Принципы измерения

ЯМР основан на выравнивании магнитного момента протонов по направлению существующего магнитного поля. Протоны выравниваются в соответствии с направлением магнитного поля. Затем, когда поле исчезает или изменяется, протоны начинают прецессировать (вращаться подобно юле), чтобы выравниться по направлению нового магнитного поля. В результате прецессии протонов излучается радиосигнал. Как только протоны выравниваются по новому магнитному полю, сигнал затухает со скоростью, зависящей от сил связывающих водороды. Путем небольшого запаздывания времени измерения, сигнал исходящий от ствола скважины минимизируется. Сигнал от водорода, ассоциирующегося с флюидом, заполняющего большие открытые поры, затухает медленно. Сигналы же поступающие от маленьких пор затухают быстрее. И, наконец, сигнал от водорода связанного с глинистыми минералами затухает очень быстро. Иногда настолько быстро, что невозможно его измерить. Газ дает низкий сигнал из-за низкого содержания водородов. Суммарная амплитуда радиосигнала представляет часть породы, заполненного подвижным флюидом, обычно обозначаемым как FFI (индекс подвижного флюида).

Постоянный магнит в ЯМР зонде создает статическое магнитное поле, магнитная сетка которой распределяется между ядрами водорода. Пульсирующий радиосигнал вращает магнитную сетку на 90^о от его статического положения. После прекращения радиосигнала, протоны прецессируют обратно в исходное положение, излучая в свою очередь радиосигнал величиной пропорциональной содержанию флюида в породе.

В настоящее время существует 2 зонда разной возможности и техники исполнения. Контактный зонд CMR (Шлюмберже), обладающий высокой разрешимостью и MRIL (Халибертон) чувствительный к кольцевым зонам вокруг ствола скважины.

FFI, объем свободного флюида, несвязанного электрически или химически с кристаллической решеткой глинистых минералов, с поверхностью пород или с кристаллическими решетками других минералов, включает в себя свободную нефть и воду, за исключением остаточной воды. Следовательно,

FFI = Ф(1-Siw)

Siw находится путем сопоставления FFI и Ф.

Siw = 1-(FFI/Ф)

FFI может быть сравним с эффективной пористостью, и так как FFI не зависим от связанной воды кристаллических решеток, то он также является эффективной методом определения пористости в водородосодержащих минералах (гипс, карналит, полигалит и глинистые минералы).

Вдобавок к измерению общего сигнала водорода, может быть сделана обработка процесса затухания, с помощью которого из множества коэффициентов затухания, можно извлечь относительный вклад в общий сигнал. Этот вклад называется Т2 распределением и тесно связан с распределением размера пор.