一种考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法
【专利摘要】本发明属于核磁孔隙度计算领域，特别涉及一种考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法，其含有以下步骤：提取核磁噪声信号，确定背景噪声信号量与回波间隔、叠加次数、等待时间三个主要采集参数的关系，对背景噪声信号量进行估计，并将估计的背景噪声信号量从测量的核磁共振衰减信号量中剔除，建立新的核磁孔隙度计算公式计算核磁孔隙度。本发明的计算方法考虑了背景噪声的影响，因此，该方法物理意义更明确，计算精度更高。本发明计算方法计算简便，计算结果在一定程度上解决了核磁孔隙度偏低的问题，相对传统方法计算的核磁孔隙度更接近真实孔隙度。
【专利说明】
-种考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法
技术领域
[0001] 本发明属于核磁孔隙度计算技术领域，具体地说，设及一种考虑背景噪声信号量 的核磁孔隙度计算方法。
【背景技术】
[0002] 孔隙度是油藏描述和储层评价必需的物性参数之一。核磁共振仪器仅对富含氨核 的孔隙流体有响应，克服了传统仪器受岩性影响的缺陷，因此核磁共振技术在确定储层孔 隙度时更为有效。
[0003] 目前核磁孔隙度计算主要通过拟合流体标样孔隙度与单位体积核磁信号之间的 关系实现，核磁信号可W是核磁衰减信号外推到零时刻的幅度，也可W是T2分布下的核磁 信号量。1995年Stral巧用上述方法计算了 192块砂岩样品的核磁孔隙度，结果与常规孔隙 度一致性较好;2011年孙军昌用上述方法计算核磁孔隙度，发现核磁孔隙度略低于真实孔 隙度；肖立志、邓克俊、司马立强、谢然红、周宇、王彼文等均在其实验研究中用到了上述计 算方法。现有核磁孔隙度计算方法的理论基础较深厚，但在实际测量中，由于低场核磁磁源 信号幅值偏小、振荡电流对天线的力矩作用、人文噪声及测量过程中的样品运动等原因，核 磁信号容易受到噪声的干扰，噪声干扰导致衰减信号零时刻幅度偏离真实值，故其对核磁 孔隙度的影响不可忽略。然而，现有核磁孔隙度计算方法因没有考虑背景噪声对孔隙度计 算结果的影响，还存在孔隙度计算不准确的缺点。因此，需要一种考虑背景噪声影响的核磁 孔隙度计算方法，用W提高核磁孔隙度计算的准确性。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术存在的孔隙度计算结果不准确等上述不足，提供一种计算简 单、结果可靠的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法。
[0005] 本发明的技术方案是:一种考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法，含有W 下步骤：
[0006] ( - )提取核磁共振噪声信号
[0007] 在岩屯、室空载的前提下测量核磁共振T2衰减信号，在测量中所有的信号都被当做 正值处理，将测量得到的信号减去其平均值，从而提取到典型的醒即果声信号，即为提取的 核磁共搞幡亩倍号.夫元为，
[000引
（1)
[0009] 式中，S(ti)为没有样品时ti时刻测量的衰减数据，S(ti)'为提取的核磁共振噪声 信号，P为回波个数；
[0010] (二)估计背景噪声信号量
[OCm] 根据步骤(一）中提取的核磁共振噪声信号s(ti)'获取背景噪声信号量SnDise,采用 拟合的方法得到背景噪声信号量SnDise的估计式为：
[0012] Snoise = B X NS+b X TE"+d (2)
[001引式中，Snoise为噪声信号量，NS为叠加次数，TE为回波间隔，a、b、c、d为参数；
[0014] (S)确定核磁孔隙度的计算公式
[0015] 对测量的不同核磁孔隙度标准样的核磁共振T2衰减信号，从其信号总量中减去背 景噪声信号量即认为得到纯净信号量，通过拟合单位体积标准样纯净信号量与核磁孔隙度 标准样的孔隙度值得到核磁孔隙度标定曲线，进而得到核磁孔隙度的计算公式为：
[0016] 0=eX[S 皿广（aXNS+bXTEC+d)]/V+f (3)
[001 7] 式中，巫为核磁孔隙度，Snmr为巧慢核磁信号总量，V为样品体积，日、6、(3、(1、6、巧匀为 参数；
[0018] 通过公式(3)计算获得的核磁孔隙度即为考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度。
[0019] 作为优选，上述核磁孔隙度计算方法中，所述步骤(一）中，现慢核磁共振T盛减信 号的方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器，岩屯、室空载，在25°C恒溫条件下， 设置需要的采集参数进行核磁共振T2衰减信号采集。
[0020] 进一步的，上述核磁孔隙度计算方法中，所述步骤(二）中，获得背景噪声信号量 Snnise的估计式的方法为：
[0021] 采用拟合的方法确定背景噪声信号量SnDisel与回波间隔TE的关系，建立背景噪声 信号量SnDisel与回波间隔TE的函数关系为：
[0022] Sn〇isei = bXTE" (4)
[0023] 式中，Snnisel为背景噪声信号量，b和C均为参数；
[0024] 采用拟合的方法确定背景噪声信号量SnDiseS与叠加次数NS的关系，建立背景噪声 信号量SnDise2与叠加次数NS的函数关系为：
[0025] Sn〇ise2 = aXNS+d (5)
[00%]式中，Snoise2背景噪声信号量，a、d均为参数；
[0027] 采用拟合的方法确定背景噪声信号量SnDiseS与等待时间TW的关系，发现等待时间 TW对背景噪声信号量Snnise3不产生影响；
[0028] 进而，得到背景噪声信号量SnDise的估计式。
[0029] 作为优选，上述核磁孔隙度计算方法中，确定背景噪声信号量SnDisel与回波间隔TE 的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器，岩屯、室空载，在25°C恒溫 条件下，采用等待时间为6000ms，叠加次数为32次，回波个数为2000,分别设定回波间隔为 0.2ms、0.4ms、0.6ms、0.8ms、Ims、2ms采集得到核磁共振T2衰减信号，采用步骤（一）的方法 提取核磁共振噪声信号，将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演，得到T2谱，将其 幅值累加得到背景噪声信号量SnDisel,从而确定背景噪声信号量SnDisel与回波间隔TE的关 系。
[0030] 作为优选，上述核磁孔隙度计算方法中，确定背景噪声信号量SnDiseS与叠加次数NS 的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器，岩屯、室空载，在25°C恒溫 条件下，采用回波间隔0.2ms，等待时间为6000ms，回波个数为2000,分别设定叠加次数为1、 2、4、8、16、32、64、128采集得到核磁共振T2衰减信号，采用步骤(一）的方法提取核磁共振噪 声信号，将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演，得到T2谱，将其幅值累加得到背 景噪声信号量Smise2,从而确定背景噪声信号量Smise2与叠加次数NS的关系。
[0031] 作为优选，上述核磁孔隙度计算方法中，确定背景噪声信号量SnDise3与等待时间TW 的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器，岩屯、室空载，在25°C恒溫 条件下，采用回波间隔0.2ms，叠加次数为32次，回波个数为2000,分别设定等待时间为 1 OOOms、2000ms、3000ms、4000ms、5000ms、6000ms采集得到核磁共振T2衰减信号，采用步骤 (一）的方法提取核磁共振噪声信号，将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演，得 到T2谱，将其幅值累加得到背景噪声信号量Snoise3,从而确定背景噪声信号量Snoise3与等待 时间TW的关系。
[0032] 作为优选，所述步骤(S)中，测量核磁孔隙度标准样的核磁共振T2衰减信号的方 法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集仪器，岩屯、室放置核磁孔隙度标准样，在25 °C恒 溫条件下，设置需要的采集参数测量其核磁共振T2衰减信号。
[0033] 作为优选，核磁孔隙度标准样的孔隙度值分别取0.5%、1.0%、3.0%、6.0%、 10.0%、15.0%，核磁孔隙度标准样的体积均取10.Oml。
[0034] 本发明的有益效果是:本发明核磁孔隙度计算方法，考虑了背景噪声信号量对核 磁孔隙度计算结果的影响，建立采集参数与背景噪声信号量的函数关系，实现背景噪声信 号量的简单估计，并提出考虑背景噪声信号量建立的新的核磁孔隙度计算公式，通过提出 的新的核磁孔隙度计算公式计算岩样核磁孔隙度，物理意义明确，计算精度高。与现有技术 相比，本发明核磁孔隙度计算方法，过程简便，计算简便，计算结果在一定程度上解决了核 磁孔隙度偏低的问题，与传统方法计算的核磁孔隙度相比，更接近真实孔隙度，能够为油藏 描述、测井评价等环节提供更加准确的孔隙度资料，有助于提高勘探开发效率。
【附图说明】
[0035] 图1为本发明具体实施例提取到的核磁共振噪声信号。
[0036] 图2为本发明具体实施例的Snnisel-TE关系曲线。
[0037] 图3为本发明具体实施例的Snnise2-NS关系曲线。
[003引图4为本发明具体实施例的SnniseS-TW关系曲线。
[0039] 图5为本发明具体实施例的核磁孔隙度标定曲线。
[0040] 图6为本发明具体实施例方法与现有方法对采取的冀东含泥质砂岩核磁孔隙度计 算结果对比图。
【具体实施方式】
[0041] W冀东地区含泥质砂岩为例，结合附图对本发明进行进一步的说明。
[0042] -种考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法，含有W下步骤：
[0043] 步骤一:提取核磁噪声信号
[0044] 在岩屯、室空载的前提下测量核磁共振T2衰减信号，在测量中所有的信号都被当做 正值处理，将测量得到的信号减去其平均值，从而提取到典型的醒即果声信号，即为提取的 核磁共振噪声信号，表示为：
[0045]
Cl)
[0046] 式中，S(ti)为没有样品时ti时刻测量的衰减数据，S(ti)'为提取的核磁共振噪声 信号，P为回波个数，提取的核磁共振噪声信号如图I所示。
[0047] 其中，测量核磁共振T2衰减信号的方法为：使用主频为2M化的核磁共振信号采集 仪器，岩屯喧空载，在25°C恒溫条件下，采用回波间隔0.2ms，等待时间6000ms，累加次数32 次，回波个数2000的采集参数进行核磁共振T2衰减信号采集。
[0048] 步骤二:估计背景噪声信号量
[0049] 采用拟合的方法确定背景噪声信号量SnDisei与回波间隔TE的关系，确定背景噪声 信号量SnDisel与回波间隔TE的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振采集仪器，岩 屯喧空载，在25°C恒溫条件下，采用等待时间为6000ms，叠加次数为32次，回波个数为2000， 分别设定回波间隔为0.2ms、0.4ms、0.6ms、0.8ms、1ms、2ms采集得到核磁共振T2衰减信号， 采用步骤一的方法提取核磁共振噪声信号，将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反 演，得到T2谱，将其幅值累加得到背景噪声信号量Snoisel,从而确定背景噪声信号量Snoisel与 回波间隔TE的关系，其实验结果如下述表1所示。
[(K)加]表1
LUUDZJ 麥化阁Z，首京噪尸巧亏重Snoisel与凹做间陶化的四数天巧刃：
[0053] Sn〇isei = 26.476XTE_i'56〇 (6)。
[0化4]
[0055]采用拟合的方法确定背景噪声信号量SnDiseS与叠加次数NS的关系，确定背景噪声 信号量SnDiseS与叠加次数NS的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振采集仪器，岩 屯、室空载，在25°C恒溫条件下，采用回波间隔0.2ms，等待时间为6000ms，回波个数为2000， 分别设定叠加次数为1、2、4、8、16、32、64、128采集得到核磁共振了2衰减信号，采用步骤一的 方法提取核磁噪声信号，将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进行反演，得到T2谱，将其 幅值累加得到背景噪声信号量Sneise2,从而确定背景噪声信号量Sneise2与叠加次数NS的关 系，其实验结果如下述表2所示。
[0化6] 表2 r00571
[0058] 参见图3,背景噪声信号量SnDise2与叠加次数NS的函数关系为：
[0059] Sn〇ise2 = 52.794XNS+4.987 (7)。
[0060]
[0061] 采用拟合的方法确定背景噪声信号量SnDiseS与等待时间TW的关系，确定背景噪声 信号量SnDiseS与等待时间TW的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振采集仪器，岩 屯、室空载，在25°C恒溫条件下，采用回波间隔0.2ms，叠加次数为32次，回波个数为2000,分 别设定等待时间为1 OOOms、2000ms、3000ms、4000ms、5000ms、6000ms采集得到核磁共振信 号，采用步骤一的方法提取核磁共振噪声信号，将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法进 行反演，得到T2谱，将其幅值累加得到背景噪声信号量Snnise3,从而确定背景噪声信号量 SnniseS与等待时间TW的关系，其实验结果如下述表3所示。
[0062] 表 3
[0064] 参见图4,发现等待时间TW对背景噪声信号量SnDiseS不产生影响。 '
[0065] 进而，得到背景噪声信号量SnDise的估计式为：
[0066] Sn〇ise = 4.988XNS+32.276XTE-i'u9-i62.371 (8)。
[0067]
[0068] 步骤确定核磁孔隙度的计算公式
[0069] 对测量的不同核磁孔隙度标准样的核磁共振信号，从其信号总量中减去背景噪声 信号量即认为得到纯净信号，通过拟合单位体积标准样纯净信号量与核磁孔隙度标准样的 孔隙度值得到核磁孔隙度标定曲线，参见图5,进而得到核磁孔隙度的计算公式为：
[0070] 巫=0.039* [ S 皿广(4.988 X NS+32.276 X TE-1'159-162.371) ] /V+0.720 (9)
[0071] 式中，O为核磁孔隙度，S胃为测量核磁共振信号总量，V为样品体积。
[0072] 测量核磁孔隙度标准样的核磁共振T2衰减信号的方法为:使用主频为2MHz的核磁 共振信号采集仪器，岩屯、室放置核磁孔隙度标准样，在25°C恒溫条件下，设置需要的采集参 数测量其核磁共振T2衰减信号。
[0073] 其中，核磁孔隙度标准样的孔隙度值分别取0.5%、1.0%、3.0%、6.0%、10.0%、 15.0%，核磁孔隙度标准样的体积均取10.Oml,通过公式(9)计算得到岩样核磁孔隙度，其 实验数据如表4所示。
[0074] 表 4 r0075I L〇〇76」米用翼东地区12块含泥质砂岩祥品进斤实验，米用本发明实施例上述方法和传统 方法计算岩样的核磁孔隙度。
[0077] 岩样的处理流程如下：
[0078] (1)样品预处理，对样品进行洗油、洗盐等清洁处理，使用游标卡尺对样品尺寸进 行测量。
[0079] (2)将样品在Iior条件下烘干12个小时，使用油水饱和装置，将样品抽真空24小 时，在25M化的压力下加压饱和24小时，使用称重法得到其水孔隙度，并W之为真实孔隙度。
[0080] (3)在溫度为25°C，回波时间为0.2ms，等待时间为6s，叠加次数为32次，回波个数 为2000的条件下测量岩屯、的核磁共振T2衰减信号。
[0081] (4)使用本发明实施例所述计算方法W及传统计算方法计算岩样的核磁孔隙度。
[0082] 获得的实验数据如表5所示。
[0083] 表 5
[0084]
[0085]
[0086] 参见图6,对上面所述冀东地区的12块砂岩样品通过本发明实施例所述计算方法 计算的核磁孔隙度、传统计算方法计算的核磁孔隙度、样品真实孔隙度=者进行对比，本发 明实施例所述计算方法计算的孔隙度略高于传统计算方法技术的孔隙度，且计算结果与真 实孔隙度更加接近。
[0087] 使用本发明核磁孔隙度计算方法计算砂岩样品的核磁孔隙度，将会为油藏描述、 测井评价等环节提供更加准确的孔隙度资料，有助于提高勘探开发效率。
[0088] W上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，并非对本发明保护范围的限制，在 本发明所述技术方案范畴，所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰，均应包含 在W上申请专利范围中。
【主权项】
1. 一种考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法，含有以下步骤： (一) 提取核磁共振噪声信号； 在岩心室空载的前提下测量核磁共振!^衰减信号，在测量中所有的信号都被当做正值 处理，将测量得到的信号减去其平均值，从而提取到典型的NMR噪声信号，即为提取的核磁 共振噪声信号，表不为：⑴ 式中，S(t〇为没有样品时^时刻测量的衰减数据，S(t〇'为提取的核磁共振噪声信号， P为回波个数； (二) 估计背景噪声信号量； 根据步骤(一）中提取的核磁共振噪声信号SUO'获取背景噪声信号量sncilS(3，采用拟合 的方法得到背景噪声信号量sncilS(3的估计式为： Sn〇ise = aXNS+bXTEc+d (2) 式中，Snciise3为背景噪声信号量，NS为叠加次数，TE为回波间隔，a、b、c、d为参数； (三) 确定核磁孔隙度的计算公式； 对测量的不同核磁孔隙度标准样的核磁共振!^衰减信号，从其信号总量中减去背景噪 声信号量即认为得到纯净信号量，通过拟合单位体积标准样纯净信号量与核磁孔隙度标准 样的孔隙度值得到核磁孔隙度标定曲线，进而得到核磁孔隙度的计算公式为： Φ = e X [Snmr-(a XNS+b XTEc+d) ]/V+f (3) 式中，Φ为核磁孔隙度，Snmr为测量核磁共振信号总量，V为样品体积，a、b、c、d、e、f均为 参数； 通过公式(3)计算获得的核磁孔隙度即为考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度。2. 根据权利要求1所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法，其特征在于:所 述步骤(一）中，测量核磁共振!^衰减信号的方法为:使用主频为2MHz的核磁共振信号采集 仪器，岩心室空载，在25°C恒温条件下，设置需要的采集参数进行核磁共振!^衰减信号采 集。3. 根据权利要求1所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法，其特征在于:所 述步骤(二）中，获得背景噪声信号量Sncils(3的估计式的方法为： 采用拟合的方法确定背景噪声信号量Sncilsel与回波间隔TE的关系，建立背景噪声信号 量Smisel与回波间隔TE的函数关系为： Snoisel = bXTEc (4) 式中，b和C均为参数； 采用拟合的方法确定背景噪声信号量S_se2与叠加次数NS的关系，建立背景噪声信号 量Snciise32与叠加次数NS的函数关系为： Snoise2 = aXNS+d (5) 式中，a、d均为参数； 采用拟合的方法确定背景噪声信号量Sncils(33与等待时间TW的关系，发现等待时间TW对 背景噪声信号量Sncils(33不产生影响； 进而，得到背景噪声信号量Sncils(3的估计式。4. 根据权利要求3所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法，其特征在于:确 定背景噪声信号量S_sel与回波间隔TE的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振 信号采集仪器，岩心室空载，在25°C恒温条件下，采用等待时间为6000ms，叠加次数为32次， 回波个数为2000,分别设定回波间隔为0.2ms、0.4ms、0.6ms、0.8ms、lms、2ms采集得到核磁 共振^衰减信号，采用步骤(一）的方法提取核磁共振噪声信号，将核磁共振噪声信号采用 SIRT反演方法进行反演，得到1~2谱，将其幅值累加得到背景噪声信号量Sncils(3l，从而确定背 景噪声信号量S ncils(3l与回波间隔TE的关系。5. 根据权利要求3所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法，其特征在于:确 定背景噪声信号量Sncils(32与叠加次数NS的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振 信号采集仪器，岩心室空载，在25°C恒温条件下，采用回波间隔0.2ms，等待时间为6000ms， 回波个数为2000,分别设定叠加次数为1、2、4、8、16、32、64、128采集得到核磁共振1' 2衰减信 号，采用步骤(一）的方法提取核磁共振噪声信号，将核磁共振噪声信号采用SIRT反演方法 进行反演，得到心谱，将其幅值累加得到背景噪声信号量5"。^ 2，从而确定背景噪声信号量 SnoiW与叠加次数NS的关系。6. 根据权利要求3所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法，其特征在于:确 定背景噪声信号量Sncils(33与等待时间TW的关系的实验方法为:使用主频为2MHz的核磁共振 信号采集仪器，岩心室空载，在25°C恒温条件下，采用回波间隔0.2ms，叠加次数为32次，回 波个数为 2000，分别设定等待时间为 1000ms、2000ms、3000ms、4000ms、5000ms、6000ms 采集 得到核磁共振^衰减信号，采用步骤(一）的方法提取核磁共振噪声信号，将核磁共振噪声 信号采用SIRT反演方法进行反演，得到1~ 2谱，将其幅值累加得到背景噪声信号量Sncils(33,从 而确定背景噪声信号量S ncils(33与等待时间TW的关系。7. 根据权利要求1所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法，其特征在于:所 述步骤(三）中，测量核磁孔隙度标准样的核磁共振!^衰减信号的方法为:使用主频为2MHz 的核磁共振信号采集仪器，岩心室放置核磁孔隙度标准样，在25°C恒温条件下，设置需要的 采集参数测量其核磁共振T2衰减信号。8. 根据权利要求7所述的考虑背景噪声信号量的核磁孔隙度计算方法，其特征在于:所 述核磁孔隙度标准样的孔隙度值分别取0.5%、1.0%、3.0%、6.0%、10.0%、15.0%，核磁 孔隙度标准样的体积均取10. 〇ml。
【文档编号】G01N15/08GK105954170SQ201610292666
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】邓钥, 牛云峰, 张盼, 梁盛煜, 邓少贵, 王见祥, 庄东志
【申请人】中国石油大学(华东), 邓钥