[发明专利]恒定梯度场核磁共振岩样分析方法及仪器

说明书

技术领域

本发明涉及一种恒定梯度场核磁共振岩样分析仪器和利用核磁共振二维谱技术识别流体类型和测量岩石物性参数的方法。 

背景技术

近些年，核磁共振技术在石油勘探开发领域得到高度重视和发展，已广泛应用于核磁共振录井、核磁共振测井和低渗透储层评价等方面，从而推动了核磁共振仪器及其测量方法在石油勘探开发中快速发展。 

中国专利200410083878.2中描述了用岩石核磁共振弛豫信号测量地层岩石物性的设备及测量方法。该设备包括磁体、探头、前置放大器、功率放大器、核磁共振控制器和控制计算机等部分。该设备通过测量获得一维的弛豫时间T₂谱，可以快速给出孔隙度、渗透率、可动流体饱和度和含油饱和度等岩石物性参数。 

核磁共振仪器除了提供弛豫时间T₂以外，还可以提供流体的扩散系数D。目前所有的可以测量流体扩散系数的实验室核磁共振仪器采用的是电梯度，利用电流的方式来获得梯度磁场，利用电流来控制梯度的大小和方向，在医学的核磁共振仪器方面也广泛采用该种方式。但是，由于在石油勘探开发中原油的扩散系数较小，所以需要很大的梯度场，才能测量到原油的扩散系数，对油和水进行识别。梯度场的大小是由瞬间电流的大小决定的，但是，瞬间电流是不可能无限放大的，它的大小将受到仪器的限制。特别是产生瞬间电流越大，将会导致系统越复杂。 

目前，核磁共振仪器动态驱替实验都是驱替后，将岩心取出，然 后进行核磁共振测量。而核磁共振高温高压核磁共振实验就根本无法进行。主要是由于核磁共振仪器的电磁场无法穿越金属壳，在探头内部不能形成梯度磁场，从而无法进行扩散编码，测量流体的扩散系数。这些都抑制了核磁共振实验室技术的发展。 

因此，急需可以测量扩散系数，能够进行高温高压实验的恒定梯度场核磁共振岩样分析仪以及核磁共振二维谱识别流体类型和评价岩石物性参数的方法。 

发明内容

本发明的目的是提供一种恒定梯度场核磁共振岩样分析仪及测量方法，以测量扩散系数、弛豫时间、原油粘度、孔隙度、渗透率、含油、水饱和度及分布、可动流体饱和度等岩石物性参数和流体性质参数，解决石油勘探开发中的流体识别和储层评价中的难点问题，提高室内核磁共振装备与技术水平，满足油气田勘探开发需求，促进核磁共振岩样技术在石油勘探开发领域快速发展。 

本发明采用的技术方案是：恒定梯度场核磁共振岩样分析仪由测量装置1和控制系统4构成；测量装置1由梯度磁体2、探头3和温控系统构成；梯度磁体2是一个封闭的腔体，探头2位于梯度磁体腔体的中心位置，探头2与控制系统4通过电缆与控制系统4的T/R匹配电路10连接；控制系统4通过USB口与计算机连接。 

恒定梯度场核磁共振岩样分析仪的梯度磁体2由轭板14、磁钢15、极板16、侧轭板17构成；轭板14和侧轭板17组成梯度磁体腔体，磁钢15与轭板14连接，极板16截面为梯形结构，与磁钢15连接；轭板、极板、侧轭板采用电工纯铁DT4C材料加工制成，磁钢采用2：17SmCo磁性材料制成。磁钢15与轭板14，极板16与磁钢采用BJ-39胶粘接。梯度磁体2会产生纵向均匀而横向存在梯度的磁场B₀形成样 品探测区，磁场方向沿着z轴，梯度方向沿x轴。两极板的角度在10～30°之间，其两极板间形成的气隙在150～364mm之间。(详见专利200910092839.1公布的一种用于恒定梯度场岩样分析仪的梯度永磁体)。梯度磁体2外表面是一组温控系统6，会对梯度磁体进行10～60度恒温控制，减少温度对仪器测量结果的影响。 

恒定梯度场核磁共振岩样分析仪探头3由一个不导电的圆形样品管18，回路线圈19构成；回路线圈19缠绕在样品管18上；回路线圈19为螺旋管线圈、鞍形线圈或其它适用的线圈。探头可作为发射机将激励信号以射频的方式发射到待测样品中和作为接收机接收核磁共振信息。探头3内部是样品探测区20。特别是恒定梯度场核磁共振岩样分析仪可以放置核磁共振高温高压探头。