[发明专利]基于表面核磁共振技术的流体T1弛豫谱的快速测量系统与方法

说明书

本发明提出了一种基于表面核磁共振技术的流体T1弛豫谱的快速测量系统，包括U型表面磁体，多个平面射频线圈，控制谱仪以及快速T1测量序列组成；U型表面磁体在U型开口处形成一个鞍形区内的均匀水平主磁场，整个U型表面磁体由多个U型组件串接而成；U型表面磁体长度依据待测流体的最高流速来确定；U型表面磁体的轴向为磁体或待测流体运动的方向；平面射频线圈包括发射线圈和多个收发一体射频线圈，发射线圈大于收发一体射频线圈；发射线圈负责发射饱和脉冲；收发一体射频线圈负责发射90度射频后采集FID信号；发射线圈和收发一体射频线圈所产生的射频场方向为U型表面磁体的开口方向，其与水平主磁场和流速V的方向均垂直。

技术领域

本发明涉及磁共振技术领域，尤其涉及一种基于表面核磁共振技术的流体T1弛豫谱的快速测量系统和方法。

背景技术

核磁共振测井是一种全新的测井方法，是目前唯一可以直接测量任意岩性储集层自由流体(油、气、水)渗流体积特性的测井方法，有明显的优越性。核磁测井可分为两种模式：岩层分析测井和井下流体分析测井。

岩层分析测井是直接针对井眼外侧的岩层进行渗流体的核磁共振信号检测与分析，采用inside-outside(即磁体在内，检测区域在外)的模式，利用磁场强度沿径向自然衰减形成的磁场梯度可实现分层检测与分析。其应用主要有：

1)求束缚水饱和度，改进地层渗透率评价；

2)确定地层总孔隙度；

3)测量残余油饱和度；

4)识别油、气、水层。

井下流体分析测井则是直接针对储层井壁里流体进行核磁共振信号检测与分析，采用outside-inside(即传统的磁体包绕检测样品)模式，利用均匀磁场进行流体的检测与分析。相比岩层分析测井，具有灵敏度高，直接针对储层井壁里的流体，可实现实验室级的分析。其主要应用有：

1)地层流体污染评价；

2)定量测量气/油比(GOR)；

3)测量钻井液粘度。

根据测量和分析是在井下还是井上，又分为井上流体核磁和井下流体核磁两种。

井上流体核磁将井下流体从井眼里抽取到地面后灌入封闭容器并送到实验室进行流体信息分析，但传统井上地层流体分析很难完全真实反映井下流体信息。存在着以下诸多缺点：

1)取样和分析过程已经背离了井下的流体环境(如温度，压强等)；

2)极少量的取样样本也不能完全描述整个地层信息；

3)井下流体高压环境下含大量可挥发性碳氢化合物，地面取样后，随着压力减小，碳氢化合物气体已释出；

4)更严重的是，取样和传输过程导致的相位改变很难恢复；

与常规的取样后再进行实验室分析的流体测试方法相比，井下核磁流体分析时效性更强，并消除了与取样和运输有关的不确定性；而与光学测试模块相比，该模块的测量精度更高。根据该模块测量的纵向弛豫时间T1、横向弛豫时间T2和扩散系数D等参数可得到气油比(GOR)、流体粘度等重要的流体特征。作为核磁共振技术在油气勘探领域的又一重要应用，在线核磁流体分析不仅有助于提高核磁测井解释的精度，而且为在储层条件下复杂流体的定量表征提供了可能。因此开展能进行井下底层流体核磁分析系统可实现储层温度和压力条件等真实地下环境的实时储层检测分析，对于石油测井而言意义重大。

井下流体测量有采用halbach磁体的outside-inside模式，即将地层流体抽取后流经halbach磁体的中空腔，流动时完成测量。这种测量模式需要进行流体抽取，实时性有延迟，同时对地层流体也有一定的相位改变。

发明内容