量度总核磁共振孔隙率的方法和仪器技术

量度横向地层钻孔总核磁共振孔隙率的方法，所述总孔隙率除自由流体和毛细束缚孔隙率外，还包括粘土束缚孔隙率及微孔隙率。在钻孔内产生振荡磁场，按共相交替次序感应地层响度信号，用探测工具量度。减少回波间距及改善信噪比，恢复短的Ｔ↓［２］组件。量度自旋回波信号及决定每个信号值．信号值分为第一第二组，分别包含早时间回波信号。和所余回波信号。第二组回波再分为多个分组，从中产生多重窗总值。按窗总值和第一组各信号值，决定地层属性。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与一般决定钻孔横过土地层的孔隙率有关，特别是，与量度土地层总孔隙率有关。核磁共振探测工具，例如Kenyon等人的美国专利US-4,933,638和Kleinberg等人的美国专利US-5,055,787及US-50,055,788所透露，通过量度从脉冲回波次序信号的振幅率和衰变率，可量度岩石小隙空间的氢原子数目和核磁共振(NMR)张弛率。核磁探湾工具发出一道RF脉冲进入地层，然后监察回流的脉冲，称为自旋回波。核磁共振探测工具量度的信号，例如CMR，即Schlumberger工具标志(混合磁共振)，亦即以前称为PNMT的Schlumberger脉冲核磁工具，与小隙空间中液体的氢核密度成比例。因为水和充液的碳氢化合物的氢气密度都是大致不变的，探测到的信号可以予以校准，给出孔隙空间液体的容量分数。已有事例指示出，束缚性及非束缚性液体可以通过充满岩石的张弛时间予以分辨。可参看C.Straley、C.E.Morriss、W.E.Kenyon及J.J.Howard著的“部分充水岩石的NMR实验室自由流体指标及与钻孔纪录的比较”所载纪录分析，1995年1月/2月号，第40页(该文是1991年6月16日至19日在第32届周年探测纪录研讨会上提交的论文)。水受泥物质的束缚，孔隙中的水因为太细，无法被现有的压力梯度冲洗，而重(粘)的碳水化合物则迅速松弛。松弛慢的液体粘度低，会留在大孔内。因此，如果有足够的渗透率的话，可以从地层提取慢松弛的液体。从非束缚液体分辨束缚液体的截流张弛时间Tc，在自旋晶格松弛时证实为50毫秒(T1)，在自旋-自旋松弛时定为33毫秒(T2)，用于充满的砂石及100psi的毛细压力。在粘土、粉砂或微孔隙中，T2的敏感度约为3毫秒，用在此之前称为NMR的量度技术，使用CMR工具时，可能会低估岩石的总孔隙率。在岩石基岩石的氢核以及一些粘土束缚的水，松弛迅速，无法被VMR工具探测到。因此，CMR孔隙率量度所产生的有效孔隙率，并不包括粘土束缚水的作用在内。可参看Robert Freedman的美国专利US-5,291,137和R.Freedman与C.E.Morriss著的“由NMR探测工具处理数据”，SPE30560(该篇论文在1995年10月22日至25日举行的SPE周年技术会议及展览中提出)。因此，对迅速松弛时间敏感以及可联系粘土的束缚水而言，需要有一个总的孔隙率量度，除自由流量和毛细束缚的孔隙率外，还包括有粘土束缚的水和微孔隙。本专利技术的目的在于提供一种方法和仪器，以克服以前用于钻孔横向地层技术中的缺点。其在钻孔中产生一个振荡的磁场，感应从地层所选核子的多重自旋回波信号，然后量度自旋回波信号，并决定每个信号的值。将多重信号价值为第一组及第二组。第一组包括早期的回波信号，而第二组包括所余的回波信号。再将第二组的回波分为多组，并从第二组的每个分组产生一个窗总值，然后再产生一个多重的窗总值。根据多重窗总值和第一组的每个信号的价值，决定地层的归属。本专利技术的优点可从以下结合附图的说明看出。应注意这些图只是图例而已，并非用来限制本专利技术。附图说明图1示出一个核磁共振探测系统图2示出一个钻井时进行探测的核磁共振探测系统；图3示出一个以前用来决定地层有效孔隙率技术的流程；图4示出决定地层总孔隙率步骤的流程；图5示出使用五个3毫秒及0.3毫秒的T2切断核心样本，比较T2的分配情况；图6示出使用探测输出，比较有效的孔隙率及总体孔隙率的情况；图7示出一个有页岩叠盖的气层地层探测的输出；图8示出一个含页岩砂土的地层探测的输出；和图9示出一个含粘度碳水化合物的地层探测的输出。图1展示一个核磁共振(NMR)的探测系统，包括一个置放在钻孔12中的NMR探测工具10，该工具通过缆索连接置放在钻孔表面的处理系统14，该处理系统用以处理探测工具10传输的沿井身上行的信号。另一个可能，是将处理系统14置放在井下。工具10有一个可收取的臂16。当启动该臂时，可将工具面压向钻孔壁18。工具10内有天线20和磁铁22。天线20产生振荡的无线电频率磁场，而磁铁22产生一个静磁场。RF磁场和静磁场均指引趋向位于钻孔12横向地层部分的调查响度24处。进行作业时，工具10用振荡磁场脉冲磁性地调整地层的核自旋粒子，然后通过一段时间在调查响度一致的场上探测翻转粒子的旋进，量度调查响度24。本专利技术的适用于钻井时进行探测工程。图2示出一个NMR的钻井探测工具。工具30包括一个钻头32、钻杆柱34、和一个位于钻称38的脉冲的NMR仪器。脉冲的NMR仪器包括一磁铁40、一个RF天线42、及一个电子电路44。钻称38是外在组件，当钻井时，会接触到钻孔的钻液和岩石的切削面以及地层。钻头32和钻杆柱34包括在一个钻地层的钻孔12中。工具30并包含一个钻取钻孔时标记脉冲核磁共振(NMR)的量度装置。电子电器44包括一个处理NMR量度的处理系统46。另一种方法是，也可以将处理系统46放置在沿井身上行的地方。图3示出以前决定有效孔隙率(CMRP)的方法，也就是，使用一个NMR的探测工具，决定自由流体的总量和毛细束缚的方法。当NMR探测工具开始用多重的RF脉冲激发地层的时候，工具开始从地层收取多重性的自旋波。在步骤100，信号角θ，被估计为同相(Rj)及正交(Xj)振幅的函数，如下式θ^=arctan[Σj=1JX-jΣj=1JR-j]----(1)]]>在步骤110，每个自旋回波收发器的电压脉冲信号加噪音振幅(Aj(+))和振幅(Aj(-))，是由以下公式决定的A-j(+)=R-jcosθ^+X-jsinθ^,]]>A-j(-)=R-jsinθ^-X-jcosθ^----(2)]]>在步骤120，RMS噪音是以(Aj(-))估计的。然后，在步骤130，窗总值Im.m+1是从信号加噪音幅(Aj(+))计算出来的。第一个窗总值I1.2，是从位于第一时间窗的多重个别信号加噪音振幅A1(+)，A2(-).....，AN(+)的总和得来的。第二个窗总数I2.3和第三个窗总数I3.4，均按上述求和相连的信号加噪音振幅Aj(+)的方法，分别联系第二时间窗和联系第三时间窗予以决定的。窗总和涉及从NMR工具沿井身上行传输到置放在表面的处理系统。处理系统计算T2分配，并结合分配函数P(T2)决定有效的孔隙性，即，自由流体与毛细束缚孔隙率的总和。图4示出本专利技术方法的流程，即利用NMR工具决定地层的总孔隙率(TCMR)。在步骤210，工具下降入钻孔，在有地层响度外产生静磁场，然后根据相位交替次序，例如Carr-Purcell-Meiboom-Gill(CPMG)次序或类似脉冲次序产生振荡磁场，感应地层响度，按下式用NMR探测工具予以量度W-90°±x·(tcp-180°y-tcp-回波j)(3)其中，j是收集的CPMG回波的指数，W是每个CPMG次序前必须有的等候时间，以便纵向的磁化能在初始90°脉冲之前恢复，而tcp是Carr-Purcell间距。在本专利技术的偏选装置中，最低的回波本文档来自技高网...

【技术保护点】
确定横向土地层钻孔属性的方法，包括以下步骤： （ａ）在钻孔内产生振荡磁场，用以从所选地层核子中，感应多重自旋回波信号； （ｂ）量度自旋回波信号，并决定每个信号的值； （ｃ）将多重值分为第一组及第二组；第一组包含早时间回波信号，第二组包含所余的回波信号； （ｄ）将第二组再分为多重分组； （ｅ）为第二组的每个分组产生一个窗总值，以产生多个窗总值；及 （ｆ）根据窗总值及第一组的每个信号值，决定地层的属性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R弗雷德曼，CE莫里斯，A波伊德，C弗劳姆，
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]