基于最大熵的多测量NMR分析制造技术

公开了一种方法，用于从一种地球岩层的区域提取有关核自旋系统的信息。特别地，采集一组ＮＭＲ数据，用于位于井下或实验室环境的流体取样。从该组ＮＭＲ数据中，利用一种数学反转来计算多维分布，该反转与流体取样性质的先验知识无关。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及用于测井的核磁共振(NMR)技术。更特别地，本专利技术涉及一种利用最大熵原理分析NMR数据的方法。
技术介绍
有几种反转算法可用于分析NMR测井数据。最早方法提供了一种一维T2(横向弛豫时间)分布，该分布是假定多指数衰减由单个测量数据得到。这些方法的例子包括由Freedman(U.S.专利号5291,137)公开的“窗口处理”方案和随后的“均匀补偿(penalty)”方法(Borgia，G.C.Brown，R.J.S.和Fantazzini，P，J.Magn Reson.132，65-77，(1998))，采集方案被设计包括具有不同等待时间的多个测量。然后引入了处理技术来分析这些测量。Freedman(U.S.专利号5,486,762)公开了一种这样的方法。近来，已经实现了与具有不同等待时间的多个测量相一致的复杂NMR采集以及回波间间隔。已经提出正演模拟反转方法来处理这种数据，例如MACNMR(Slijkerman，W.E.J.等人在1999年休斯敦SPE年会上提出的SPE56768)和磁共振流体表征(MRF)方法(Freedman，U.S.专利号6,229,308)。MRF技术利用已建立的物理定则，其以经验为主地被标准化，来解决井下流体NMR响应。通过使用理想的流体模型，MRF允许减少可调整参数的数量，与典型的NMR的测井数据的信息内容相一致。由于模型参数故意与单独的流体体积和性质有关，参数值的确定(即，数据拟合)导致估计所关心的岩石物理量的费用。正演模拟方法受所采用的流体模型的有效性的影响。在流体NMR响应偏离模型行为(油湿的岩石，受限的扩散)的“非理想”情况中，技术的精确度会降低。在一些环境中，“非理想”响应可以通过差拟合等级来识别，在这种情况中，流体模型可以通过修改适当的模型参数来调整。但是，流体模型的哪种元素应该修改并不明显，这个过程可能是无效的，尤其是对于一个不是专家的人来说。对于新的测量方案，诸如“扩散编辑”(DE)，其中关于弛豫2和扩散衰减，NMR数据被充分正交化，已经公开了一种基于可分离响应核的处理技术(Venkataramanan，L.，Song，Y-Q.，和Hurlimann，M.，-U.S.专利号6,4462,542)。该方法不包括用于不同流体响应的任何模型。代替地，它根据弛豫时间和扩散速率的无偏分布来分析数据。它之所以具有吸引力在于它不需要任何有关流体性质的先验知识并且在合适的情况中提供了简单的几何结果，一个不是专家的人甚至可以轻易对其进行解释。这种反转的一个潜在的缺点是其精确度部分地依赖于响应核的可分离性。这会把它应用范围限制到每个测量的维中充分正交化NMR响应的测量中，例如，该方法应用到具有不同回波间隔的多CPMG序列。现有的处理技术还把非负约束强加到单个的分布幅度上并且典型地要求选择至少一种规则化(平滑)参数。基于明显的物理背景，非负情况反映了这些处理算法固有的非线性。虽然原则上不是问题，但是这对选择的最佳化过程的稳定性提出了要求，并且必须小心以便对噪声数据确保反转结果的可接受的可重复性。通过规则化参数来解决噪声问题，这可以确保得到的分布是平滑的。但是，为规则化参数选择合适的值并不是无关紧要的。尽管已出版作品的主要部分从理论的观点上解决了规则化问题(例如，参见在Borgia，G.C.Brown，R.J.S.和Fantazzini，P.，J.Magn Reson.132，65-77，(1998)和Venkataramanan，L.，Song，Y-Q.，和Hurlimann，M.，-U.S.专利号6,4462,542所引用的参考)，但实际上，规则化仍然存在很大的主观性，有时仅基于计算分布的审美外观。规则化在多维反转中尤其重要，因为分布通常很大程度上不能由数据充分确定并且很容易产生人为噪声。此外，分布的不同区域对输入数据显示出很大的不同敏感度。不能解决在敏感度中的这些差异会导致分布中的错误或不真实的峰值，很容易被误解。
技术实现思路
根据所公开主题的一个方面，描述了一种方法，从采取地球岩层抽样的数据中提取有关核自旋系统的信息。特别地，采集一组NMR数据，用于位于井孔或实验室环境的流体取样。从该组数据中，使用一种数学反转来计算多维分布，该反转与流体取样性质的先验知识无关。根据所公开主题的另一方面，使用一种数学反转计算多维分布，该反转与流体取样性质的先验知识无关并且与任何特定采集序列无关。附图说明图1是示例性的井下核磁共振数据采集系统的图表。图2是图1的系统的更详细的图表。图3是所公开方法的流程图。图4说明基于根据所公开的方法所处理的数据所产生的一组解释图。图5说明基于根据所公开的方法所处理的数据所产生的第二组解释图。图6是图4和5的数据的比较。图7说明基于根据所公开的方法所处理的数据所产生的另一组解释图。优选实施例的详细描述通常，公开的处理方法用于前后一致地处理多测量NMR数据以获得相对无偏的多维分布，该分布可以用于确定流体NMR响应参数或用作直接岩石物理解释的基础。用于处理多维数据的最大熵原理(MEP)方法克服了可分离核的限制并且以一种简单的系统方式处理规则化而不需要任何用户输入，不考虑数据的噪声电平或基础分布的性质。提供了一种数据的简单图形表示，其中所述的数据被用于识别在所有环境中的流体响应。图形表示(即，多维分布)自己可以直接用于解释或可替换地，它们可以用于指导诸如MRF的基于模型的处理的参数选择。认识到MEP技术和解释D-T2图的方法可以应用于CPMG(Carr，Purcell，Meiboom，和Gill)和DE(扩散编辑)测量，或任何其他NMR测量方案是很重要的，其中这些方案响应于自旋弛豫速率，分子扩散和这些性质的组合。来自三维测量的响应A可以被表示为A(τ1,τ2.τ3)=ΣiΣjΣkf(i,j,k)H(τ1,τ2,τ3;i,j,k)+δ(τ1,τ2,τ3)----(1)]]>这里，τ1，τ2，τ3是三个定义特定测量的采集参数，f(i，j，k)是在三维分布(即，每个维相应于一个特定的性质)中的分量i，j，k的幅度，H(τ1，τ2，τ3；i，j，k)是参数τ1，τ2，τ3特定的测量的分量响应，δ是随机噪声项。注意，在分布中的维数不需要和采集中的维数相同。为了把等式(1)放在上下文中，τ1，τ2，和τ3例如可以是CPMG测量中的等待时间(WT)，回波间隔(TE)和时间(t)。类似地，指数i可以适用于一个特定的T2值，T2(i)，j可以适用于一个扩散速率，D(j)，并且k可以与一个特定的T1值，或T1/T2的比率R12(k)相应。假定H(τ1，τ2，τ3；i，j，k)的形式已知，等式(1)的解包括确定给定一系列测量A(τ1，τ2，τ3)的f(i，j，k)。首先，这看起来是直接的，因为我们典型地在多测量NMR序列中采集几千个回波，然而，分布可以由如20×20×10＝4000分量来充分限定。换句话说，测量(即，回波幅度)数与分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从地球岩层的区域提取有关核自旋系统的信息的方法，包括在核自旋系统上执行多个核磁共振测量；从多个核磁共振测量的每一个中获取核磁共振数据；从对核磁共振数据执行的与该区域的先验知识无关的反转过程计算一个多维数据集。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：NJ希顿，
申请(专利权)人：施卢默格海外有限公司，
类型：发明
国别省市：PA[巴拿马]