本科毕业答辩•题目:火成岩核磁共振测井影响因素分析•专业:XXXX•姓名:XXX•指导老师:XXX研究背景核磁共振(NMR)测井是20世纪90年代石油测井领域的重大技术,其测量结果直接反映岩石孔隙中的流体,几乎不受岩石骨架矿物的影响,并能够直接提供储层的孔径等微观信息,极大的增强了地层评价能力,具有常规测井无法比拟的优越性。但是,对于大多数火成岩来说,核磁测井所得的核磁孔隙度偏小,而且进一步反演计算的核磁T2谱也不能准确反映储层孔径分布。为此,针对火成岩核磁共振测量开展数据处理和理论模拟对其进行影响因素分析。研究内容火成岩核磁共振理论火成岩核磁共振数值模拟火成岩岩石物理实验分析火成岩孔隙度校正研究路线1.岩心实验分析——测井核磁孔隙度交会图由图中交会图可以看出,岩心核磁孔隙度均偏小于浮力孔隙度,且岩心孔隙度与核磁孔隙度的误差很大。1.岩心实验分析——测井核磁孔隙度交会图(营城组)均匀场核磁共振采用均匀场,由图中可以看出,核磁共振计算的孔隙度和岩心孔隙度你和很好。火山岩储层岩心核磁孔隙度普遍小于常规孔隙度,两种孔隙度之间的误差与岩性和孔隙度结构密切相关。火成岩岩性从酸性到基性相对误差逐渐增大。以核磁孔隙度相对误差为标准,玄武岩和粗面岩核磁孔隙度误差最大,其次为凝灰岩、火山角砾岩和花岗斑岩,而流纹岩和安山岩岩样的精度比较高。而在均匀场中,我们所得到的核磁孔隙度的精度就比较高。1.岩心实验分析——测井核磁孔隙度交会图0.004.008.0012.0016.0020.0024.0028.0032.000.004.008.0012.0016.0020.0024.0028.0032.00核磁孔隙度/%浮力孔隙度/%玄武岩流纹岩火山角砾岩安山岩花岗斑岩粗面岩凝灰岩编号地区岩性f/%fNMR/%元素质量分数/%FeMnNixs-1徐深灰色粗面岩5.7902.570.08620.00039xs-2灰色粗面岩4.9902.680.09040.00019xs-3绿色粗面岩5.3402.790.11080.00022xs-4棕红色粗面岩5.862.542.160.05880.00026xs-5棕红色粗面岩4.262.082.310.05660.00032xs-6灰色粗面质火山角砾岩9.076.392.620.06320.00028xs-7灰色粗面质火山角砾岩6.794.052.250.04330.00011xs-8角砾流纹岩11.8410.491.620.02240.00016xs-9流纹岩4.394.100.820.00710.00009Xs-10凝灰岩6.495.491.290.06490.00008dx-1滴西绿灰色荧光花岗斑岩10.353.403.260.11500.00009dx-2褐灰色荧光花岗斑岩4.872.162.470.14670.00037dx-3绿灰色荧光安山岩11.2511.152.060.04230.00028dx-4绿灰色含气安山岩11.097.322.110.04180.00009cpz车排子褐红色凝灰岩16.22.251719.870.0684岩心元素检查结果表2.元素分析——不同岩性岩芯核磁孔隙度相对误差与Fe、Mn含量的关系随着Fe和Mn质量分数的增加,岩样核磁孔隙度相对误差明显增大:当Fe质量分数小于1.00%时.对应的Mn质量分数小于0.02%,核磁与常规孔隙度非常接近.误差仅为029%。而当Fe质量分数大于2.00%时,对应的Mn质量分数大于0.06%时,核磁孔隙度相对误差急剧增大;根据核磁孔隙度相对误差大、及等离子体光谱发射元素测试结果表明,当Fe、Mn质量分数分别小于1.00%和0.02%时,核磁共振孔隙度与常规孔隙度吻合较好;而Fe、Mn质量分数分别大于2.00%,0.06%时,核磁孔隙度明显小于常规孔隙度;不同岩石元素组成的差异对其核磁共振T2谱响应特征具有极为重要的影响,顺磁性物质含量越多,则T2谱弛豫时间越短、核磁信号越小,标定的可动流体疋截止值也偏小,给核磁测井解释可能带来较为明显的影响。2.元素分析——不同岩性岩芯核磁孔隙度相对误差与Fe、Mn含量的关系2.元素分析——不同岩性岩芯核磁孔隙度相对误差与Fe、Mn含量的关系随着Fe、Mn含量的增加,孔隙度相对误差变大,整个趋势呈现出很好的线性关系。3.误差分析——孔隙度校正(排666)随着Fe、Mn含量的增大,孔隙度相对误差也变大,但是Fe、Mn含量与相对误差的线性关系不是很好。3.误差分析——孔隙度校正(排666)对比分析则可以看出影响火成岩储层核磁共振响应特征的元素主要是Fe。岩性常规孔隙度核磁孔隙度相对误差Fe+Mn孔隙度校正值褐红色安山岩10.1773.79662.7002065.637.254224褐红色安山岩5.78761.541273.3706555.93.091432褐红色安山岩5.50051.934564.830476.144.061309褐红色油斑安山岩5.6822.14862.196416.474.81312褐红色油斑安山岩4.82543.890619.3724874.486.187726褐红色油斑安山岩6.68684.233136.6946825.057.34242褐红色安山岩7.45381.872274.882616.484.203627灰绿色凝灰岩9.1844.00856.3588856.338.736451褐红色安山岩5.41894.040925.4295156.288.723903褐红色安山岩9.61083.669461.8200366.237.832237绿灰色油斑安山岩9.03923.417162.1968765.726.638879绿灰色凝灰岩9.21324.601250.0586126.299.938742深灰色凝灰岩13.30365.54558.3195536.211.76888深灰色凝灰岩10.97673.677266.499956.217.828307绿灰色凝灰岩12.02953.890967.6553475.547.320315绿灰色凝灰岩7.1525.19927.3070474.58.2984483.误差分析——孔隙度校正结果分析(排666)4.核磁共振理论模拟•方法原理以上公式各个参数的含义及单位:T2B——流体的体积弛豫,单位ms;D——扩散系数,单位cm2/s;G——梯度磁场,单位Gauss;γ——旋磁比(对于1H,这个值为2.675×108弧度/T·s);TE——回波间隔,单位ms;ρ2——横向表面弛豫强度,单位cm/ms;S/V——岩石比表面,单位1/m;B0——为外加磁场强度,单位Gauss/cm;r——为磁场变化的距离,单位cm;Δχ——为岩石骨架颗粒与孔隙流体之间磁化率的差,单位10-6SI。DGT121VST1T12E2B220internalinternalexternalBGGGG——核磁共振弛豫机理——数值模拟参数设置•模拟设计岩石磁化率的大小决定了岩石孔隙内部磁场梯度的强度。通过上式模拟不同岩性、不同流体及不同的回波间隔TE对横向弛豫的影响,由此分析不同磁化率的砂岩和火成岩的核磁共振测井响应。假定无外部场,只考虑内部梯度场,模拟不同岩性的响应因素。•模拟参数•孔隙模型表面弛豫率ρ2(μm/s)磁化率Δχ(10-6SI)砂岩231.5火成岩5050流体体积弛豫T2b(ms)扩散系数D(10-5cm2/s)水3001.5油8000.2气50804.核磁共振理论模拟——磁场梯度对T2谱影响模拟上下图对比,内部磁场梯度越强,T2谱前移越明显;在相同回波间隔下,内部磁场梯度的存在会使T2时间变短,意味着T2谱向弛豫时间变短的方向移动,T2谱前移;内部磁场梯度对油、水、天然气的影响效果不同,对气的影响最大。对于同一种流体,回波间隔越大,T2越小。回波时间间隔越长,T2谱前移也越明显.4.核磁共振理论模拟——不同孔喉半径对T2谱影响岩石孔径越小,岩石孔隙内部磁场梯度越强,T2谱前移越明显,核磁信号衰减越大,核磁共振测井计算的孔隙度越偏低.这将导致核磁测井不能正确反映储层孔喉半径的分布特征,使得核磁计算的孔隙度误差增大。4.核磁共振理论模拟——火成岩磁化率特征分析•火成岩具有较强的磁化率,一般会明显的大于沉积岩,从酸性火成岩到基性火成岩,岩石的磁化率一般是逐渐增大,模拟中各种岩性磁化率取值如下:岩性识别岩性体积磁化率10-6SI沉积岩中砂岩1.28~1.99泥质砂岩1.88~2.96砂砾岩0.46~0.47粉细砂岩1.08~3.49火成岩基性玄武岩8.85~67.96辉绿岩5.79~321.49中性安山岩4.7~6.06酸性英安岩9.59~10.57流纹岩1.08~13.224.核磁共振理论模拟酸性中性基性——不同磁化率岩石的T2谱影响模拟火成岩的磁化率要明显的大于沉积岩,火成岩从酸眭到基性,岩石的磁化率一般是逐渐增大,磁化率越大T2谱前移越明显。4.核磁共振理论模拟含油火成岩与含油砂岩不同TE的弛豫组分与弛豫贡献对比砂岩火成岩在相同TE,含油砂岩和含油火成岩中,火成岩的扩散弛豫贡献相对于砂岩的扩散弛豫变化不是很明显,但随着TE的增大,火成岩的扩散弛豫贡献相较于砂岩增大。对于同一流体,不同弛豫时间TE,T2谱变化微小,火成岩相较于砂岩T2谱有很微小的前移。TE=0.3ms4.核磁共振理论模拟——砂岩与火成岩模拟对比分析含水火成岩与含水砂岩不同TE的弛豫组分与弛豫贡献对比砂岩火成岩在相同TE,含水砂岩和含水火成岩中,火成岩的扩散弛豫比砂岩的扩散弛豫大;且随着TE的增大,火成岩的扩散弛豫贡献增大,砂岩基本上无变化。对于同一流体,不同弛豫时间TE,砂岩的T2谱分布基本无变化;火成岩的T2谱随弛豫时间的增大发生前移。TE=0.3msTE=0.6msTE=1.2ms4.核磁共振理论模拟——砂岩与火成岩模拟对比分析含气火成岩与含气砂岩不同TE的弛豫组分与弛豫贡献对比砂岩火成岩在相同TE,含气砂岩和含气火成岩中,火成岩的扩散弛豫贡献比砂岩的扩散弛豫贡献大;且随着TE的增大,火成岩的扩散弛豫贡献明显增大,砂岩有微小变化。对于同一流体,不同弛豫时间TE,砂岩的T2谱分布基本无变化;火成岩的T2谱分布随弛豫时间的增大发生明显前移。TE=0.3msTE=0.6msTE=1.2ms4.核磁共振理论模拟——砂岩与火成岩模拟对比分析砂岩不同流体、不同回波间隔的弛豫贡献对比TE=0.3msTE=0.6msTE=1.2ms在给定TE条件下,随流体的不同变化不大,同一流体,随着回波间隔的增大,砂岩的T2谱不随之变化,基本保持不变。在TE一定的条件下,含气砂岩的扩散弛豫所占比例最大,但也仅仅只占了3%左右。T2分布上看,当TE=1.2ms时,含气时T2分布相对于含水和含轻质油有微小前移。4.核磁共振理论模拟——砂岩与火成岩模拟对比分析火成岩不同流体、不同回波间隔的弛豫贡献对比TE=0.3msTE=0.6msTE=1.2ms在给定TE条件下,随流体的不同而变化,同一流体,回波间隔TE越大,扩散弛豫所占比例越大,其T2分布前移越明显。在TE一定的条件下,含气岩石的扩散弛豫所占比例最大,其次是含水岩石,含油岩石的扩散弛豫比例最小。T2分布上看,含气时T2分布相对于含水前移,含轻质油时后移。4.核磁共振理论模拟——砂岩与火成岩模拟对比分析不同流体Te=0.3Te=0.6Te=1.2砂岩含油砂岩扩散弛豫所占比例(%)0.000490.001970.00789含水砂岩扩散弛豫所占比例(%)0.003700.014790.05917含气砂岩扩散弛豫所占比例(%)0.196930.783103.06051火成岩含油火成岩扩散弛豫所占比例(%)0.251640.999013.87979含水火成岩扩散弛豫所占比例(%)1.856677.0348423.2356含气火成岩扩散弛豫所占比例(%)50.228580.145894.1681在相同TE、含相同流体条件下,砂岩的扩散弛豫所占比重较小,火