一种便携式核磁共振测井刻度用装置及快速刻度方法

摘要

本发明公开一种便携式核磁共振测井刻度装置及快速刻度方法，装置包括盖子、壳体和内腔，盖子与壳体配合，且盖子与壳体之间设置密封件，内腔中填充仿地质层介质和流体介质，测井刻度装置包括多个标准块，多个标准块相互连接，形成底面为环形的柱体；本发明所述刻度装置及方法，采用玻璃珠、真实岩心等模拟岩石骨架介质，采用油、水模拟地下油气层流体介质制作标准块，在模拟地下岩石的孔隙结构及含油水条件下进行多点刻度；多点刻度装置具有便携式特点，实现测井现场仪器的刻度；通过可拆卸标准块统一配给，避免由于现场条件限制引起核磁共振测井刻度流体的差异，实现不同地区不同仪器的之间的统一刻度，降低仪器测量效果在地面对比成本。

说明书

技术领域

本发明属于石油天然气勘探开发技术领域，具体涉及一种便携式核磁共振测井刻度用装置及快速刻度方法。

背景技术

核磁共振使用CPMG序列采集横向弛豫时间(T

目前，该方法存在以下几点不足：①刻度水箱中充满的介质一般为纯水或CuSO

同时，由于刻度箱体CuSO

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携式核磁共振测井刻度用装置及快速刻度方法，实现测井仪器在测井现场的多点刻度，以及不同地区不同仪器之间的测量效果的地面对比。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种便携式核磁共振测井刻度装置，包括多个标准块，多个标准块相互连接，形成底面为环形的柱体、底面为扇形的柱体或底面为半环形的柱体；标准块包括盖子、壳体和内腔，盖子与壳体密封配合，形成密封的内腔，且盖子与壳体之间设置密封件，内腔中填充仿地质层介质和流体介质。

仿地质层介质满足相似条件或采用待测井中的岩芯。

流体介质为重水与CuSO

标准块的外壁设置有与相邻标准块可拆卸连接的结构。

还包括支撑架、支撑架为底面为环形的柱体、底面为扇形的柱体或底面为半环形的柱体，支撑架的外侧设置有均匀设置有若干框格，标准块的形状与框格形成的容纳空间形状相同，标准块设置在支撑架的框格中。

支撑架包括第一支架和第二支架，第一支架和第二支架之间可拆卸连接。

支撑架的第一支架和第二支架均设置有若干节段，相邻节段之间可拆卸连接。

标准块与支撑架可拆卸连接。

一种快速刻度方法，包括以下步骤：

步骤1，将含水体积最小的标准块及支撑架组装完成，并安装至测井仪器上，记录已安装标准块的总含水体积V

步骤2，使用核磁共振测井仪测量含水体积V

步骤3，更换标准块，记录更换之后安装在测井仪器上标准块总含水体积V

步骤4，使用核磁共振测井仪测量含水体积V

步骤5，重复步骤3和步骤4并依次记录标准块总含水体积V

步骤6，根据标准块总含水体积V

步骤7，随机抽取标准块安装至刻度装置上，记录标准块总含水体积V，使用核磁共振测井仪测量并记录测量数据T2谱面积，将标准块总含水体积V和T2谱面积输入刻度方程计算含水体积，对比计算所得含水体积与标准块总含水体积的误差，如满足要求，刻度结束，如不满足要求，重复步骤1-7，直至满足误差要求。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本本发明所述刻度装置，可以采用玻璃珠、真实岩心等模拟岩石骨架介质，采用油、水模拟地下油气层流体介质制作标准块，在模拟地下岩石的孔隙结构及含油水条件下进行多点刻度；多点刻度装置具有便携式特点，实现测井现场仪器的刻度；与此同时，通过可拆卸标准块统一配给，避免以往由于现场条件限制引起核磁共振测井刻度流体的差异，实现了不同地区不同仪器的之间的统一刻度，降低了仪器测量效果在地面对比的成本；通过对标准块有序安装，可以实现对探测区域切分并检测单个探测区内仪器的探测性能。

进一步的，标准块之间以及标准块与支撑架之间可拆卸连接，大大提高了现场自由组合装配的便利性，进一步增强了便携性能。

采用本发明所述方法进行多点刻度可以消除仪器自身背景信号带来的影响；T

附图说明

图1为本发明所述装置整体一种可能的实现结构示意图。

图2为图1所示装置径向且切片示意图。

图3为图1中可拆卸的骨架径向和可拆卸标准块切片示意图。

图4为图1可拆卸标准块径向且切片示意图。

图5为图1所述装置轴向切片示意图。

图6为图1所示可拆卸的骨架轴向且切片示意图。

图7为本发明标准块轴向且切片爆炸示意图。

图8为本发明标准块整体示意图。

图9为标准块的壳体与盖子拆分示意图。

1标准块，11盖子，12密封件，13壳体，14内腔，15定位销，2支撑架，21第一支架，22第二支架，3中部环空，4燕尾榫卯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细阐述

参考图1、图2、图5、图7、图8和图9，一种便携式核磁共振测井刻度装置，包括多个标准块1，多个标准块1相互连接，形成底面为环形的柱体、底面为扇形的柱体或底面为半环形的柱体；标准块1包括盖子11、壳体13和内腔14，盖子11与壳体13密封配合，形成密封的内腔14，且盖子11与壳体13之间设置密封件12，内腔14中填充仿地质层介质和流体介质；仿地质层介质满足相似条件或采用待测井中的岩芯。

流体介质为重水与CuSO

参考图4、图6标准块的外壁设置有与相邻标准块可拆卸连接的结构。

还包括支撑架2、支撑架2为底面为环形的柱体、底面为扇形的柱体或底面为半环形的柱体，支撑架的外侧设置有均匀设置有若干框格，标准块1的形状与框格形成的容纳空间形状相同，标准块1设置在支撑架2的框格中。

标准块1与支撑架2可拆卸连接。

其中一种可选的实施方式，支撑架2包括第一支架21和第二支架22，第一支架21和第二支架22之间可拆卸连接。

支撑架2的第一支架21和第二支架22均设置有若干节段，相邻节段之间可拆卸连接。

标准块的外壁设置有与相邻标准块可拆卸连接的结构，相邻标准块同时包括周向相邻以及轴向相邻。

标准块1之间相互连接的具体实施方式：

可选的，标准块1的外侧设置燕尾榫卯4，燕尾榫卯4设置在标准块1相对的侧面，相邻两个标准块1通过燕尾榫卯4结构连接；

标准块1的底部也可以设置径向的燕尾榫卯结构，标准块1设计为扇形块，燕尾榫卯结构同时实现对相邻标准块1之间周向和轴向的约束。

可选的，标准块1上开设销钉孔，相邻标准块的销钉孔中置入销钉实现相邻标准块1的连接，销钉与销钉孔过盈配合。

可选的，若干标准块1相互连接形成底面为环形的柱体，同一层的相邻两个标准块之间通过搭扣连接，同一层的标准块1沿柱形体周向形成一个整体，柱形体的竖直方向的标准块之间通过搭扣或销钉连接，使标准块1沿柱形体轴向形成整体。

以下为标准块1与支撑架2相互连接的具体实施方式：

可选的，标准块1的外壁设置有定位销15，支撑架2上设置有与定位销15位置对应的销孔。

可选的，标准块1余支撑架2采用搭扣连接。

可选的，支撑架2的外侧沿其轴向和周向均匀地设置有若干隔板，轴向和周向隔板形成框格，隔板与支撑架2可拆卸连接。

参考图3和图4，支撑架2包括第一支架21和第二支架22，第一支架21和第二支架22之间采用燕尾形榫卯嵌套连接。

本发明基于核磁共振测井仪的刻度需求，提供一种中空的柱形刻度装置，优选采用圆柱形的刻度装置。该装置采用可拆卸的模块式设计，由支撑架2和若干个组装至支撑架2上的外形一致的标准块1组合形成，可选的，支撑架2包括若干可拆卸的支撑架模块，参考图1-图7。支撑架及标准块外壳采用无核磁信号的非金属材料(PEAK、陶瓷、聚四股乙烯等)材料制作。通过调整可拆卸标准块1的内腔14，参考图8和图9，向其中填充物质以及含水量，制作不同岩石孔隙结构条件和含水饱和度的标准块；通过调整标准块之间的组合方式，控制刻度装置模拟的岩石孔隙结构条件和含水饱和度。

依托此装置，刻度的过程是进行标准块1的内腔14的填充物核磁共振测量，获取获核磁共振测量结果与测量对象体积之间的关系，建立磁共振测量结果与测量对象体积之间的转换方程来实现核磁共振仪器的刻度。刻度的关键在于标准块1的内腔14填充物制作。本次发明的标准块1的内腔14可以填充液体、玻璃珠和液体、真实岩心和液体等多个功能：

1)充填液体：采用重水与固定浓度的CuSO4溶液按照比例1混合制作填充液体1，只改变混合比例重复上述步骤分别制作填充液体2、3、4……，分别将制作好的填充液体1、2、3、4……填充至标准块1的内腔14中，并记录填充混合液体的体积，然后使用标准块的盖子实现标准块的密封。通过每一个标准块中所填充的重水与固定浓度的CuSO4溶液的混合比例、填充混合液体的体积计算每一个标准块内所含CuSO4溶液体积值，同时记录每一个标准块的质量，并对每一个标准块的CuSO4溶液浓度、体积值及标准块的质量进行标注。CuSO4溶液体积值标注目的是标注每一个标准块1的CuSO4溶液体积值，实现标准块之间相互组合时CuSO4溶液体积的快速计算；标准块1的质量是为了在长期使用过程中检查标准块1的内腔14所含流体是否散失，检验每一个标准块1是否合格。

重水没有核磁共振信号，使用CuSO4溶液可以提高仪器刻度效率，采用重水与CuSO4溶液混合的方式可以确保标准块1的内腔14的体积固定的条件下，改变CuSO4溶液的体积；固定浓度的CuSO4溶液需要在实验室使用高精度装置进行配置；

2)充填玻璃珠和液体：采用重水与蒸馏水按照比例1混合制作填充液体1并测量混合液密度，只改变混合比例重复步骤1)分别制作填充液体2、3、4……。将已知直径的玻璃珠填充至标准块1的内腔14中，再分别将制作好的填充液体1、2、3、4……填充至标准块1的内腔14中，并分别记录标准块1的内腔14中填充液体前与填充液体后的质量差，根据质量差与混合液的密度计算倒入标准块1的内腔14中的混合液体积，进一步根据混合比例计算每一个标准块1中的蒸馏水体积值，然后使用标准块的盖子实现标准块的密封；只改变填充玻璃珠的直径，重复上述步骤，最终制作形成一系列不同直径玻璃珠与液体混合的标准块，并对每一个标准块的蒸馏水体积值及标准块的质量进行标注，其目的同步骤1)。

采用不同玻璃珠堆积能用于模拟不同孔隙结果的岩心。

3)真实岩心和液体：准备真实岩心加工至标准块1的内腔14形状，并在实验室内测量孔隙度，建议使用5000mg/L的NaCl溶液，按照抽真空加压饱和的方式进行饱和，并按照孔隙度与岩心体积计算真实岩心的含水体积，然后将已饱和的岩心装入标准块1的内腔14中，然后使用标准块的盖子实现标准块的密封。并对每一个标准块的含水体积值及标准块的质量进行标注，其目的同步骤1)。

作为可选的实施方式，重水与CuSO4溶液、蒸馏水、NaCl溶液的体积比分别为0％：100％、10％：90％、20％：80％、30％：70％、40％：60％、50％：50％、60％：40％、70％：30％、80％：20％、90％：10％或100％：0％。

本次发明同时形成了发明装置的配套刻度方法，本发明所述方法能实现核磁共振测井仪的多点刻度以及不同地区不同仪器的地面测量效果对比：

1)多点刻度方法(以使用充填液体的标准块刻度方法为例，其它标准块的刻度方法与该方法一致)：

①检查标准块质量是否与标准块标称值一致，检验标准块是否合格。

②将含水体积最小的标准块及支撑架组依次装至测井仪器上，记录已安装标准块的总含水体积V

③使用核磁共振测井仪测量含水体积1时的刻度装置，并记录测量数据T2谱面积1(无纲量)。

④将若干未安装至刻度装置上的标准块与已安装至刻度装置上的标准块进行更换，记录已安装标准块的总含水体积2。原则上替换前后的标准块含水体积标称值需要有一定的差量，更换数量不定，确保采集的数据点在含水体积坐标轴能够分开。

⑤使用核磁共振测井仪测量含水体积2时的刻度装置，并记录测量数据T2谱面积2(无纲量)；

⑥重复步骤④与步骤⑤三次以上，直至含水体积最大的标准块已全部安装至刻度装置上，获取5个以上的不同含水体积与对应的测量数据T2谱面积；

⑦使用测量数据与其对应的含水体积，建立测量数据与其对应的含水体积之间刻度方程，并检验每一个测量数据通过该方程计算的含水体积与实际含水体积之间的误差，进行检验。如测量误差超过要求，需返回至步骤②重新进行刻度。

⑧随机抽取标准块安装至刻度装置上，记录标准块总含水体积，使用核磁共振测井仪测量并记录测量数据T2谱面积。使用该数据通过步骤⑦建立的刻度方程进行计算含水体积计算，对比计算的含水体积与标准块总含水体积之间的误差。如满足要求，刻度结束；如不满足要求，重复步骤②-⑧，重新进行刻度。

不同地区不同仪器的地面测量效果对比方法

①选择处于不同地区的测井仪器，分别记录仪器的编号。

②挑选一组统一配给的标准块1，远程通知各仪器的操作组进行该组标准块的检验，如出现标准块不合格的情况，更改标准块组合，直至所有标准块均合格；

③将支撑架与确定的一组标准块1安装至仪器上，并确定统一的核磁共振采集参数；

④数据采集与汇总，即按照多点刻度方法中的步骤②-步骤⑥进行数据采集；

⑤数据分析，根据选择的标准块数据评价不同仪器的采集效果。

1)核磁共振仪器多点刻度

①确定合格标准块标，结果如表1所示。

表1合格标准块列表

②确定合格标准块标，将2-1至2-32号、5-1至5-16号标准块及支撑架组依次装至测井仪器上，计算已安装标准块的总含水体积为144mL。

③使用核磁共振测井仪测量，测量数据T2谱面积为368(无纲量)。

④将2-1至2-16号标准块替换为5-17至5-32号标准块，计算已安装标准块的总含水体积为192ml。

⑤使用核磁共振测井仪测量，测量数据T2谱面积为495(无纲量)。

⑥将2-17至2-32号标准块替换为10-1至10-16号标准块，计算已安装标准块的总含水体积为320ml。

⑦使用核磁共振测井仪测量，测量数据T2谱面积为810(无纲量)。

⑧将5-1至5-16号标准块替换为10-17至10-32号标准块，计算已安装标准块的总含水体积为400ml。

⑨使用核磁共振测井仪测量，测量数据T2谱面积为1031(无纲量)。

⑩将5-17至5-32号标准块替换为15-1至15-16号标准块，计算已安装标准块的总含水体积为560ml。

V(含水体积)＝0.415447094803666*A(测量数据)-21.804194498434

测量数据统计结果如表2所示，误差均小于10％，满足要求。

表2刻度数据统计表

2)仪器单个区域内探测性能检测

①将刻度装置骨架安装至仪器上。

②将已安装好的刻度装置骨架中待安装标准块的位置按照1-48逐一标号，并记录为1-48号扇区，实现仪器探测区域切分。

③将上述15-1号标准块放入1号扇区，其它位置为空，使用核磁共振测井仪测量，并根据上述刻度方程计算测量到的含水体积，与15-1号标准块(或其它类型标准块)标称值进行对比，评估1号区域仪器探测性能并从1号扇区取出15-1号标准块。

④将步骤③中的1号扇区分别调整为2号扇区、3号扇区、4扇区……47扇区、48扇区，重复步骤③，完成对仪器48个探测区域探测性能的逐一检测。