一种在线核磁共振成像系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及油气开发实验测量技术领域，更具体地，涉及一种在线核磁共振成像系统及方法，其中，在线核磁共振成像系统包括夹持单元、高温高压驱替单元、磁体单元、油气水三相计量单元、采集单元、控制单元、成像单元，夹持单元分别与高温高压驱替单元、油气水三相计量单元连通，采集单元分别与夹持单元、高温高压驱替单元、磁体单元、控制单元、成像单元通信连接，控制单元还分别与夹持单元、高温高压驱替单元、磁体单元、成像单元通信连接。本发明专利技术可实现地层条件下的高温高压岩心驱替核磁共振在线测量模式，获得高温高压储层岩心中的流体在驱替方向上的可视空间分布特征，进而模拟实际岩心孔隙中原油的动态渗流特征及饱和度分布特征。征。征。

【技术实现步骤摘要】
一种在线核磁共振成像系统及方法


[0001]本专利技术涉及油气开发实验测量
，更具体地，涉及一种在线核磁共振成像系统及方法。

技术介绍

[0002]近几年随着国内大部分油气田开发进入中后期，提高采收率(EOR)成为油气开发的重要工作。油气开发实验中的剩余油空间分布测量一直是EOR实验的重点和难点，填砂管、玻璃刻蚀等传统实验技术难以真实模拟储层渗流状态，给精细化研究提高采收率方案造成困难。进入二十一世纪以来，随着CT电子计算机断层扫描、NMR核磁共振等成像技术在油气勘探开发领域中的应用和普及，为剩余油空间分布测量创造了有利条件。NMR技术因其快速、无损、无毒、只对含氢孔隙流体敏感等特点，已在石油勘探开发领域得到成熟应用。
[0003]和勘探领域测量样品整体NMR信号不同的是，EOR实验更需要NMR技术提供岩心的流体空间分布，核磁共振成像技术原理上能够满足该需求。但对物体进行核磁共振成像，需要三维梯度定位系统，最常用的是三维正交梯度线圈，实现样品区域内的三维空间梯度编码。梯度场施加后，对核磁成像信号做傅里叶逆变换即可得到岩心孔隙流体的三维空间分布。
[0004]常用核磁共振成像序列包含MSE序列、FSE、GRE序列。这三种成像序列的射频激发脉冲都是软脉冲，软脉冲的特点是频率域带宽小、选层特性好，缺点就是脉宽大，在ms量级。软脉冲成像序列，射频脉冲宽度，加上梯度编码时间(也是ms量级)，导致产生回波信号时的TE至少在5～10ms，对于弛豫时间短、信号量低的致密类岩心而言会出现中小孔隙信号丢失严重。为减少短弛豫信号损失，必须缩短成像序列的回波间隔TE，因此出现了硬脉冲三维成像序列HMSE，如图2所示。HMSE序列利用三维梯度空间编码实现成像的同时，发挥硬脉冲持续时间短(us量级)的巨大优势，将成像的TE缩短至2～3ms，保证了短弛豫信号的采集。但岩心成像除了对TE有更高要求外，信噪比(SNR)受限的影响更大。假设岩心成像时选层数量10层，则每层像素点是100*100，孔隙流体在岩心内部均匀分布，则图像上每个像素点的信号是整体信号的十万分之一。岩心核磁共振信号本身就是微弱信号，再做三维成像分割，将导致成像像素点的SNR急剧下降。
[0005]综上所述，现有核磁共振成像序列梯度编码时间占用回波时间，加上岩心样品中短弛豫时间、弱信号典型特征，导致常用的三维核磁共振成像方法很难在高温高压储层致密岩心测试中达到理想效果。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，尤其是现有岩心驱替过程的核磁共振实验无法快速获得岩心内部流体空间成像特征的技术现状，本专利技术提出一种针对高温高压岩心的在线核磁共振成像测试系统，可实现地层条件下的高温高压岩心驱替核磁共振在线测量模式，获得高温高压储层岩心中的流体在驱替方向上的可视空间分布特征，进而模拟实际岩心孔隙中原油
的动态渗流特征及饱和度分布特征。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]提供一种在线核磁共振成像系统，包括用于固定岩心的夹持单元、高温高压驱替单元、用于产生磁场并可使磁场作用于夹持单元的磁体单元、油气水三相计量单元、采集单元、控制单元、成像单元，所述夹持单元分别与所述高温高压驱替单元、所述油气水三相计量单元连通，所述采集单元分别与夹持单元、高温高压驱替单元、磁体单元、控制单元、成像单元通信连接，所述控制单元还分别与夹持单元、高温高压驱替单元、磁体单元、成像单元通信连接。
[0009]本专利技术的高温高压驱替单元用于在测试样品时提供模拟地层环境所需的温度、上覆压力、流体压力、流体类型环境；磁体单元的功能是为核磁共振成像提供磁体环境、梯度成像环境；油气水三相计量单元至少包含4个不同量程的流量计。在高温高压驱替单元给岩心施加目标地层压力及温度后，通过磁铁单元在岩心周围形成磁场，选择只做径向选层，层内不再做二维扫描的空间选层测试，通过径向空间选层T2谱新技术，获得流体在岩心中的径向空间分布特征定量可视化结果。
[0010]优选地，所述高温高压驱替单元包括围压泵、围压液储存装置、驱替泵、驱替介质储存装置、可作用于围压液储存装置并进行加热的加热装置、围压液循环管路、驱替管路、回压泵，所述驱替管路将所述驱替介质储存装置、驱替泵与夹持单元，回压泵与夹持单元，油气水三相计量单元与夹持单元之间进行连通；围压液循环装置通过围压液循环管路分别与围压泵及夹持单元连通。
[0011]优选地，夹持单元内设有岩心安装腔与围压腔，所述岩心安装腔与驱替管路、驱替介质存储装置及油气水三相计量单元连通，所述围压腔与围压液循环管路、围压液储存装置连通。
[0012]优选地，夹持单元采用高密度高强度氧化锆，最大工作温度上限为150℃，最大工作压力上限为70MPa，可满足高温高压地层条件下的核磁共振测量。岩心加热所采取的方式是利用围压液加热后，通过围压液循环管路循环到夹持单元的围压腔内。控制单元内包含温控系统，温控系统与围压腔连在一起，升温加热是通过循环围压油的方式把岩心加热并维持在实验所需的温度。夹持单元用于夹持岩心，驱替介质储存装置可采用中间容器或者储气罐，通过将夹持单元与驱替介质储存装置连接，以获得不同驱替流体来源，从而实现油、气、水三相流体不同阶段的采收率模拟实验。
[0013]优选地，所述磁体单元包括永磁体及磁体支架、磁体恒温装置、梯度线圈，所述磁体支架装设在所述永磁体底部或四周，并装设于所述磁体恒温装置中，所述梯度线圈环绕永磁体设置，所述夹持单元设置在永磁体旁侧。
[0014]优选地，所述油气水三相计量单元包括油气水分离装置、计量天平、摄像头、多个流量计，所述油气水分离装置一端与夹持单元连通，另一端分别与多个流量计及计量天平连通，所述摄像头安装于油水气分离装置旁侧。
[0015]本专利技术还提供一种在线核磁共振成像方法，应用如上所述的在线核磁共振成像系统进行操作，具体包括以下步骤：
[0016]S1：将抽真空的饱和地层水岩心安装到夹持单元中，采集饱和状态下的T2谱；
[0017]S2：通过高温高压驱替单元给夹持单元施加围压至目标地层压力，保持围压大于
驱替压力；通过高温高压驱替单元给夹持单元加热使温度升至目标地层温度；同时利用磁体单元建立磁场，利用控制单元、采集单元发射射频脉冲序列并施加径向空间相位编码；
[0018]S3：通过高温高压驱替单元将驱替介质驱动至夹持单元，驱动岩心饱和的地层水，驱替介质及地层水均进入到油气水三相计量单元；
[0019]S4：通过油气水三相计量单元读取出水量，同时采集实时状态下的T2谱线；
[0020]S5检测出水量是否增加，若有增加，则返回步骤S4，若无变化，则进入步骤S6；
[0021]S6：结合饱和水量计算出含水饱和度与地层含水饱和度，确定束缚水状态下的T2谱线；
[0022]S7：将不同状态下的核磁T2谱线进行分析及比对，并利用成像单元进行成像纪录。
[0023]进一步地，步骤S2中相位编码径向空间选层T2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在线核磁共振成像系统，其特征在于，包括用于固定岩心的夹持单元(1)、高温高压驱替单元、用于产生磁场并可使磁场作用于夹持单元(1)的磁体单元(3)、油气水三相计量单元、采集单元、控制单元、成像单元，所述夹持单元(1)分别与所述高温高压驱替单元、所述油气水三相计量单元连通，所述采集单元分别与夹持单元(1)、高温高压驱替单元、磁体单元(3)、控制单元、成像单元通信连接，所述控制单元还分别与夹持单元(1)、高温高压驱替单元、磁体单元(3)、成像单元通信连接。2.根据权利要求1所述的在线核磁共振成像系统，其特征在于，所述高温高压驱替单元包括围压泵(21)、围压液储存装置(22)、驱替泵(23)、驱替介质储存装置(24)、可作用于围压液储存装置(22)并进行加热的加热装置、围压液循环管路(25)、驱替管路(26)、回压泵(27)，所述驱替管路(26)将所述驱替介质储存装置(24)、驱替泵(23)与夹持单元(1)，回压泵(27)与夹持单元(1)，油气水三相计量单元与夹持单元(1)之间进行连通；围压液循环装置通过围压液循环管路(25)分别与围压泵(21)及夹持单元(1)连通。3.根据权利要求2所述的在线核磁共振成像系统，其特征在于，夹持单元(1)内设有岩心安装腔与围压腔，所述岩心安装腔与驱替管路(26)、驱替介质存储装置(24)及油气水三相计量单元连通，所述围压腔与围压液循环管路(25)、围压液储存装置(22)连通。4.根据权利要求1至3任一项所述的在线核磁共振成像系统，其特征在于，所述磁体单元(3)包括永磁体及磁体支架、磁体恒温装置、梯度线圈，所述磁体支架装设在所述永磁体底部或四周，并装设于所述磁体恒温装置中，所述梯度线圈环绕永磁体设置，所述夹持单元(1)设置在永磁体旁侧。5.根据权利要求4所述的在线核磁共振成像系统，其特征在于，所述油气水三相计量单元包括油气水分离装置(41)、计量天平(42)、摄像显示器摄像头(43)、多个流量计(44)，所述油气水分离装置(41)一端与夹持单元(1)连通，另一端分别与多个流量计(44)及计量天平(42)连通，所述摄像显示器摄像头(43)安装于油水气分离装置旁侧。6.一种在线核磁共振成像方法，其特征在于，应用如权利要求1至5任一项的在线核磁共振成像系统，具体包括以下步骤：S1：将岩心洗油后进行烘干，并开展氦气孔隙度、渗透率测试，将抽真空的饱和地层水岩心安装到夹持单元(1)中，采集饱和状态下的T2谱；S2：通过高温高压驱替单元给夹持单元(1)施加围压至目标地层压力，保持围压大于驱替压力；通过高温高压驱替单元给夹持单元(1)加热使温度升至目标地层温度；同时利用磁体单元(3)建立磁场，利用控制单元、...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜平，雷霄，张恒荣，骆玉虎，张群，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司湛江分公司，
类型：发明
国别省市：