电缆核磁共振测井仪探测特性研究

磁场形状和分布对核磁共振测井仪探测特性有决定性的作用. 该文利用电磁场有限元方法,模拟分析了国际主流核磁共振测井仪MRIL-P、CMR、 MREx、以及MR Scanner等4种仪器的磁场分布,考察了探头结构参数对磁场分布的影响,并进一步分析了仪器探测特性及其影响因素,同时对探头磁场形状进行了优化匹配,确定了探头的结构设计,并对比分析了4种探头之间的优缺点. 结果表明,梯度磁场方案优于均匀磁场方案; 居中型探头结构相对简单,信号量大,但其测量信号受钻井液影响; 贴井壁型探头结构相对复杂,信号量较小,但其设计灵活,测量信号不受钻井液影响.     

一种评价核磁共振测井仪探测特性的方法

核磁共振测井仪敏感区域的形状、探测深度以及信号强度是评价其探测特性的主要指标,而这几个主要指标完全由探头磁场分布所决定. 为了在核磁共振测井仪探头设计的前期,实现对探头探测特性的客观评价,该文从核磁共振的基本条件出发,利用有限元数值模拟方法分析了MRIL-P型核磁共振测井仪探头的磁场分布,并对其磁场结构进行了优化匹配. 根据核磁共振信号原理,并基于数值模拟得到的磁场优化匹配结果,进一步模拟得到MRIL-P型核磁共振测井仪敏感区分布,并验证了核磁信号强度与工作频率之间的变化关系. 结果显示：在梯度磁场中,核磁信号强度主要受磁场强度的影响,并随工作频率的增大而增大,数值模拟的结果与预测结果相一致;该方法可以用来在核磁共振测井仪探头前期的设计阶段评价其探测特性,指导总体方案的设计.     

核磁共振测井仪探头设计中的数值方法

核磁共振测井仪探头的优化设计能够增强仪器的探测特性,提高仪器的信噪比, 而探头设计中的数值方法对设计结果至关重要.本文利用电磁场有限元方法对贴井壁型核磁共振测井仪探头静磁场和射频场进行了2D和3D的数值模拟,深入分析了数值模型形状、模型尺寸、 单元形状对数值模拟结果的影响,并将有限元数值模拟结果与实测数据做了对比. 结果显示:数值模拟结果与实测数据符合.在设计核磁共振测井仪探头结构时, 选取与井眼形状一致的圆形模型,模型尺寸范围在10—15倍探头外径, 并采用三角形单元可以有效提高数值模拟方法精度,增强优化设计结果的可靠性.     

优化重聚脉冲提高梯度场核磁共振信号强度

缩短射频脉冲宽度, 有助于解决脉冲电力消耗大、样品吸收率高、信噪比低等极端条件核磁共振探测的关键问题. 本文首先分析射频脉冲角度对核磁共振自旋回波信号强度的影响机理, 基于Bloch方程推导了回波信号幅度与扳转角、重聚角的关系. 在特制核磁共振分析仪上采用变脉冲角度技术, 分别在均匀磁场和梯度磁场条件下实现对扳转角和重聚角与回波信号强度关系的数值模拟和实验测量. 结果表明, 梯度场中, 扳转角为90°、重聚角为140°的射频脉冲组合获得最大首波信号强度, 比180°脉冲对应的回波幅值提高13%, 能耗降低至78%. 选用该重聚角(140°) 优化设计饱和恢复脉冲序列探测流体的纵向弛豫时间T₁特性, 准确获得 T₁分布.该结果对于低电力供应、且对信噪比有较高要求的核磁共振测量, 如随钻核磁共振测井和在线核磁共振快速检测等, 具有重要意义. 关键词： 核磁共振 信号强度 重聚脉冲角度 Bloch方程     

基于网络化的随钻测井地面采集管理平台设计

设计了一种基于网络化的随钻测井地面采集管理平台,能在钻井过程中实时获取各种井下随钻仪器测量的参数,并根据需要绘制成曲线或者图像;该采集管理平台是基于Windows开发环境,采用Vs2010设计开发,具有高度可靠的数据采集、便捷的仪器挂接等特点,可挂接常规MWD测量仪器、常规LWD测井仪以及随钻成像仪器等;介绍了其主要功能模块,并且该采集管理平台在长庆油区进行了现场应用,结果表明,系统能够准确的对井下仪器的各种测量参数等进行解码,包括井斜、方位、工具面以及伽马、电阻率等,数据计算正确,软件运行稳定可靠、操作方便,能够满足工程的现场需要。     

弱磁场测定实验

本文将介绍在核磁共振实验的基础上、试制流水式核磁共振磁强计并把它开设成一个弱磁场测定实验的情况.除了自制的探头和极化器之外,用的都是实验室的一般仪器.测到的最低磁场为0.0128高斯,相对误差为 1×10. 利用核磁共振测量磁场是各种测量磁场的方法中最为精确的一种.但由于NMR吸收信号的幅度随磁场的减弱急剧变弱,所以即使有低频探头也难测量低于300高斯的磁场. 六十年代国外就有人研制出流水式核磁共振磁强计[4],只用一个探头就可以测量从0.5高斯到1万高斯的磁场.1979年有人用这一技术测量弱磁场,最低测到毫高斯[5].我国于1980年也研…     

非均质各向异性地层中方位随钻电磁测井响应三维有限体积法数值模拟算法

方位随钻电磁测井是一种能够实时探测地层边界、实现地质导向与井眼成像的新型测井技术. 本文根据方位随钻电磁测井仪器的典型线圈系结构, 首先引入柱坐标系下非均质完全各向异性地层中电流源并矢Green函数, 并利用电磁场叠加原理给出倾斜发射线圈激发的电场以及倾斜接收线圈上感应电动势的计算公式; 然后应用电流源电场并矢Green函数的混合势克服非均质地层中电磁数值模拟的低感应数问题, 通过ρ 和z方向上Lebedev网格设法降低网格节点个数, 并且利用标准化算法确定柱坐标系下非均质单元上的等效电导率. 在此基础上, 用三维有限体积法建立柱坐标系电场混合势的离散方法, 得到一个交错网格上电场矢势和标势大型代数方程, 并用不完全LU分解以及稳定双共轭梯度法确定数值解. 最后, 通过数据模拟结果对算法的有效性进行检验, 并考察钻铤、线圈倾斜角度以及地层各向异性等参数对仪器响应的影响. 数值结果表明: 在柱坐标系下用三维有限体积法的数值模拟算法处理非均质各向异性层中方位随钻电磁测井响应可以得到很好的结果. 钻铤、电导率各向异性、层边界均对方位随钻电磁波测井响应产生较大的影响; 在电阻率较大的地层, 幅度比和相位差响应越小; 发射线圈和接收线圈同时倾斜时, 幅度比和相位差响应受地层的影响更灵敏.     

低磁场条件下天然气核磁共振特性的实验研究

研究天然气在低磁场条件下的核磁共振弛豫特性及含烃因子的变化对天然气的勘探和开发工作具有重要意义,由于受核磁共振仪器耐温、耐压条件的限制,这方面的研究工作非常少,国内还是空白. 本文在一套自行研制的耐高温、耐高压的低磁场(磁场强度0.056T )核磁共振设备上,对我国大庆油田深层天然气的核磁共振特性进行了实验研究,获得了天然气的T₁弛豫时间、含烃因子随温度和压力变化的函数关系. 本文的研究内容对我国正在开展的核磁共振测井工作具有重要的参考价值.     

快速核磁共振测井实现方法的研究

测井速度慢一直是核磁共振测井所面临的主要困难之一.对核磁共振测井仪器磁体系统的设计作适当改进,无疑是解决该问题的一条有效途径. 有鉴于此,本文从理论上研究和推演出了两种快速核磁共振测井实现方法(预极化方法与加速极化方法),它们对于核磁共振测井仪器的磁体系统设计具有参考价值.计算和分析证明,采用这两种方法确实有助于提高核磁共振测井速度.     

深部钻测

正深部钻测即深部固体地球钻探测量与测井,它主要包括随钻环境下的测量和测井以及过钻头测井、电缆测井和井壁取芯测量等。深部钻测是利用安装在钻头上的"眼睛"(探测器)进行地质导向和随钻测井,或者进行钻后电缆测井,并通过井眼建立起来的"深部地壳实验室",主要研究井孔周围地层的岩性和物性、井内温度和压力以及进行钻井导向等,用以发现和识别更多的油气和固体矿藏等战略性资源,为深部地壳科学钻探提供基础数据等。"深部钻测"是中科院声学所"一三五"规划部署中的重点培育方向。     

随钻中子地层孔隙度测量装置设计

传统碾米机靠操作员视觉感官来判断碾米性能,不能实现碾米机的智能自检,其识别精准度差。针对传统碾米机识别精度和智能化程度低等问题,设计了光电监测碾米机性能的在线监测系统,提出了以一种低廉价格芯片STC89C52为微处理器,以硅光电池作为光电传感器对物料品质进行信号采集。工作过程中能周期性计算碾米机碾米性能,根据其效率为碾米机的转速、碾白间隙、进出口流量等提供调整策略。经试验分析,该系统识别准确率可达99.5%以上,同时也为粮食品质检测的数字化、智能化提供了一种新方法。     

稠油储层核磁共振孔隙度校正方法

受原油粘度的影响,利用核磁共振（NMR）测井获取的稠油储层的测井NMR孔隙度远低于地层的真实孔隙度,给稠油储层评价和NMR测井技术的应用带来极大挑战.为提高稠油储层孔隙度计算精度,必须对测井NMR孔隙度进行稠油校正.本研究选取我国南海东部盆地某油田韩江组10块代表性岩心样品,分别开展了原始状态、饱含稠油、残余油和饱含水状态的NMR实验.研究了孔隙含油相对体积对岩心NMR孔隙度的影响,并建立了基于地层深测向电阻率分类的岩心NMR孔隙度校正模型.将基于实验结果建立的岩心NMR孔隙度校正模型推广到实际地层,对目标区域A14井稠油储层实测测井NMR孔隙度进行处理的结果表明：本文提出的方法能够有效地校正孔隙含稠油对实测测井NMR孔隙度的影响,得到地层的真实孔隙度;校正前、后的稠油储层测井NMR孔隙度与常规气驱法测量的岩心孔隙度之间的相对误差由11.19%降低到4.84%.     

单极随钻声波测井换能器感知信号类型的研究

为了认识测量信号所对应的力学类型及相应类型的钻铤波在钻铤内的分布,该文将理论模拟的随钻声波测井波形与实验波形进行对比。与前人单独考虑压电效应或井孔传播效应不同,该文模拟单极随钻声波测井响应时,将发射器、接收器、光滑钻铤和井孔结构作为一个整体,采用有限元法计算模拟了电压源激励下接收器记录的声压信号和位移信号。将模拟的声压波形与电压信号进行比较,发现二者的钻铤波与斯通利波相对幅值相差较大,而模拟的径向位移波形更接近电压信号。进一步比较理论波形与小模型井内实验测量到的电压信号,证实电压信号更接近位移信号而与声压信号差异明显。这表明当钻铤光滑时,单极随钻声波测井换能器感知的主要是径向位移信号。研究还表明声压信号中的钻铤波能量主要集中在钻铤内壁,径向位移信号中的钻铤波能量主要集中在钻铤外壁。     

基于FPGA的核磁共振测井仪控制逻辑设计

核磁共振（NMR）测井仪以CPMG脉冲序列为测量基础,按照CPMG脉冲序列的时序要求完成大功率射频脉冲的发射和微弱回波信号的接收, 在脉冲发射完成后快速泄放天线中储存的能量. 该文介绍一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的NMR测井仪控制逻辑和典型脉冲序列,详细说明在CPMG脉冲序列下FPGA的工作时序和流程;讨论NMR测井仪发射电路、Q-转换电路和隔离电路的控制原理和时序要求,给出各电路的控制逻辑仿真结果;最后,利用所设计的控制逻辑和自制NMR测井仪探头,在实验室条件下对水溶液进行了测量,得到满意的结果.     

渤海J油田储层核磁共振测井孔隙度影响因素分析及校正

渤海J油田沙河街组储层核磁共振（NMR）测井孔隙度和岩心NMR孔隙度均低于岩心氦孔隙度,这种现象影响了NMR测井的应用效果．通过开展岩心NMR实验,对该研究区仪器采集参数、井眼环境以及储层流体性质等因素进行分析,发现造成储层NMR测井孔隙度偏低的主要原因是高矿化度泥浆滤液侵入．基于饱和不同矿化度盐水对T₂谱的影响规律,确定了需要对T₂谱进行形态校正的矿化度下限值,并建立了对应不同矿化度的T₂谱形态校正模型及NMR孔隙度校正方法．应用结果表明,校正后的NMR测井孔隙度与岩心氦孔隙度的平均相对误差从13.56%下降至2.81%,有效提高了NMR测井孔隙度的精度．     

岩心核磁共振实验对低孔低渗碳酸盐岩储层的适应性研究

低孔低渗碳酸盐岩储层矿物成分复杂、岩石骨架参数难以确定、储集空间类型多样、孔隙结构及孔渗关系复杂、常规测井曲线响应特征不明显,使其测井评价极其困难．本文利用核磁共振测井定量评价低孔低渗碳酸盐岩储层岩心的孔隙结构、计算储层参数．利用T₂谱分布曲线分析孔隙结构、计算T₂截止值;在此基础上计算岩心总孔隙度、有效孔隙度、束缚水孔隙度、渗透率等储层参数,并与常规岩心实验结果进行对比分析;最后,总结出核磁共振测井在低孔低渗储层中的应用优势与局限,为核磁共振测井评价模型的建立提供基础数据．     

In situ fluid typing and quantification with 1D and 2D NMR logging

In situ nuclear magnetic resonance (NMR) fluid typing has recently gained momentum due to data acquisition and inversion algorithm enhancement of NMR logging tools. T(2) distributions derived from NMR logging contain information on bulk fluids and pore size distributions. However, the accuracy of fluid typing is greatly overshadowed by the overlap between T(2) peaks arising from different fluids with similar apparent T(2) relaxation times. Nevertheless, the shapes of T(2) distributions from different fluid components are often different and can be predetermined. Inversion with predetermined T(2) distributions allows us to perform fluid component decomposition to yield individual fluid volume ratios. Another effective method for in situ fluid typing is two-dimensional (2D) NMR logging, which results in proton population distribution as a function of T(2) relaxation time and fluid diffusion coefficient (or T(1) relaxation time). Since diffusion coefficients (or T(1) relaxation time) for different fluid components can be very different, it is relatively easy to separate oil (especially heavy oil) from water signal in a 2D NMR map and to perform accurate fluid typing. Combining NMR logging with resistivity and/or neutron/density logs provides a third method for in situ fluid typing. We shall describe these techniques with field examples.     

Demodulation of acoustic telemetry binary phase shift keying signal based on high-order Duffing system

In order to grasp the downhole situation immediately, logging while drilling(LWD) technology is adopted. One of the LWD technologies, called acoustic telemetry, can be successfully applied to modern drilling. It is critical for acoustic telemetry technology that the signal is successfully transmitted to the ground. In this paper, binary phase shift keying(BPSK) is used to modulate carrier waves for the transmission and a new BPSK demodulation scheme based on Duffing chaos is investigated. Firstly, a high-order system is given in order to enhance the signal detection capability and it is realized through building a virtual circuit using an electronic workbench(EWB). Secondly, a new BPSK demodulation scheme is proposed based on the intermittent chaos phenomena of the new Duffing system. Finally, a system variable crossing zero-point equidistance method is proposed to obtain the phase difference between the system and the BPSK signal. Then it is determined that the digital signal transmitted from the bottom of the well is ‘0' or ‘1'. The simulation results show that the demodulation method is feasible.     

基于C#的二维核磁共振测井观测模式设计软件的开发

二维核磁共振测井观测模式是以获取特定地层信息为目标的数据采集方式，它直接决定着核磁共振谱仪对不同类型储层的适应性以及获取原始数据的可信度．本文从观测模式的组成元素以及工作机理出发，采用C#语言开发了一套具有可视化功能的二维核磁共振测井观测模式设计软件．该软件支持二维核磁共振测井以及核磁共振岩心分析仪的观测模式设计，同时提供了三种采集参数编辑方式、观测模式优化机制以及图形化显示等功能，实现了观测模式的灵活调整，解决了当前主流二维核磁共振测井观测模式中存在的采集参数固定、不宜灵活调整从而导致所采集的原始数据信噪比低下、储层中流体弛豫特性加载不完全等问题．此外，软件还提供了观测模式的采集参数信息以及采集时序信息的输出功能等．     

川西气田白云岩储层二维核磁共振测井气水识别方法

川西气田雷口坡组四段白云岩储层具有良好的天然气勘探开发前景,但是储层分布具有较强的非均质性,利用常规测井和一维核磁共振测井方法判断储层流体性质存在多解性．通过分析川西雷四段白云岩储层地质特征与测井响应特征,开展岩心二维核磁共振实验,明确了实验室分析与测井过程中环境、参数等影响因素,建立了岩心分析结果的校正方法,明确了钻井液、束缚流体、可动水与天然气信号在二维核磁共振测井中谱分布区间,建立了基于T₂-T₁、T₁/T₂（R）的白云岩储层二维核磁共振测井气水识别图版．利用图版对川西雷四段储层流体性质开展评价,二维核磁共振测井解释结论得到了实钻测试结果的验证,该气水识别方法填补了常规测井、一维核磁共振测井在评价储层气水关系中的缺陷,可有效解决白云岩储层流体性质判别难题．