用声激发磁场梯度NMR获得流体流动特性

摘要

本文探讨了存在流体流动时通过NMR测井资料确定流动渗透率的一种新手段。其思路是用磁场梯度NMR测量地层岩石孔隙空间内流体的局部速度，而流体的局部运动是由于外部施加的随时间变化的压力而产生的。当井眼内流体与地层流体之间存在水动力接触时，压力就会作用在井壁表面，且被井眼内流体传播到目的层中去。当井眼内流体与地层流体之间存在非渗透性阻挡层时，由于存在地层中传播的纵波，地层内的流体运动依然会发生。位于井眼流体内或与井壁存在机械碰撞的井下振动源都能产生纵波。无论在哪一种情况下，作用于地层阻挡层的随时间变化的机械应力都能产生沿地层传播的快速纵波，并导致地层骨架和地层流体的振动位移。比奥特理论把控制渗透率的流体流动与骨架之间建立了联系。地层孔隙内局部流体相对运动用旋转回波磁场梯度技术可以测量。这一技术现已应用于当今新一代NMR测井仪器。本文详细介绍了这一技术，它包括两种测量局部流体运动的手段。一种是测量旋转回波弛豫率响应，第二种是测量由于压力波的作用而产生的回波信号的相位移动。我们用声波理论计算地层的局部压力，并且在存在磁场梯度时通过检测NMR旋转回波来预测局部流体流动速度。当这些参数已知，就可以用达西定律计算局部流体运动。用NMR弛豫或扩散机制或其它石油物理测量技术独立测得流体粘度以后，就可以确定渗透率。我们使用了流体流动数字模拟技术，它是用网络模型模拟技术对X射线切片技术建立的岩石三维数字图像进行流体流动的数字模拟。