样，人们希望有能够提供地层流体扩散系数而无需假定这些地层流体有相同扩散常数的方法。颁发给Blades等的6,111,408号美国专利(’408专利)公开了在流体取样工具的NMR模块中测量流体的弛豫时间(T1和T2)和扩散系数(D)的方法和装置。在这一专利中公开的一种方法使用一个电磁体在CPMG脉冲序列的重聚焦(refocusing)脉冲之间产生一个振荡的脉冲场梯度(PFG)。这个振荡的PFG被与CPMG脉冲锁相(被同步)(见’408专利中的图5)。脉冲场梯度使自旋相移，然后将该脉冲场梯度关掉一段时间，其间这些自旋扩散。在扩散时段之后，再接通振荡脉冲场梯度，使自旋重新同相，后跟自旋回波。然后，这第一自旋回波被一串射频180度脉冲重新聚焦，以得到更多自旋回波。尽管锁相振荡PFG脉冲能提供扩散编码，但希望有更好的方法和装置来完成扩散编码。颁发给Kleinberg的6,346,813 B1号美国专利公开了一种NMR模块，用于表征在流体取样和测试工具(如MDTTM工具)中的流体。这一专利公开了将流体的弛豫时间和扩散系数二者与粘度、气-油比(GOR)以及有意义的其他流体性质关联起来的方法。颁发给Kleiberg等的一个相关的美国专利5,796,252号(’252专利)公开了使用PFG-CPMG序列对扩散信息编码。然后使用一个简单的近似方法从PFG-CPMG数据得到扩散系数。然后该扩散系数被用于校正自旋回波振幅，以取得在储集层中更准确的油储量。在’252专利中公开的方法也假定原油有单一的扩散系数。颁发给L.Venkataramanan等的6,462,542 B1号美国专利(’542专利)公开了“扩散编辑”脉冲序列。利用测井电缆或随钻测井(LWD)NMR测井工具，使用外加磁场的静态梯度对扩散信息进行编码。这些脉冲序列是CPMG序列的修正。该脉冲序列与CPMG序列的区别在于以长的回波间隔获取一个或几个早期回波，以便产生这些回波的扩散衰减。以短的间隔获取其余回波，以使扩散效应(D)减至最小。’542专利还公开了使用一套扩散编辑脉冲序列反演物理模型，它提供D-T2、T1-T2和T1/T2-T2的二维分布模型。Hürlimann等的6,570,382号美国专利还公开了可包括脉冲场梯度序列的“扩散编辑”脉冲序列。尽管可得到各种NMR装置和方法用于确定地层流体性质，但仍需要确定地层流体性质的更好方法和装置。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及确定地层流体性质的方法。根据本专利技术一个实施例的方法包括使用一个脉冲序列获取流体样本的一套核磁共振(NMR)测量，该脉冲序列包括用于对扩散信息编码的脉冲场梯度脉冲，其中该套测量中的每个NMR测量的获取方式是利用脉冲场梯度脉冲中参数的不同值，这些不同值产生不同的扩散效应，其中的获取过程是在井孔中的地层流体取样工具中进行的；对这套NMR测量进行反演，以产生一个分布函数，该分布函数将流体样本的扩散性质与流体样本的NMR性质关联起来；以及由该分布函数确定地层流体的性质。本专利技术的另一方面涉及一种NMR传感器。根据本专利技术一个实施例的NMR传感器包括能产生穿过样本室的基本均匀磁场的永久磁体；围绕样本室的射频天线，其中的射频天线被配置成产生振荡磁场，该振荡磁场的磁矩基本上正交于由永久磁体产生的基本均匀磁场的方向；以及与控制单元连接的至少一个线圈，其中这至少一个线圈和控制单元被配置成以一种受控方式产生穿过样本室的脉冲磁场梯度，使得脉冲磁场梯度有选定的强度和预先确定的持续时间。由下面的描述、附图以及权利要求，本专利技术的其他方面将变得显而易见。附图说明图1显示具有NMR模块的现有技术地层流体测试(取样)工具。图2显示根据本专利技术一个实施例的NMR传感器。图3显示根据本专利技术一个实施例的确定地层流体性质的方法。图4显示根据本专利技术一个实施例的PFG-CPMG脉冲序列。图5显示根据本专利技术一个实施例的SEPFG-CPMG脉冲序列。图6显示一套PFG-CPMG扩散编码数据，这些数据能用于使用根据本专利技术一个实施例的方法确定地层流体性质。图7显示根据本专利技术一个实施例由图6中所示一套数据计算出的2D分布函数。图8显示根据本专利技术一个实施例从图7中所示两维分布函数中提取出的一维分布函数。具体实施例方式本专利技术的实施例涉及使用井下工具(如颁发给Kleinberg的6,346,813 B1号美国专利中公开的流体取样工具)中的NMR模块确定储集层流体性质的装置和方法。地层流体测试工具的一个实例是由Schlumberger技术公司(休斯顿，TX)以商品名MDTM出售的模块化地层动力学测试工具。图1显示一个示例性地层流体测试(或取样)工具10(例如一个MDTTM工具)，它包括下列模块电子模块11，它可包括处理器和存储器；液压动力模块12；探测器模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定地层流体性质的方法，包含：使用一个脉冲序列获取流体样本的一套核磁共振（ＮＭＲ）测量，该脉冲序列包括用于对扩散信息编码的脉冲场梯度脉冲，其中该套测量中的每个ＮＭＲ测量的获取方式是采用脉冲场梯度脉冲中参数的不同值，所述不同值产生不同的扩散效应；以及由这些ＮＭＲ测量确定地层流体性质，其特征在于：　　　　获取该套ＮＭＲ测量是在井孔中的地层流体取样工具中进行的，以及　　　　由ＮＭＲ测量确定地层流体性质包括对这套ＮＭＲ测量进行反演以产生一个分布函数，该分布函数将流体样本的扩散性质与流体样本的ＮＭＲ性质关联起来，以及由该分布函数确定地层流体的性质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R弗里德曼，
申请(专利权)人：施卢默格海外有限公司，
类型：发明
国别省市：PA[巴拿马]