本申請要求在35u.s.c.§119(e)下的2015年1月16日遞交的在先的u.s.臨時專利申請no.62/104,099的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部通過引用的方式結(jié)合于此。

本發(fā)明涉及用于基于鉆井切屑或其他巖石樣本將核磁共振(nmr)分析與數(shù)字巖石物理(drp)分析相結(jié)合的方法，該方法用于改進的井底核磁共振特性描述和校驗。本發(fā)明還涉及用于該方法的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在測井(如，電纜測井、隨鉆測井(lwd)領(lǐng)域，核磁共振(nmr)工具已經(jīng)基于與地下材料的磁相互作用來用于探測地下。一些井底nmr工具包括產(chǎn)生靜磁場的磁組件和生成射頻(rf)控制信號并檢測地下材料中的磁共振現(xiàn)象的線圈組件。地下材料的屬性可以通過所檢測的現(xiàn)象來估計。

井底核磁共振可以用于提供有關(guān)孔隙大小分布、流體飽和度、流體分型和導(dǎo)磁率(permeability)評估的信息。然而，通常需要對測量進行校準(zhǔn)。這當(dāng)前在實驗室環(huán)境中使用井芯進行。井芯與整個地層相比是非常小的，因此通常獲得并分析多個井芯，并且?guī)r石屬性內(nèi)插在芯的地理位置之間。不過，芯的長度大約是一米，直徑大約是1/10米。不幸的是，芯分析是昂貴的并且耗費時間。如果井是有芯的，那么校準(zhǔn)系統(tǒng)所需的測量可能耗費幾個星期至幾個月。實驗室準(zhǔn)備(如，清潔)和芯的分析通常必需在場外進行。芯必需被提取并運輸至用于分析的實驗室，并且這可能需要大量的時間來完成。此外，物理實驗室的試驗由于諸如芯的井樣本的一般大小和形狀要求和需要通過實驗室分析將大小足夠大的樣本用來獲得精確的結(jié)果而難于執(zhí)行。

井底nmr可以用于提供關(guān)于巖性無關(guān)的孔隙度、孔隙大小分布、流體屬性、自由態(tài)和束縛態(tài)流體及導(dǎo)磁率的評估的信息。nmr通過在存在強磁場的情況下放置樣本來運行。核心的磁矩趨向于沿著所施加的磁場(b0)對準(zhǔn)。然后核心大約通過以下定義的特征速率產(chǎn)生進動：

ω＝-γb0

其中針對每一個nmr活性同位素的基本常量，ω稱為larmor頻率，而γ是回磁比。一般用于測井的磁場強度范圍為0.01t至0.05t，從而ω的范圍為400khz至2mhz，當(dāng)然可以使用其他頻率。

為了進行nmr測量，必需激起系統(tǒng)偏離平衡。這通過將天線用于采用larmor頻率的射頻(rf)脈沖來進行，以將磁矩傾覆至偏離b0。由于核心磁矩產(chǎn)生圍繞所施加的磁場的進動，所以其在天線(激起系統(tǒng)的相同天線或特定用于檢測的不同天線)中感生了電勢，該電勢測量作為nmr信號。通過rf脈沖和延遲的不同結(jié)合，可以使得測量對諸如t1弛豫、t2弛豫或擴散的一系列不同屬性敏感。

t1弛豫是核心的磁矩恢復(fù)與環(huán)境的平衡，即返回沿所施加的磁場對準(zhǔn)，所耗費的時間。t2是核心的磁矩達到它們之間的平衡所耗費的時間。在系統(tǒng)最初被激起的時候，所有核心產(chǎn)生一致進動。隨著時間的進行，核心之間相互作用并與其環(huán)境相互作用，從而失去了同步性。最后，在足夠長的時間，在產(chǎn)生進動的磁矩之間的所有次序都丟失了并且將處于完全無序的狀態(tài)。擴散測量用于測量樣本中存在的成分的擴散系數(shù)，并且可以用于確定存在的流體。流體的擴散系數(shù)可能受到樣本孔隙結(jié)構(gòu)的影響。

雖然nmr可以根據(jù)周期表的幾乎每一個元素來測量，但是石油工業(yè)中的nmr的焦點在于¹h同位素。這是因為¹h同位素在感興趣的材料中是豐富、常見的，并且具有高的nmr敏感性。一些工作已經(jīng)著眼于¹³c和²³na來進行，但是由于較低的同位素豐度和來自這些同位素的較弱信號而僅限于研究。

在理想狀況下，nmr信號與系統(tǒng)中存在的氫量成比例。對于由砂巖和碳酸鹽構(gòu)成的傳統(tǒng)儲層來說，巖石基體本身包含非常少的氫。因此，認(rèn)為信號是由使孔隙空間飽和的流體引起。通過輸入流體的含氫指數(shù)，可以確定系統(tǒng)的孔隙度。因為不需要有關(guān)基體的信息，所以nmr稱為巖性無關(guān)。這是有價值的，因為其他類型的測井工具需要知道地層巖性以校準(zhǔn)孔隙度；如果巖性實際上是白云石，那么將石灰?guī)r用于孔隙度校準(zhǔn)將產(chǎn)生不正確的值。因為貫穿整個鏜孔(borehole)的巖性可以無數(shù)次改變，所以這使得孔隙度的精確評估成為挑戰(zhàn)。對于頁巖儲層，基體可以包含大量的粘土和包含氫的有機物質(zhì)，從而由nmr信號確定孔隙度不是直接的。并且，對于傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)的樣本，如果樣本在順磁雜質(zhì)中是高含量的，那么這可能導(dǎo)致nmr信號損失并因此所計算的孔隙度將會太低。

除了孔隙度測量，nmr可以提供關(guān)于系統(tǒng)的其他有價值信息。

nmr中的其他常見使用的一種是獲得孔隙大小分布(psd)。流體具有由內(nèi)部相互作用引起的體nmr弛豫率。對于鹽水來說，這通常在2-3s的數(shù)量級上。在這個時候，鹽水中的順磁雜質(zhì)可能更低。石油的體弛豫率依賴于其黏度。甲烷的弛豫率取決于壓力。在這些流體放置于多孔介質(zhì)中時，其將與孔隙表面相互作用。在流體分子遇到孔隙表面時，這將引起體率中弛豫率的增大。增大受到表面弛豫率參數(shù)支配。表面弛豫率越大，表面在增強流體弛豫率方面就越有效。對于t1，關(guān)于孔隙大小與所測量的t1的方程簡化為：

ρ1是針對t1的表面弛豫率，及s/v是孔隙的表面體積比。s/v用作代表孔隙大小，孔隙越小，其表面體積比將越大。同樣，流體分子在小孔隙中將比在較大的孔隙中更頻繁地遇到孔隙表面，造成在較小孔隙中引起的弛豫將比較大孔隙更快。為了使t1當(dāng)作孔隙大小分布的反映，在整個孔隙空間中ρ1必需是常量。樣本還需要處于快速擴散機制，其中流體分子快速地探測孔隙空間，但是孔隙之間的交換是慢的，從而對于給定側(cè)的孔隙產(chǎn)生單個指數(shù)衰減值。如果系統(tǒng)處于慢擴散機制，那么孔隙中的擴散與弛豫相比是慢的。這在表面弛豫率非常高或孔隙非常大的時候出現(xiàn)，并且將導(dǎo)致單個孔隙的雙指數(shù)或多指數(shù)衰減。如果孔隙之間的交換快，那么系統(tǒng)據(jù)稱處于擴散耦合體制。于此，將平均不同孔隙的弛豫率。這可以是完全平均的，以觀察單個弛豫時間，或者可以是不完全平均的，其中還觀察了兩個峰值但是存在不正確的弛豫時間和峰值強度。

針對t2弛豫的弛豫行為比t1更復(fù)雜。所觀察的t2弛豫時間描述為：

其中ρ2是針對t2的表面弛豫率，s/v是孔隙的表面體積比，d是分子擴散常量，γ是質(zhì)子回磁比，g是磁場梯度，以及te是回波(interecho)時間。

除了由不同孔隙大小引起的弛豫，有效t2弛豫率可能受到孔隙空間存在的磁梯度的影響。磁梯度可能在樣本中自然上升。這些稱為內(nèi)部梯度，并且其因基體與飽和流體之間不同的磁化率而出現(xiàn)。因為在孔隙表面的磁場強度可能不是不連續(xù)的，所以磁梯度在孔隙表面發(fā)展。內(nèi)部梯度的精確強度取決于孔隙形狀，但是梯度的強度大致上視為成比例：

其中g(shù)是內(nèi)部梯度的強度，δχ是孔隙基體與飽和流體之間磁化率的差，以及r是孔隙半徑。磁梯度還可以通過脈沖場梯度或通過由于磁體設(shè)計而出現(xiàn)的梯度來施加。為了最小化第二項的影響，使用短回波間隔以使得有效t2時間通過以下來逼近：

以及t2可以認(rèn)為反映樣本的孔隙大小分布。

t1和t2測量給出了相對的孔隙大小分布。為了產(chǎn)生絕對的待生成孔隙大小分布，需要確定表面弛豫率。這一般通過與micp曲線校準(zhǔn)來進行。然而，該技術(shù)存在在nmr測量孔隙本體大小時micp測量孔喉大小的問題。在一些樣本中這不是問題，但是在其他樣本中常常沒有關(guān)系。在頁巖樣本中，micp測量可能在測量期間損壞孔隙結(jié)構(gòu)，從而結(jié)果不能精確反映孔喉分布。確定表面弛豫率的其他方法涉及將弛豫時間校準(zhǔn)為通過如x-射線ct或sem成像技術(shù)所測量的孔隙大小分布。可替換地，表面弛豫率可以相對通過bet或n2吸附進行的表面積測量進行校準(zhǔn)。最后，對于可以在不能校準(zhǔn)情況下采用的不同巖石類型存在表面弛豫率的共同值。

nmr可以用于幫助區(qū)分可移動流體與不可移動流體。這可能對于低阻儲層來說是重要的。在這些情況下，在該地層中可能存在非常大量的水，但是如果水處于非常小的孔隙中，毛細管壓使其固定并且可能在沒有大的含水率的情況下由儲層產(chǎn)生碳氫化合物。不同巖性對于t2截止時間具有不同經(jīng)驗法則(rulesofthumb)。砂巖標(biāo)準(zhǔn)截止時間假定為33毫秒(ms)而碳酸鹽截止時間為95ms。低于3ms的任何信號假定與粘土束縛水相關(guān)。然而，這些僅僅是經(jīng)驗法則并且可能在各個地層之間改變巨大。為了確定真實的t2截止時間或針對儲層的時間而需要校準(zhǔn)。

nmr還用于評估導(dǎo)磁率。雖然nmr是靜態(tài)測量并因而實際上不能測量導(dǎo)磁率，但是動態(tài)測量，其測量的幾個參數(shù)可能涉及導(dǎo)磁率。存在幾個用于將nmr數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為導(dǎo)磁率的幾個模型。評估導(dǎo)磁率的一種方式是sdr或kenyon方法：

其中k是導(dǎo)磁率，c是通常為0.001的常量，t2lm是nmr橫向衰減時間，φ是孔隙度，a＝2且b＝4。這個方程式將孔隙大小和孔隙度與導(dǎo)磁率相關(guān)。理想的是大孔隙和高孔隙度可能具有高導(dǎo)磁率，而具有小孔隙和低孔隙度的樣本可能具有較低的導(dǎo)磁率。另一方法是timur-coates。這將自由態(tài)和束縛態(tài)流度比與導(dǎo)磁率相關(guān)，

其中k是導(dǎo)磁率，c是通常為0.001，a＝2且b＝4，φ是孔隙度，bvi是總體積不能減少的流體部分，以及ffi是自由態(tài)流體部分。

第三、比較不常使用的方法是修改涉及nmr測量的屬性的kozeny-carman關(guān)系。常用的等式是：

其中k是導(dǎo)磁率(如，單位是毫達西)，φ是孔隙度，s/v孔隙的表面體積比，以及τ是系統(tǒng)的彎曲度。彎曲度可以通過各個方法來評估，但其常常由擴散測量得到，以將所限制的擴散率與未限制的擴散率相關(guān)聯(lián)。此外，存在其他不太廣泛采用的將nmr結(jié)果與存在的導(dǎo)磁率相關(guān)聯(lián)的方法。

對于根據(jù)nmr結(jié)果計算導(dǎo)磁率的這些等式根據(jù)作者寫成怎樣以及假定c的標(biāo)準(zhǔn)值為何值可能存在微小差別。雖然這些等式未標(biāo)定采用，但是頻繁將結(jié)果漂移遠離真實值幾個數(shù)量級。因為巖石基體的表面弛豫率和結(jié)構(gòu)差別，c項及常常是針對特定儲層的a和b項可以與標(biāo)準(zhǔn)值不同。自由態(tài)和束縛態(tài)流體估計常常采用通過使用標(biāo)準(zhǔn)截止時間所估計的值來計算，這對于儲層來說可能不是真實的截止時間。這兩個效果使得等式的實驗室標(biāo)定是重要的。

除了一維測量，還可以執(zhí)行二維相關(guān)測量。最常見的是t2-擴散和t1-t2相關(guān)測量。t2-擴散常常用于執(zhí)行流體飽和度。在理想狀態(tài)，擴散軸將給出有關(guān)流體存在類型的信息以及t2軸將告知流體位于孔隙空間的什么地方。然而，由于內(nèi)部梯度、濕潤性和受限擴散的效果，繪圖的解釋常常不是直截了當(dāng)?shù)?。雖然t1-t2測量還可以給出一些流體飽和度的指示，但是特定用于指示成分的黏度。除了這些，t1-擴散、t2-內(nèi)部梯度、t1-內(nèi)部梯度、t2-t2交換、擴散-擴散交換和擴散-擴散相關(guān)測量是可行的測量，但是不常常在井底執(zhí)行。雖然三維(或更多維)測量也是可以的，而由于所需要的計算能力和測井測量通常的低信噪比而不常執(zhí)行。

擴散或t1的更簡單的特性描述可以使用dualte或dualweighttime測量來執(zhí)行。

諸如編輯的二項式的特定nmr脈沖序列可以用于幫助標(biāo)識樣本中相對流體含量的固體含量。還可以幫助區(qū)別油母巖與瀝青。

如所指示的，為了校準(zhǔn)nmr記錄，已經(jīng)收集了井芯并發(fā)送至實驗室以進行測量。有時nmr測量以收貨狀態(tài)進行。這可能給出有關(guān)芯飽和的信息。然而，存在在芯恢復(fù)期間信號損失與氣體損失的關(guān)系、鉆井液的污染和芯干燥。然后需要清潔樣本。該步驟可能跨度幾天到幾個月，這取決于核心導(dǎo)磁率、流體存在的類型和所使用的鉆井泥漿類型。然后把樣本弄干并用合成的地層水使其飽和。然后以100％鹽水飽和狀態(tài)在芯中執(zhí)行nmr測量。測量可以以環(huán)境條件、提高的溫度、提高的壓力或提高的溫度與提高的壓力二者下進行。100％鹽水飽和狀態(tài)是標(biāo)準(zhǔn)的，但是可以進行特定測試，其中芯用石油或可能的混合液體使其飽和。

然后需要對芯進行去飽和。對于芯校準(zhǔn)，這通常采用空氣進行，并且還可以采用實驗室石油、原油或含重氫石油來執(zhí)行。采用實驗室石油或原油進行的測量可能需要更先進的測量來解釋數(shù)據(jù)，更先進的測量例如是t2-擴散測量。取決于系統(tǒng)的導(dǎo)磁率和去飽和壓力，去飽和可以在任何地方進行幾天至幾個星期。然后以去飽和狀態(tài)在芯上執(zhí)行nmr測量。測量可以以環(huán)境條件、提高的溫度、提高的壓力或提高的溫度與壓力二者下進行。然后通過確定與去飽和狀態(tài)的芯相同的100％飽和狀態(tài)的t2值來計算t2截止。還存在對在實驗室產(chǎn)生的nmr結(jié)果不代表井底狀況的關(guān)注。

除了在nmr測量耗費的時間，為了校準(zhǔn)nmr導(dǎo)磁率，還必須進行實驗室導(dǎo)磁率測量。通常這是在干燥的樣本與用鹽水飽和的樣本之間執(zhí)行的氣體導(dǎo)磁率測量，但是如果需要的話還可以校準(zhǔn)樣本以進行流體導(dǎo)磁率測量。導(dǎo)磁率測量增加了要求校準(zhǔn)的時間。對于頁巖儲層，切屑的導(dǎo)磁率估計常常使用天然氣研究協(xié)會(gri)技術(shù)。然而，該技術(shù)的精確度是不確定的，因為還存在有關(guān)派生裂縫的關(guān)注。

因為去核是昂貴且耗費時間的，所以實驗室標(biāo)定常常僅在幾個樣本上執(zhí)行。一般的校準(zhǔn)計劃的大小范圍在2-12個樣本。雖然這比沒有校準(zhǔn)好，但是許多儲層的復(fù)雜度不能通過少量的樣本來捕獲。去核樣本的位置也可以是次優(yōu)的，因為去核將發(fā)生在對單個井進行大量了解之前。

已經(jīng)進行了一些工作以在鉆井切屑上在井位且在實驗室中執(zhí)行nmr測量。存在對來自有關(guān)切屑的nmr測量的數(shù)據(jù)實際是什么意思的理解；假定切屑與鉆井液完全齊平等關(guān)注。還存在對來自鉆井的切屑中所感生的裂縫的關(guān)注。然而，即使切屑是未受損的并充滿了單種流體，僅可以用nmr所測量的屬性是孔隙度及t1和t2時間分布。截止時間和導(dǎo)磁率的快速校準(zhǔn)不能通過使用關(guān)于切屑的nmr來執(zhí)行。

雖然nmr提供了關(guān)于井的有價值的信息，但其是最慢測井測量之一和較昂貴的測井工具之一。其還有低信噪比的劣勢。低信噪比然后可能使取得數(shù)據(jù)的分析更不確定。信噪比可以通過犧牲測井速度或執(zhí)行靜態(tài)測量來改善，但是貫穿整個地層的放慢的測井速度或走走停停的移動將是非常耗費時間的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的特征是用于基于鉆井切屑或其他巖石樣本將核磁共振(nmr)分析與數(shù)字巖石物理(drp)分析結(jié)合以用于改善井底核磁共振驗證和特性描述的方法。

本發(fā)明的進一步特征是用于進行此類確定的系統(tǒng)。

本發(fā)明的另外特征和優(yōu)勢將在之后的說明書中部分陳述，并且部分將根據(jù)說明書是顯而易見的，或者可以通過本發(fā)明的實踐而認(rèn)知。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)勢將利用特別在說明書和所附權(quán)利要求中指出的元件和組合來實現(xiàn)和獲得。

為了實現(xiàn)這些和其他優(yōu)勢，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如于此所體現(xiàn)且廣泛描述的，本發(fā)明涉及用于驗證核磁共振所估計的巖石地層的地下巖石屬性的方法，包括a)在鉆井期間從井內(nèi)側(cè)的一個或多個位置中的每一個位置取得巖石樣本；b)掃描巖石樣本以產(chǎn)生巖石樣本的數(shù)字圖像；c)分段數(shù)字圖像以提供所分段的數(shù)字圖像，其中孔隙、顆粒和有機含量在所分段的數(shù)字圖像中定義；d)使用所分段的數(shù)字圖像來確定巖石樣本的至少一個巖石屬性；e)在鉆井期間或在鉆井之后將核磁共振(nmr)測井工具放置在井的井孔內(nèi)側(cè)的一個或多個位置；f)使用nmr測井工具在一個或多個位置在井內(nèi)測量原地流體屬性和原地井屬性；g)使用在步驟f)獲得的所測量的原地井屬性來評估井中的一個或多個位置的至少一個巖石屬性；h)將使用nmr測井工具對一個或多個位置的至少一個位置針對井所確定的至少一個巖石屬性與對井的一個或多個位置的相應(yīng)至少一個位置的巖石樣本所確定的相應(yīng)的至少一個巖石屬性進行比較；以及i)相對于針對井的一個或多個位置的相應(yīng)至少一個位置的巖石樣本所確定的至少一個巖石屬性，分析并驗證使用nmr測井工具所確定的至少一個巖石屬性。

還提供了用于執(zhí)行該方法的系統(tǒng)。

還提供了能夠用于實現(xiàn)該方法的計算機程序產(chǎn)品。

應(yīng)當(dāng)理解之前一般的說明和以下具體的說明都僅是示例性的和解釋性的，并且意在提供要求權(quán)利的本發(fā)明的進一步解釋。

附圖說明

圖1是本發(fā)明示例的集成了nmr測井工具分析與數(shù)字巖石物理分析以分析并驗證由nmr確定的巖石屬性的方法流程圖。

圖2顯示了本申請示例的用于執(zhí)行圖1的過程的系統(tǒng)。

具體實施方式

本發(fā)明部分涉及基于鉆井切屑或其他巖石樣本結(jié)合核磁共振(nmr)分析與數(shù)字巖石物理(drp)分析以改善井底核磁共振驗證和特性描述的方法。如所指示的，nmr可能在特定井下和地層狀況下產(chǎn)生對巖石屬性的不準(zhǔn)確的、不規(guī)則的或不完整的確定。為了克服這個潛在問題，本發(fā)明提供了工作流程，在與使用數(shù)字巖石物理(drp)基于從相同井位置獲得的鉆井切屑或其他巖石樣本所確定的相同巖石屬性的平行確定比較之后，通過該工作流程可以分析并驗證基于nmr數(shù)據(jù)的巖石屬性估計。這種比較和分析的形式可以沿著井孔在一個或多個位置使用，諸如在單個位置或重復(fù)用于沿著井孔可以垂直或平行延伸的多個位置，或者相對于地表的其他井眼路徑方向。該方式使得對井的nmr分析能夠在不需要去核的情況下是能夠精確校準(zhǔn)的。

通過將nmr測井測量與切屑工作流程相結(jié)合，可以提供nmr記錄中的解釋和值方面的重大優(yōu)勢。在本發(fā)明中，關(guān)于井的nmr校準(zhǔn)可以在還沒有獲得芯的地方提供。并且，與幾個星期或幾個月對照，可能提供的井地層特性描述是幾天的數(shù)量級(1天或2天或3天至7天內(nèi))的結(jié)果。通常在鉆井與nmr測井之間存在延遲。關(guān)于切屑分析的快速轉(zhuǎn)變可以有助于引導(dǎo)對測井感興趣的區(qū)域。通過對鉆井切屑執(zhí)行校準(zhǔn)測量，可以排除對芯的需求，并且可以在較短的時間周期提供結(jié)果。切屑工作流程的直接應(yīng)用可以提供對孔隙度、孔隙大小分布、t2截止時間和導(dǎo)磁率評估以及其他屬性的快速校準(zhǔn)。此外，由于鉆井與測井之間的快速轉(zhuǎn)變時間，可以在感興趣的區(qū)域進行建議，在該處井操作者可能想要使nmr工具慢下來以獲得更好的信息或在幾乎沒有期望的有價值信息時加速。因此，測井速度可能在不感興趣的地層區(qū)域提升，而工具可能慢下來甚至停止，以能夠在感興趣地帶得到最佳品質(zhì)數(shù)據(jù)。

如這里所使用的，“鉆井切屑”指的是從鉆井液提取的切屑，其中在將鉆井液用于對地下儲層中的井孔進行鉆井之后，鉆井液將鉆井切屑輸送至地表。從鉆井液提取鉆井切屑用于分析。這可以利用頁巖震動器或類似的設(shè)備獲得?？梢曰阢@井切屑到達表面的時間來對其進行分類和分組。鉆井切屑可以基于到達時間和在地表的提取而放置在不同的用于儲存和/或用于分組切屑的容器中(如，用于一個或多個分別儲存切屑分組的隨后的drp分析)?？梢詫︺@井切屑進行分組，以使得由其產(chǎn)生的井底坐標(biāo)估計在大約正或負10英尺之內(nèi)或?qū)嶋H上更多，或者在其他鄰近值內(nèi)。如在這里所使用的，“井底”稱為延伸至進一步遠離其起始點的一方向或多個方向的地下儲層的井孔，并且不必僅在垂直下方，如井孔還可以至少部分相對于地表水平延伸，其中出于本發(fā)明的目的一個或多個水平部分也認(rèn)為是“井底”。所分組的鉆井切屑可以儲存在包、筒或類似設(shè)備中，以用于進一步的處理。選擇性地，鉆井切屑然后可以以大小進行進一步分類，例如大約60至大約40網(wǎng)孔或更大的部分，或者低于大約40至大約60網(wǎng)孔或更小的部分，或者其他部分/切口。作為選擇，從分類獲得的部分/切口可以是用于drp分析的部分?？蛇x地，鉆井切屑可以通過洗滌或類似的過程進行清潔并進行干燥?？梢苑治鲆唤M鉆井切屑或者可以分析兩組或多組鉆井切屑，并且結(jié)果以順序次序進行排列。鉆井切屑的估計位置的相應(yīng)井底坐標(biāo)連同多組鉆井切屑的物理位置一起記錄?？蛇x地，順序排列的分組的鉆井切屑可以放置在一個或多個容器中。容器可以是圓形的、矩形的或其他剖面的管子。容器可以是無蓋托盤?？蛇x地，分組的、順序的鉆井切屑可以通過將其嵌入一種材料來固定，以將其牢固地保持在適當(dāng)?shù)牡胤?。為此，材料可以是諸如環(huán)氧樹脂的樹脂或類似材料。分組的、順序的鉆井切屑(目標(biāo)對象)可以通過x-射線ct掃描或(fib-)sem來分析。單獨的巖石屬性可以基于在鉆井切屑獲得的分段數(shù)字圖像來確定，其對應(yīng)于基于在相同井孔中的nmr測井所確定的或即將確定的巖石屬性，其中在類似的位置或間隔獲得鉆井切屑。然后，可以在多組切屑上進行諸如單或雙能量x-射線ct或(fib-)sem掃描的掃描，多組切屑在井孔中以一定間隔(諸如10英尺(大約3米)固定間隔或50英尺(15米)至500英尺(150米)的固定間隔、或其他固定間隔或距離、不固定間隔、或在井孔內(nèi)的所選擇的垂直或側(cè)面或其他方向深度位置)提取，其對應(yīng)于nmr掃描要/將要計劃執(zhí)行或已經(jīng)執(zhí)行的位置?？梢酝ㄟ^坐標(biāo)來估計和/或描述沿著井孔的井眼路徑位置，諸如通過使用在工業(yè)中使用的空間坐標(biāo)系統(tǒng)。

可以通過井底nmr工具來執(zhí)行nmr測量。nmr測量過程可以通過井底nmr工具執(zhí)行，且工具在井系統(tǒng)運行期間布置在井孔內(nèi)。井底nmr工具可以懸在井底以進行鋼纜測井，或者井底nmr工具可以耦合至鉆柱以用于nmr隨鉆測井(lwd)。測井工具可以是三聯(lián)工具(“triplecombo”)或模塊化地層動態(tài)測試工具(mdt)，其將測井工具與至少一個不同的工具結(jié)合，諸如密度測井儀(densitytool)。

在假定nmr測量是與巖性無關(guān)的時候，即使巖石基體(非空、樣本的靜態(tài)材料)不包含氫，也通常需要對鉆井液或流體的含氫指數(shù)的認(rèn)知以產(chǎn)生精確的孔隙度。如果這些值是不正確的，孔隙度將會系統(tǒng)地變得太高或太低。如果存在地層鹽度或碳氫化合物屬性的改變，那么這還可能引入孔隙度校準(zhǔn)的誤差。通過根據(jù)x-射線計算機層析成像(ct)或掃描電子顯微鏡檢查(sem)或聚焦離子束-sem成像的孔隙度(如，完全或有效孔隙度)的計算，可以提供nmr值是正確的檢查。如果在地層中存在大量順磁物質(zhì)，那么這可能導(dǎo)致nmr信號的信號損失，進而據(jù)此計算的孔隙度。與水平朝向的井孔相比，垂直朝向的井孔可能存在更多的可能性。激光誘導(dǎo)擊穿光譜(libs)和x-射線熒光(xrf)測量可以用于針對可能存在的可能導(dǎo)致nmr信號損失的順磁雜質(zhì)進行檢查。

對于頁巖，nmr信號可以包含如粘土或有機物質(zhì)的無孔氫的貢獻。比較x-射線ct或sem(sem或fib-sem)的孔隙度值、關(guān)于來自sem圖像、傅立葉變換紅外光譜(ftir)或libs的有機物質(zhì)的信息及來自xrf、能量色散光譜分析(eds)、ftir、x-射線衍射(xrd)或libs的礦物學(xué)特征可以用于糾正nmr信號，以針對不由充滿流體的孔隙度引起的氫的影響。所確定的粘土含量可以用于評估粘土束縛水的量并有助于在記錄中選擇粘土束縛水截止時間。

在單一象限、低黏度流體進行的nmr測量可以假定為涉及樣本的孔隙大小分布。在這種情況下，可以提供對記錄中的表面弛豫率值或多個值的直接校準(zhǔn)。然而，nmr信號由于擴散耦合、慢擴散機制或內(nèi)部梯度而與其理想狀態(tài)偏離?？梢曰趎mr響應(yīng)和成像的孔隙大小分布來進行改善修正，以進行擴散耦合。本發(fā)明可以根據(jù)孔隙空間中存在的圖像、內(nèi)部梯度進行計算，并且可以提供修正值或修正功能。在局部飽和的情況下，本發(fā)明可以針對不同相位存在來確定表面弛豫率。這可能需要計算毛細管壓力來確定哪個部分的孔隙空間用哪種流體來飽和。因為鐵(fe)與錳(mn)的順磁含量之間的關(guān)系和表面弛豫率是已知的，表面弛豫率還可以通過xrf或libs測量來計算。

為了更好地解釋nmr結(jié)果，本發(fā)明可以根據(jù)所成像的孔隙大小分布來創(chuàng)建正向模型，以確定最佳產(chǎn)生得到的弛豫結(jié)果的流體類型和位置。這些可以使用通過標(biāo)準(zhǔn)等式計算的nmr流體性態(tài)或者可以輸入關(guān)于對實際流體進行的nmr測量的信息。給定低信噪比的nmr測井工具，仿真的nmr響應(yīng)可以有助于確認(rèn)得到的弛豫分布是否是合理的并且提供對所產(chǎn)生結(jié)果的信任。其中結(jié)果用所增加的不同隨機噪聲測試多次的montecarlo測試可以提供關(guān)于nmr反轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和精確度的信息。

毛細管壓力仿真可以用于提供自由態(tài)和束縛態(tài)流體估計及t2截止時間。本發(fā)明可以快速確定對于給定的毛細管壓力，多少流體是移動的還是固定的。這些數(shù)字可以直接應(yīng)用于記錄或饋送至來自成像的孔隙大小分布的t2響應(yīng)的仿真。

對于nmr導(dǎo)磁率，沒取代了執(zhí)行耗費時間的關(guān)于芯的實驗室測量，本發(fā)明能夠根據(jù)sem(sem或fib-sem)圖像或根據(jù)3dx-射線ct測量來計算切屑的導(dǎo)磁率。這可以根據(jù)3d圖像或根據(jù)2d導(dǎo)磁率計算來進行。仿真的導(dǎo)磁率還可能以多種方式與nmr結(jié)果相關(guān)聯(lián)。首先，本發(fā)明只是將標(biāo)準(zhǔn)nmr導(dǎo)磁率等式與仿真導(dǎo)磁率值進行校準(zhǔn)。這可以在實際的記錄數(shù)據(jù)上或仿真的nmr數(shù)據(jù)上進行。除了仿真的測量，本發(fā)明可以采用導(dǎo)磁率趨勢計算來得到針對nmr記錄數(shù)據(jù)的導(dǎo)磁率值。

除了傳統(tǒng)的nmr導(dǎo)磁率計算(kenyon、timur-coates、kozeny-carman)，獨立的趨勢可以在nmr信號與數(shù)字巖石物理(drp)導(dǎo)磁率中間觀察得到。這些趨勢可以手動地(如，通過眼睛)或通過聚類分析、機器學(xué)習(xí)、多元分析(如，pca、pls、pcr)或元啟發(fā)式算法來進行。當(dāng)前的nmr導(dǎo)磁率模型僅聚焦于單個相位導(dǎo)磁率，但是本發(fā)明可以擴展到有關(guān)的導(dǎo)磁率趨勢，以使得nmr記錄可以用于評估沿著井的長度的相關(guān)的導(dǎo)磁率。

此外，二維和三維nmr數(shù)據(jù)的反轉(zhuǎn)由于問題是不適定的而具有挑戰(zhàn)性?？梢詣?chuàng)建根據(jù)孔隙空間的正向模型以幫助解釋nmr結(jié)果。這些可以使用關(guān)于實際流體或巖石的仿真的或測量的數(shù)據(jù)。此外，本發(fā)明可以提供對直接改善反轉(zhuǎn)本身的約束。約束可能來自于根據(jù)sem、fib-sem(與sem相結(jié)合的聚焦離子束)或x-射線數(shù)據(jù)的孔隙和基體結(jié)構(gòu)的圖像分析、根據(jù)導(dǎo)磁率和毛細管壓力仿真的流體性態(tài)以及根據(jù)xrd、sem、sem-eds、fib-sem、xrf、ftir、或libs的關(guān)于礦物或元素含量的信息。例如，孔隙大小分布可以是已知的或確定的，并且然后可以基于孔隙大小來計算關(guān)于流體的受限擴散的效果。這將限制可能的解決方案空間，使得二維與三維數(shù)據(jù)組的反轉(zhuǎn)更容易且更快地進行分析、處理或解釋。

在傳統(tǒng)樣本中，表面弛豫率源于樣本中的順磁雜質(zhì)。在頁巖樣本中，可能出現(xiàn)不同種類的表面弛豫率。有機孔隙可能存在表面弛豫率，該表面弛豫率源于有機孔隙表面與流體分子之間的偶極耦合。偶極耦合強度描述為：

其中μ0是自由空間介電常數(shù)，γ是回磁率，hbar是普朗克(planck)常量，r是兩個耦合的原子之間的距離以及θ是兩個耦合原子與所施加磁場形成的角度。因此，耦合的強度不僅取決于耦合的原子之間的距離，而且取決于其與所施加磁場形成的角度。這意為孔隙的表面弛豫率不僅取決于其形狀，而且取決于孔隙與所施加磁場形成的角度。關(guān)于弛豫速率的偶極耦合的效果可以描述為：

同樣地，孔隙的表面弛豫率將是

其中nh是孔隙中氫原子的數(shù)量。這涉及h/c和h/o比率，并且可以通過程序化熱解或libs進行校準(zhǔn)。τh涉及流體的表面停留時間，并且這取決于激活能量和系統(tǒng)溫度。

與傳統(tǒng)樣本不同，表面弛豫率在整個孔隙空間不再假定為常量。本發(fā)明可以評估并可選地修正所存在的表面弛豫率的傳播。另一個關(guān)注的是nmr信號的各向異性的可能性。本發(fā)明可以計算其出現(xiàn)的可能性并將其用于幫助測井結(jié)果的解釋。

當(dāng)前，nmr已經(jīng)與使用測井工具獲得的密度測量結(jié)合使用，以作為估計油母巖質(zhì)或有機物質(zhì)含量的方法。該技術(shù)類似于用于估計儲層中氣體的密度-nmr。nmr測井工具和密度工具可以用于分隔測井通路中，或分別用于單個測井通路的相同的鉆柱(如，通過使用三聯(lián)下井儀器串)，以測量密度和/或孔隙度以及可選地另外的屬性。因為有機物質(zhì)的密度可能類似于水的密度(即，1g/cc)，有機物質(zhì)由密度工具視為(充滿流體的)孔隙度。相反，因為有機物質(zhì)的弛豫時間通常太短而不能由測井工具進行測量，其由nmr工具視為巖石基體。本發(fā)明可以提供結(jié)果的校驗或視作校準(zhǔn)；而nmr-密度記錄可以提供有機物質(zhì)的趨勢，其可能系統(tǒng)地太高或太低或可能起到其他作用，從而在有機物質(zhì)計算中不存在一致趨勢的誤差。本發(fā)明可以通過程序化熱解、sem(如，sem或fib-sem)圖像、明顯轉(zhuǎn)換率、ftir或libs提供地球化學(xué)信息以提供有機物質(zhì)(toc)含量。

雖然切屑將可能產(chǎn)生最快結(jié)果，但是這些測量還可以在整個芯、芯塞或側(cè)壁芯上執(zhí)行。除了nmr測井結(jié)果，該方法可以用于改善實驗室測量或?qū)碜詫嶒炇襫mr校準(zhǔn)測量的信息結(jié)合至約束結(jié)果。

提供了nmr記錄校準(zhǔn)的可替換方法，并且可以潛在地對結(jié)果提供比傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法更多的理解。

nmr結(jié)果的校準(zhǔn)通常通過芯分析實驗室進行。采用本發(fā)明，提供了校準(zhǔn)nmr結(jié)果的更快的方式，并且其對不需要芯的井操作員提供了額外的價值。

參考圖1，顯示了特性化和驗證由核磁共振所估計的巖石地層的地下巖石屬性的過程，該過程包括于此所顯示的步驟。在本圖中所示出的過程(100)中，例如，包括步驟(101)、(102)、(103)、(104)、(105)、(106)、(107)、(108)、(109)、(110)、(111)、(112)、(113)、(114)和(115)，其中步驟101-106涉及使用drp基于從井獲得的鉆井切屑來確定一個或多個巖石屬性的工作流程，并且步驟107-113涉及基于從井孔在獲得鉆井切屑的類似位置獲得的nmr數(shù)據(jù)來確定一個或多個巖石屬性的工作流程，以及步驟(114)和(115)涉及drp和nmr分析結(jié)果的結(jié)合，以用于比較、分析和驗證nmr確定。所包括的一些步驟在這里的其他地方更具體地描述，并且引用它作為參考。圖1中的其他步驟在下面進行進一步描述。

參考步驟103，可以對感興趣的井位置或間隔取到的鉆井切屑(如，鉆井切屑的分組)執(zhí)行ct、sem或fib-sem掃描。對于諸如碳酸鹽或砂巖的粗質(zhì)樣本，較低分辨率的ct掃描儀可以提供足夠的分辨率。在包含了較小孔隙樣本時，諸如測試一些頁巖，較高分辨率的ct掃描儀可能是有用的。此外，非常稠密的巖石地層，諸如一些頁巖，可能需要超過x-射線ct掃描儀的分辨率。在這種情況下，可以替代地采用掃描電子顯微鏡，諸如sem或fib-sem。一般來說，所使用的sem儀器基于巖石中的孔隙有多小以及需要多少分辨率來產(chǎn)生有用的圖像來選擇。作為選擇，一系列的2d圖像樣本可以采用fib-sem掃描儀來獲得，fib-sem掃描儀可以通過在掃描儀或外部計算機處理圖像來集成至3d圖像庫。如所指示的，掃描儀的選擇可以取決于巖石樣本中的顆粒和孔隙的大小。常見的是使用一個掃描儀，但是在低分辨率掃描儀最初用于偵察和選擇巖石上的合適區(qū)域，而合適區(qū)域適用于較高分辨率掃描的情況下，可以使用多于一個的分辨率。采用ct或sem掃描儀獲得的圖像的體素大小可能取決于所使用的掃描儀類型和分辨率。對于x-射線ct掃描儀(通常用于碳酸鹽和砂巖)，體素大小的范圍例如在大約500μ(微米)至大約65μ，或者其他分辨率。對于掃描電子顯微鏡(sem)(通常用于頁巖)，體素大小的范圍例如在大約20nm(納米)至大約5nm，或其他分辨率。掃描儀通常將一系列輸出至來自掃描儀的表示灰度值的值的二維陣列。對于x-射線ct掃描，例如多個，如大約1000個掃描或其他值可以用于產(chǎn)生“圖像”的“堆疊”。沒有為什么這個數(shù)量不能改變的技術(shù)原因。對于sem掃描，分辨率可以設(shè)置在5nm、7.5nm、或10nm或其他值，并且掃描的數(shù)量可以根據(jù)樣本的厚度來調(diào)整。

對于步驟104，該步驟的灰度圖像創(chuàng)建通過由在之前步驟103中的ct掃描儀、sem或fib-sem生成的陣列來產(chǎn)生。配備有掃描機器的軟件可以以體素的順序陣列層析成像地重構(gòu)數(shù)字3d庫。

在步驟105中，作為選項，分段處理可以將單獨像素/體素分類為顆粒、孔隙或有機物質(zhì)。二維或三維數(shù)字表示可以創(chuàng)建ct或(fib-)sem掃描的切屑，例如其包括一個或多個順序平面的體素，其中每一個體素可以表示固態(tài)物質(zhì)(如，顆?；蛴袡C含量)的孔隙或類型。如所指示的，優(yōu)選多于一種類型的固態(tài)物質(zhì)在包括至少有機物質(zhì)的樣本的多孔介質(zhì)中被標(biāo)識出來，以及諸如礦物和黃鐵礦(或通常是高密度物質(zhì))的其他種類的固態(tài)物質(zhì)也被標(biāo)識出來。與多孔介質(zhì)中的顆粒和孔隙的大小相比較，分段處理由于掃描儀的分辨率而是必要的。如適用的，對2d或3d灰度表示進行分段的多個方法可能是出于該目的。作為示例，可以對圖像數(shù)據(jù)組進行分析以將二維灰度圖像的像素分配或分段為不同的相位(如，在一些巖石樣本中的孔隙空間、有機物質(zhì)、礦物或黃鐵礦)以形成基本分析的二維圖像。歸于2d切片的每一個像素的值通常是整數(shù)，其可以在例如零與255之間改變，例如，其中0是純黑色，以及255是純白色。這種整數(shù)通常稱為“灰度”值。在給定的示例中，0至255可以例如與數(shù)字字符中的八個數(shù)字比特相關(guān)聯(lián)，數(shù)字字符表示每一個像素的灰度值。其他灰度范圍在其他實現(xiàn)中可以與較長或較短的數(shù)字字符相關(guān)聯(lián)，并且范圍0至255不意在限制本發(fā)明的范圍。作為選項，出于將此類數(shù)字對象(灰度)用于巖石樣本以進行仿真處理的目的，分配像素可以包括通過基于分別針對這些類的物質(zhì)而預(yù)選的灰度值來確定像素是否滿足預(yù)選閾值條件，而將圖像中的像素分配至孔隙空間、有機物質(zhì)、礦物或黃鐵礦。例如可以處理數(shù)字對象，以使得分配至巖石樣本中空隙空間(孔隙空間)的所有像素由常見的數(shù)字值表示，例如僅由零表示，以及與有機物質(zhì)、巖石礦物或黃鐵礦相關(guān)聯(lián)的所有像素通過不同的(如越來越高的)像素值來表示，例如針對黃鐵礦(最亮)的接近255的值或范圍值、針對礦物(次亮)和有機物質(zhì)的黃鐵礦與礦物孔隙之間的中間值或范圍值。例如，一個這種方法是由nur在u.s.專利no.6,516,080中描述的，該專利的整體通過引用的方式結(jié)合于此。適于在本方法中使用的其他灰度和分段處理在u.s.專利申請公開no.2010/0128932a1、no.2013/0094716a1、no.2013/0259190a1中顯示，這些申請的全部通過引用的方式結(jié)合于此。能夠產(chǎn)生多孔介質(zhì)的數(shù)字2d或3d表示的任何方法對于本發(fā)明而言是足夠的。這些和其他分段方法和技術(shù)可以應(yīng)用并且可以適用于本發(fā)明的方法和系統(tǒng)中。

參考步驟106，作為示例，在一選擇中，總孔隙度φ可以估計為由從掃描、灰度和分段步驟103-105獲得的2d分段數(shù)字圖像的像素的總數(shù)量分開的孔隙空間像素的數(shù)量?？紫抖瓤梢曰赿rp使用2d或3d分段的數(shù)字圖像通過其他方法來確定。諸如有效孔隙度、可移除(自由態(tài))水量、束縛水量、孔隙大小分布(psd)、連接的孔隙度、絕對導(dǎo)磁率、相對導(dǎo)磁率、毛細管壓力、m與narchies常量、彈性模數(shù)和/或電氣屬性或其他屬性的其他巖石屬性可以使用已知的或在drp中采用的適當(dāng)已知的方法來確定。

參考步驟107，諸如出于這個目的使用已知設(shè)備配置，nmr工具可以經(jīng)由鋼纜(未示出)從表面鉆具(未示出)降低至穿透地球地層(未示出)的井鉆孔(未示出)，其中在nmr工具和任何其他地層評估工具降低至鉆孔之前對井鉆孔進行鉆井。nmr工具可以在井孔中的鋼纜上用作唯一的地層測試工具，或形成利用同一鋼纜可以傳輸進出井鉆孔的工具串(未示出)的一部分。

對于步驟108，可以采用具有以上功能的地層測試器進行nmr測量。nmr測量在其通過井孔時通過nmr工具在需要的位置或間隔進行。nmr工具可以連續(xù)不斷地以恒定的速度或變化的速度傳輸通過井孔，其中更感興趣的位置/間隔可以以較慢的速度穿過，或者在重新開始傳輸通過井孔的元件之前，元件暫時停在nmr掃描的位置。作為選擇，nmr測量可以由已知首字母縮寫為cmr(或其等價)的可結(jié)合磁共振工具提供?？梢赃m用于本方法的執(zhí)行cmr測試的方法的示例包括在u.s.專利申請公開no.2008/136410a1和no.2011/0054796a1中所顯示的，這些申請的全部通過引用的方式結(jié)合于此。通常，鉆孔包含諸如水、泥漿濾液、地層流體等流體的結(jié)合，為了簡化圖示，這未在圖中示出。

參考步驟109-113，可以根據(jù)nmr掃描在步驟109確定的原地井屬性可以包括t1和t2弛豫時間、含氫指數(shù)、溫度、壓力、電阻率、伽馬、中子-密度、井底圖像、井孔規(guī)格或其任意結(jié)合或者其他屬性?？梢愿鶕?jù)nmr掃描在步驟110和112確定的流體屬性可以包括溫度、壓力、黏度、含氫指數(shù)、化學(xué)成分或其任意組合或者其他屬性。可以單獨使用井屬性(步驟111)或與流體屬性結(jié)合(步驟113)在步驟111和/或113中確定的巖石屬性可以與drp分析所指示的相同。例如，可以根據(jù)步驟108和109的nmr(cmr)測試結(jié)果以出于該目的所采用的任意傳統(tǒng)方式來評估孔隙度。

參考步驟114，由原地nmr測井測量得到的評估巖石屬性與根據(jù)數(shù)字巖石物理所計算的單獨巖石屬性能夠以多種方式進行比較。作為選擇，可以簡單地在各個值之間進行比較。作為另一選擇，可以對相同或不同巖石位置的不同種類的測量(nmr和drp)的值進行繪圖以用于比較和/或曲線分析。

參考步驟115，該步驟的分析部分與比較步驟114不同，其中可以評估值的不匹配，從而從比較中得到結(jié)論或暗示。其中nmr-和drp-獲取的巖石屬性是在各個值之間進行比較，例如，預(yù)選容差可以應(yīng)用于步驟114中的比較的值。在選項中，如果nmr-和drp-獲取的巖石屬性值中的任意絕對數(shù)值差落入預(yù)選容差內(nèi)(如，±1％或其他所選的值，這可以根據(jù)參數(shù)和其他考慮改變)，那么nmr-獲取的巖石屬性可以認(rèn)為是“經(jīng)過驗證”的。另一方面，作為選擇，如果nmr-和drp-獲取的巖石屬性值中的任意絕對數(shù)值差落在預(yù)選容差外，那么nmr-獲取的巖石屬性可以進一步分析為試圖獲取對nmr-和drp-獲取的巖石屬性值差別來源的理解。作為選擇，如果在nmr-與drp-獲取的巖石屬性值之間出現(xiàn)不匹配，超過預(yù)選容差或其他條件的值，那么可以通過計算機編程或通過操作員手動操作應(yīng)用驗證檢查表以調(diào)查不匹配來源。作為示例，如果nmr-確定的總孔隙度是10％，且drp-確定的總孔隙度是8％，且預(yù)選的1％容差應(yīng)用于該參數(shù)以進行分析，那么nmr-和drp-獲取的值的2％的差需要進一步分析。作為選擇，可以采用需要考慮有關(guān)nmr結(jié)果的預(yù)標(biāo)識的可能因素檢查表，nmr結(jié)果諸如1)流體含量、2)流體溫度、3)擴散耦合、4)h指數(shù)、5)順磁含量和/或其他因素。作為示例，樣本中小的孔隙大小可能與擴散耦合效果相關(guān)。如果不匹配來源可以以這種方式來預(yù)計或確定，那么可以對是否調(diào)整nmr-值作出決定，諸如通過取代drp-獲取的值或根據(jù)矯正功能調(diào)整nmr-獲取的值，或者針對給定井位置或間隔的巖石屬性排除使用nmr-獲取的值。該工作流程提供了質(zhì)量控制以在確定進行鉆井的地層的巖石屬性中供nmr掃描使用。

參考圖2，顯示了可以適用于執(zhí)行本方法的系統(tǒng)(200)。如在本示例中所顯示的，鉆井切屑提取器(201)，諸如頁巖振動器，用于從鉆井液提取鉆井切屑。如所指示的，這些所提取的鉆井切屑可以基于到達表面的時間進行分組。切屑的不同分組可以儲存在分開的容器(202)中。分類器(未示出)可選地可以用于按大小、特定深度間隔或其他參數(shù)對鉆井切屑進行分類。如果使用，分類器可以是網(wǎng)孔篩盤的堆疊。鉆井切屑的二維(2d)或三維(3d)數(shù)字圖像可以通過sem、fib-sem或x-射線ct掃描儀(203)來生成。ct掃描儀可以包括例如單能量或雙能量x-射線多能量計算機層析成像(ct)掃描儀或者能夠產(chǎn)生鉆井切屑的二維或三維數(shù)字圖像的類似設(shè)備。作為選擇，樣本的一系列2d圖像可以采用fib-sem掃描儀來獲得，fib-sem掃描儀可以集成至在掃描儀或外部計算機進行圖像處理的3d圖像庫。掃描儀的數(shù)字圖像輸出(204)可以傳遞至具有程序指令的至少一個計算機(206)，以基于drp針對巖石參數(shù)的確定來執(zhí)行數(shù)字圖像分析。nmr工具205用于掃描井孔以生成nmr數(shù)據(jù)輸出207，nmr數(shù)據(jù)輸出207傳送至計算機206，計算機206具有用于執(zhí)行nmr數(shù)據(jù)分析的程序指令，nmr數(shù)據(jù)分析基于nmr掃描結(jié)果針對巖石參數(shù)的確定而進行。對由數(shù)字圖像分析和nmr分析所確定的各個巖石參數(shù)進行比較，并且然后根據(jù)搭載這些步驟的程序指令進行分析和驗證，以生成可能傳送至一個或多個設(shè)備(208)的輸出/結(jié)果，一個或多個設(shè)備(208)諸如顯示器、打印機、非暫時性數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)或這些設(shè)備的結(jié)合。用于數(shù)字圖像分析和任意仿真建模的計算機程序可以作為程序產(chǎn)品儲存在與至少一個處理器(2006a)(如，cpu或gpu)相關(guān)聯(lián)的至少一個計算機可用存儲介質(zhì)(2006b)(如，硬盤、閃存設(shè)備、拇指驅(qū)動器(thumbdrive)、光碟、磁帶/磁盤或包括非暫時性存儲介質(zhì)的其他介質(zhì))，其中至少一個處理器適用于運行程序，或者可以儲存在可由計算機處理器訪問的外部計算機可用存儲介質(zhì)(未示出)。不同的處理器可以用于在本發(fā)明的方法中執(zhí)行的不同操作中。計算機(206)可以包括至少一個非暫時性可讀存儲器單元(2006c)以用于儲存程序、輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)以及其他程序結(jié)果和/或其結(jié)合。對于輸出顯示器，設(shè)備(2008)可以例如是顯示監(jiān)控器、crt或其他可視的顯示裝置(未示出)。計算機(206)可以包括一個或多個系統(tǒng)計算機，一個或多個系統(tǒng)計算機可以實現(xiàn)為單個個人計算機或?qū)崿F(xiàn)為計算機網(wǎng)絡(luò)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，于此所描述的各個技術(shù)的實現(xiàn)可以在各種計算機系統(tǒng)配置中實施，各種計算機系統(tǒng)包括超文本傳輸協(xié)議(http)服務(wù)器、手持設(shè)備、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的或可編程的消費性電子產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)pc、迷你計算機、主機計算機等等。包括切屑提取器(201)、容器(202)、掃描儀(203)、nmr工具(205)、計算機(206)及其指示部件以及輸出顯示器、打印機和/或外部數(shù)據(jù)存儲(208)的系統(tǒng)(200)的單元可以經(jīng)由硬線、射頻通信、電信、互聯(lián)網(wǎng)連接或其他通信裝置相互連接進行通信(即，數(shù)據(jù)傳輸，等)。應(yīng)當(dāng)理解的是于此所描述的方法可以以硬件、軟件、固件、專用處理器或其任意組合的各種形式來實現(xiàn)。

本發(fā)明包括任意順序和/或任意組合的以下方面/實施方式/特征：

1.本發(fā)明涉及一種用于驗證通過核磁共振估計的巖石地層的地下巖石屬性的方法，包括：

a)在鉆井期間從井內(nèi)側(cè)的一個或多個位置(如，單個位置或多個位置)中的每一個位置取得巖石樣本；

b)掃描巖石樣本以產(chǎn)生巖石樣本的數(shù)字圖像；

c)分段數(shù)字圖像以提供分段的數(shù)字圖像，其中孔隙、顆粒和有機含量在所分段的數(shù)字圖像中定義；

d)使用所分段的數(shù)字圖像來確定巖石樣本的至少一個巖石屬性；

e)在鉆井期間或在鉆井之后將核磁共振(nmr)測井工具放置在井的井孔內(nèi)側(cè)的一個或多個位置；

f)使用nmr測井工具在一個或多個位置在井內(nèi)測量原地流體屬性和原地井屬性；

g)使用在步驟f)獲得的所測量的原地井屬性來評估井中的一個或多個位置的至少一個巖石屬性；

h)將使用nmr測井工具對一個或多個位置的至少一個位置針對井所確定的至少一個巖石屬性與對井的一個或多個位置的相應(yīng)至少一個位置的巖石樣本所確定的相應(yīng)的至少一個巖石屬性進行比較；以及

i)相對于針對井的一個或多個位置的相應(yīng)至少一個位置的巖石樣本所確定的至少一個巖石屬性，分析并驗證使用nmr測井工具所確定的至少一個巖石屬性。

2.任意前述或以下實施方式/特征/方面的方法，其中步驟a)包括：

i)從地表的所使用的鉆井液提取鉆井切屑，其中在將對井孔進行鉆井的鉆井液用于地下儲層之后，鉆井液將鉆井切屑傳輸至地表；

ii)基于鉆井切屑到達地表的時間，將鉆井切屑分組至切屑分組；

iii)重復(fù)步驟i)和ii)至少一次，以提供在不同記錄時間相繼到達地表的與井內(nèi)位置相關(guān)聯(lián)的多組鉆井切屑。

3.任意前述或以下實施方式/特征/方面的方法，其中ii)包括評估產(chǎn)生切屑分組的井底坐標(biāo)在實際井底位置的大約正負10英尺內(nèi)。

4.任意前述或以下實施方式/特征/方面的方法，其中在i)中從鉆井液提取鉆井切屑包括用頁巖振動器將切屑與鉆井液分開。

5.任意前述或以下實施方式/特征/方面的方法，其中在d)、e)、f)和g)中分析兩組或多組鉆井切屑，其中兩組或多組鉆井切屑中的每一組鉆井切屑的評估位置的相應(yīng)井底坐標(biāo)與多組鉆井切屑的物理位置一起記錄。

6.任意前述或以下實施方式/特征/方面的方法，其中在步驟b)中的巖石樣本的掃描使用x-射線計算機層析成像掃描或掃描電子頻譜來進行，以產(chǎn)生巖石樣本的數(shù)字圖像。

7.任意前述或以下實施方式/特征/方面的方法，其中井孔相對于地表是垂直朝向的，并且進一步包括使用激光誘導(dǎo)擊穿光譜(libs)或x-射線熒光(xrf)測量來測量巖石樣本的順磁含量。

8.任意前述或以下實施方式/特征/方面的方法，其中井孔相對于地表是水平朝向的。

9.任意前述或以下實施方式/特征/方面的方法，其中nmr測井工具使用測井線或隨鉆測量/測井(m/lwd)穿過井孔。

10.任意前述或以下實施方式/特征/方面的方法，其中nmr測井工具與密度測井工具相結(jié)合使用。

11.任意前述或以下實施方式/特征/方面的方法，其中流體屬性包括溫度、壓力、黏度、含氫指數(shù)、化學(xué)成分或其任意組合。

12.任意前述或以下實施方式/特征/方面的方法，其中原地井屬性包括來自nmr的t1和t2弛豫時間、擴散測量、t1-t2相關(guān)性、t2-擴散相關(guān)性、t1-擴散相關(guān)性、含氫指數(shù)、溫度、壓力、電阻率、伽馬、中子-密度、井底圖像、井孔規(guī)格或其任意結(jié)合。

13.任意前述或以下實施方式/特征/方面的方法，其中巖石屬性包括總孔隙度、有效孔隙度、可移除(自由態(tài))水量、束縛水量、孔隙大小分布、連接的孔隙度、絕對導(dǎo)磁率、相對導(dǎo)磁率、毛細管壓力、m與narchies常量、彈性模數(shù)、電氣屬性或其任意結(jié)合。

14.本發(fā)明還涉及一種用于驗證核磁共振所估計的巖石地層的地下巖石屬性的系統(tǒng)，包括

(a)鉆井切屑收集單元，用于基于鉆井切屑到達地表的時間從鉆井液的多組鉆井切屑中提取鉆井切屑，并將多組鉆井切屑放置在各自容器中；

(b)sem、fib-sem或x-射線ct掃描儀，具有能夠保持多組鉆井切屑中的至少一組鉆井切屑的狀態(tài)，并且可選地包括保持該組鉆井切屑的容器，可操作為產(chǎn)生至少一組或多組鉆井切屑的數(shù)字圖像，并且可操作為將數(shù)字圖像輸出至至少一個計算機；

(c)nmr測井工具，可定位在井鉆孔內(nèi)側(cè)并且可操作用于在井中的至少一個井間距中測量原地流體和井屬性，并且可操作為將所獲得的數(shù)據(jù)輸出至至少一個計算機；

(d)至少一個計算機包括至少一個計算機處理器，可編程用于(i)分段鉆井切屑的數(shù)字圖像以定義數(shù)字圖像中的孔隙、顆粒和有機含量，(ii)使用所分段的數(shù)字圖像確定巖石樣本的至少一個巖石屬性；(iii)使用所測量的原地井屬性來評估井中一個或多個位置的至少一個巖石屬性，原地井屬性使用nmr測井工具獲得；(iv)將使用nmr測井工具對一個或多個位置的至少一個位置針對井所確定的至少一個巖石屬性與對井的一個或多個位置的相應(yīng)至少一個位置的巖石樣本所確定的相應(yīng)的至少一個巖石屬性進行比較；以及(v)相對于針對井的一個或多個位置的相應(yīng)至少一個位置的巖石樣本所確定的至少一個巖石屬性，分析并驗證使用nmr測井工具所確定的至少一個巖石屬性，以及vi)將結(jié)果輸出至至少一個設(shè)備以進行顯示、打印或儲存計算結(jié)果；以及

(e)至少一個設(shè)備，用于顯示、打印或儲存步驟(d)的一個或多個計算的結(jié)果。

15.一種計算機可讀介質(zhì)上的計算機程序產(chǎn)品，當(dāng)其在計算機化的設(shè)備中的處理器上執(zhí)行時，該產(chǎn)品提供用于執(zhí)行任意前述權(quán)利要求的至少一個或多個或所有步驟的計算的方法，諸如前述權(quán)利要求1的步驟c)、d)、f)、g)、h)和/或i)。

本發(fā)明可以包括以上和/或以下句子和/或段落中陳述的各個特征或?qū)嵤┓绞降娜我饨M合。于此所公開的特征的任意組合認(rèn)為是本發(fā)明的一部分，并不意在限制可組合特征。

特別地，申請人將所有引用的參考的整個內(nèi)容結(jié)合至本公開中。進一步地，在數(shù)量、濃度或其他值或參數(shù)給定為范圍、優(yōu)選范圍或一系列上限可取值和下限可取值時，這可以理解為特別公開了任意上限范圍限制或優(yōu)選值與任意下限范圍限制或優(yōu)選值的任意一對形成的所有范圍，而不管范圍是否分別公開過。除非另外陳述，在這里描述的數(shù)字值的范圍內(nèi)，范圍意在包括其端點，以及范圍內(nèi)的所有整數(shù)和分?jǐn)?shù)。本發(fā)明的范圍不意在限制在定義范圍時所陳述的特定值。

本發(fā)明的其他實施方式在考慮和實踐本發(fā)明的基礎(chǔ)上對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。本說明和示例意在認(rèn)為僅是示例性的，并且本發(fā)明的真實范圍和精神僅通過以下權(quán)利要求書及其等價方案來指示。