[发明专利]一种获取岩石孔隙尺寸和孔隙表面弛豫率的核磁共振方法

说明书

本发明提出了一种测量岩石孔隙尺寸和孔隙表面弛豫率的多维核磁共振方法,所述方法包括数据采集、数据提取、数据处理和数据解释，所述方法通过使用新脉冲序列对样品进行激发测量，可同时得到岩石孔隙尺寸a和岩石孔隙表面弛豫率ρ₁信息。该方法首次实现了岩石孔隙尺寸和孔隙表面弛豫率的同步测量,同时,该方法能够适用于不同场强下的核磁共振检测仪器，因此本发明技术在岩心分析中获取重要岩石物理参数具有重要意义。

技术领域

本发明涉及地球物理领域，特别涉及一种测量岩石孔隙尺寸和孔隙表面弛豫率的多维核磁共振新方法的原理和实际实现过程

背景技术

岩心样品能够为石油、地热和水文等领域的勘探、评价和开发提供重要的第一手证据。地质人员可以通过分析这些岩心的性质来得到地热气、碳氢燃料和地下水的存储及运移规律。而往往有些岩石储层的性质是无法通过测井方法得到的。这其中一个重要的参数即为岩石的孔隙尺寸a，它反映了可能存储的孔隙流体体积。另外一个参数为岩石孔隙表面弛豫率ρ。这一参数受饱含流体分子与孔隙固体骨架表面的碰撞程度影响，因此能够反映孔隙的表面特性。上述两个参数可被用于储层建模和优化地下流体资源开发方案，在岩石渗透率计算和储层流体产量计算方面意义重大。

经过半个多世纪的发展，核磁共振技术已经被确定为一种检测孔隙内部流体的重要手段。其中，鉴于氢质子核磁共振方法与含氢流体，如水喝碳氢化合物等样品的密切关系，其在岩石物理方面评价储层流体的应用越来越发广泛。常规的检测方法，如横向弛豫时间T₂和纵向弛豫时间T₁，能够在现场测井中和实验室测量中提供岩石的孔隙尺寸分布等信息。另外一种能够直接获得孔隙尺寸的方法为DDIF技术，主要依靠的是孔隙空间内部分布的背景磁场B_in。由于该磁场的空间分布与孔隙尺寸相关，通过孔隙内饱含流体分子的扩散及与B_in的相互作用关系得到岩石的孔隙尺寸信息。孔隙表面弛豫率ρ通常是通过匹配弛豫时间分布和孔隙尺寸分布获取的。因此在目前岩石物理测量中，获取岩石孔隙尺寸a和岩石孔隙表面弛豫率ρ需要进行两次独立测量，将受到两次系统测量误差的影响。

发明内容

为了解决岩石孔隙尺寸及孔隙内表面弛豫率无法同时测量的问题，本发明阐述一套测量岩石孔隙尺寸和孔隙表面弛豫率的多维核磁共振方法的实现过程，以及相应的多维核磁共振数据处理及解释流程。

一种获取岩石孔隙尺寸和孔隙表面弛豫率的核磁共振方法，所述方法包括，数据采集、数据提取、数据处理和数据解释。

优选的，所述数据采集步骤，具体包括，

步骤1.1、将岩石样品放置在含有磁铁的核磁共振设备中，由于岩石固体骨架和内部饱含流体的磁化系数差异，会在岩石样品的孔隙空间内产生一个背景磁场B_in，所述背景磁场表现在GRD1通道中为一个幅度为G_in的背景梯度场；

步骤1.2、在TRS通道中向所述岩石样品施加90°射频脉冲将宏观磁化强度矢量M₀扳转90°；

步骤1.3、等待时间t_e后，在TRS通道中向所述岩石样品施加第二个90°脉冲，将恢复一定量的磁化强度矢量再次扳转90°；

步骤1.4、等待t_diff时间，所述流体分子在所述孔隙空间内发生热力学扩散和/或在孔隙表面发生碰撞；

步骤1.5、之后在TRS通道中向所述岩石样品施加第三个90°射频脉冲，将所述流体分子扩散后演化的磁化强度矢量再次扳转90°至横向磁化矢量平面上；

步骤1.6、继续等待时间t_e后，在TRS通道中系统向所述岩石样品施加第四个90°脉冲，将恢复一定量的磁化强度矢量再次扳转90°至纵向磁化矢量方向上；