一种获取岩石渗透率剖面的核磁共振方法技术

本发明专利技术涉及一种获取岩石渗透率剖面的核磁共振方法。该方法依托核磁共振加权成像方法获取岩石的原位孔隙度及孔隙尺寸信息。通过相邻层位处孔隙尺寸分布的偶合关系定义局部连通因子，进一步考虑了相邻位置的孔隙连通性，不仅提高了渗透率的评价效果，还能提供岩心在某一轴向方向上的连续渗透率剖面，得到的渗透信息更加详细。在石油地质勘探及提高采收率方面有重要的应用空间。

【技术实现步骤摘要】
一种获取岩石渗透率剖面的核磁共振方法
本专利技术涉及地球物理领域，具体为一种获取岩石渗透率剖面的核磁共振方法。技术背景岩石渗透率是一个重要的岩石物理参数，用于评价岩石内饱含流体在孔隙中的流动难易程度，因此通常可用于油藏储层建模，进而优化实际油气开发方案。就本质而言，岩石渗透率是一个内部饱含流体在孔隙结构中的流动函数，可等效考虑为有效孔隙流通管道的横截面积。目前在油田现场开发或实验室中，有两种主要的方法对岩石渗透率进行评价。第一种为直接流动测量，测量过程可以在岩石某横截面上通气或水获得该横截面上的有效渗透率。这种测量模式依托的为Darcy定律，该方法的缺点是需要依托复杂的测量设备获取该参数；另外一种为间接测量方式，这些测量方式通过一些物理测量手段如声波、电阻率和核磁共振等来获取岩石的孔隙度及孔隙尺寸，随后利用这些参数对岩石渗透率进行评价。作为一种已被广泛应用在岩石物理和油气勘探过程中的方法，核磁共振成像和核磁共振弛豫能够提供岩石的宏观流体含量和微观孔隙结构等信息。常见的技术手段如弛豫时间T1/T2测量能够给出岩石的孔隙尺寸和孔隙结构等信息。通过大量的实际研究工作发现，核磁共振弛豫测量结果可以通过一些经验公式和孔隙网络模型与渗透率参数相关联。第一种评价渗透率的核磁共振模型公式为：其中，κ为岩石渗透率；c为评价经验因子，与岩石岩性相关；φ为岩石孔隙度；T1为纵向弛豫时间。另外一种评价渗透率的核磁共振模型公式为：其中，κ为岩石渗透率；c为评价经验因子，与岩石岩性相关；φ为岩石孔隙度；FFI为岩石孔隙内束缚水含量，BVI为岩石孔隙内自由流体含量。因此为了得到以上两种流体的相对含量，需要对岩石进行离心实验，分别进行离心前后的核磁共振测量，得到离心前后的孔隙含水率，以此来评价自身渗透率。在岩石测量实际情况中，尤其是针对非均质性较强的岩石，单一渗透率值已经无法准确评价岩石内部流体的流动特性。举例说明如下：假定岩石左侧T1弛豫时间为0.5s，孔隙度为0.15，这样的区域代表了岩石中孔隙相对较大的溶洞；岩石右侧T1弛豫时间为0.05s，孔隙度为0.45，这样的区域代表了岩石中孔隙空间较小的微管道。如果按照第一种核磁共振模型公式对该岩石渗透率进行评价的话，这两个区间的渗透率几乎相同，流体可较易流动。但是对于整体岩石的真实情况来说，这两个区域由于孔隙尺寸的差异性，内部流体很难流动，整体的渗透率相对较低。因此需要引入新方法对岩石渗透率进行准确评价。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷，本专利技术提出一种获取岩石渗透率剖面的核磁共振方法，具体为。步骤1、在TRS通道上向被测样品的含氢质子自旋系统施加90°脉冲将所述宏观磁化强度矢量M0扳转至横向平面；步骤2、等待极短时间T后，在TRS通道上向被测样品自旋系统施加180°脉冲，重聚散相后的横向平面磁化矢量；步骤3、再次等待极短时间T后，在TRS通道上向被测样品自旋系统施加90°脉冲，将重聚后的横向平面磁化矢量扳转90°至纵向轴向上(与静磁场方向一致)；步骤4、在GRD通道上向被测样品施加一个恒定幅度的梯度，该梯度用于消除目前自旋系统中仍然残留在横向平面上的磁化矢量；步骤5、接下来在TRS通道上继续施加一小角度α射频脉冲，之后在GRD通道上施加相位编码梯度脉冲，该脉冲宽度为δ，高度从-gmax到+gmax变化m步。步骤6、在GRD通道上的梯度施加完毕后，在TRS通道上重复施加180°射频脉冲，一定时间之后在ACQ通道采集到一个自旋回波信号。实际中，只记录该回波信号的峰值即可；步骤7、在ACQ通道上的信号采集完毕后，在TRS通道上再次施加一个180°射频脉冲，将残留在纵向方向上的磁化矢量进行翻转。之后，在GRD通道上再次施加一个恒定幅度的梯度，用于消除目前自旋系统中仍然残留在横向平面上的磁化矢量；步骤8、从TRS通道上的第一个小角度α射频脉冲开始至GRD通道上的最后一个恒定幅度的梯度为止，整个时序持续时间为Δ。采集系统持续循环这一部分时序N次，在ACQ通道中一次将采集得到N个自旋回波峰值。改变GRD梯度中的相位编码梯度幅度值m次，在ACQ通道中最终将采集得到m*N个自旋回波峰值。对采集到的所述回波串信号进行核磁共振数据处理，可得到我们所需的快速核磁共振加权成像结果。本专利技术首先给出一种具体的快速核磁共振加权成像方法，该方法与常规的核磁共振弛豫时间测量相比，融合了核磁共振成像技术和弛豫技术，因此能够给出更为准确的岩心测量结果。随后，在渗透率计算过程中，根据相邻层位岩石的孔隙尺寸分布定义内部连通因子，将该连通因子带入到最终渗透率剖面的计算过程中，通过与直接测量方法比对发现，本专利技术阐述的方法优化并提高了对岩石渗透率的评判效果，对油气行业中的开发和多次采收方案有积极贡献。附图说明图1为本专利技术实施例一所提供的岩石核磁共振加权成像脉冲序列图；图2为本专利技术实施例二所提供的岩石核磁共振加权成像脉冲序列图；图3为本专利技术实施例所提供的岩石核磁共振加权成像图谱；图4为本专利技术实施例所提供的局部连通因子定义方法详述；图5为本专利技术实施例所提供的岩石渗透率剖面对比图。其中，TRS代表核磁共振系统的脉冲发射通道，GRD代表梯度脉冲发射通道，ACQ代表核磁共振系统的信号接受通道。具体实施例结合说明书附图说明本专利技术的具体实施方式。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。首先对必要的核磁共振的基本原理概念和理论进行介绍。静磁场B0。静磁场由磁体提供，决定核磁共振信号的信噪比。被测样品置于静磁场中，自旋系统内发生能级分裂，沿着静磁场方向会产生一个宏观磁化矢量M0。M0由静磁场强度B0，温度等参数决定。磁体材料通常有永磁体和超导体两种。永磁体基本用于低场核磁共振测量；超导体通常用于医学成像和实验室内高场仪器化学谱分析中，需要使用液氦和液氮保持磁体温度恒定。射频磁场B1与脉冲。射频脉冲为电磁信号，通常由线圈产生。射频脉冲产生的磁场为射频磁场。射频磁场的方向与静磁场方向垂直，实现对在静磁场中形成的磁化矢量的扳转操作，扳转角度为：θ＝γB1tp。其中，γ为质子的磁旋比，B1为射频磁场强度，tp为射频脉冲的持续时间。因此可通过控制射频脉冲的幅值或持续时间达到改变扳转角的目的。核磁共振脉冲序列由不同数量和频率属性的射频脉冲按照设定时序组成。通过调整脉冲间时间间隔，脉冲角度及脉冲的频率选择性，实现对自旋系统的弛豫、扩散等测量。磁场梯度与成像。脉冲磁场梯度由梯度线圈产生，通常在施加过程中考虑脉冲梯度线圈与射频线圈的涡流效应，注意屏蔽效果。通过空间磁场强度与梯度值之间的关系，可对被测样品进行相应的空间相位、频率和选层编码，实现不同维度上的空间成像。对于空间位置的某一方向，以z为例，通过在该方向上施加一幅度为g的梯度脉冲后，不同空间位置的质子Larmor频率为：ω(z)＝γB0+γgz因此，采集得到的回波信号与空间所求的成像质子密度之间的相互关系为：M(k)＝∫ε(z)ei2πkzdzε(z)＝∫M(k)e-i2πkzdk其中，k为定义的波函数，与梯度脉冲的参数有关。当系统采用频率编码模式进行成像实验时，k＝γgmaxδ/2π；当采用相位编码时，k＝γgmaxδ/mπ。由上述公式可知，M(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取岩石渗透率剖面的核磁共振方法，其特征在于，所述方法包括，数据采集、数据处理和数据解释。

【技术特征摘要】
1.一种获取岩石渗透率剖面的核磁共振方法，其特征在于，所述方法包括，数据采集、数据处理和数据解释。2.根据权利要求1所述的一种获取岩石渗透率剖面的核磁共振方法，其特征在于，所述数据采集具体包括：步骤1.1、在TRS通道上向被测样品的含氢质子自旋系统施加90°射频脉冲将宏观磁化强度矢量M0扳转至横向平面；步骤1.2、等待极短时间τ后，在TRS通道上向所述自旋系统施加180°射频脉冲，重聚散相后的横向平面磁化强度矢量；步骤1.3、再次等待极短时间τ后，在TRS通道上向所述自旋系统施加90°射频脉冲，将重聚后的横向平面磁化强度矢量扳转90°至纵向轴向上；步骤1.4、在GRD通道上向被测样品施加一个恒定幅度的梯度脉冲，所述梯度脉冲用于消除所述自旋系统中仍然残留在横向平面上的磁化强度矢量；步骤1.5、在TRS通道上继续施加一小角度α射频脉冲，之后在GRD通道上施加相位编码梯度脉冲；其中，所述相位编码梯度脉冲宽度为δ，幅度从-gmax到+gmax变化m步；步骤1.6、在TRS通道上重复施加180°射频脉冲，一定时间之后在ACQ通道采集到一个自旋回波峰值；步骤1.7、在TRS通道上再次施加一个180°射频脉冲，将残留在纵向方向上的磁化强度矢量进行翻转；之后，在GRD通道上再次施加一个恒定幅度的梯度脉冲，用于消除所述自旋系统中仍然残留在横向平面上的磁化强度矢量；步骤1.8、从所述步骤1.5中在TRS通道上施加一小角度α射频脉冲开始至GRD通道上施加的最后一个恒定幅度的梯度脉冲为止，整个时序持续时间为Δ；持续循环所述时序N次，在ACQ通道中依次将采集得到N个自旋回波峰值；同时，改变GRD通道上施加的相位编码梯度脉冲的幅度值m次，在ACQ通道中最终将采集得到m*N个自旋回波峰值，得到采集信号的响应矩阵为M(k，NΔ)，k为波函数。3.根据权利要求2所述的一种获取岩石渗透率剖面的核磁共振方法，其特征在于，所述数据处理步骤具体包括：步骤2.1、对M(k，NΔ)数据进行Fourier变换，在成像维度上对数据进行解编；步骤2.2、对得到的解编数据进行一维InverseLaplace反演，得到最终不同空间位置处的T1分布；步骤2.3、通过非负约束步骤可以得到特定正则化因子s下的非负约束解F(z,T1)，F(z,T1)即为加权成像函数。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘化冰，宗芳荣，汪正垛，陈伟梁，孙哲，杨光，
申请(专利权)人：北京青檬艾柯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11