專利名稱：低場核磁共振測量鉆井液含油率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核磁共振鉆井液分析領(lǐng)域，具體涉及一種低場核磁共振測量鉆井液含 油率的方法。
背景技術(shù)：
錄井技術(shù)是發(fā)現(xiàn)、評估油藏最及時(shí)、最直接的手段，被人們稱為深入地下的“眼 睛”。鉆井液作為鉆井的“血液”，可協(xié)助人們在錄井現(xiàn)場錄取到地層信息的第一手資料。地 層被鉆開以后，一部分孔隙流體進(jìn)入鉆井液，氣、水都有相應(yīng)的錄井手段來檢測，唯獨(dú)鉆井 液中的油一直是錄井空白。國內(nèi)外資料及實(shí)驗(yàn)表明，核磁共振錄井技術(shù)將是一項(xiàng)有效的檢 測手段。尤其是深層勘探，油質(zhì)較輕，進(jìn)入鉆井液的量相對增多，單純依靠氣測資料和巖屑 分析資料難以準(zhǔn)確評價(jià)油氣層，開展鉆井液核磁共振錄井技術(shù)研發(fā)，對于錄井技術(shù)的進(jìn)步 及勘探開發(fā)效益的提高均具有十分重要的意義。國內(nèi)雖已有相關(guān)專利的申報(bào)，但未見產(chǎn)品問世，而且是采用單一的鉆井液橫向弛 豫時(shí)間譜來鑒別和計(jì)算鉆井液中的原油含量。該方法是利用了少數(shù)原油的橫向弛豫時(shí)間與 鉆井液的弛豫時(shí)間具有明顯的差別，從而根據(jù)橫向弛豫時(shí)間譜中不同弛豫時(shí)間處的信號強(qiáng) 度來計(jì)算鉆井液中的原油含量。然而，在實(shí)際錄井中得到的原油是多種油的混合物，其弛豫 時(shí)間譜時(shí)間比較廣泛，極易與鉆井液的弛豫時(shí)間發(fā)生重疊，僅測量橫向弛豫，其準(zhǔn)確性將大 大降低。本發(fā)明充分認(rèn)識到僅使用單一特征來鑒別鉆井液和原油的弊端，采用弛豫時(shí)間和 擴(kuò)散系數(shù)雙重特征來鑒別鉆井液和原油，大大提高了鉆井液含油量檢測的準(zhǔn)確性，使利用 核磁共振測量鉆井液含油率真正成為可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種低場核磁共振測量鉆井液含油率的方法，該方法不但能 夠適于各種密度原油含量的測量，而且測試準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性好、耗時(shí)短。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種低場核磁共振測量鉆井液含油率的方法，其特征在于 首先對鉆井液樣品進(jìn)行弛豫與擴(kuò)散分析，找出鉆井液含油率與弛豫、擴(kuò)散數(shù)據(jù)的相關(guān)性；然 后通過對鉆井液樣品的弛豫、擴(kuò)散分析，將樣品含油率與弛豫、擴(kuò)散系數(shù)相對應(yīng)，并選擇合 適的樣品進(jìn)行定標(biāo)，得到標(biāo)準(zhǔn)測量曲線；最后根據(jù)樣品的標(biāo)準(zhǔn)測量曲線，將未知含油率的鉆 井液樣品進(jìn)行快速精確測量。本發(fā)明方法具體的實(shí)施步驟如下1)樣品分析通過CPMG序列對原油、鉆井液進(jìn)行橫向弛豫分析，并采用一維反拉 普拉斯算法作為橫向弛豫時(shí)間譜反演算法，得出原油和鉆井液的弛豫時(shí)間譜，如果二者的 弛豫時(shí)間譜不完全重疊，則對它們的混合液進(jìn)行橫向弛豫分析，并得出弛豫時(shí)間譜；2)樣品標(biāo)樣若原油與鉆井液不重疊的部分在混合液中同混合液含油率成比例， 則選擇該部分作為標(biāo)樣信號；如果原油與鉆井液不重疊的部分在混合液中同混合液不成比例，則通過PGSE-CPMG序列對原油、鉆井液及它們的混合液三者進(jìn)行橫向弛豫時(shí)間與擴(kuò)散 系數(shù)相關(guān)性分析，并采用二維反拉普拉斯算法作為橫向弛豫時(shí)間與擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)性譜反演 算法，得出原油、鉆井液及其混合液的橫向弛豫時(shí)間與擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)性譜，然后找到該譜中 完全獨(dú)立的原油或鉆井液成分作為標(biāo)樣信號；3)標(biāo)樣定標(biāo)根據(jù)樣品標(biāo)樣中所確定的標(biāo)樣信號，以混合液中該部分信號占整體 樣品信號的比例為Y，混合液的含油率為X，進(jìn)行一次線性擬合得到擬合直線y = kx+b，則y 為Y的測量值；4)樣品分析按照標(biāo)樣信號測量的方式分析樣品，找到標(biāo)樣信號區(qū)域?qū)?yīng)的樣品 信號y;5)樣品測量利用定標(biāo)線以及樣品分析中得到的y值計(jì)算樣品含油率χ。本發(fā)明方法中涉及的CPMG序列是用于橫向弛豫分析的常規(guī)核磁脈沖序列；而 PGSE-CPMG序列則是用于橫向弛豫與擴(kuò)散相關(guān)性分析的常規(guī)核磁脈沖序列；同時(shí)本發(fā)明中 涉及的一維反拉普拉斯算法是用于弛豫時(shí)間譜反演的常規(guī)算法；而二維反拉普拉斯算法則 是用于橫向弛豫時(shí)間與擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)性譜反演的常規(guī)算法。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.本發(fā)明方法能保證快速、準(zhǔn)確的對鉆井液樣品進(jìn)行含油信號分析測試，以便及 時(shí)分析鉆井液樣品的中的含油情況，了解地層信息，對錄井工作進(jìn)行實(shí)時(shí)有效地指導(dǎo)。與傳 統(tǒng)的方法相比，準(zhǔn)確性大大提高且穩(wěn)定性好。2、本發(fā)明方法對于鉆井液樣品的測試速度快，耗時(shí)短，整個(gè)含油率的檢測基本可 以在4分鐘以內(nèi)完成。


圖1為0系列樣品中原油的弛豫時(shí)間譜；
圖2為試驗(yàn)中純鉆井液的弛豫時(shí)間譜；
圖3為0系列樣品中原油和鉆井液的混合液的弛豫時(shí)間譜；
圖4為T系列樣品中原油的弛豫時(shí)間譜；
圖5為T系列樣品中原油和鉆井液的混合液的弛豫時(shí)間譜；
圖6為G系列樣品中原油的弛豫時(shí)間譜；
圖7為G系列樣品中原油和鉆井液的混合液的弛豫時(shí)間譜；
圖8為G系列樣品中鉆井液的定標(biāo)曲線圖9為L系列樣品中原油的弛豫時(shí)間譜；
圖10為L系列樣品中原油和鉆井液的混合液的弛豫時(shí)間譜
圖11為L系列樣品中鉆井液的定標(biāo)曲線圖12為Z系列樣品中原油的弛豫時(shí)間譜；
圖13為Z系列樣品中原油和鉆井液的混合液的弛豫時(shí)間譜
圖14為Z系列樣品中鉆井液的定標(biāo)曲線圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例本發(fā)明公開了一種低場核磁共振測量鉆井液含油率的方法，其具體實(shí)施步驟如下1)樣品分析通過CPMG序列對原油、鉆井液進(jìn)行橫向弛豫分析，并采用一維反拉 普拉斯算法作為橫向弛豫時(shí)間譜反演算法，得出原油和鉆井液的弛豫時(shí)間譜，如果二者的 弛豫時(shí)間譜不完全重疊，則對它們的混合液進(jìn)行橫向弛豫分析，并得出弛豫時(shí)間譜；2)樣品標(biāo)樣若原油與鉆井液不重疊的部分在混合液中同混合液含油率成比例， 則選擇該部分作為標(biāo)樣信號；如果原油與鉆井液不重疊的部分在混合液中同混合液不成比 例，則通過PGSE-CPMG序列對原油、鉆井液及它們的混合液三者進(jìn)行橫向弛豫時(shí)間與擴(kuò)散 系數(shù)相關(guān)性分析，并采用二維反拉普拉斯算法作為橫向弛豫時(shí)間與擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)性譜反演 算法，得出原油、鉆井液及其混合液的橫向弛豫時(shí)間與擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)性譜，然后找到該譜中 完全獨(dú)立的原油或鉆井液成分作為標(biāo)樣信號；3)標(biāo)樣定標(biāo)根據(jù)樣品標(biāo)樣中所確定的標(biāo)樣信號，以混合液中該部分信號占整體 樣品信號的比例為Y，混合液的含油率為X，進(jìn)行一次線性擬合得到擬合直線y = kx+b，則y 為Y的測量值；4)樣品分析按照標(biāo)樣信號測量的方式分析樣品，找到標(biāo)樣信號區(qū)域?qū)?yīng)的樣品 信號y;5)樣品測量利用定標(biāo)線以及樣品分析中得到的y值計(jì)算樣品含油率X。上述方法中涉及的CPMG序列是用于橫向弛豫分析的常規(guī)核磁脈沖序列；而 PGSE-CPMG序列則是用于橫向弛豫與擴(kuò)散相關(guān)性分析的常規(guī)核磁脈沖序列；同時(shí)本發(fā)明中 涉及的一維反拉普拉斯算法是用于弛豫時(shí)間譜反演的常規(guī)算法；而二維反拉普拉斯算法則 是用于橫向弛豫時(shí)間與擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)性譜反演的常規(guī)算法。下面結(jié)合具體的試驗(yàn)例對本發(fā)明方法進(jìn)行說明一、試驗(yàn)?zāi)康臏y試不同密度的原油以及按照不同比例混合的鉆井液與原油混合物的弛豫特性。二、試驗(yàn)材料5種不同密度的原油(密度分別為0. 9712,0. 9455,0. 8987,0. 83,0. 722)、水基鉆 井液(密度為1. 34)。三、試驗(yàn)儀器匪120上海紐邁電子科技有限公司生產(chǎn)，共振頻率22. 621MHz，磁體強(qiáng)度0. 53T，探 頭線圈直徑15mm(新型線圈)，實(shí)驗(yàn)溫度控制在31. 99-32. 00°C ；PQ001上海紐邁電子科技有限公司生產(chǎn)，共振頻率22. 601MHz，磁體強(qiáng)度0. 53T，探 頭線圈直徑15mm(新型線圈)，實(shí)驗(yàn)溫度控制在31. 99-32. 00°C ；四、試驗(yàn)樣品的制備每種密度的原油均配制5個(gè)樣，這樣就調(diào)配出0、T、G、L、Z五個(gè)系列樣品；每個(gè)系列樣品中的5個(gè)樣的含油率分別為100%、45%、35%、25%、5%，其中 100 %含油率的樣品即純原油本身，而后含油率45 %、35 %、25 %、5 %的四種樣品均按體積 比與鉆井液進(jìn)行調(diào)配，且樣品均近似為1.5ml。另配純鉆井液樣品一支。五、試驗(yàn)過程同一個(gè)樣品的弛豫特性的重復(fù)測試，5個(gè)系列樣品中的每個(gè)樣品重復(fù)測3次；1. 0系列樣品(原油密度為0. 9712)，結(jié)合圖1、圖2和圖3所示可知
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(1)原油的弛豫時(shí)間在0. Olms到8. Ims之間；(2)鉆井液的弛豫時(shí)間在0. Olms到2. 31ms之間，其余部分所占比例為6. 3% ；(3)混合液的弛豫時(shí)間在0. Ims到14. 2ms之間，其余部分5%的占8%，25%的占 1%，其它的占0% ；從原油和鉆井液的弛豫時(shí)間譜可知，二者存在交疊的部分，這也導(dǎo)致了不同濃度 的混合液雖然在弛豫時(shí)間譜上具有一定的差異，但是原油和鉆井液二者始終是交疊的，因 此，單從弛豫時(shí)間譜是無法直觀判斷混合液中原油與鉆井液的混合比例的。2. T系列樣品(原油密度為0. 9455)，結(jié)合圖4、圖2和圖5所示可知(1)原油的弛豫時(shí)間在0. 7ms到33ms之間，在33ms到1500ms之間部分所占比例 只有8% ；(2)鉆井液的弛豫時(shí)間在0. Olms到2. 31ms之間，其余部分所占比例為6. 3% ；(3)混合液的弛豫時(shí)間在0.01ms到21. 54ms之間，其余部分5%的占5%，25%的 占1%，其它的占0% ；從原油和鉆井液的弛豫時(shí)間譜可知，二者存在交疊的部分，這也導(dǎo)致了不同濃度 的混合液雖然在弛豫時(shí)間譜上具有一定的規(guī)律，但是原油和鉆井液二者始終是交疊的，因 此，單從弛豫時(shí)間譜是無法直觀判斷混合液中原油與鉆井液的混合比例的。此外，在原油弛 豫時(shí)間譜中出現(xiàn)的弛豫時(shí)間在33ms到1500ms的部分在混合液中并無體現(xiàn)。現(xiàn)分析原因如 下該部分占原油的8%，折算到混合液中則分別占到0.4%、2%、2.8%、3.6%，比例較小， 因此，在弛豫時(shí)間譜中未有體現(xiàn)。3. G系列樣品(原油密度為0. 8987)，結(jié)合圖6、圖2和圖7所示可知(1)原油的弛豫時(shí)間在1. 75ms到2848. 04ms之間；(2)鉆井液的弛豫時(shí)間在0. Olms到2. 31ms之間，其余部分所占比例為6. 3% ；(3)混合液的弛豫時(shí)間在0. Ims到1232. 85ms之間；從原油和鉆井液的弛豫時(shí)間來看，在混合液中，鉆井液的93. 7%是與原油徹底分 離，這93. 7%的鉆井液就是出現(xiàn)在混合液弛豫時(shí)間譜最前面的部分。利用這部分的鉆井液 信號就可以計(jì)算混合液中的原油比例了。因?yàn)閱挝惑w積的鉆井液和原油產(chǎn)生的信號量是不 同的，而弛豫時(shí)間譜中各部分的比例關(guān)系只是各部分的信號比例，而不是實(shí)際比例，所以， 我們需要借助定標(biāo)或單位換算的方式轉(zhuǎn)換成混合液中原油和鉆井液的真實(shí)比例。具體結(jié)果 如下
權(quán)利要求
一種低場核磁共振測量鉆井液含油率的方法，其特征在于首先對鉆井液樣品進(jìn)行弛豫與擴(kuò)散分析，找出鉆井液含油率與弛豫、擴(kuò)散數(shù)據(jù)的相關(guān)性；然后通過對鉆井液樣品的弛豫、擴(kuò)散分析，將樣品含油率與弛豫、擴(kuò)散系數(shù)相對應(yīng)，并選擇合適的樣品進(jìn)行定標(biāo)，得到標(biāo)準(zhǔn)測量曲線；最后根據(jù)樣品的標(biāo)準(zhǔn)測量曲線，將未知含油率的鉆井液樣品進(jìn)行快速精確測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低場強(qiáng)核磁共振測量鉆井液含油率的方法，其特征在于其具 體的實(shí)施步驟如下1)樣品分析通過CPMG序列對原油、鉆井液進(jìn)行橫向弛豫分析，并采用一維反拉普拉 斯算法作為橫向弛豫時(shí)間譜反演算法，得出原油和鉆井液的弛豫時(shí)間譜，如果二者的弛豫 時(shí)間譜不完全重疊，則對它們的混合液進(jìn)行橫向弛豫分析，并得出弛豫時(shí)間譜；2)樣品標(biāo)樣若原油與鉆井液不重疊的部分在混合液中同混合液含油率成比例，則選 擇該部分作為標(biāo)樣信號；如果原油與鉆井液不重疊的部分在混合液中同混合液不成比例， 則通過PGSE-CPMG序列對原油、鉆井液及它們的混合液三者進(jìn)行橫向弛豫時(shí)間與擴(kuò)散系數(shù) 相關(guān)性分析，并采用二維反拉普拉斯算法作為橫向弛豫時(shí)間與擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)性譜反演算 法，得出原油、鉆井液及其混合液的橫向弛豫時(shí)間與擴(kuò)散系數(shù)相關(guān)性譜，然后找到該譜中完 全獨(dú)立的原油或鉆井液成分作為標(biāo)樣信號；3)標(biāo)樣定標(biāo)根據(jù)樣品標(biāo)樣中所確定的標(biāo)樣信號，以混合液中該部分信號占整體樣品 信號的比例為Y，混合液的含油率為X，進(jìn)行一次線性擬合得到擬合直線y = kX+b，則y為Y 的測量值；4)樣品分析按照標(biāo)樣信號測量的方式分析樣品，找到標(biāo)樣信號區(qū)域?qū)?yīng)的樣品信號y ；5)樣品測量利用定標(biāo)線以及樣品分析中得到的y值計(jì)算樣品含油率χ。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低場核磁共振測量鉆井液含油率的方法，適用于鉆井液中不同密度原油含量的測量。該方法以原油和鉆井液橫向弛豫時(shí)間以及擴(kuò)散系數(shù)的不同為主要鑒別依據(jù)，以原油和鉆井液的核磁共振信號強(qiáng)度為主要觀察對象，以鉆井液的橫向弛豫分析以及擴(kuò)散系數(shù)與橫向弛豫相關(guān)性分析為主要手段來測量鉆井液的含油率。本發(fā)明方法具有測量結(jié)果準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性好、耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)鉆井液含油率的在線測量，為錄井工作提供可靠的油層儲量信息。
文檔編號G01N24/08GK101943669SQ20101026882
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者俞文文, 張英力, 楊培強(qiáng), 王志戰(zhàn) 申請人:蘇州紐邁電子科技有限公司