CN105239999B - 一种快速确定多频核磁共振测井仪井下发射功率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速确定多频核磁共振测井仪井下发射功率的方法，包括(1)确定每个工作频率对应刻度发射功率下的脉冲磁场强度最大值B_1max；(2)按照各个频率刻度发射功率值GA_cal第一次测试；采集各频率发射的脉冲磁场强度实测值B₁和地层温度T；(3)计算所脉冲磁场强度实测值B_1mod；(4)判断实时采集的脉冲磁场强度实测值B_1mod和车间刻度脉冲磁场强度最大值B_1max之间误差是否满足要求；(5)根据地层实时采集的脉冲磁场强度实测值B_1mod,计算各个频率的功率值GA_next；直到满足要求。本发明解决了现有测井仪器由手工确定井下发射功率所导致时间长，不准确，测井质量低等问题。地层信息实时反馈，实现快速确定发射功率。该方法利于实现，自动进行准确寻找。

Description

一种快速确定多频核磁共振测井仪井下发射功率的方法

技术领域

本发明涉及石油勘探测井技术领域，涉及一种快速确定多频核磁共振测井仪井下发射功率的方法。

背景技术

核磁共振测井是利用氢核在已知磁场中的核磁共振现象，探测地层孔隙及所含流体特征的一种方法。核磁共振测井测量的是氢核发生核磁共振后自由进动过程的衰减时间和振幅。振幅信息与探测区氢核的数量成正比，通过刻度可以获得地层孔隙度信息，它不受放射源和岩性的影响。

多频核磁共振测井仪是我国研制的具有自主知识产权居中测量型核磁共振测井仪。它主要由储能线路、电子线路、扶正器和探头四部分组成，其中探头由磁体和天线组成。该仪器采用5个频带共9个不同的频率进行测量，由永久磁铁产生均匀的静磁场，使地层中的氢原子核产生极化。仪器在井内居中测量，在井眼周围地层中形成以井轴为中心，直径为14－16″，厚度1mm，高24″，彼此之间相距1mm的9个圆柱壳。

仪器采用CPMG脉冲进行横向弛豫时间的测量，由仪器天线用一定功率发射对应的射频脉冲，使地层中氢核旋转所形成的磁化矢量分别扳倒90°和180°，形成CPMG脉冲序列，同时由天线接收回波弛豫信号。核磁共振测井仪器发射功率由于受到井眼流体的影响，以及在不同深度地层和地层水的电特性影响和温度的影响，仪器的发射功率会随着变化。这些变化会导致发射CPMG脉冲时不能够对地层中氢原子核磁化矢量实现扳转90°和180°，导致采集的回波弛豫信号信噪比低，不能在复杂油气藏中有效识别油气。目前核磁共振仪器一般采用手工调整的办法在确定发射功率，由于频率多，每个频率查找一次，导致寻找时间长，发射功率也不是最佳功率。因此有必要采用一种能够根据地层反馈快速确定核磁共振测井仪井下发射功率的方法来提高测井信号质量。

发明内容

本发明的目的在于针对现有多频核磁共振测井仪器由手工确定井下发射功率所导致测井时间长，查找功率不准确，间接增加了测井风险，降低了测井质量等问题。为此，本发明提出了一种快速确定核磁共振测井仪井下发射功率的办法，利于实现，可以在测井过程中自动进行准确的寻找。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

提供一种基于实时地层信息反馈，根据线性逼近原则计算功率，通过不断逼近，实现快速确定发射功率。

一种快速确定多频核磁共振测井仪井下发射功率的方法，包括下述步骤：

(1)在多频核磁共振测井仪器下放井下过程中，根据测井仪器测量周围地层的增益，查找对应的水箱刻度文件，确定每个工作频率对应刻度发射功率下的脉冲磁场强度最大值B_1max；

(2)测井仪器按照每个频率刻度发射功率值GA_cal发射射频磁场到地层，按照各个频率刻度发射功率值GA_cal进行第一次测试；同时测井仪器采集各个不同地层段频率发射的脉冲磁场强度实测值B₁和地层温度T；

(3)根据不同地层段频率发射的脉冲磁场强度实测值B₁和地层温度T，计算所在地层段的温度情况下的脉冲磁场强度实测值B_1mod；

(4)判断该段地层实时采集的脉冲磁场强度实测值B_1mod和车间刻度脉冲磁场强度最大值B_1max之间误差是否满足要求；如果满足要求，表明该段地层情况下使用该频率使用该功率值GA满足要求，否则，进行下一步；

(5)根据地层实时采集的脉冲磁场强度实测值B_1mod,计算各个频率的功率值GA_next；然后重复步骤(2)-(4)，直到满足要求。

进一步地，所述步骤(1)确定脉冲磁场强度最大值B_1max，步骤如下：

(1a)通过车间刻度时测量的各个频率的脉冲磁场强度车间刻度值B’₁和回波幅度Amp之间的关系，按照二次曲线拟合出关系式：

式中，a为二次项拟合系数，b为一次项拟合系数，c为常量；

(1b)确定脉冲磁场强度最大值B_1max

B_1max＝(-b)/2a ②。

进一步地，所述步骤(2)，按照刻度时的发射功率进行第一次测试过程如下：

2a)根据车间刻度射频磁场强度B_1cal和频率刻度发射功率GA_cal关系，拟合出关系式：

GA_cal＝K_cal×B_1cal+C ③

式中，K_cal为线性拟合系数；C为线性拟合的常量；

2b)根据车间刻度脉冲磁场强度最大值B_1max，得到各个频率的第一次测试发射功率GA’_cal

GA’_cal＝K_cal×B_1max+C； ④；

2c)以各个频率的第一次测试发射功率GA’_cal发射射频磁场，同时采集对应地层条件下脉冲磁场强度实测值B₁和地层温度T。

进一步地，所述步骤(3)确定所在地层段的温度情况下的脉冲磁场强度实测值B_1mod，步骤如下：

(3a)通过车间温度实验确定温度校正系数，利用最小二乘法对地层温度T和脉冲磁场强度实测值B₁曲线进行线性拟合，计算出对应的校正系数K_t；

(3b)在地层温度T的情况下，设T_c是刻度时的室内温度，则

B_1mod＝(1+K_t×(T-T_c)×B₁ ⑤。

进一步地，所述步骤(5)，计算各个频率的功率值GA_next，步骤如下:

(5a)根据步骤(1)(2)(3)，按照车间刻度时发射功率GA_cal发射射频磁场后，采集所在地层段的温度情况下的磁场强度B_1mod；

(5b)再根据⑤式得到所在地层段的温度情况下的磁场强度B_1mod，计算对应刻度条件下的功率值

GA＝B_1mod×K_cal+C ⑥；

(5c)计算出下一次的发射功率GA_next：

GA_next＝GA_cal+(GA_cal-GA) ⑦；

经过前两次尝试后，再次测试则采用步骤如下：

(5d)设定前两次尝试所用的发射功率分别为GA_n和GA_n-1对应地层条件下的磁场强度分别为B_1mod(n)和B_1mod(n-1)；

其中，n表示测试次数，n须≥2；

(5e)计算出发射功率值GA_next

(5f)按照计算出发射功率值GA_next发射射频磁场，同时采集在地层条件下的磁场强度，如果磁场强度与车间刻度脉冲磁场强度最大值B_1max之间的误差是否满足5％的要求就设定当前测试的GA_next为最佳功率，否则继续步骤(5d)-(5f)。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.通过对刻度时的发射功率GA和脉冲磁场强度实测值B₁进行拟合，加快了整个查找过程，经过大量测试一般情况下仅需查找3次；

2.该方法可以用软件实现自动查找，同时实现9个频率并行工作，查找的发射功率GA准确；

3.通过快速确定发射功率方法，能够减少人工查找的出错率，解决了查找时间长的问题，提高了测井施工的安全性和时效性，同时准确的发射功率也保证了测量回波数据质量。

附图说明

图1是多频核磁共振测井仪测井过程中应用本发明快速确定工作功率的流程图；

图2是本发明井下发射功率计算流程图；

图3是本发明引用的多频核磁共振测井仪车间刻度图；

图4是本发明引用的多频核磁共振测井仪温度和射频磁场强度补偿关系图；

图5是本发明引用的多频核磁共振测井仪射频磁场强度和发射功率关系图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明作进一步详细描述。

参照图1所示，本发明的具体步骤如下：

步骤一，在多频核磁共振测井仪器下放井下过程中，根据测井仪器测量周围地层的增益，查找对应的水箱车间刻度数据，确定各工作频率对应刻度发射功率下的90度扳倒角所需脉冲磁场强度最大值B_1max。

加载车间刻度文件，读取各个频率刻度功率值GA和车间刻度时测量的各个频率的脉冲磁场强度B’₁等参数，通过车间刻度时测量的各个频率的B₁和回波幅度Amp之间的关系，按照二次曲线拟合出关系式：

由公式B_1max＝(-b)/2a ②

确定对应的射频磁场强度最大值B_1max。如图3所示。式中，a为二次项拟合系数，b为一次项拟合系数，c为常量。

步骤二，测井仪器按照刻度时的发射功率进行第一次测试。

首先，根据车间刻度射频磁场强度和发射功率关系，拟合出关系式

GA_cal＝K_cal×B_1cal+C ③

式中，K_cal为线性拟合系数；C为线性拟合的常量；

如图5所示，以及步骤一中确定的B_1max，代入计算可以得到第一次测试的发射功率GA’_cal

GA’_cal＝K_cal×B_1max+C； ④；

其次，以各个频率的第一次测试发射功率GA’_cal发射射频磁场，同时采集对应地层条件下脉冲磁场强度实测值B₁和地层温度T。

步骤三，计算对应地层条件下的B_1mod。

根据车间刻度射频磁场强度和温度补偿关系，见图4，利用最小二乘法对地层温度T和脉冲磁场强度实测值B₁曲线进行拟合，计算出对应的校正系数K_t。

在地层温度T的情况下，T_c是刻度时的室内温度，可以确定

B_1mod＝(1+K_t×(T-T_c)×B₁ ⑤。

步骤四，比较脉冲磁场强度实测值B_1mod和车间刻度脉冲磁场强度最大值刻度B_1max之间的误差是否满足5％的要求，如果满足要求，表明该段地层情况下使用该频率刻度功率值GA满足要求，否则继续步骤五。

步骤五，根据地层实时采集的脉冲磁场强度实测值B_1mod,计算各个频率的功率值GA_next；然后重复步骤(2)-(4)，直到满足要求。见图2。

(5a)根据步骤(1)(2)(3)，设定按照车间刻度时发射功率GA_cal发射射频磁场后，采集对应地层条件下所在地层段的温度情况下的的磁场强度B_1mod。

(5b)再根据步骤二关系式GA_cal＝K_cal×B_1cal+C

可以得到地层条件下B′_1mod所对应刻度条件下的功率值

GA＝B_1mod×K_cal+C ⑥；

(5c)计算出下一次的发射功率GA_next：

GA_next＝GA_cal+(GA_cal-GA) ⑦；

经过前两次尝试后，再次测试则采用步骤如下：

(5d)设定前两次尝试所用的发射功率分别为GA_n和GA_n-1，对应地层条件下的磁场强度分别为B_1mod(n)和B_1mod(n-1)；

其中，n表示测试次数，n须≥2；

(5e)计算出发射功率值GA_next：

(5f)按照计算出发射功率值GA_next发射射频磁场，同时采集在地层条件下的磁场强度，如果磁场强度与车间刻度脉冲磁场强度最大值B_1max之间的误差是否满足5％的要求就设定当前测试的GA_next为最佳功率，否则继续步骤(5d)到(5f)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种快速确定多频核磁共振测井仪井下发射功率的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

(1)在多频核磁共振测井仪器下放井下过程中，根据测井仪器测量周围地层的增益，查找对应的水箱刻度文件，确定每个工作频率对应刻度发射功率下的车间刻度脉冲磁场强度最大值B_1max；

(2)测井仪器按照每个频率刻度发射功率值GA_cal发射射频磁场到对应的地层段，按照各个频率刻度发射功率值GA_cal进行第一次测试；同时测井仪器采集各个不同地层段对应的频率发射的脉冲磁场强度实测值B₁和地层温度T；

(3)根据不同地层段对应的频率发射的脉冲磁场强度实测值B₁和地层温度T，计算所在地层段的温度情况下的脉冲磁场强度实测值B_1mod；

(4)判断所在地层段的温度情况下的脉冲磁场强度实测值B_1mod和车间刻度脉冲磁场强度最大值B_1max之间误差是否满足要求；如果满足要求，表明该地层段的温度情况下使用该频率使用该功率值GA满足要求，否则，进行下一步；

(5)根据所在地层段的温度情况下的脉冲磁场强度实测值B_1mod,计算各个频率的发射功率值GA_next；

具体步骤如下：

判断是否第一次测试，如果是则：

(5a)根据步骤(1)(2)(3)，按照频率刻度发射功率值GA_cal发射射频磁场后，计算所在地层段的温度情况下的脉冲磁场强度实测值B_1mod；

(5b)再根据车间刻度射频磁场强度B_1cal和频率刻度发射功率值GA_cal关系得到的线性拟合系数，再结合所在地层段的温度情况下的脉冲磁场强度实测值B_1mod，计算对应刻度条件下的功率值

GA＝B_1mod×K_cal+C ⑥；

K_cal为线性拟合系数；C为线性拟合的常量；

(5c)计算出下一次的发射功率值GA_next：

GA_next＝GA_cal+(GA_cal‐GA) ⑦；

如果不是则：经过前两次尝试后，再次测试则采用步骤如下：

(5d)设定前两次尝试所用的发射功率分别为GA_n和GA_n-1对应地层条件下的磁场强度分别为B_1mod(n)和B_1mod(n-1)；

其中，n表示测试次数，n须≥2；

(5e)计算出发射功率值GA_next

(5f)按照计算出发射功率值GA_next发射射频磁场，同时采集在地层条件下的磁场强度，如果磁场强度与车间刻度脉冲磁场强度最大值B_1max之间的误差满足5％的要求，就设定当前测试的发射功率值GA_next为最佳功率，否则继续步骤(5d)-(5f)。

2.根据权利要求1所述的快速确定多频核磁共振测井仪井下发射功率的方法，其特征在于，所述步骤(1)确定每个工作频率对应刻度发射功率下的车间刻度脉冲磁场强度最大值B_1max，步骤如下：

(1a)通过车间刻度时测量的各个频率的脉冲磁场强度车间刻度值B’₁和回波幅度Amp之间的关系，按照二次曲线拟合出关系式：

式中，a为二次项拟合系数，b为一次项拟合系数，c为常量；

(1b)确定车间刻度脉冲磁场强度最大值B_1max

B_1max＝(-b)/2a ②。

3.根据权利要求1所述的快速确定多频核磁共振测井仪井下发射功率的方法，其特征在于，所述步骤(2)，按照刻度时的发射功率进行第一次测试过程如下：

2a)根据车间刻度射频磁场强度B_1cal和频率刻度发射功率值GA_cal关系，拟合出关系式：

GA_cal＝K_cal×B_1cal+C ③

2b)根据车间刻度脉冲磁场强度最大值B_1max，得到各个频率的第一次测试发射功率GA’_cal

GA’_cal＝K_cal×B_1max+C； ④；

2c)以各个频率的第一次测试发射功率GA’_cal发射射频磁场，同时采集各个不同地层段对应的频率发射的脉冲磁场强度实测值B₁和地层温度T。

4.根据权利要求1所述的快速确定多频核磁共振测井仪井下发射功率的方法，其特征在于，所述步骤(3)计算所在地层段的温度情况下的脉冲磁场强度实测值B_1mod，步骤如下：

(3a)通过车间温度实验确定温度校正系数，利用最小二乘法对地层温度T和各个不同地层段对应的频率发射的脉冲磁场强度实测值B₁曲线进行线性拟合，计算出对应的校正系数K_t；

(3b)在地层温度T的情况下，设T_c是刻度时的室内温度，则

B_1mod＝(1+K_t×(T-T_c)×B₁ ⑤。