《核磁共振测井仪器常见现象分析》
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【摘 要】论文主要论述MRIL型核磁仪器的一些基本原理及对测井工程中出现现象的认识.
【Abstract】This paper mainly discusses some basic principles of MRIL nuclear magnetic instrument and the understanding of phenomena in logging engineering.
【关键词】CHI;射频脉冲（RF）发生器;发射器模块;泥浆排除器
【Keywords】CHI; radio frequency pulse （RF） generator; tranitter module; mud eliminator
【中圖分类号】P631【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2020）02-0154-02
1 引言
核磁测井解决了常规测井技术难以回答的地层评价难题,提高了油气储层评价的精确性,有效地改善了油层管理的有效性.MRIL-P型核磁测井能提供地层有效孔隙度、束缚体积、渗透率等参数,并能反映孔隙大小分布、流体的流动特征,直接回答产层孔隙结构、储量、储层质量、采收率、产能等油田勘探开发中的关键问题.
2 仪器原理
核磁共振指的是原子核对磁场的响应,即若在稳定磁场垂直方向上加一射频磁场,当交变磁场的频率与氢核的核磁共振频率相同时,处于低能位的氢核将吸收能量,转变为高能态的核,这一现象叫核磁共振.当射频脉冲作用停止后,磁化矢量通过自由进动向B0方向恢复,使原子核从高能态的非平衡状态向低能态的平衡状态恢复,这一过程叫弛豫.从方向上来划分可以分为纵向和横向弛豫[1].
纵向弛豫T1是指磁化矢量在Z方向的纵向分量往初始宏观磁化强度M0的数值恢复过程.它与孔隙的体积、孔隙质的性质以及地层的物性等因素有关.
横向弛豫T2是指磁化矢量在X-Y平面的横向分量往数值为0的初始状态恢复的过程,它同样与孔隙的体积、孔隙质的性质、地层的物性以及采集各项参数等因素有关.
MRIL-P型核磁技术以氢核与外加磁场的相互间作用为基础,测量氢核的纵向弛豫T1、横向弛豫T2信号的幅度和衰减.由于纵向弛豫T1、横向弛豫T2信号幅度与地层中氢指数成正比,该测量信号对流体中氢敏感,而对固体中的氢不敏感,因此,该信号幅度反映孔隙度体积.信号衰减幅度与孔隙大小和流体性质及流动特性有关,因此,核磁共振测井能较好地评价储层的产液性质、储层特征.其计算公式如下：
■等于P■+Cη■+■
式中,ρ为润湿相和矿物成分,S为孔隙尺寸,V为岩石体积,T为温度,c为粘度,η为计算系数,D为扩散系数,G为磁场梯度,TE为回波间隔.
另外,在高电导油层的识别、复杂岩层油气藏评价方面有广泛应用[2].但核磁共振测井受到地层、井筒、泥浆体系以及仪器本身性能等因素的影响,导致测井资料中存在假象,因而在油气层解释中出现偏差.地层因素是不可避免的,但井筒、泥浆、仪器本身性能等因素可通过优化测井施工过程、优选测井参数、选择最优测井模式、精确刻度校准仪器、提高仪器性能等方法,使测井资料能够最大限度地反映地层信息.
3 仪器组合及简介
P-型核磁共振成像测井仪器系列用于测量地层孔隙度.P-型核磁仪有9个频率5个频带,它在地层中形成9个厚度为1mm,间隔1mm,高度24in的探测圆环,9个频率分为5个频带,中心频率为580kHz、610kHz、640kHz、670kHz和760kHz.760kHz的频带只用来进行黏土束缚体积测量.
P-型核磁探头有三个基本部分组成：一个永久磁铁、一个射频脉冲（RF）发生器及一个射频接收器.MRIL-Prime仪器的永久磁铁较C型的更长,增强了激化能力.与C型仪器相比具有更强的优势.预激化磁体产生梯度磁场B0.磁体上的天线发射射频信号B1与预激化磁体极性垂直,天线用于接收从地层返回的纵向弛豫T1和横向弛豫T2.两个短的预激化磁体位于核磁天线的上下部,其作用是将地层中的氢原子快速激化.电子线路包括信号处理模块、发射器模块、电源模块、接口模块、通讯模块[3].电能短节提供发射时需要大量电流,故采用独立的电容部分进行能量储存.仪器实体图如图1所示.
图1 核磁共振MRIL实体图例
4 测井工程中出现的常见现象
①在测井过程中,泥浆氯根的高低也是影响测井资料质量的一个非常关键的因素.当泥浆电阻率在0.02～0.05Ω·m时,已经不适合核磁测井.这时也会出现CHI（回波拟合标准偏差）大于2或增益值、振铃、噪声等指标不符合测井要求的情况,这种情况下需要将测速控制在1m/min内.另外就是RA值的选择,A、B、D、E组的RA值选择为16,C组用8.RA越高噪声就会变低,可以通过降低测井分辨率和测速的方法来解决.在CHI高或其他测量参数不符合要求时,首先检查一下测量时设置的RA值是否正确,发现问题应及时调整.
但HALLIBURTON MRIL-P 操作手册中明确指出,在目的层,CHI值应小于2.但CHI值在2和3之间也是可以接受的.在井眼垮塌或是泥岩段,CHI值偏大也是正常的.因此,应灵活观察CHI值,出现CHI大于2应判断是仪器问题还是井况造成.
测井时,CHI大于2,除仪器本身问题外,便携地面220V交流引线也有影响,应将电源引线缩减到足够短.
控制好CHI主要还是要做好生产准备（仪器的维护、保养、检修、刻度,电缆性能,合理地使用泥浆排除器,仪器居中效果、泥浆性能等）.
②核磁测井对测井电缆的要求.MRIL-P型核磁属于美国哈里伯顿公司生产的DITS系列仪器.所有DITS仪器的缆芯分配：1、2和4、5两组缆芯供110VAC仪器主电源.3、6号缆芯为井下仪器下发命令通道.7号缆芯对10为井下数据上传通道.1、2和4、5两组缆芯所接电源变压器的中心抽头,为井下仪器提供交直流辅助电源.对于MRIL-P核磁测井时,1、2和4、5两组缆芯的中心抽头（center tap）为井下仪器提供+600VDC和-600VDC的直流发射电源,+600VDC和-600VDC的直流发射电源为仪器发射大功率的RF脉冲提供所需的电压和电流.对于核磁测井所选择的不同的测量模式,RF发射脉冲的幅度AM最大可达到1100V左右,最大电流可达到3A.在车间刻度或现场测井时,若泥浆电阻率较低,增益（GAIN）值小于200～250时,为了保持发射脉冲的幅度不变,必须增加所需发射电流.因此,MRIL-P型核磁测井对电缆的绝缘情况有较高的要求.用1000VMΩ表测量电缆各缆芯绝缘时,要求缆芯之间,缆皮（地）间绝缘要达到500M以上,才能保证核磁测井的顺利完成.如果缆芯绝缘低于100M,就会出现供电电流大,仪器工作不正常等现象,极有可能损坏发射器模块、发射滤波模块、HELPER模块及天线接口模块.
③MRIL-P核磁测井时,出现交流电压不能正常提供、地面面板零表不回零或井下仪器交流供电正常,但仪器在下井过程中,还没有给井下仪器供直流发射电压,出现零表摆动、交流电压增大现象,这种情况一般是由于电缆绝缘问题造成的.当电缆绝缘不符合测井要求时,应及时断电,停止测井,更换电缆后再进行测井施工.
④井下仪器交流供电正常,通讯正常,增益正常,扫频正常,但供直流发射电压以后AM幅度较低（50～70）,发射模块开始工作时,直流供电面板SORENSEN的电压保护灯出现闪烁现象,零表和交流电压表头出现严重摆动,仪器通讯中断,甚至测井绞车整车电源不稳定,液压发电机的声音出现异常,这种现象一般是由测井电缆或马龙头绝缘损坏引起.
⑤在进行核磁测井时,泥浆电阻率影响核磁增益的大小.
增益和泥浆电阻率的关系如下：
Rm>1.0 Ohm*m400-600 Rm～0.3 Ohm*m200-400
RM≤0.05Ohm*m≤200Steel Casing 15-25
GAIN小于200时,需要加泥浆排除器.加7.25寸的泥浆排除器,GAIN值可以提高20～30个.
⑥在地面刻度或检查时,核磁烧板子,可能是helper和发射器模块同时存在故障造成.检查方法如下：在不供高压的状态下通过软件发射指令,测量发射器模块4个FET板的输出是否正常.
⑦核磁刻度随着核磁探头的老化,刻度B1 peak越来越高,容易烧坏仪器.核磁仪器保养很重要,探头部分需要在一年内对前后除探头主体外进行拆卸保养.
⑧保护套和泥浆排除器安装时,应将下固定筒的固定螺丝对应本体预留孔安装,切记不要将外排安全阀压死,造成调整电容盖板顶开,天线进泥浆.
【参考文献】
【1】邵维志,庄升,丁娱娇.一种新型核磁共振测井仪——MREx[J].石油仪器,2004（02）：36-39+67.
【2】肖亮,劉晓鹏,毛志强,等.新型组合式核磁共振测井仪CMR-Plus简介[J].国外测井技术,2007（04）：48-50+4.
【3】林振洲,潘和平.核磁共振测井进展[J].工程地球物理学报,2006（04）：295-303.
本文总结：本文论述了适合仪器论文写作的大学硕士及关于核磁共振和仪器分析本科毕业论文，相关核磁共振和仪器分析开题报告范文和学术职称论文参考文献.
核磁共振和仪器分析引用文献:
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[2] 经典测试计量技术及仪器论文题目 测试计量技术及仪器专业论文题目如何拟
[3] 测控技术与仪器相关论文选题 测控技术与仪器毕业论文题目如何定
