低場核磁共振測量鑽井液含油率的方法
2023-05-21 10:09:16
專利名稱：低場核磁共振測量鑽井液含油率的方法
技術領域：
本發明屬於核磁共振鑽井液分析領域，具體涉及一種低場核磁共振測量鑽井液含 油率的方法。
背景技術：
錄井技術是發現、評估油藏最及時、最直接的手段，被人們稱為深入地下的「眼 睛」。鑽井液作為鑽井的「血液」，可協助人們在錄井現場錄取到地層信息的第一手資料。地 層被鑽開以後，一部分孔隙流體進入鑽井液，氣、水都有相應的錄井手段來檢測，唯獨鑽井 液中的油一直是錄井空白。國內外資料及實驗表明，核磁共振錄井技術將是一項有效的檢 測手段。尤其是深層勘探，油質較輕，進入鑽井液的量相對增多，單純依靠氣測資料和巖屑 分析資料難以準確評價油氣層，開展鑽井液核磁共振錄井技術研發，對於錄井技術的進步 及勘探開發效益的提高均具有十分重要的意義。國內雖已有相關專利的申報，但未見產品問世，而且是採用單一的鑽井液橫向弛 豫時間譜來鑑別和計算鑽井液中的原油含量。該方法是利用了少數原油的橫向弛豫時間與 鑽井液的弛豫時間具有明顯的差別，從而根據橫向弛豫時間譜中不同弛豫時間處的信號強 度來計算鑽井液中的原油含量。然而，在實際錄井中得到的原油是多種油的混合物，其弛豫 時間譜時間比較廣泛，極易與鑽井液的弛豫時間發生重疊，僅測量橫向弛豫，其準確性將大 大降低。本發明充分認識到僅使用單一特徵來鑑別鑽井液和原油的弊端，採用弛豫時間和 擴散係數雙重特徵來鑑別鑽井液和原油，大大提高了鑽井液含油量檢測的準確性，使利用 核磁共振測量鑽井液含油率真正成為可能。
發明內容
本發明目的是提供一種低場核磁共振測量鑽井液含油率的方法，該方法不但能 夠適於各種密度原油含量的測量，而且測試準確性高、穩定性好、耗時短。本發明的技術方案是一種低場核磁共振測量鑽井液含油率的方法，其特徵在於 首先對鑽井液樣品進行弛豫與擴散分析，找出鑽井液含油率與弛豫、擴散數據的相關性；然 後通過對鑽井液樣品的弛豫、擴散分析，將樣品含油率與弛豫、擴散係數相對應，並選擇合 適的樣品進行定標，得到標準測量曲線；最後根據樣品的標準測量曲線，將未知含油率的鑽 井液樣品進行快速精確測量。本發明方法具體的實施步驟如下1)樣品分析通過CPMG序列對原油、鑽井液進行橫向弛豫分析，並採用一維反拉 普拉斯算法作為橫向弛豫時間譜反演算法，得出原油和鑽井液的弛豫時間譜，如果二者的 弛豫時間譜不完全重疊，則對它們的混合液進行橫向弛豫分析，並得出弛豫時間譜；2)樣品標樣若原油與鑽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樣信號；如果原油與鑽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、鑽井液及它們的混合液三者進行橫向弛豫時間與擴散 係數相關性分析，並採用二維反拉普拉斯算法作為橫向弛豫時間與擴散係數相關性譜反演 算法，得出原油、鑽井液及其混合液的橫向弛豫時間與擴散係數相關性譜，然後找到該譜中 完全獨立的原油或鑽井液成分作為標樣信號；3)標樣定標根據樣品標樣中所確定的標樣信號，以混合液中該部分信號佔整體 樣品信號的比例為Y，混合液的含油率為X，進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)樣品分析按照標樣信號測量的方式分析樣品，找到標樣信號區域對應的樣品 信號y;5)樣品測量利用定標線以及樣品分析中得到的y值計算樣品含油率χ。本發明方法中涉及的CPMG序列是用於橫向弛豫分析的常規核磁脈衝序列；而 PGSE-CPMG序列則是用於橫向弛豫與擴散相關性分析的常規核磁脈衝序列；同時本發明中 涉及的一維反拉普拉斯算法是用於弛豫時間譜反演的常規算法；而二維反拉普拉斯算法則 是用於橫向弛豫時間與擴散係數相關性譜反演的常規算法。本發明的優點是1.本發明方法能保證快速、準確的對鑽井液樣品進行含油信號分析測試，以便及 時分析鑽井液樣品的中的含油情況，了解地層信息，對錄井工作進行實時有效地指導。與傳 統的方法相比，準確性大大提高且穩定性好。2、本發明方法對於鑽井液樣品的測試速度快，耗時短，整個含油率的檢測基本可 以在4分鐘以內完成。
圖1為0系列樣品中原油的弛豫時間譜；
圖2為試驗中純鑽井液的弛豫時間譜；
圖3為0系列樣品中原油和鑽井液的混合液的弛豫時間譜；
圖4為T系列樣品中原油的弛豫時間譜；
圖5為T系列樣品中原油和鑽井液的混合液的弛豫時間譜；
圖6為G系列樣品中原油的弛豫時間譜；
圖7為G系列樣品中原油和鑽井液的混合液的弛豫時間譜；
圖8為G系列樣品中鑽井液的定標曲線圖9為L系列樣品中原油的弛豫時間譜；
圖10為L系列樣品中原油和鑽井液的混合液的弛豫時間譜
圖11為L系列樣品中鑽井液的定標曲線圖12為Z系列樣品中原油的弛豫時間譜；
圖13為Z系列樣品中原油和鑽井液的混合液的弛豫時間譜
圖14為Z系列樣品中鑽井液的定標曲線圖。
具體實施例方式
實施例本發明公開了一種低場核磁共振測量鑽井液含油率的方法，其具體實施步驟如下1)樣品分析通過CPMG序列對原油、鑽井液進行橫向弛豫分析，並採用一維反拉 普拉斯算法作為橫向弛豫時間譜反演算法，得出原油和鑽井液的弛豫時間譜，如果二者的 弛豫時間譜不完全重疊，則對它們的混合液進行橫向弛豫分析，並得出弛豫時間譜；2)樣品標樣若原油與鑽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樣信號；如果原油與鑽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、鑽井液及它們的混合液三者進行橫向弛豫時間與擴散 係數相關性分析，並採用二維反拉普拉斯算法作為橫向弛豫時間與擴散係數相關性譜反演 算法，得出原油、鑽井液及其混合液的橫向弛豫時間與擴散係數相關性譜，然後找到該譜中 完全獨立的原油或鑽井液成分作為標樣信號；3)標樣定標根據樣品標樣中所確定的標樣信號，以混合液中該部分信號佔整體 樣品信號的比例為Y，混合液的含油率為X，進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)樣品分析按照標樣信號測量的方式分析樣品，找到標樣信號區域對應的樣品 信號y;5)樣品測量利用定標線以及樣品分析中得到的y值計算樣品含油率X。上述方法中涉及的CPMG序列是用於橫向弛豫分析的常規核磁脈衝序列；而 PGSE-CPMG序列則是用於橫向弛豫與擴散相關性分析的常規核磁脈衝序列；同時本發明中 涉及的一維反拉普拉斯算法是用於弛豫時間譜反演的常規算法；而二維反拉普拉斯算法則 是用於橫向弛豫時間與擴散係數相關性譜反演的常規算法。下面結合具體的試驗例對本發明方法進行說明一、試驗目的測試不同密度的原油以及按照不同比例混合的鑽井液與原油混合物的弛豫特性。二、試驗材料5種不同密度的原油(密度分別為0. 9712,0. 9455,0. 8987,0. 83,0. 722)、水基鑽 井液(密度為1. 34)。三、試驗儀器匪120上海紐邁電子科技有限公司生產，共振頻率22. 621MHz，磁體強度0. 53T，探 頭線圈直徑15mm(新型線圈)，實驗溫度控制在31. 99-32. 00°C ；PQ001上海紐邁電子科技有限公司生產，共振頻率22. 601MHz，磁體強度0. 53T，探 頭線圈直徑15mm(新型線圈)，實驗溫度控制在31. 99-32. 00°C ；四、試驗樣品的製備每種密度的原油均配製5個樣，這樣就調配出0、T、G、L、Z五個系列樣品；每個系列樣品中的5個樣的含油率分別為100%、45%、35%、25%、5%，其中 100 %含油率的樣品即純原油本身，而後含油率45 %、35 %、25 %、5 %的四種樣品均按體積 比與鑽井液進行調配，且樣品均近似為1.5ml。另配純鑽井液樣品一支。五、試驗過程同一個樣品的弛豫特性的重複測試，5個系列樣品中的每個樣品重複測3次；1. 0系列樣品(原油密度為0. 9712)，結合圖1、圖2和圖3所示可知
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(1)原油的弛豫時間在0. Olms到8. Ims之間；(2)鑽井液的弛豫時間在0. Olms到2. 31ms之間，其餘部分所佔比例為6. 3% ；(3)混合液的弛豫時間在0. Ims到14. 2ms之間，其餘部分5%的佔8%，25%的佔 1%，其它的佔0% ；從原油和鑽井液的弛豫時間譜可知，二者存在交疊的部分，這也導致了不同濃度 的混合液雖然在弛豫時間譜上具有一定的差異，但是原油和鑽井液二者始終是交疊的，因 此，單從弛豫時間譜是無法直觀判斷混合液中原油與鑽井液的混合比例的。2. T系列樣品(原油密度為0. 9455)，結合圖4、圖2和圖5所示可知(1)原油的弛豫時間在0. 7ms到33ms之間，在33ms到1500ms之間部分所佔比例 只有8% ；(2)鑽井液的弛豫時間在0. Olms到2. 31ms之間，其餘部分所佔比例為6. 3% ；(3)混合液的弛豫時間在0.01ms到21. 54ms之間，其餘部分5%的佔5%，25%的 佔1%，其它的佔0% ；從原油和鑽井液的弛豫時間譜可知，二者存在交疊的部分，這也導致了不同濃度 的混合液雖然在弛豫時間譜上具有一定的規律，但是原油和鑽井液二者始終是交疊的，因 此，單從弛豫時間譜是無法直觀判斷混合液中原油與鑽井液的混合比例的。此外，在原油弛 豫時間譜中出現的弛豫時間在33ms到1500ms的部分在混合液中並無體現。現分析原因如 下該部分佔原油的8%，折算到混合液中則分別佔到0.4%、2%、2.8%、3.6%，比例較小， 因此，在弛豫時間譜中未有體現。3. G系列樣品(原油密度為0. 8987)，結合圖6、圖2和圖7所示可知(1)原油的弛豫時間在1. 75ms到2848. 04ms之間；(2)鑽井液的弛豫時間在0. Olms到2. 31ms之間，其餘部分所佔比例為6. 3% ；(3)混合液的弛豫時間在0. Ims到1232. 85ms之間；從原油和鑽井液的弛豫時間來看，在混合液中，鑽井液的93. 7%是與原油徹底分 離，這93. 7%的鑽井液就是出現在混合液弛豫時間譜最前面的部分。利用這部分的鑽井液 信號就可以計算混合液中的原油比例了。因為單位體積的鑽井液和原油產生的信號量是不 同的，而弛豫時間譜中各部分的比例關係只是各部分的信號比例，而不是實際比例，所以， 我們需要藉助定標或單位換算的方式轉換成混合液中原油和鑽井液的真實比例。具體結果 如下
權利要求
一種低場核磁共振測量鑽井液含油率的方法，其特徵在於首先對鑽井液樣品進行弛豫與擴散分析，找出鑽井液含油率與弛豫、擴散數據的相關性；然後通過對鑽井液樣品的弛豫、擴散分析，將樣品含油率與弛豫、擴散係數相對應，並選擇合適的樣品進行定標，得到標準測量曲線；最後根據樣品的標準測量曲線，將未知含油率的鑽井液樣品進行快速精確測量。
2.根據權利要求1所述的低場強核磁共振測量鑽井液含油率的方法，其特徵在於其具 體的實施步驟如下1)樣品分析通過CPMG序列對原油、鑽井液進行橫向弛豫分析，並採用一維反拉普拉 斯算法作為橫向弛豫時間譜反演算法，得出原油和鑽井液的弛豫時間譜，如果二者的弛豫 時間譜不完全重疊，則對它們的混合液進行橫向弛豫分析，並得出弛豫時間譜；2)樣品標樣若原油與鑽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 擇該部分作為標樣信號；如果原油與鑽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、鑽井液及它們的混合液三者進行橫向弛豫時間與擴散係數 相關性分析，並採用二維反拉普拉斯算法作為橫向弛豫時間與擴散係數相關性譜反演算 法，得出原油、鑽井液及其混合液的橫向弛豫時間與擴散係數相關性譜，然後找到該譜中完 全獨立的原油或鑽井液成分作為標樣信號；3)標樣定標根據樣品標樣中所確定的標樣信號，以混合液中該部分信號佔整體樣品 信號的比例為Y，混合液的含油率為X，進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)樣品分析按照標樣信號測量的方式分析樣品，找到標樣信號區域對應的樣品信號y ；5)樣品測量利用定標線以及樣品分析中得到的y值計算樣品含油率χ。
全文摘要
本發明公開了一種低場核磁共振測量鑽井液含油率的方法，適用於鑽井液中不同密度原油含量的測量。該方法以原油和鑽井液橫向弛豫時間以及擴散係數的不同為主要鑑別依據，以原油和鑽井液的核磁共振信號強度為主要觀察對象，以鑽井液的橫向弛豫分析以及擴散係數與橫向弛豫相關性分析為主要手段來測量鑽井液的含油率。本發明方法具有測量結果準確性高、穩定性好、耗時短等優點，易於實現鑽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 優先權日2010年9月1日
發明者俞文文, 張英力, 楊培強, 王志戰 申請人:蘇州紐邁電子科技有限公司