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核磁共振全直径岩心分析仪磁体研制技术与油田现场的应用

焦玮玮  
【摘要】:采用核磁共振进行石油岩心分析,可以从一块岩样中得到孔隙度(总孔隙度、有 效孔隙度、粘土束缚水孔隙度等)、自由流体指数(可动流体百分数)、孔径分布以及 渗透率等多种参数,具有无损检测、一机多参数、一样多参数的显著优点。我国油田 以陆相沉积油田为主。其主要特点是储层存在严重的非均质性,所以采用核磁共振全 直径岩心分析非常有必要性,和核磁共振标准岩心分析同样重要。全直径岩心分析适 合于那些有裂缝的,大孔隙的非均质岩心;在碳酸岩中存在很多次生孔隙(裂缝和溶 解性的),应用全直径岩心分析能更准确。 磁体是核磁共振岩心分析仪的核心部件。磁体可以分为超导型、常导型和永磁型。 前两种磁体能产生高场强,但是制造成本和运行成本都很高。核磁共振岩心分析仪一般 采用0.1T左右的场强,永磁磁体完全能够满足要求,而且价格低,运行成本也低。文 中这种磁体相对体积较小,有效气隙大,重量轻。在设计磁体时,首先要根据经验初步 确定磁体类型和结构尺寸,然后再用有限元方法进行计算,得出准确的尺寸。核磁共振 磁体装配完毕之后,由于永磁体磁块的非均质性,加工误差,装配误差的影响,其磁场 的均匀度达不到核磁共振的要求。所以只有经过匀场,使磁体样品区的均匀度在200ppm 以下,才能满足仪器产生核磁共振的要求。磁场的无源校正问题,就是要通过铁磁物质 形状,大小和空间位置的适当组合,消除那些不需要的谐波磁场分量,以达到磁场校正 的目的。针对核磁共振永磁体的磁场传统匀场方法难度大,经验依赖程度高的情况,提 出了人工神经网络应用于磁场匀场的手段。通过基于Maatlab的神经网络设计,建立了 一个匀场的BP网络模型。通过人工神经网络方法匀场的磁体,均匀度高,满足了核磁 共振岩心分析仪的匀场环境。 磁体是仪器不稳定的主要因素,其性能参数对核磁共振仪器的影响较大。所以通过 对仪器整体测试来验证磁体稳定性很有必要。磁场的均匀度和FID(Free induction decay) 信号衰减程度密切相关。FID衰减的越快,说明磁体均匀度越差。磁体经调试完毕后, 使用煤油和四氯化碳模拟孔隙介质组成的标准样做FID测试。通过磁体的测试,可知磁 体的均匀度、磁场场强的温度稳定性、磁体的总体稳定性良好,完全可以给核磁共振全 直径岩心分析仪营造一个合适的匀场环境。仪器经实验室的岩心分析测试也取得满意的 结果。 实验结果表明,核磁共振岩心分析得到的孔隙度、渗透率及可动流体百分数结果与 同深度的核磁共振测井得到的结果符合较好,在无法进行核磁共振测井的油田区块,可


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